เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลม - ทางเลือกใหม่สำหรับพลังงานฟรี

พลังงานลมคืออะไร?

มนุษย์ใช้พลังงานลมมาเป็นเวลานับพันปีแล้ว ลมได้เคลื่อนย้ายเรือไปตามแม่น้ำไนล์ สูบน้ำและสีข้าว ช่วยในการผลิตอาหาร และอื่นๆ อีกมากมาย ปัจจุบัน พลังงานจลน์และพลังงานจากกระแสอากาศธรรมชาติที่เรียกว่าลมถูกนำมาใช้ในปริมาณมหาศาลเพื่อสร้างไฟฟ้า กังหันลมนอกชายฝั่งสมัยใหม่เพียงตัวเดียวสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่า 8 เมกะวัตต์ (MW) ซึ่งเพียงพอต่อการจ่ายพลังงานสะอาดให้กับบ้านเกือบ 6 หลังเป็นเวลา 1 ปี ฟาร์มกังหันลมบนบกสามารถผลิตพลังงานได้หลายร้อยเมกะวัตต์ ทำให้พลังงานลมเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพด้านต้นทุน สะอาด และพร้อมใช้งานมากที่สุดในโลก

พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนต่ำที่สุด และเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐฯ ในปัจจุบัน มีกังหันลมเกือบ 60,000 ตัวที่มีกำลังการผลิตรวม 105,583 เมกะวัตต์ (MW) ซึ่งเพียงพอต่อการจ่ายไฟให้กับบ้านกว่า 32 ล้านหลัง!

นอกเหนือจากการมีบทบาทสำคัญในการจัดหาพลังงานแล้ว โซลูชันพลังงานลมยังช่วยให้บริษัทเชิงพาณิชย์บรรลุเป้าหมายและคำสั่งด้านพลังงานหมุนเวียนเพื่อพลังงานสะอาดที่เชื่อถือได้อีกด้วย

ข้อดีของพลังงานลม:

1. โดยทั่วไปกังหันลมจะคืนสภาพการปล่อยคาร์บอนตลอดอายุการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี ก่อนที่จะให้การผลิตไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอนเกือบตลอดเวลา 30 ปี
2. พลังงานลมช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยในปี 2561 สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 201 ล้านเมตริกตัน
3. พลังงานลมสร้างรายได้ภาษีให้กับชุมชนที่ดำเนินโครงการต่างๆ ตัวอย่างเช่น การชำระภาษีของรัฐและท้องถิ่นจากโครงการพลังงานลมในเท็กซัสมีมูลค่ารวม 237 ล้านดอลลาร์
4. อุตสาหกรรมพลังงานลมช่วยสนับสนุนการสร้างงาน โดยเฉพาะในช่วงก่อสร้าง อุตสาหกรรมนี้ช่วยสร้างงานได้ 114,000 ตำแหน่งทั่วสหรัฐอเมริกาในปี 2561
5. พลังงานลมเป็นแหล่งรายได้เสริมที่มั่นคง โดยโครงการพลังงานลมจ่ายเงินให้กับรัฐบาลกลางและท้องถิ่นและเจ้าของที่ดินเอกชนมากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ต่อปี

โครงการพลังงานลมมีลักษณะเป็นอย่างไร?

โครงการหรือฟาร์มพลังงานลมหมายถึงกังหันลมจำนวนมากที่สร้างขึ้นใกล้กันและทำหน้าที่คล้ายกับโรงไฟฟ้าโดยส่งไฟฟ้าเข้าสู่ระบบไฟฟ้า

โครงการ Frontier Wind power I ใน Kay County รัฐโอคลาโฮมา เริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี 2016 และกำลังขยายโครงการด้วยโครงการ Frontier Wind power II เมื่อสร้างเสร็จแล้ว โครงการ Frontier I และ II จะผลิตพลังงานลมได้รวม 550 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับบ้าน 193,000 หลัง

กังหันลมทำงานอย่างไร?

พลังงานถูกผลิตขึ้นจากกังหันลมหมุนที่ควบคุมพลังงานจลน์ของอากาศที่เคลื่อนที่ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า แนวคิดพื้นฐานก็คือ กังหันลมใช้ใบพัดเพื่อรวบรวมศักยภาพและพลังงานจลน์ของลม ลมจะหมุนใบพัด ซึ่งจะหมุนโรเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า

กังหันลมส่วนใหญ่มีชิ้นส่วนพื้นฐานสี่ส่วน:

• ใบพัดติดอยู่กับดุมล้อ ซึ่งจะหมุนตามการหมุนของใบพัด ใบพัดและดุมล้อจะรวมกันเป็นโรเตอร์
• นาเซลล์บรรจุกระปุกเกียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และส่วนประกอบไฟฟ้า
• หอคอยนี้ยึดใบพัดโรเตอร์และอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าไว้สูงจากพื้นดิน
• ฐานรากทำหน้าที่ยึดกังหันให้อยู่กับที่บนพื้นดิน

ประเภทของกังหันลม:

กังหันขนาดใหญ่และขนาดเล็กสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก โดยพิจารณาจากการวางแนวของโรเตอร์ ได้แก่ กังหันแกนแนวนอนและกังหันแกนแนวตั้ง

กังหันลมแกนนอนเป็นประเภทกังหันลมที่นิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน กังหันลมประเภทนี้มักถูกนึกถึงเมื่อนึกถึงพลังงานลม โดยมีใบพัดที่ดูเหมือนใบพัดเครื่องบิน กังหันลมประเภทนี้ส่วนใหญ่มีใบพัด 3 ใบ ยิ่งกังหันลมสูงและใบพัดยาวเท่าไร ก็ยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นเท่านั้น

กังหันลมแกนตั้งนั้นมีลักษณะคล้ายกับเครื่องตีไข่มากกว่าใบพัดเครื่องบิน ใบพัดของกังหันลมเหล่านี้ติดอยู่ทั้งที่ด้านบนและด้านล่างของโรเตอร์แนวตั้ง เนื่องจากกังหันลมแกนตั้งมีประสิทธิภาพไม่ดีเท่ากังหันลมแกนนอน กังหันลมแกนตั้งจึงไม่ค่อยเป็นที่นิยมในปัจจุบัน

กังหันลมผลิตไฟฟ้าได้เท่าไร?

ขึ้นอยู่กับขนาดของกังหันและความเร็วของลมที่พัดผ่านใบพัดโรเตอร์ ซึ่งจะกำหนดปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา กังหันลมมีความสูงขึ้น ทำให้ใบพัดมีขนาดยาวขึ้น และสามารถใช้ประโยชน์จากทรัพยากรลมที่ดีกว่าที่มีอยู่ในระดับความสูงที่มากขึ้นได้

หากจะมองภาพรวม กังหันลมที่มีกำลังผลิตประมาณ 1 เมกะวัตต์สามารถผลิตพลังงานสะอาดได้เพียงพอสำหรับบ้านเรือนประมาณ 300 หลังต่อปี กังหันลมที่ใช้ในฟาร์มกังหันลมบนบกโดยทั่วไปสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 1 ถึงเกือบ 5 เมกะวัตต์ ความเร็วลมโดยทั่วไปต้องอยู่ที่ประมาณ 9 ไมล์ต่อชั่วโมงขึ้นไป จึงจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้

กังหันลมแต่ละประเภทสามารถผลิตไฟฟ้าได้สูงสุดในช่วงความเร็วลม ซึ่งมักจะอยู่ระหว่าง 30 ถึง 55 ไมล์ต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม หากลมพัดน้อยลง การผลิตไฟฟ้าโดยทั่วไปจะลดลงในอัตราเลขชี้กำลังแทนที่จะหยุดลงโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้จะลดลงแปดเท่าหากความเร็วลมลดลงครึ่งหนึ่ง

คุณควรพิจารณาโซลูชันพลังงานลมหรือไม่?

การผลิตพลังงานลมยังคงเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่ปล่อยคาร์บอนน้อยที่สุด การผลิตพลังงานลมมีบทบาทสำคัญในอนาคตของแหล่งพลังงานของประเทศ โดยสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานของโลกและความต้องการแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนที่เพิ่มมากขึ้น

พลังงานลมยังเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดสำหรับองค์กร มหาวิทยาลัย เมือง สาธารณูปโภค และองค์กรอื่นๆ ในการเปลี่ยนมาใช้พลังงานปลอดการปล่อยมลพิษอย่างรวดเร็ว ข้อตกลงการซื้อพลังงานเสมือน (VPPA) หนึ่งฉบับสามารถรับประกันไฟฟ้าสุทธิเป็นศูนย์ได้หลายสิบถึงหลายร้อยเมกะวัตต์เป็นเวลา 10 ถึง 25 ปี ข้อตกลงส่วนใหญ่ยังตอบโจทย์ความต้องการเพิ่มเติมอีกด้วย ซึ่งหมายถึงการจัดหาพลังงานสะอาดสุทธิใหม่แทนที่แหล่งพลังงานเก่าที่อาจปล่อยมลพิษสูงกว่า

โครงการพลังงานลมควรตั้งทำเลใดจึงจะเหมาะสมที่สุด?

โครงการพลังงานลมมีข้อควรพิจารณาพื้นฐาน 6 ประการ ดังนี้:

• ความพร้อมของลมและตำแหน่งที่ต้องการ
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• ข้อมูลจากชุมชนและความต้องการการผลิตพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น
• นโยบายที่เอื้ออำนวยทั้งในระดับรัฐและระดับรัฐบาลกลาง
• ความพร้อมของที่ดิน
• ความสามารถในการเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า

เช่นเดียวกับโครงการโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ จำเป็นต้องได้รับใบอนุญาตก่อนเริ่มติดตั้งพลังงานลม ขั้นตอนสำคัญนี้จะช่วยกำหนดว่าโครงการนั้นมีความคุ้มทุนและมีความเสี่ยงหรือไม่ ท้ายที่สุดแล้ว เป้าหมายคือให้โครงการพลังงานลมเชิงพาณิชย์ส่งอิเล็กตรอนเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า การรับประกันว่าผู้สร้างและโครงการมีฐานะทางการเงินที่มั่นคงจะช่วยให้ประสบความสำเร็จได้ในอีกชั่วอายุคนหรือมากกว่านั้น