พลังงานมีความสำคัญต่อการดำเนินชีวิต เป็นปัจจัยสำคัญในการตอบสนองความต้องการพื้นฐานของมนุษย์ และมนุษย์มีความต้องการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ปัจจุบันทั่วโลกมีการนำพลังงานหมุนเวียนหลายประเภทมาใช้ ซึ่งเป็นการพัฒนาเชื้อเพลิงทางเลือกใหม่ (Alternative fuels) ไม่ว่าจะเป็น ชีวมวล พลังงานน้ำ พลังงานลม พลังน้ำหรือพลังงานแสงอาทิตย์ โดยได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ขึ้นมารองรับการใช้พลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ สำหรับประเทศไทยนั้นพบว่าขณะนี้มีการใช้พลังงานหมุนเวียนเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ทั้งนี้ประเทศไทยมีทรัพยากรที่สามารถนำไปผลิตเป็นพลังงานหมุนเวียนได้หลายประเภท ประกอบกับภาครัฐได้กำหนดมาตรการเชิงนโยบายที่เอื้อต่อการลงทุนด้านพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น พลังงานจากลมซึ่งสะอาดและบริสุทธิ์ไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสภาพแวดล้อมใช้แล้วไม่มีวันหมด ได้รับความสนใจนำมาพัฒนาให้เกิดประโยชน์อย่างกว้างขวาง ขณะเดียวกันกังหันลมก็เป็นอุปกรณ์ที่สามารถนำพลังงานลมมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า
วัตถุประสงค์การวิจัย มีดังนี้
1. สร้างกังหันลมแนวแกนนอนที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า
2. ศึกษาปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากกังหันลมแนวแกนนอน ได้แก่ ความเร็วลม (m/s) ความเร็วรอบ (rpm) ความต่างศักย์ (v) กระแสไฟฟ้า (I) สัมประสิทธิ์กำลัง (Cp) อัตราส่วนความเร็วปลายใบ (tsr) และกำลัง (P)
3. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของกังหันลมแนวแกนนอนที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า
ผลการวิจัย พบว่า
1. การสร้างกังหันลมแนวแกนนอนที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ได้กังหันลมแนวแกนนอนขนาดเล็ก โดยกังหันลมประกอบขึ้นด้วยใบพัดจากท่อ พีวีซี 4 ใบพัด ตัวใบมีรูปร่างเป็นแพนอากาศ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.10 เมตร พื้นที่หน้าตัด 0.95 ตารางเมตร พันขดลวดทองแดงเบอร์ 24 จำนวน 10 ขด ขดละ 250 รอบ โดยต่อแบบอนุกรม ใช้แม่เหล็กถาวร Neodymium magnets 10 ก้อน เรียงแม่เหล็กขั้วเดียวกันเป็นวงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เซนติเมตร กังหันลมสามารถทำงานได้ดีที่ความเร็วลมตามธรรมชาติ
2. การศึกษาปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากกังหันลมแนวแกนนอน พบว่า กังหันลมหมุนที่ความเร็วลมตั้งแต่ 1-10 m/s ความเร็วรอบ (rpm) ของกังหันลมมากที่สุดเท่ากับ 1073.1 รอบต่อนาที ที่ความเร็วลม 10 m/s ความต่างศักย์ (v) มากที่สุดเท่ากับ 5.606 โวลต์ ที่ความเร็วลม 10 m/s กระแสไฟฟ้า (I) มากที่สุดเท่ากับ 119.61 มิลลิแอมแปร์ ที่ความเร็วลม 10 m/s สัมประสิทธิ์กำลัง (Cp) มีค่าเท่ากับ 0.15 อัตราส่วนความเร็วปลายใบ (tsr) เท่ากับ 6 และกำลัง (P) มากที่สุดเท่ากับ 670.533 มิลลิวัตต์ ที่ความเร็วลม 10 m/s
3. การศึกษาประสิทธิภาพของกังหันลมแนวแกนนอนที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ได้ประสิทธิภาพ เท่ากับ 0.4 หรือ 40 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งไฟฟ้าที่ได้ออกมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ
ข้อเสนอแนะในการนำผลการวิจัยไปใช้ประโยชน์และการทำวิจัยครั้งต่อไป มีดังนี้
1. จากผลการวิจัยพบว่าได้ค่าความต่างศักย์ 5.606 โวลต์ และกระแสไฟฟ้า 119.61 มิลลิแอมแปร์ แสดงว่ากังหันลมแนวแกนนอนขนาดเล็กสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ควรพัฒนาประสิทธิภาพกังหันลมแนวแกนนอนเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้น
2. จากผลการทดสอบกังหันลมแนวแกนนอนสามารถทำงานได้ดีที่สภาพลมตามธรรมชาติ ครูผู้สอนควรลดขนาดของกังหันลมให้เล็กลงเพื่อใช้เป็นสื่อการสอนในห้องปฏิบัติการ
งานวิจัยนี้ เป็นผลงานร่วมกันของข้าพเจ้า นายบุญนำ หมีนยะลา(ร.ร.บ้านเขาน้อย จ.สงขลา) และนางสาวกษมล ดอนแก้ว(ร.ร.เชียงแก้วพิทยาคม จ.อุบลราชธานี) ซึ่งจะได้นำผลวิจัยไปต่อยอด ขยายผลที่โรงเรียนของแต่ละคนต่อไป
ที่มา : วารสาร สควค. ฉบับที่ 11 หน้าที่ 10 เขียนโดย ครูวิโรจน์ หลักมั่น ครุวิจัยพลังงาน สควค. รุ่น 5 (ขณะดำรงตำแหน่ง) ครู ร.ร.วังทองวิทยา จ.ลำปาง
