นักวิจัยพัฒนาใบพัดกังหันลมที่เลียนแบบปีกนกแร้ง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้กว่า 10%
ด้วยแรงบันดาลใจจากธรรมชาติอีกครั้งที่มนุษย์เราได้เลือกเลียนแบบสิ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติอย่างเช่นปีกนกเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าให้กับกังหันลม
กังหันลมนั้นอาศัยแรงลมที่วิ่งผ่านใบพัดในการหมุนใบพัดซึ่งส่งผ่านการหมุนไปยังเครื่องกำเนินไฟฟ้า ซึ่งปกติแล้วใบพัดของกังหันลมทั่วไปเมื่อมีการหมุนบริเวณปลายใบพัดนั้นก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสอากาศหมุนวันเมื่อกระแสลมวิ่งผ่านใบไป
ปัญหาเดียวกันนี้ก็เกิดขึ้นกับปีกเครื่องบินเช่นเดียวกัน
ผลของกระแสอากาศหมุนวนด้านหลังใบพัดนี้ก็จะก่อให้เกิดแรงฉุดที่เรียกว่า induced drag ซึ่งก็เป็นปัญหาเดียวกันที่เกิดขึ้นกับปีกเครื่องบิน
ซึ่งปัจจุบันก็ได้มีการพัฒนาให้ปลายปีกเครื่องบินมีลักษณะเชิดขึ้นเล็กน้อยที่ปลายเพื่อลดกระแสอากาศหมุนวน
ปลายปีกเครื่องบินของเครื่องบินโดยสารรุ่นใหม่มักจะเป็นแบบนี้กันหมดแล้ว
แต่กับใบพัดของกังหันลมนั้นยังไม่ได้มีการนำมาพิจารณาศึกษาใช้งาน จนกระทั่งล่าสุดทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอัลเบอร์ตาในแคนาดาได้ร่วมมือกับ Biome Renewables กิจการด้านพลังงานของแคนาดา ในการนำไอเดียจากธรรมชาติมาช่วยพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม
แร้ง Andean หนึ่งในนกที่เรียกได้ว่าใหญ่ที่สุดในโลก
โดยการพิจารณาลักษณะพิเศษของนกแร้งสายพันธ์ุ Andean condor ซึ่งมีถิ่นอาศัยแถบเทือกเขาแอนดีสในอเมริกาตอนใต้ซึ่งเป็นนกที่มีจัดได้ว่าขนาดใหญ่ที่สุดในโลกสำหรับนกที่บินได้(นกที่ตัวใหญ่ที่สุดในโลกก็คือนกกระจอกเทศ) ตัวเต็มวัยนั้นเมื่อกางปีกบินร่อนเต็มที่นั้นความยาวจากปลายถึงปลายปีกอีกฝั่นนั้นยาวได้เกือบ 4 เมตรและมีน้ำหนักตัวเกือบ 15 กิโลกรัม
ส่วนปลายใบพัดที่ทีมวิจัยออกแบบจะมีการทำเป็นรูปทรงโค้งเรียวคล้ายกลับปีกนกแร้งในธรรมชาติ
เมื่อพิจารณาถึงความสามารถในการบินด้วยขนาดตัวอันใหญ่โต ความลับย่อมอยู่ที่รูปทรงของปีกพวกมันนั่นเองและส่วนที่ทีมวิจัยนำมาใช้ออกแบบก็คือบริเวณส่วนปลายปีก
โดยส่วนปลายใบพัดที่ทีมวิจัยออกแบบจะมีการทำเป็นรูปทรงโค้งเรียวคล้ายกลับปีกนกแร้งในธรรมชาติ และได้ทำการทดสอบตัวต้นแบบในอุโมงค์ลม
ชุดทดสอบในอุโมงค์ลม
ซึ่งผลการทดสอบที่ได้นั้นแสดงให้เห็นว่าใบพัดแบบใหม่ที่เลียนแบบรูปทรงปลายปีกนกแร้งนี้สามารถสร้างแรงหมุนซึ่งจะเปลี่ยนไปเป็นต้นกำลังให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มได้เกือบ 10% โดยเฉลี่ย
ผลการทดสอบในอุโมงค์ลม จะเห็นได้ว่ากระแสลมวนหลังใบพัดแต่ละใบลดลงอย่างเห็นได้ชัด
ซึ่งสาเหตุก็เพราะตัวลักษณะรูปทรงเรียวโค้งคล้ายกับปีกนกแร้งที่บริเวณปลายใบพัดนั้นช่วยลดการเกิดกระแสอากาศหมุนวนหลังใบพัด ซึ่งเป็นตัวเหนี่ยวนำให้เกิดแรงฉุดจากกระแสลมปั่นป่วนด้านหลังใบพัด
ภาพจำลอง CFD แสดงให้เห็นถึงแนวอากาศหมุนวนที่สั้นกว่า
ซึ่งการลดระยะของแนวกระแสอากาศหมุนวนนี้จะยังสามารถช่วยลดผลการรบกวนของกระแสลมปั่นป่วนสำหรับฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่ได้อีกด้วย อันจะส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของกังหันลมทั้งหมดในฟาร์มดีขึ้นด้วย
แนวกระแสลมปั่นป่วนในฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่นั้นส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตจึงต้องมีการจัดวางตำแหน่งของกังหันลมแต่ละต้นให้มีระยะห่างที่เหมาะสม
และด้วยความร่วมมือกับ Biome Renewables ทีมวิจัยมีแผนจะทำการสร้างใบพัดต้นแบบขนาด 6 เมตรเพื่อนำไปติดตั้งและทดสอบการใช้งานจริงกับกังหันลมที่ใช้งานอยู่แล้วเพื่อดูว่าจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้จริงอย่างที่ประเมินไว้หรือไม่
ทั้งนี้ก็ยังคงต้องเก็บข้อมูลจากการใช้งานจริงในด้านอื่นประกอบอีก อาทิเช่น เรื่องเสียงรบกวน ความคงทนของใบพัดเพราะบริเวณปลายใบที่เรียวโค้งอาจเป็นจุดอ่อนเสียหายได้ง่าย ฯลฯ
เชื่อได้ว่าถ้าได้ผลดีจริงอีกไม่นานก็คงจะกลายเป็นรูปแบบมาตราฐานให้กับใบพัดกังหันลมรุ่นใหม่ ๆ ที่จะมาช่วยกันผลิตพลังงานสะอาดให้เราได้ใช้กัน
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
