การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของกังหันลมแบบแกนนอนและแบบแกนตั้ง

เมื่อเร็วๆ นี้ ลูกค้าจำนวนมากได้สอบถามเราเกี่ยวกับกังหันลม และเราพบปัญหาในการสื่อสาร ลูกค้ามักให้ความชอบกังหันลมแกนตั้งมากกว่ากังหันลมแกนนอน โดยเฉพาะลูกค้าในยุโรป ซึ่งมองว่ากังหันลมแกนตั้งมีความสวยงามมากกว่า รวมทั้งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า และสอดคล้องกับนโยบายท้องถิ่นและสภาพแวดล้อมมากกว่า ด้วยฐานะวิศวกรฝ่ายขายที่ทำงานในอุตสาหกรรมพลังงานลมสำหรับครัวเรือนมานานกว่าหนึ่งทศวรรษ ผมจึงรู้สึกว่าจำเป็นต้องเขียนบทความที่ตรงไปตรงมาและมีความเป็นมืออาชีพเพื่อวิเคราะห์ความแตกต่างของประสิทธิภาพระหว่างกังหันลมทั้งสองประเภท

หลักการพื้นฐานของกังหันลมคือการแปลงพลังงานลมให้เป็นพลังงานกล ซึ่งต่อมาจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า อธิบายอย่างง่ายคือ ลมพัดใบพัดให้หมุน และใบพัดจะขับเคลื่อนโรเตอร์ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ตัดผ่านเส้นแรงแม่เหล็ก จึงเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น แม้ว่าหลักการพื้นฐานจะเหมือนกัน แต่กังหันลมสองแบบหลักที่ใช้กันทั่วไป คือแบบแกนนอนและแบบแกนตั้ง มีความแตกต่างพื้นฐานในรูปแบบการหมุน ซึ่งก็เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ประสิทธิภาพของทั้งสองแบบต่างกัน

ยกตัวอย่างกังหันลมขนาด 5 กิโลวัตต์ ที่ความเร็วลม 2 เมตรต่อวินาที สามารถ กังหันลมแกนนอน ไม่หมุนเลย แต่กังหันลมแบบแกนตั้งได้เริ่มหมุนแล้ว อย่างไรก็ตาม การหมุนดังกล่าวไม่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าเชิงรุกได้ เพียงแต่ดูเหมือนว่ากำลังทำงานอยู่เท่านั้น ที่ความเร็วลม 5.5 เมตร/วินาที กังหันลมแบบแกนนอนสามารถผลิตพลังงานได้ 2 กิโลวัตต์ ขณะที่ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานของกังหันลมแบบแกนตั้งมีเพียง 800 วัตต์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า กังหันลมแบบแกนตั้งเหมาะกว่าสำหรับการเริ่มต้นใช้งานในสภาวะลมเบา (micro-wind) ขณะที่กังหันลมแบบแกนนอนมีประสิทธิภาพการผลิตพลังงานสูงกว่ามากเมื่อความเร็วลมถึงค่าขั้นต่ำที่สามารถเริ่มผลิตไฟฟ้าได้ (cut-in wind speed) ซึ่งอยู่ที่ 3 เมตร/วินาที โดยมีประสิทธิภาพสูงกว่ากังหันลมแบบแกนตั้งประมาณ 2.5 เท่า

เครื่องกำเนิดพลังงานลมแกนตั้ง มีข้อได้เปรียบในพื้นที่ที่ทิศทางลมเปลี่ยนแปลงอย่างไม่แน่นอน สามารถรับพลังงานลมจากทุกทิศทางรอบวง 360 องศาอย่างต่อเนื่องและเปลี่ยนเป็นพลังงานกลได้ อย่างไรก็ตาม กังหันลมแบบแกนนอนจำเป็นต้องใช้ระบบควบคุมการปรับทิศทางใบพัด (yaw system) ซึ่งจะทำให้เกิดความล่าช้าและสูญเสียพลังงานลมบางส่วน

การเลือกชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานลมที่จะใช้นั้นขึ้นอยู่กับสภาพพลังงานลมในพื้นที่ของคุณ เช่น ทิศทางลมและความเร็วลมเฉลี่ย หากคุณสนใจพลังงานหมุนเวียน กรุณาติดต่อเราได้ตลอดเวลาเพื่อจัดทำโซลูชันระบบพลังงานลมเฉพาะบุคคลให้กับคุณ