การศึกษาทดสอบสมรรถนะในการผลิตพลังงานไฟฟ้าของกังหันลมชนิดแนวแกนตั้งแบบใบพัดบิดเกลียวขนาดเล็ก

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้เป็นการวิจัยเชิงทดลอง มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาทดลองในการประเมินสมรรถนะการผลิตพลังงานไฟฟ้าของกังหันลมแนวแกนตั้งชนิดใบบิดเกลียวขนาดเล็กภายใต้สภาวะการทำงานที่ระดับความเร็วลมต่ำ พื้นที่กวาดของใบกังหัน 0.4 m2 โดยมีวิธีการศึกษาดังนี้ ทำการทดสอบกังหันลมกับอุโมงค์ลมกำหนดความเร็วลมทดสอบ 3 ถึง 10 m/s วัดค่าแรงบิดที่เพลากังหันด้วยประแจวัดแรงบิดดิจิตอลแสดงค่าแรงบิดสูงสุดเป็นนิวตันเมตร (Nm) และวัดความเร็วลมด้วยเครื่องมือวัดความเร็วลมชนิดลูกถ้วยสามใบแสดงค่าเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) กำหนดตัวแปรต้นคือความเร็วลมตั้งแต่ 3 ถึง 10 m/s ส่วนตัวแปรตามได้แก่ความเร็วรอบโรเตอร์กังหันลม (RPM) แรงบิดที่เพลากังหันลม (Nm) ผลที่ได้จากการวิจัยดังนี้ 1) กังหันลมสามารถผลิตกำลังเชิงกลได้ตั้งแต่ 2.1 W ไปจนถึง 47.2 W เทียบเท่าการผลิตกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 1.89 W ไปจนถึง 42.47 W (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประสิทธิภาพ 0.9) 2) ค่าประสิทธิภาพหรือสัมประสิทธิ์กำลัง (Cp) อยู่ระหว่าง 0.19 ถึง 0.33 3) ค่า Tip Speed Ratio (TSR) 0.99 ถึง 1.30 และ 4) กังหันลมมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็วลม 7 m/s หรือที่สัมประสิทธิ์กำลังประมาณ 0.33 นอกจากนี้ยังพบว่าความเร็วลมระหว่าง 5 ถึง 7 m/s เป็นย่านที่มีประสิทธิภาพเหมาะสมในการใช้งาน มีสมรรถนะสูงกว่ากังหันลมแนวแกนตั้งชนิดซาร์โวเนียสแบบดั้งเดิม ผลจากทำงานที่ดีของกังหันลมในย่าน Tip Speed Ratio ต่ำส่งผลให้ขณะกังหันลมทำงานจะมีเสียงรบกวนน้อย ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวช่วยให้สามารถนำไปใช้งานได้ในหลากหลายพื้นที่ เช่น ลมระบายออกจากโรงงานอุตสาหกรรมหรืออาคารขนาดใหญ่ ลมธรรมชาติบนพื้นที่สูงบนอาคารสูง และบนเรือ