หน่วยที่ 7 พลังงานลม

1.  สาระสำคัญ

              พลังงานจากลม  เป็นพลังงานธรรมชาติอีกอย่างหนึ่งที่เกิดจากการหมุนเวียนถ่ายเทของกระแสอากาศ  โดยการใช้กังหันลม เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานจลน์จากลม  เป็นพลังงานกล   จากการหมุนของเพลาแล้วนำไปใช้ประโยชน์ ปัจจุบันมีการนำพลังงานลมไปใช้ประโยชน์ยังไม่มากเท่าที่ควร  เช่น  มีการทดลองติดตั้งกังหันลม ในพื้นที่ที่มีความเร็วลมสม่ำเสมอ  โดยเฉพาะบริเวณชายทะเล  เพื่อนำไปใช้ในการ   สูบน้ำ  ปั่นไดนาโม  รวมทั้งการผลิตกระแสไฟฟ้า  ซึ่งในอนาคตจะมีการพัฒนากังหันลมให้มีใบพัดขนาดใหญ่มากขึ้น  แต่ใช้แรงลมไม่มากนักในการปั่นกังหัน  และพัฒนาให้มีเสียงเบากว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

2.   สมรรถนะประจำหน่วยการเรียนรู้

มีความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับพลังงานลม  ประวัติการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม เทคโนโลยีกังหันลม   การใช้พลังงานลมในการผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทย   ตระหนักถึงผลกระทบจากการใช้พลังงานลม

3. จุดประสงค์การเรียนรู้             

1.       อธิบายความรู้เกี่ยวกับลมได้

2.       บอกประวัติการใช้ประโยชน์พลังงานลมได้

3.       อธิบายเทคโนโลยีกังหันลมได้

4.       บอกส่วนประกอบของระบบกังหันลมได้

5.       อธิบายการใช้พลังงานลมในการผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทยได้

6.       ระบุผลกระทบจากการใช้พลังงานลมได้

แบบทดสอบก่อนเรียน  หน่วยที่   7

คำชี้แจง       จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียว

1.   ข้อใดกล่าวถึง  ลม  ได้ถูกต้อง

              ก.   เคลื่อนที่ในลักษณะตามแนวตั้ง

              ข.   เคลื่อนที่ในลักษณะตามแนวดิ่ง
              ค.   เคลื่อนที่จากที่มีความกดอากาศต่ำไปสู่บริเวณที่มีความกดอากาศสูง

              ง.   เคลื่อนที่จากที่มีความกดอากาศสูงไปสู่บริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ

2.   ลมบก และลมทะเล  จัดเป็นลมประเภทใด

              ก.   ลมประจำปี

              ข.   ลมประจำวัน

              ค.   ลมประจำฤดู

              ง.   ลมประจำเวลา

3.   ในสมัยจีนโบราณมีการใช้พลังงานลมในกิจกรรมใด

              ก.   การเกษตร

              ข.   การประมง

              ค.   การชลประทาน

              ง.   การอุตสาหกรรม

4.   บุคคลในข้อใดที่ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ   

              ก.   เจมส์ วัตต์

              ข.  โรเบิร์ต  ไรน์

              ค.   ชาร์ล เอฟ บรัช

              ง.   ไมเคิล ฟาราเดย์

5.   ข้อใดคือลักษณะของการนำกังหันลมมาใช้ประโยชน์

              ก.   เปลี่ยนพลังงานศักย์ เป็นพลังงานกล

              ข.   เปลี่ยนพลังงานจลน์ ให้เป็นพลังงานกล

              ค.   เปลี่ยนพลังงานจลน์ ให้เป็นพลังงานศักย์

              ง.   เปลี่ยนพลังงานกล ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า

6.   ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของระบบกังหันลม คือข้อใด

              ก.   หอคอย

              ข.   ใบกังหัน

              ค.   ระบบควบคุม

              ง.   ระบบส่งกำลัง

7.   สถานที่ที่เหมาะสมสำหรับการติดตั้งกังหันลม คือบริเวณใด

              ก.   ปากอ่าว

              ข.   ริมเขื่อน

              ค.   ริมทะเลสาบ

              ง.    เนินเขาบริเวณชุมชน

8.   หน่วยงานใดที่มีหน้าที่ในการพัฒนาพลังงานลมในประเทศไทย

              ก.   การไฟฟ้านครหลวง

              ข.   การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค

              ค.   กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน

              ง.   การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

9.   จังหวัดใดที่มีการทดลองใช้กังหันลมเป็นแห่งแรก

              ก.  จังหวัดตราด

              ข.  จังหวัดชลบุรี

              ค.  จังหวัดจันทบุรี

              ง.   จังหวัดระยอง

10.  พลังงานในข้อใดที่ถูกนำมาใช้ควบคู่กับพลังงานลม

              ก.   พลังงานน้ำ

              ข.   พลังงานคลื่น

              ค.   พลังงานนิวเคลียร์

              ง.   พลังงานแสงอาทิตย์

เนื้อหา

1.   ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับลม

ลม     เป็นการเคลื่อนไหวของอากาศจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปสู่บริเวณที่มี

ความกดอากาศต่ำในแนวนอน  ซึ่งลมแต่ละประเภทที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือ

 1.  ลมประจำปี

 2.  ลมประจำฤดู

        2.1  ลมมรสุมฤดูร้อน 

        2.2  ลมมรสุมฤดูหนาว  

 3.  ลมประจำเวลา

 2.   ประวัตการใช้ประโยชน์ จากพลังงานลม

   เมื่อประมาณศตวรรษที่  12   ได้เริ่มมีการใช้กังหันลมในทวีปยุโรป  โดยประเทศ     ที่ได้ชื่อว่า   เป็นดินแดนแห่งกังหันลม  คือ ประเทศเนเธอร์แลนด์ หรือฮอลแลนด์  ซึ่งในช่วง  ปลายศตวรรษที่  18  มีกังหันลมใช้งานอยู่ในประเทศนี้กว่า  20,000  เครื่อง  ส่วนใหญ่ใช้ในการสูบ   ไล่น้ำทะเลออกไปเพื่อขยายแผ่นดิน  อังกฤษเป็นอีกประเทศหนึ่ง  ที่มีการใช้กังหันลมมากที่สุด    ในพ.ศ.  2293   มีกังหันลมถึง  10,000  เครื่อง ในช่วง  พ.ศ.  2430 – 2431   ชาร์ลส  เอฟ  บรัช  (Charles  F. Brush)  ซึ่งเป็น ผู้บุกเบิกอุตสาหกรรมผลิตกระแสไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาได้ประดิษฐ์กังหันลม  สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา ที่เมืองคลีฟแลนด์  รัฐโอไฮโอ จัดเป็นกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดในโลก  

3.  เทคโนโลยีกังหันลม

4.  ชนิดของกังหันลม   มี  2  วิธี  ได้แก่

 4.1   การจำแนกตามลักษณะการวางตัวของแกนหมุน  ซึ่งแบ่งออกได้เป็น  2  แบบ คือ   
         1)   แบบแกนนอน (แกนราย)      
        2)   แบบแกนตั้ง (แกนดิ่ง)   
4.2   การจำแนกตามลักษณะแรงขับที่กระแสลมกระทำต่อใบกังหันมี  2  แบบ
        1)  การขับด้วยแรงยก (Lift force) 
        2)  การขับด้วยแรงฉุดหรือแรงหน่วง (Drag -  force)

                                    

   

ภาพที่   1    กังหันลม  WINDMILL

   ภาพที่   2    กังหันลมผลิตไฟฟ้า

   ภาพที่   3    กังหันลมสูบน้ำ

 ภาพที่   4    กังหันลมแบบแกนดิ่ง

  ภาพที่  5   กังหันลมแบบแกนนอน (แบบล้อจักรยาน)

 5.   ส่วนประกอบของระบบกังหันลม      อาจแบ่งได้ดังนี้
        5.1   ใบกังหัง
        5.2   ระบบควบคุม   การควบคุมจะมีลักษณะการทำงานอยู่  2  แบบ
1)    เป็นแบบที่ทำให้กังหันลมหันหน้าเหนือจากกระแสลม        
2)  เป็นแบบที่ทำให้เกิดการหน่วงต่อการหมุนของกังหัง
        5.3   ระบบส่งกำลัง

        5.4   หอคอย
6.   กังหันลมกับการใช้งาน
      1.   ตัวกักเก็บพลังงานมีอยู่หลายชนิด    
      2.  การใช้แหล่งพลังงานอื่นที่เป็นตัวหมุน             
       3.  การใช้ร่วมกับแหล่งพลังงานอื่น             
7.   ส่วนประกอบของเทคโนโลยีกังหันลม

      7.1   กังหันลมเพื่อสูบน้ำ   (Wind Turbine  for Pumping)  
ปัจจุบันมีใช้อยู่ด้วยกัน  2  แบบ  คือ  แบบระหัด   และแบบสูบชัก                                                

                                                                

             
                             ภาพที่  6   กังหันลมแบบระหัด           ภาพที่  7  กังหันลมแบบสูบชัก
 7.2   กังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้า  (Wind Turbine for Electric) 
  8.   การใช้พลังงานลมในการผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทย   

       ในปี   พ.ศ.  2526  การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย   (กฟผ.)   ได้เลือกบริเวณแหลมพรหมเทพ  จังหวัดภูเก็ต    ซึ่งเป็นจุดที่มีข้อมูลบ่งชี้ว่า     มีความเร็วลมเฉลี่ยตลอดปีประมาณ     5  เมตร/วินาที  เป็นสถานที่ตั้งของสถานีทดลองการผลิตไฟฟ้าจากกังหันลม ใช้ชื่อว่า สถานีพลังงานทดแทนพรหมเทพ  โดยตั้งอยู่ทางทิศเหนือของแหลมพรหมเทพประมาณ  1  กิโลเมตร  มีเหตุผล คือ
 -  อยู่ติดกับทะเลได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ
 -   ได้รับความอนุเคราะห์อย่างดียิ่งจากส่วนราชการจังหวัดภูเก็ต         

                              

ภาพที่  8  สถานีพลังงานทดแทนพรหมเทพ  จ. ภูเก็ต

 

        











 ภาพที่   9   แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้คู่กับกังหันลมบริเวณ

                     แหลมพรหมเทพ  จ.ภูเก็ต
9.   ผลกระทบจากการใช้พลังงานลม    มีดังนี้
      9.1   ผลต่อทัศนียภาพ    
      9.2    การเกิดมลภาวะทางเสียง   
      9.3    การรบกวนคลื่นวิทยุ  
      9.4    ผลกระทบต่อระบบนิเวศ   

บทสรุป

ประเทศไทยมีการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานแล้ว  ซึ่งส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้ในลักษณะการติดตั้งกังหันชักน้ำเข้านา  หรือการทำนาเกลือ  อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าในปัจจุบัน  การใช้ประโยชน์จากพลังงานลมยังอยู่ในวงจำกัด  และศักยภาพในการนำมาใช้ยังต่ำ  แต่ถ้ามีการพัฒนาเทคโนโลยี  เช่น  การพัฒนาจัดทำใบพัดให้ใหญ่ขึ้น  และการวางแผนการใช้ที่ดี  หรือนำไปใช้ประกอบกับพลังงานอื่น  เช่น  พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์  ก็น่าที่จะคาดได้ว่าพลังงานลมจะเป็นพลังงานทดแทนอีกชนิดหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ได้ในอนาคต เพราะพลังงานลมเป็นพลังงานสะอาด  ปราศจากมลภาวะ  และไม่ก่อให้เกิดผลกระทบกับสิ่งแวดล้อม

แบบทดสอบหลังเรียน  หน่วยที่   7

ตอนที่  1               จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียว

1.  ข้อใด  ไม่ใช่  ประเภทของลม

                ก.  ลมพายุ

                ข.  ลมประจำปี

                ค.  ลมประจำฤดู

                ง.  ลมประจำเวลา

2.  ในศตวรรษที่  12  ได้มีการใช้กังหันลมเป็นครั้งแรกในทวีปใด

                ก.  ทวีปเอเชีย

                ข.  ทวีปยุโรป

                ค.  ทวีปแอฟริกา

                ง.  ทวีปอเมริกา

3.  ประเทศใดได้ชื่อว่า  เป็นดินแดนแห่งกังหันลม

                ก.  อเมริกา

                ข.  โปรตุเกส

                ค.  เนเธอร์แลนด์

                ง.  สวิสเซอร์แลนด์

4.  ประเทศที่มีกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือข้อใด

                ก.  ญี่ปุ่น

                ข.  แคนนาดา

                ค.  เนเธอร์แลนด์

                ง.  สหรัฐอเมริกา

5.  ส่วนประกอบของระบบกังหันลมได้แก่ข้อใด

                ก.  ใบกังหัน

                ข.  ระบบควบคุม

                ค.  ระบบกำลังส่ง

                ง.  ทุกข้อคือคำตอบ

6.  สถานที่ที่เหมาะสมกับการติดตั้งกังหันลมคือบริเวณใด

                ก.  ทุ่งนา

                ข.  เชิงเขา

                ค.  ริมทะเล

                ง.  บนภูเขา

7.  บริเวณใดของประเทศไทยที่ถูกเลือกเป็นสถานที่ทดลองการผลิตไฟฟ้าจากกังหันลม

                ก.  แหลมสิงห์

                ข.  แหลมแท่น

                ค.  แหลมตะลุมพุก

                ง.  แหลมพรหมเทพ

8.  ระดับความเร็วลมในข้อใดที่ถือว่าเหมาะสมสำหรับการติดตั้งกังหันลม

                ก.  2  เมตรต่อวินาที

                ข.  3  เมตรต่อวินาที

                ค.  4  เมตรต่อวินาที

                ง.  5  เมตรต่อวินาที

9.  กังหันลมที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในประเทศไทย มีขนาดกำลังผลิตเท่าใด

                ก.  130  กิโลวัตต์

                ข.  140  กิโลวัตต์

                ค.  150  กิโลวัตต์

                ง.  160  กิโลวัตต์

10.  ผลกระทบที่เกิดจากการใช้พลังงานลมคือข้อใด

                ก.  ผลต่อทัศนียภาพ

                ข.  เกิดมลภาวะทางเสียง

                ค.  ผลกระทบต่อระบบนิเวศ

                ง.  ทุกข้อคือคำตอบ