รายละเอียดโครงการวิจัย
กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด

รหัสโครงการ :R000000469
ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :การวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและทดสอบประสิทธิภาพในระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์
ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :Analysis of Energy Comsumption and Efficiency in Water Pump with Wind Turbine and Solar Cell for Nakhonsawan Bueng Boraphet Noknam Park
คำสำคัญของโครงการ(Keyword) :ระบบสูบน้ำ, กังหันลมแนวแกนตั้ง, แผงเซลล์แสงอาทิตย์
หน่วยงานเจ้าของโครงการ :คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน
ลักษณะโครงการวิจัย :โครงการวิจัยเดี่ยว
ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
ประเภทโครงการ :โครงการวิจัยใหม่
สถานะของโครงการ :propersal
งบประมาณที่เสนอขอ :81000
งบประมาณทั้งโครงการ :81,000.00 บาท
วันเริ่มต้นโครงการ :07 พฤษภาคม 2561
วันสิ้นสุดโครงการ :06 พฤศจิกายน 2562
ประเภทของโครงการ :งานวิจัยประยุกต์
กลุ่มสาขาวิชาการ :วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี
สาขาวิชาการ :สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย
กลุ่มวิชาการ :อื่นๆ
ลักษณะโครงการวิจัย :ระดับชาติ
สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : ไม่สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์
สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ
นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา :นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา
เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต
ความสำคัญและที่มาของปัญหา :ในปัจจุบันปัญหาหลักของเกษตรกรในอดีตจนถึงปัจจุบันที่สำคัญประการหนึ่งคือการขาดแคลนน้ำเพื่อเกษตรกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตพื้นที่เกษตรที่อาศัยน้ำฝน ซึ่งเป็นพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศที่อยู่ในเขตที่มีฝนค่อนข้างน้อย และส่วนมากเป็นนาข้าวและพืชไร่ เกษตรกรยังคงทำการเพาะปลูกได้ปีละครั้งในช่วงฤดูฝนเท่านั้น และมีความเสี่ยงกับความเสียหายอันเนื่องมาจากความแปรปรวนของดิน ฟ้า อากาศ และฝนทิ้งช่วง แม้ว่าจะมีการขุดบ่อหรือสระเก็บน้ำไว้ใช้แต่ก็ไม่มีขนาดแน่นอน หรือมีปัจจัยอื่นๆ ที่เป็นปัญหาให้มีน้ำใช้ไม่เพียงพอ อีกทั้งประเทศไทยยังมีแหล่งพลังงานของตนเองน้อยมากต้องพึ่งพาพลังงานจากต่างประเทศถึงร้อยละ 60 ของความต้องการพลังงานพาณิชย์ทั้งหมด และก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ในประเทศก็มีอยู่ ไม่เพียงพอกับความต้องการใช้ภายในประเทศในระยะยาว ดังนั้น การใช้ทรัพยากรพลังงานที่มีอยู่ อย่างจำกัด ควรให้มีการใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าโดยก๊าซธรรมชาติ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของ กฟผ. สูงมาก หากมีการส่งเสริมให้ใช้เพิ่มมากขึ้น จะก่อให้เกิดความเสี่ยง ต่อระบบไฟฟ้าของประเทศ เพราะระบบการผลิตไฟฟ้า จะพึ่งพาก๊าซธรรมชาติมากเกินไป ซึ่งการพึ่งพาพลังงานชนิดใดชนิดหนึ่ง มากเกินไป จะก่อให้เกิดความเสี่ยง ในการจัดหาพลังงานของประเทศ เช่น หากเกิดกรณีปัญหา ความขัดแย้งทางการเมืองระหว่างประเทศ เกิดสงคราม ระบบท่อส่งก๊าซขัดข้อง หรือ ปริมาณ สำรองเหลือน้อย เป็นต้น อาจทำให้การจัดหาพลังงานจากแหล่งอื่น หรือ ชนิดอื่นมาทดแทนได้ ไม่ทันกับความต้องการ ซึ่งจะส่งผลกระทบ ต่อความมั่นคงของประเทศโดยอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักในระบบผลิตไฟฟ้า และระบบการผลิตของภาคอุตสาหกรรมรวมทั้งการดำเนินกิจกรรมต่างๆต้องหยุดชะงักไปด้วย (http://www.eppo.go.th/doc/doc-AlterFuel.html) พลังงานลม เป็นพลังงานจากธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี ในการอำนวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิดน้ำ การหมุนโม่หินบดเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำคัญและนำมาใช้ประโยชน์มากขึ้น โดยการนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานลมมีอยู่โดยทั่วไป ไม่ต้องซื้อ เป็นพลังงานที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น “ กังหันลม ” เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม และเปลี่ยนให้เป็นให้เป็นพลังงานกล จากนั้นจึงนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ กล่าวคือ เมื่อกระแสลมพัดผ่านใบกังหัน จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสู่ใบกังหัน ทำให้กังหันหมุนรอบแกน สามารถนำพลังงานจากการหมุนนี้ไปใช้งานได้กังหันลมที่ใช้กันมากในประเทศไทยตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้ ใช้สำหรับฉุดระหัดวิดน้ำเข้านาข้าวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรา กังหันลมใบเสื่อลำแพน ใช้ฉุดระหัดวิดน้ำเค็มเข้านาเกลือบริเวณ จังหวัดสมุทรสงคราม และกังหันลมแบบใบกังหันหลายใบ ทำด้วยแผ่นเหล็กใช้สำหรับสูบน้ำจากบ่อน้ำบาดาลขึ้นไปเก็บในถังกักเก็บ สำหรับการใช้พลังงานลมในประเทศไทย ในการติดตั้งกังหันลมหรือกำลังลมเฉลี่ยทั้งปีควรไม่น้อยกว่าระดับ 3 (Class3) คือ 6.4-7.0 เมตร/วินาที หรือ 300-400 กิโลวัตต์/ตารางเมตร ที่ความสูง 50 เมตร เพื่อสามารถพัฒนากังหันลมสูบน้ำได้ จากการสำรวจแหล่งที่มีความเร็วลมดังกล่าว บริเวณที่ราบเขตบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ มีศักยภาพของพลังงานลมเพียงพอต่อการพัฒนาระบบกังหันลมสูบน้ำให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น อีกทั้งศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของจังหวัดนครสวรรค์ มีศักยภาพที่สูงอยู่ในบริเวณที่มีความเข้มแสงอาทิตย์ที่สูงพอที่จะสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้าจ่ายให้กับระบบสูบน้ำในเขตอุทยานนกน้ำ บึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ได้ ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะทำงานวิจัยเรื่องการวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและทดสอบประสิทธิภาพในระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ขึ้น โดยมีการออกแบบและสร้างกังหันลมแนวแกนตั้งสำหรับระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับออกแบบระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าและสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด และวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อสนับสนุนนโยบายการใช้พลังงานทดแทนของแผนพัฒนาพลังงานทดแทนของประเทศไทย และเพื่อให้เกิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน รวมถึงดำเนินการวิจัยที่ตอบสนองต่อการใช้ประโยชน์ในการพัฒนาเศรษฐกิจชุมชนอย่างแท้จริง โดยสามารถนำผลงานวิจัย (Output) ของงานวิจัย เรื่องการวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและทดสอบประสิทธิภาพในระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ ไปถ่ายทอดองค์ความรู้เทคโนโลยีให้แก่ชุมชนได้ เพื่อเป็นการส่งเสริมแหล่งท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์ เพื่อให้ชาวบ้านในชุมชนรอบอุทยานนกน้ำ และนักท่องเที่ยวผู้สนใจมาศึกษาเป็นต้นแบบและสามารถนำไปประยุกต์พัฒนาต่อยอดสร้างระบบสูบน้ำอัตโนมัติจากพลังงานทดแทนใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จุดเด่นของโครงการ :เพื่อเป็นการส่งเสริมแหล่งท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์ เพื่อให้ชาวบ้านในชุมชนรอบอุทยานนกน้ำ และนักท่องเที่ยวผู้สนใจมาศึกษาเป็นต้นแบบและสามารถนำไปประยุกต์พัฒนาต่อยอดสร้างระบบสูบน้ำอัตโนมัติจากพลังงานทดแทนใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
วัตถุประสงค์ของโครงการ :1. เพื่อออกแบบและสร้างระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ 2. เพื่อหาอัตราการใช้พลังงานของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ 3. เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ 4. เพื่อวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์
ขอบเขตของโครงการ :ขอบเขตพื้นที่ : ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ ขอบเขตเวลา : การเก็บรวบรวมข้อมูลโดยการทดสอบในช่วงเวลาเวลา 09.00 ถึง 17.00 น. ขอบเขตกลุ่มตัวอย่าง : ปริมาณน้ำที่สูบ อัตราการใช้พลังงานในการสูบน้ำจากกังหันลมแนวแกนตั้ง ประสิทธิภาพระบบสูบน้ำอัตโนมัติ ตัวแปรต้น : ความเร็วลมและความเร็วรอบของใบกังหัน : กำลังที่ใช้ในการสูบน้ำ : ความเข้มแสงอาทิตย์ ตัวแปรตาม : แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ได้ : อัตราการทดรอบ : ปริมาณน้ำที่สูบในแต่ละวัน ตัวแปรควบคุม : ขนาดของใบกังหัน : ขนาดกำลังไฟฟ้าของปั๊มน้ำ : ขนาดระบบของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ผลที่คาดว่าจะได้รับ :1. ได้ระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 2. ได้ทราบอัตราการใช้พลังงานของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ 3. ได้ทราบประสิทธิภาพของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ 4. ได้ทราบผลความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์
การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ :สมาน เสนงาน (2525) ได้ออกแบบและสร้างกังหันแบบ เพื่อทดสอบสมรรถนะของกังหันลมสูบน้ำแบบกงล้อจักรยาน ต้นแบบที่สร้างขึ้นเป็นขนาดกังหันเส้นผ่าศูนย์กลาง 3.0 เมตร มีขอบล้อและดุมล้อสำหรับขึง๙ลวดขึ้นเป็นโครงกังหันแล้วใช้สังกะสียึดติดกับซี่ลวดเป็นใบพัด จำนวน 25 ใบ ทำมุมใบเฉลี่ย 30 องศาสำหรับความเร็วลม 4 เมตรต่อนาทีจากปลายเพลากังหันมีข้อเหวี่ยงช่วงชัก 60 มม. ต่อกับก้านชักซึ่งเป็นท่อประปาขนาด 1 นิ้ว จากยอดหอคอยลงมาขับปั๊มสูบน้ำที่สร้างจากกระบอกสูบเหล็กกล้า และลูกสูบยาง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง1 7/8 นิ้ว การทดสอบสมรรถนะได้ผลว่า สามารถใช้งานได้ดีโดยมีประสิทธิภาพสูงสุดประมาณ 23% และสามารถส่งน้ำได้ความสูง 12 เมตร ให้อัตราไหลสูงสุด 9 ลิตรต่อนาที ที่ความสูงน้ำ 8 เมตร ความเร็วลม 6 เมตร สรุปได้ว่า กังหันลมแบบนี้สามารถใช้งานได้ดีเหมาะสำหรับความเร็วลมต่ำๆ โดยสามารถเริ่มทำงานได้ตั่งแต่ความเร็วลมลม 2 เมตรต่อวินาที ขึ้นไปสำหรับส่วนที่ควรดัดแปลงปรับปรุงได้แก่ การใช้จำนวนใบพัดหรือพื้นที่ใบพัดให้เหมาะสมกับความเร็วลมของแต่ล่ะท้องที่ และควรใช้ลูกสูบหนังกระบอกสูบทองเหลือง เพื่อเพิ่มระดับการส่งน้ำให้สูงขึ้นและอายุการใช้งานที่นานขึ้น ฉัตรชัย ปัญญา (2541) ได้ศึกษาและนำพลังงานลมมาใช้ในการสูบน้ำและพัฒนาปรับปรุงระบบต่างๆให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยมีความสูงรับลม 9 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด 4 เมตร จำนวนใบพัด 20 ใบ เป็นชนิดใบตรงมีมุมปะทะ 4 องศา ออกแบบให้สามารถทำงานที่ความเร็วลมต่ำสุด 2 เมตรต่อวินาที ระบบส่งกำลังแบบลูกเบี้ยวและใช้สกอทช์โยคในการขับปั๊มซึ่งใช้ปั๊มแบบลูกสูบทำงานแบบจังหวะเดียว จากการทดลองกังหันลมที่ได้ออกแบบและพัฒนาขึ้นนี้สามารถใช้งานได้ดีโดยขึ้นอยู่กับความเร็วลมมีอัตราการไหลเฉลี่ยของน้ำ 20.4 ลิตรต่อนาที ที่ความเร็วลมเฉลี่ย 3.1 เมตรต่อวินาที ศราวุธ สุขเจริญ (2543) ได?ทําการวิจัย เรื่อง การออกแบบและสร?างกังหันลมแกนตั้ง ผลการวิจัยกล่าวว?าการออกแบบและสร?างกังหันลมแกนตั้งอัตราเร็วรอบต่ำสําหรับผลิตกระแสไฟฟ?าโดยใช?วัสดุที่เป?นเหล็กทุกส?วนจึงมีความแข็งแรงทนทานมาก สามารถหมุนด?วยอัตราเร็วรอบสูงได?โดยไม?เกิดความเสียหาย และพบว?ากังหันลมที่สร?างขึ้นนี้ให?ประสิทธิภาพต่ำ คือ ประมาณ 3–6 เปอร์เซ็นต์ และอัตราเร็วที่ได?ค่อนข้างช?าอันเนื่องมาจากปัจจัย คือ ลม สถานที่ตั้ง และน้ำหนัก วิกันดา ศรีเดช (2551) ได้ทําการวิจัยเรื่อง การกําหนดลักษณะใบกังหันลมเพื่อ ผลิตพลังงานให้ได้มากที่สุดในสถิตลมเฉพาะพื้นที่ ผลการวิจัยกล่าวว่า กังหันลมมักจะถูก ออกแบบให้เปลี่ยนพลังงานลมที่อัตราเร็วค่าหนึ่งไปเป็นพลังงานกลให้ได้มากที่สุด โดยคํานึงถึง ตัวแปรออกแบบ (Design variable) หลายตัว เช่น ขนาดใบ อัตราเร็วรอบ ความสอบ (Taper) มุมบิดใบ (Twist angle) อัตราส่วนความเร็วปลายใบ (Tip speed ratio) และ มุมเผิน (Pitch angle) มุมเผินที่กําหนดเป็นสิ่งสําคัญยิ่งเพราะจะส่งผลโดยตรงต่อค่ามุมปะทะ (Angle of attack) ที่ใบกังหนกระทำต่อลม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อแรงลมที่กระต่อกังหัน ดังนั้นมุมเผินที่ดีที่สุดในแต่ละพื้นที่หรือภูมิประเทศย่อมแตกต่างกันแม้ว่าอัตราเร็วลมเฉลี่ยจะเท่ากันก็ตาม เพราะสถิติลมในแต่ละพื้นที่จะมีความแตกต่างกัน ทําให้อัตราเร็วลมที่ให้ ความหนาแน่นพลังงานสูงสุดมีต่างกันงานวิจัยนี้มุ่งหามุมเผินที่ดีที่สุดของใบกังหันโดยใช้ วิธีการเชิงทฤษฎีร่วมกับสถิติลมเฉพาะพื้นที่เพื่อให้ได้งานรายปีสูงสุด ทฤษฎีสําคัญที่ใช้คือ ทฤษฎี Blade element momentum ร่วมกับแบบจําลองชดเชยการสูญเสียการไหล เพื่อปรับแก้การไหลเชิงอุดมคติให้สอดคล้องกับความเป็นจริงยิ่งขึ้น ได้พัฒนาโปรแกรม คอมพิวเตอร์ในภาษา MATLAB เพื่อใช้เปรียบเทียบผลการทำนายกับผลการทดลองของ กังหันลมในสองลักษณะคือกังหันลมแบบใบตรงและกังหันลมแบบใบบิด ได้ใช้โปรแกรม คำนวณหามุมเผินที่ดีที่สุดในสถิติลมอันหนึ่ง โดยการปรับมุมเผินไปจนกระทั่งได้งานรายปีสูงสุด จากนั้นได้คํานวณหามุมเผินที่ดีที่สุดในกรณีที่สถิตลมเปลี่ยนไปจากเดิมโดยยังมีอัตราเร็วลม เฉลี่ยเท่าเดิมแต่มีความเบ้ของสถิติลมต่างไปจากเดิม พบว่ามุมเผินที่ดีที่สุดเปลี่ยนไปจากเดิม ทั้งนี้น่าเป็นสาเหตุจากการที่ค่าอัตราเร็วลมที่ให้ความหนาแน่นกําลังงานลมสูงสุดเปลี่ยนไป 7 ตามความเบ้ของสถิติลม พบว่าการปรับมุมเผินเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลให้ได้งานรายปี ต่างกันพอสมควรในสถิติลมที่มีความเบ้แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบของกังหันลม ได้มากพอสมควร พิชิต พรหมสุรินทร์ (2552) ลมเป?นปรากฏการณ?ทางธรรมชาติ ซึ่งเกิดจากความแตกต?างของอุณหภูมิความกดดันของบรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิ่งเหล?านี้เป?นป?จจัยที่ก?อให?เกิดความเร็วลมและกําลังลมเป?นที่ยอมรับโดยทั่วไปว?าลมเป?นพลังงานรูปหนึ่งที่มีอยู?ในตัวเอง ซึ่งในบางครั้งแรงที่เกิดจากลมอาจทําให?บ?านเรือนที่อยู?อาศัยพังทลายต?นไม?หักโค?นลง สิ่งของวัตถุต?างๆ ล?มหรือปลิวลอยไปตามลม ฯลฯในปัจจุบันมนุษย?จึงได?ให?ความสําคัญและนําพลังงานจากลมมาใช?ประโยชน?มากขึ้น เนื่องจากพลังงานลมมีอยู?โดยทั่วไป ไม?ต?องซื้อหาเป?นพลังงานที่สะอาดไม?ก?อให?เกิดอันตรายต?อสภาพแวดล?อมและสามารถนํามาใช?ประโยชน?ได?อย?างไม?รู?จักหมดสิ้น สําหรับการนําเอาพลังงานลมมาใช?งานได?อย?างหลากหลายรูปแบบ การนําลมมาสร?างเป?นเครื่องสูบน้ำก็ยังเป?นวิธีหนึ่งที่มีความนิยมกันเป?นอย?างมาก เนื่องจากเป?นการลดการใช?พลังงานที่ไม?จําเป?นลงได?อย?างถูกต?องและทําให?การใช?พลังงานได?อย?างเต็มประสิทธิภาพ โดยอาศัยหลักการในการหมุนของกังหันแบบแนวนอนที่ใช?วัสดุในการจัดทําจากแหล?งที่หาได?ในชุมชน ทําให?สร?างได?ง?ายและมีต?นทุนในการผลิตน้อย ซึ่งเหมาะเป?นอย?างมากที่จะนํามาใช?ในชุมชน หรือบ?านเรือนที่ต?องการลดการใช?พลังงานไฟฟ?า หรือ น้ำมันในการป??มน้ำจากเครื่องป??มน้ำได?เป?นอย?างถาวร ภวินท์ ลิมปิจํานงค์ (2555) ศึกษาและวิเคราะห์โมเดลโครงสร้างของใบพัดกังหันลม หลายๆ รูปแบบด้วยวิธีการทางไฟไนท์เอลิเมนต์ โดยทําการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมทางไฟไนท์เอลิเมนต์ เพื่อหาค่าพลังงานที่ลมถ่ายทอดให้กับใบกังหันลมที่มีค่ามากที่สุดจากพลังงานลมอย่างเหมาะสมกับลมในประเทศไทย หรือประเทศในแถบร้อนที่ มีความเร็วลมเฉลี่ยอยู่แค่เพียง 4-5 เมตรต่อวินาทีเท่านั้น ดังนั้นการวิเคราะห์โมเดลโครงสร้างของใบพัดกังหันลมในหลายๆรูปแบบ จะกําหนดความเร็วขา เข้าอยู่ที่ 5 เมตรต่อวินาที และทําการออกแบบโมเดลใบกังหันเพื่อทําการวิเคราะห์ทั้งสิ้น 4 แบบ โดยจะทําการปรับเปลี่ยนมุมรับลม และ ความยาวของใบกังหันที่สภาวะต่างกัน เพื่อศึกษาดูผลกระทบที่ เกิดขึ้นกับตัวใบพัด กังหันแต่ละแบบ โดยสิ่งที่จะศึกษาจากโปรแกรมทางไฟไนท์เอลิเมนต์ก็คือ ความเร็วลมขณะที่ลมปะทะใบกังหัน และ ความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไปแล้ว เพื่อนํามาคํานวณหาพลังงานที่ลมถ่ายทอดให้กับตัวใบกังหัน เพื่อเลือกใบพัดกังหันลมที่สามารถรับพลังงานจากลมได้มากที่สุด ซึ่งการทดลองนี้จะกําหนดตัวแปรต่างๆ ดังนี้คือ รูปแบบของใบพัดกังหันลม,มุมรับลมของใบพัดกังหันลม และความยาวของใบพัดกังหันลม จากการทดลองพบว่า โมเดลใบพัดกังหันลมทุกแบบ มีมุมรับลมที่เหมาะสมที่สุดคือ 10 องศา โดย ใบพัดแบบที่สามารถรับพลังงานจากลมได้มากที่สุดคือใบพัดแบบที่ 3 ซึ่งสามารถรับพลังงานจากลมได้ 10.1051 วัตต์ จากนั้นจึงทดลองนําใบพัดแต่ละแบบที่มุมรับลม 10 องศา มาทดลองที่ความยาวต่างๆ และ ได้ผลการทดลองว่า ใบพัดกังหันลมที่เหมาะสมที่สุดคือ ใบพัดกังหันลมแบบที่ 3 ที่มุมรับลม 10 องศา มีความ ยาว 2.75 เมตร สามารถรับพลังงานจากลมได้ 14.70774 วัตต์ ซึ่งจากการทดลองพบว่า ถ้าเพิ่มมุมรับลมที่ มากขึ้น จะทําให้ความเร็วความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไปแล้วมีค่ามากขึ้น และถ้าหากใบพัดมีความ ยาวที่มากเกินไปจะทําให้กังหันลมสามารถหมุนได้ช้าลงทําให้ความเร็วความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไป แล้วมีค่ามากขึ้นเช่นเดียวกัน ซึ่งนั่นหมายถึงใบพัดสามารถรับพลังงานจากลมได้น้อยลงนั่นเอง จึงจําเป็นที่จะต้องออกแบบใบพัดกังหันลม ที่มีมุมรับลม และความยาวเหมาะสมกับความเร็วลมเฉลี่ยที่กําหนดขึ้นมาด้วย
ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด :ทฤษฏีที่เกี่ยวข้องและผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 2.1 หลักการทำงานของกังหันลมสูบน้ำ กังหันลมแบบสูบชักเป็น กังหันลมชนิดหลายใบ ส่วนใหญ่ใช้ในการสูบน้ำจากบ่อ สระน้ำ หนองน้ำ และแหล่งน้ำอื่นๆ ที่มีความลึกไม่มากนัก เพื่อใช้อุปโภค ใช้ในทางการเกษตรและใช้ในฟาร์มเลี้ยงสัตว์ มีความสามารถในการยกหรือดูดน้ำได้ในระยะที่สูงกว่าแบบระหัด เพื่อความเข็งแรงวัสดุที่ใช้ทำใบพัดและโครงสร้างเสาของกังหันลมชนิดนี้มักเป็นโลหะเหล็กถ้าผลิตในประเทศ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใบพัด ประมาณ 4 - 6เมตร จำนวนใบพัด 18, 24, 30, 45 ใบ การติดตั้งแกนใบพัดสูงจากพื้นดินประมาณ 12-15เมตร ตัวห้องเครื่องถ่ายแรงจะเป็นแบบข้อเหวี่ยงหรือเฟืองขับ กระบอกสูบน้ำมีขนาดตั้งแต่ 3-15นิ้ว ปริมาณน้ำที่สูบได้ขึ้นอยู่กับขนาดกระบอกสูบน้ำและปริมาณความเร็วลม กังหันลมเริ่มหมุนทำงานที่ความเร็วลม 3.0เมตร/วินาที ขึ้นไปและสามารถทำงานต่อเนื่องได้ด้วยแรงเฉื่อยที่ความเร็วลม 2.0เมตร/วินาที แกนใบพัดสามารถหมุนเพื่อรับแรงลมลมได้รอบตัวโดยมีใบแพนหางเสือเป็นตัวควบคุม การหมุน มีระบบความปลอดภัยหยุดหมุนในกรณีที่ลมแรงเกินกำหนด (กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน) 2.2 ศักยภาพพลังงานลมของประเทศไทย สำหรับประเทศไทยพบว่าศักยภาพพลังงานลมทั่วประเทศไทยมีค่า 44 เทอราวัตต์ชั่วโมงต่อปี และจากการศึกษาเพื่อหาความเร็วลมเฉลี่ยในพื้นที่ต่างๆ โดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน พบว่าแหล่งศักยภาพพลังงานลมที่ดีของประเทศไทยมีกําลังลมเฉลี่ยทั้งปีอยู่ที่ระดับ 3 (class 3) ดังแสดงในภาพที่ 2.1 หรือมีความเร็วลมเฉลี่ยประมาณ 6.4 เมตรต่อวินาทีขึ้นไป ที่ระดับความสูง 50 เมตร ในแถบภาคใต้บริเวณชายฝั่งทะเลตะวันออกเริ่มตั้งแต่จังหวัดนครศรีธรรมราช จังหวัดสงขลา จังหวัดปัตตานี และที่อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียงใหม่ อันเกิดจากอิทธิพลของลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือตั้งแต่เดือนพฤศจิกายนถึงปลายเดือนมีนาคม นอกจากนี้ยังพบว่ายังมีแหล่งศักยภาพพลังงานลมที่ดีอีกแหล่งหนึ่งอยู่บริเวณเทือกเขาด้านทิศตะวันตกตั้งแต่ภาคใต้ตอนบนจรดภาคเหนือตอนล่างในจังหวัดเพชรบุรี จังหวัดกาญจนบุรี และจังหวัดตาก อันเกิดจากอิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงกลางเดือนตุลาคม นอกจากนี้ยังมีแหล่งศักยภาพพลังงานลมที่ดีซึ่งได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือและลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ อยู่ในบริเวณเทือกเขาในอุทยานแห่งชาติแก่งกรุง จังหวัดสุราษฎร์ธานี อุทยานแห่งชาติเขาหลวงและอุทยานแห่งชาติใต้ร่มเย็น จังหวัดนครศรีธรรมราช อุทยานแห่งชาติศรีพังงา จังหวัดพังงา อุทยานแห่งชาติเขาพนมเบญจา จังหวัดกระบี่ ส่วนแหล่งที่มีศักยภาพรองลงมาโดยมีกําลังลมเฉลี่ยทั้งปีตั้งแต่ระดับ 1.3 ถึง 2 (class 1.3 – class 2) หรือมีความเร็วลม 4.4 เมตรต่อวินาทีขึ้นไปที่ความสูง 50 เมตร พบว่าอยู่ที่ภาคใต้ตอนบนบริเวณอ่าวไทยชายฝั่งตะวันตกตั้งแต่จังหวัดเพชรบุรี จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ จังหวัดชุมพรถึงจังหวัดสุราษฎร์ธานี และบริเวณเทือกเขาในภาคเหนือคือจังหวัดเชียงใหม่ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือคือ จังหวัดเพชรบูรณ์และจังหวัดเลย โดยได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และพบที่ภาคใต้ฝั่งตะวันตกตั้งแต่ จังหวัดพังงา จังหวัดภูเก็ต จังหวัดกระบี่ จังหวัดตรังถึงจังหวัดสตูลและชายฝั่งตะวันออกบริเวณอ่าวไทยคือ จังหวัดระยองและจังหวัดชลบุรี โดยได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ (นิพนธ์ เกตุจ้อย และ อชิตพล ศศิธรานุวัฒน์. 2547 : 65) ภาพที่ 2.1 ศักยภาพพลังงานลมในประเทศไทย ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน(2549) 2.3 ประเภทของกังหันลม ปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเพื่อใช้สำหรับผลิตไฟฟ้าได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง หลายประเทศทั่วโลกได้ให้ความสนใจ โดยเฉพาะในทวีปยุโรป เช่น ประเทศเดนมาร์ก กังหันลมที่ได้มีการพัฒนากันขึ้นมานั้นจะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่ถ้าจำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ 2.3.1 กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับ แรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุและตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง กังหันลมแบบแกนนอน ได้แก่ กังหันลมวินด์มิลล์ ( Windmills) กังหันลมใบเสื่อลำแพน นิยมใช้กับเครื่องฉุดน้ำ กังหันลมแบบกงล้อจักรยาน กังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้าแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller) ภาพที่ 2.2 กังหันลมแบบแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน(2549) 2.3.2 กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ ซึ่งทำ ให้สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง ภาพที่ 2.3 กังหันลมแบบแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน(2549) กังหันลมแบบแนวแกนนอนเป็นแบบที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนมากออกแบบให้เป็นชนิดที่ขับใบกังหันด้วยแรงยก แต่อย่างไรก็ตาม กังหันลมแบบแนวแกนตั้ง ซึ่งได้รับการพัฒนามากในระยะหลังก็ได้รับความสนใจมากขึ้นเช่นกัน ทั้งนี้เนื่องจากข้อดีกว่าแบบแนวแกนนอนคือ ในแบบแนวแกนตั้งนั้นไม่ว่าลมจะเข้ามาทิศไหนก็ยังหมุนได้ โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมให้กังหันหันหน้าเข้าหาลม นอกจากนี้แล้วแบบแนวแกนตั้งนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบการส่งกำลังวางไว้ใกล้พื้นดินมากกว่าแบบแกนนอน เวลาเกิดปัญหาแก้ไขง่ายกว่าแบบแกนนอนที่ติดอยู่บนหอคอยสูง 2.4 ส่วนประกอบของกังหันลมเพื่อใช้ในการสูบน้ำ 2.4.1 ใบพัด ทำจากเหล็กกาวาไนท์หรือแผ่นสังกะสีชนิดหนาอย่างดี ไม่เป็นสนิมทนทานต่อกำลัง ลมทำหน้าที่รับแรงลมแล้วเปลี่ยนพลังงานจลน์ จากลมเป็นพลังงานกลและส่งต่อไปยังเพลาประธาน 2.4.2 ตัวเรือน ประกอบไปด้วยเพลาประธานหรือเพลาหลักทำด้วยเหล็กสแตนเลสที่มีความแข็ง เหนียว ทนต่อแรงบิดสูง ชุดตัวเรือนเพลาประธานเป็นตัวหมุนถ่ายแรงกลเข้าตัวห้องเครื่อง ภายในห้องเครื่องจะเป็นชุดถ่ายแรงและเกียร์ที่เป็นแบบข้อเหวี่ยงหรือแบบ เฟืองขับ เพื่อถ่ายเปลี่ยนแรงจากแนวราบเป็นแนวดิ่งเพื่อดึงก้านชักขึ้นลง ใช้น้ำมันเป็นตัวหล่อลื่นในห้องเครื่อง ภาพที่ 2.4 ส่วนประกอบที่สำคัญของกังหันลมแบบสูบชักเพื่อสูบนํ้า ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน(2549) 2.4.3 ชุดแพนหาง ประกอบไปด้วยใบแพนหางทำจากเหล็กแผ่น ที่ทำหน้าที่บังคับตัวเรือนและใบ พัดเพื่อให้หันรับแรงลมในแนวราบได้ทุกทิศ ทาง และโซ่ล็อคแพนหางซึ่งทำหน้าที่ล็อคแพนหางให้พับขนานกับใบพัดเมื่อได้รับแรง ลมที่ความเร็วลมเกิน 8 เมตร/วินาที และส่ายหนีแรงปะทะของแรงลม 2.4.4 โครงเสา ทำด้วยเหล็กประกอบเป็นโครงถัก (Truss Structure) ความสูงของกังหันลมสูบน้ำ มีความสำคัญอย่างมากในการพิจารณาติดตั้งกังลม เพื่อให้สามารถรับลมได้ดี กำหนดที่ความสูงประมาณ 12-15 เมตร และมีแกนกลางเป็นตัวบังคับก้านชักให้ชักขึ้นลงในแนวดิ่ง 2.4.5 ก้านชัก ทำด้วยเหล็กกลมตัน รับแรงชักขึ้นลงในแนวดิ่งจากเฟืองขับในตัวเรือน เพื่อทำหน้าที่ ปั้มอัดกระบอกสูบน้ำ และถูกบังคับให้ชักขึ้นลงได้ในแนวดิ่งด้วยตัวประคองก้านชัก (Slip Control) ที่อยู่กึงกลางโครงเสาในแต่ละช่วง 2.4.6 กระบอกสูบน้ำ ลูกสูบของกระบอกสูบน้ำวัสดุส่วนใหญ่เป็นทองเหลืองหรือสแตนเลส มีความ คงทนต่อกรดและด่าง สามารถรับแรงดูดและแรงส่งได้สูง มีหลายขนาดแต่ที่ใช้ทั่วไปมีขนาด 3 - 15 นิ้ว ใช้สูบน้ำได้ทั้งจากบ่อบาดาลและแหล่งน้ำตามธรรมชาติอื่นๆ การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับระยะหัวน้ำและการออก 2.4.7 ท่อน้ำ ซึ่งจะประกอบไปด้วยท่อดูดขนาด 2 นิ้ว ต่อระหว่างปั้มน้ำกับแหล่งน้ำที่จะสูบและ ติดฟุตวาล์วกันน้ำไหลกลับ ท่อส่งขนาด 1.5 นิ้ว ต่อระหว่างปั้มน้ำกับถังกักเก็บน้ำเพื่อส่งน้ำที่ดูดได้ไปไว้ที่ถังเก็บน้ำ (การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย) 2.5 ผลกระทบจากการใช้กังหันลม ปัจจุบันมีการใช้งานกังหันลมผลิตไฟฟ้ากันอยู่ในหลายประเทศซึ่งได้รับการยอมรับจากประชาชนในพื้นที่เป็นอย่างดีอย่างไรก็ตามกังหันลมยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหรือผลกระทบข้างเคียงอื่นๆ ดังต่อไปนี้ (เกตุจ้อย และ ศศิธรานุวัฒน์, 2547) 2.5.1 ด้านพื้นที่ กังหันลมจะต้องติดตั้งอยู่ห่างกันห้าถึงสิบเท่าของความสูงกังหัน เพื่อที่กระแสลม จะ ได้ลดความปั่นป่วนหลังจากที่ผ่านกังหันลมตัวอื่นมา อย่างไรก็ตามพื้นที่ที่ติดตั้งจริงของกังหันลมจะใช้เพียง 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ทั้งหมด ซึ่งจะเป็นส่วนของเสาและฐานรากและ เส้นทางสำหรับ การเข้าไปติดตั้งและดูแลรักษา กังหันลมขนาดใหญ่ซึ่งมีความสูงของเสากังหันมาก จะต้องติดตั้ง อยู่ห่างกันเป็นระยะทางไกล ตัวอย่างเช่น กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดระดับเมกะวัตต์ ต้องการระยะห่างระหว่างกันถึง 0.5 – 1 กิโลเมตร ดังนั้นเมื่อพิจารณาโดยละเอียดแล้วจะพบว่าการติดตั้งกังหันลมจะไม่ส่งผลกระทบต่อการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ต่างๆ อาทิเช่นพื้นที่ทางการเกษตร พื้นที่อุตสาหกรรม หรือแม้แต่พื้นที่ป่าธรรมชาติ ประชาชนในพื้นที่ดังกล่าวยังคงสามารถใช้ประโยชน์จากที่ดินได้อย่างปกติ 2.5.2 ด้านทัศนะวิสัย สำหรับผลกระทบทางด้านสายตาหรือการมองเห็นของระบบกังหันลมผลิตไฟฟ้านั้น ยังไม่ได้มีการประเมินผลออกมาอย่างชัดเจนกังหันลมขนาดใหญ่จะมีความสูงมากกว่า 50 เมตรขึ้นไป ทำให้สามารถมองเห็นได้จากระยะไกล กังหันลมที่ติดตั้งอยู่ตามทุ่งหญ้าสร้างความสวยงาม สร้างจินตนาการและความคิดต่างๆ ให้กับผู้พบเห็นกังหันลมสามารถใช้เป็นสื่อการเรียนรู้หลักการทางอากาศพลศาสตร์ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สำคัญต่อเทคโนโลยีการบินหรืออากาศยานได้ 2.5.3 ด้านเสียง เสียงของกังหันลมเกิดจากการหมุนของปลายใบพัดตัดกับอากาศ จากการที่ใบพัดหมุนผ่านเสากังหัน จากความปั่นป่วนของลมบริเวณใบกังหันลม และจากตัวเครื่องจักรกลภายในตัวกังหันลมโดยเฉพาะส่วนของเกียร์ เสียงดังของกังหันลมผลิตไฟฟ้าเป็นตัวแปรที่สำคัญประการหนึ่งที่แสดงถึงประสิทธิภาพของกังหันลม ดังนั้นทางบริษัทผู้ผลิตกังหันลมจึงพยายามพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เพื่อลดผลกระทบจากเสียงของกังหันลมในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ระดับของเสียงในบริเวณอาคาร บ้านเรือนหรือที่พักอาศัยที่จะเป็นอันตรายต่อมนุษย์อยู่ที่ไม่เกิน 40 เดซิเบล ที่ระยะห่างไม่เกิน 250 เมตร ดังนั้นการติดตั้งกังหันลมหากต้องการหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว 2.6 ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับกังหันลม การแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานกล พลังงานลมคือ มวลของอากาศซึ่งเคลื่อนที่ไปบนผิวโลกตามแนวนอน ในทุกทิศทาง ด้วยความเร็วต่างๆกัน พลังงานลมเกิดจากอิทธิพลของดวงอาทิตย์ โดยที่ผิวโลกแต่ละส่วนได้รับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน จึงเป็นเหตุให้อากาศที่มีอุณหภูมิสูงเกิดการลอยตัวสูงขึ้น และอากาศที่มีอุณหภูมิตํ่าไหลเข้ามาแทนที่ จึงทำให้มวลของอากาศเกิดการเคลื่อนที่ขึ้น ซึ่งเราเรียกว่า ลม พลังงานลมเป็นพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศ เมื่อพิจารณาในรูปของสมการ โดยพิจารณาว่า มวล m กิโลกรัม ถูกทำให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว V เมตร/วินาที จะก่อให้เกิดพลังงานจลน์ (E) ดังสมการที่ 1 E = 1/2 ?mv?^2 (4.1) เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอากาศมีหน่วยเป็น มวล/เวลา ถ้าเราแทนค่า m จะทำให้ลมในรูปของพลังงานจลน์ เปลี่ยนเป็นกําลังงานลม P ดังสมการที่ P = 1/2 ?mv?^2 วัตต์ (4.2) ถ้าลมเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่หน้าตัด A ดังภาพ เราสามารถเขียนอัตราการไหลของอากาศเชิงมวลต่อเวลา (m) ดังสมการที่ 3 M = ?va กิโลกรัม/วินาที (4.3) เมื่อ ? = ความหนาแน่นของอากาศ , กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ภาพที่ 2.5 แสดงความเร็วลม V เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่หน้าตัด A ที่มา : หนังสือพลังงานทดแทน (อนุตร จำลองกุล, 2541) แทนค่าสมการที่3 ลงในสมการที่ 2 จะได้กําลังลม Pw ซึ่งเป็นพลังงานจลน์ เมื่อกระแสลมมีความหนาแน่น และมีความเร็วลม V พัดผ่านพื้นที่หน้าตัด A ต่อหน่วยเวลา Pw = ? (?AV3) วัตต์ (4.4) หรือเขียนให้อยู่ในรูปของอัตราส่วนกำลังลมต่อพื้นที่หน้าตัด Pw/A = ? (?V3) วัตต์/ตารางเมตร (4.5) กังหันลมจะสามารถนำกําลังงานลมที่มีอยู่ในกระแสลมมาใช้ประโยชน์ได้เป็นเพียงบางส่วนเท่านั้น เนื่องจากเกิดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากสาเหตุต่างๆ ในระบบขึ้น ถ้ากำหนดให้ Cp เป็นค่าสัมประสิทธิ์กําลังงาน (Power Coefficient) ซึ่งจะเป็นตัวบ่งชี้ถึงสัดส่วนของกําลังงานที่กังหันลมจะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ดังนั้นกำลังงานที่จะได้จากกังหันลมคือ P = ? (Cp ?AV3) วัตต์ (4.6) 2.7 การออกแบบกังหันและคำนวณ การออกแบบกังหันเป็นส่วนที่สำคัญของการนำน้ำขึ้นมาใช้ เพราะกังหันเป็นตัวแปรสำคัญที่เป็นส่วนเปลี่ยนพลังงานจลน์ที่ใบพัด และส่งไปยังเพลาเปลี่ยนเป็นพลังงานกลสามารถดึงน้ำขึ้นมาใช้ต่อไป ดังนั้นการออกแบบกังหันจึงมีความสำคัญต่อการปั๊มน้ำ ซึ่งค่าที่ศึกษาในการออกแบบดังนี้ การคำนวณแรงดันน้ำที่กระทำกับวัตถุใดๆ สามารถคำนวณได้จากสมการ F=PAV (4.7) เมื่อ F คือ แรงที่กระทำกับวัตถุ (กิโลกรัม) A คือ พื้นที่ที่สัมผัสแรงผลัก (ตารางเมตร) P คือ กำลังที่ได้จากกังหัน (วัตต์) V คือ ความเร็วของลม (เมตร/วินาที) การคำนวณพลังงานที่ได้จากแรงกระทำกับใบกังหัน สามารถคำนวณได้จากสมการ P=1/2 PAV^3 (4.8) เมื่อ P คือ กำลังที่ได้จากกังหัน การคำนวณพลังงานกลที่กังหันผลิตได้ สามารถคำนวณจากสมการ P=2?FNR (4.9) เมื่อ P คือ กำลังที่ได้จากกังหัน R คือ รัศมี (เมตร) N คือ จำนวนรอบของการหมุน (รอบ) F คือ ผลต่างของน้ำหนักที่ใช้ดึงมูเล่ (นิวตัน) การหาประสิทธิ์ภาพของพลังงานที่ได้จากกังหัน สามารถคำนวณได้จากสมการ C_P=P_0ut/P_in (4.10) เมื่อ C_P คือ ประสิทธิ์ภาพของกังหัน P_0ut คือ กำลังที่ใช้ในการดึงน้ำ (เมตร/วินาที) P_in คือ กำลังที่ได้จากลม (เมตร/วินาที) กำลังที่ได้จากน้ำขาเข้า P_in=2?TN/60 (4.11) เมื่อ ? P?_in คือ กำลังที่ได้จากกังหัน (วัตต์) T คือ แรงบิดของกังหันโดยเฉลี่ย (นิวตัน-เมตร) N คือ ความเร็วรอบของกังหันโดยเฉลี่ย (รอบ) ออกแบบพื้นที่รับแรงใบกังหัน A=b?h (4.12) เมื่อ A คือ พื้นที่รับแรงของใบกังหัน (ตารางเมตร) b คือ ความกว้างของใบกังหัน (เมตร) h คือ ความลึกของใบกังหัน (เมตร) การหาความเร็วรอบของกังหัน N=(60?V_T)/2?r (4.13) เมื่อ N คือ ความเร็วรอบของกังหัน (รอบ) ? V?_T คือ ความเร็วของลม (ใช้การคำนวณที่ 2 เมตร/วินาที) R คือ รัศมีของกังหัน (เมตร) การคำนวณความเร็วรอบของใบพัด ใบพัดกังหันลมจะหมุนด้วยความเร็วรอบเท่าไรขึ้นอยู่กับปัจจัยสามอย่างคือ ความเร็วลม จำนวนใบ และความโตของใบพัด เราสามารถคำนวณความเร็วรอบได้ดังนี้ ความเร็วรอบ (RPM) = ความเร็วลม (เมตร/วินาที) X TSR X 60 / (22 / 7 X D) (4.14) หรือ = ความเร็วลม (เมตร/วินาที) X TSR X 60 X 7 / (22 X D) เมื่อ TSR (Tip Speed Ratio) คือ อัตราส่วนความเร็ว ณ.ปลายใบพัดเมื่อเทียบกับความเร็ว ลมซึ่งใบพัดชนิดสามใบมีค่าเท่ากับ 5 เท่าของความเร็วลม D คือ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของใบพัด (เมตร) นำมาคำนวณเป็นเส้นรอบวง โดยคูณด้วย 22 / 7 สูตรคำนวณแรงบิดสำหรับกังหันลม แรงบิด = wind power ? 60(2?3.14?RPM) (4.15) 2.8 ทฤษฏีเกี่ยวกับการส่งกำลัง การส่งกำลังทางกลจากเพลาอันหนึ่งไปยังเพลาอีกอันหนึ่ง อาจทำได้สามวิธี คือ โดยใช้เฟือง ใช้สายพาน และใช้โซ่ ขึ้นอยู่กับลักษณะงานที่จะใช้ เช่น ต้องการใช้กำลัง หรือจำนวนรอบสูง และการส่งกำลังแต่ละประเภทก็จะเหมาะกับงานแตกต่างกัน 2.9 ทฤษฏีเกี่ยวกับเพลา เพลาเป็นชิ้นส่วนเครื่องมือ ที่มีความสำคัญของระบบส่งผ่านกำลัง กำลังที่ส่งผ่านเพลาอยู่ในรูปโมเมนต์แรงบิด(Torque)ในการส่งกำลังผ่านระหว่างเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งจำเป็นต้องอาศัยตัวกลาง เช่น เฟือง โซ่ สายพาน ฯลฯ ดังนั้นจึงเกิดแรงเนื่องจากการฉุดของโซ่ หรือแรงดึงของสายพานมากระทำต่อเพลาอันเป็นผลให้เกิดโมเมนต์ดัด (Bending moments)ขึ้นบนเพลาด้วย ดังนั้นขณะที่เพลาทำหน้าที่ส่งผ่านกำลังเพลาจะรับโมเมนต์บิดและโมเมนต์ดัดพร้อมๆ กันดังภาพที่ 5.15 (วัฒนา ถาวร, 2543) ภาพที่ 2.6 แสดงตัวอย่างเพลา ที่มา : www. http://th.wikipedia.org/wiki/%E0 (2014) 2.9.1 วัสดุเพลา วัสดุที่ใช้ทำเพลาโดยทั่วไป คือ เหล็กกล้าละมุม (Mild Steel) แต่ต้องการให้มีความ เหนียวและความหนาทนทานต่อแรงกระตุกเป็นพิเศษแล้วมักใช้เหล็กกล้าผสมโลหะอื่น เพื่อทำเพลา เช่น 17Cr 16MnCr5 20MnCr5ตาม DIN EN 10084 เป็นต้น เพลาที่มีขนาดส้นผ่านศูนย์กลางโต กว่า 90 ม. มักจะกลึงมาจากเหล็กกล้าคาร์บอน ซึ่งผ่านการรีดร้อน อย่างไรก็ตามเพื่อให้เพลามราคาถูกสุดผู้ออกแบบควรเลือกใช้เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาก่อนที่จะเลือกใช้เหล็กกล้าชนิดอื่น (วัฒนา ถาวร, 2543) 2.9.2 ขนาดของเพลา เพื่อให้เพลามีมาตรฐานระหว่างประเทศจึงได้กำหนดมาตรฐานของเพลาซึ่งเป็นขนาด ระบุ (Normal Size) ใน ISO/R 775-1969 เอาไว้ให้สำหรับผู้ออกแบบเลือกใช้ ทั้งนี้เพื่อซื้อได้ทั่วไป นอกจากนี้ยังเป็นขนาดที่สอดคล้องของแบริ่งที่ใช้รองรับเพลาด้วยขนาดระบุของเพลา (วัฒนา ถาวร, 2543) การคำนวณกำลังและภาระของเพลา สามารถคำนวณได้จากสูตร การคำนวณหากำลังของเพลา หาได้จากสมการ P=(2.?.T.n)/(60?1000) (4.16) เมื่อ P คือ กำลัง (กิโลกรัม) n คือ ความเร็วรอบ (รอบ) T คือ โมเมนต์บิด (นิวตัน-เมตร) การคำนวณหาเพลางาน สามารถคำนวณได้จากสมการ d=?((32.M.?_b)/(?.?_b )) (4.17) สำหรับเพลารับความเค้นดัด d=?((16.T.?_b)/(?.?_d )) (4.18) สำหรับเพลารับความเค้นเฉือน d=?((16.T.?_b)/(?.?)).[(M.?_b )^2+(T.?_b )^2]1/2 (4.19) สำหรับเพลาความเค้นดัดและความเค้นเฉือน เมื่อ คือ แฟคเตอร์แก้ไขโมเมนต์ดัด คือ แฟคเตอร์แก้ไขโมเมนต์บิด 2.10 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีเครื่องสูบน้ำ เครื่องสูบน้ำหรือ ปั๊มน้ำ เป็นอุปกรณ์สำหรับขับเคลื่อนของเหลวหรือก๊าซผ่านทางระบบท่อปิด (Pipe) ไปสู่จุดหมายการใช้งานที่ต้องการโดยการเพิ่มความดันและเพิ่มพลังงานให้แก่ของไหลนั้นๆ เป็นผลให้ของเหลว นั้นเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง หรือจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง แต่กลไกที่ใช้ในการเพิ่มพลังงานให้ของเหลวไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะใบพัด อาจเป็นได้ทั้งใบพัด (Impeller) เกลียว (Screw) ลูกสูบ (Piston)ไดอะแฟรม (Diaphragm) เฟือง (Gear) และกลไกอื่นๆ ซึ่งสามารถที่จะถ่ายทอดพลังงานให้กับของเหลวได้ ซึ่งเครื่องแต่ละแบบมีความเหมาะสมในการใช้งานต่างๆ แตกต่างกันออกไป การเลือกใช้จะต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องเครื่องสูบน้ำทำงานโดยใช้พลังงานไฟฟ้า ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องสูบน้ำ จะช่วยให้ทราบถึงแนวทางในการใช้งานและบำรุงรักษาเครื่องสูบน้ำอย่างถูกวิธีจะทำให้ประหยัดน้ำและไฟฟ้า เครื่องสูบน้ำ เป็นเครื่องจักรกลที่ทำหน้าที่ถ่ายโอนและเพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวเพื่อให้ของเหลวนั้นไหลผ่านระบบท่อปิดจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งหรือจากที่ต่ำไปยังที่ สูงเครื่องสูบน้ำสามารถจำแนกประเภทตามลักษณะการเพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวหรือการไหลของของเหลวได้ดังต่อไปนี้ เครื่องสูบน้ำแบบเซนติฟูกัล (Centrifulgal Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับ ของเหลวโดยอาศัยแรงเหวี่ยงหนีจุดศูนย์กลาง เครื่องสูบน้ำแบบโรตารี่ (Rotary Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับของเหลวโดย อาศัยการหมุนของฟันเฟืองรอบแกนกลาง เครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบชัก (Reciprocating Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับ ของเหลวโดยอาศัยการอัดของเหลวนั้นโดยตรงในกระบอกสูบ ตารางที่ 2.1 แสดงคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบต่าง ๆ ตารางที่ 2.1 แสดงคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบต่าง ๆ ที่มา : พงศ์ธร (2531) จากตารางที่ 1 แสดงคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบต่าง ๆ เช่น ระยะหัวน้ำในการดูด การส่ง ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำ โมเมนต์บิดเริ่มต้น ความเร็วรอบในการขับเครื่องสูบน้ำ และชนิดของวัสดุที่นำผลิตเครื่องสูบน้ำ เพื่อนำมาประกอบกับการเลือกใช้ร่วมกับกังหันลมรวมทั้งเพื่อให้ได้ความเหมาะสมและประสิทธิภาพมากที่สุด จากตารางที่ 1 ได้เลือกใช้เครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ (Piston Pump) หรือเรียกโดยทั่วไปว่าปั๊มมือโยก มาใช้ร่วมกับกังหันลมสูบน้ำที่มีเพลาขับวางอยู่ในแนวระดับ เนื่องจากจากความเร็วรอบในการใช้งานไม่สูงจนเกินไป การส่งถ่ายกำลังงานและโมเมนต์บิดทำได้ง่าย โดยการเปลี่ยนการหมุนของเพลาขับในแนวนอน ผ่านข้อเหวี่ยงลงมาเป็นการเคลื่อนที่ขึ้นลงในแนวดิ่ง ประกอบกับเครื่องสูบน้ำชนิดนี้มีราคาถูกประมาณราคา 500-650 บาทและหาได้ง่ายในชนบท ภาพที่ 2.7 เครื่องสูบน้ำลูกสูบแบบมือโยก ที่มา : วณิชย์ (2536) การทำงานของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ ภาพที่ 2.8 แสดงการทำงานของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ ที่มา : วณิชย์ (2536) 1. ภาพที่ A แสดงจุดเริ่มต้นการทำงานของเครื่องสูบน้ำ ตัวลูกสูบจะถูกยกขึ้น อากาศภายนอกไม่สามารถผ่านลูกสูบเข้าไปได้ เนื่องจากมีน้ำเป็นตัวซีลอยู่ ทำให้ภายในกระบอกสูบเกิดสูญญากาศขึ้น และลดความดันของอากาศบนผิวน้ำในท่อดูดลง ความดันบรรยากาศบนผิวน้ำในบ่อขณะนี้จะสูงกว่าความดันอากาศบนน้ำในท่อดูด ด้วยเหตุนี้จะเกิดแรงที่กระทำต่ออากาศในท่อดูดและน้ำในท่อด้านบนตามทิศทางการขึ้นของลูกสูบ สำหรับที่ว่างในกระบอกสูบที่อยู่ใต้ลูกสูบจะถูกแทนที่ด้วยอากาศในท่อ ซึ่งเป็นอากาศที่เหลืออยู่ในท่อดูด 2. ที่ตำแหน่งบนสุดของกระบอกสูบในขณะที่ลูกสูบหยุด ลิ้นกันกลับ (Check Valve) จะปิดด้วยน้ำหนักของตัวมันเอง ดังนั้นช่องว่างในกระบอกสูบจะประกอบด้วยอากาศ 3. จากนั้นลูกสูบจะถูกกดลง ตามภาพที่ B จะทำให้ลิ้นกันกลับปิด เนื่องจากอากาศในกระบอกสูบกดลิ้นและอีกส่วนหนึ่งจะออกทางลิ้นที่ลูกสูบซึ่งจะเปิดขึ้น เนื่องจากความดันมากกว่าความดันบรรยากาศเหนือลูกสูบ 4. ภาพที่ C ลูกสูบจะเริ่มยกขึ้นหลังจากอากาศถูกดูดออกหมดแล้ว น้ำจะเข้ามาแทนที่ทันทีในกระบอกสูบใต้ลูกสูบ 5. เมื่อทั้งกระบอกสูบและท่อดูดเต็มไปด้วยน้ำแล้ว ลิ้นกันกลับจะปิด 6. จากนั้นจะกดลูกสูบลง ดังภาพที่ D ลิ้นที่ลูกสูบจะยกขึ้นทำให้น้ำผ่านขึ้นบนลูกสูบได้ 7. เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นจากตำแหน่งล่างสุดของกระบอกสูบแล้วหยุดนั้น ลิ้นกระบอกสูบจะปิด ดังนั้นจะมีน้ำขังอยู่บนลูกสูบ ดังภาพที่ E 8. เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นเรื่อย ๆ น้ำที่อยู่บนลูกสูบจะล้นออกทางปากพวยกาของเครื่องสูบน้ำดังภาพที่ F ขณะเดียวกันลิ้นกันกลับจะถูกเปิดโดยแรงของน้ำที่ผ่านเข้าสู่กระบอกสูบจากนั้นการทำงานของเครื่องสูบจะทำงานซ้ำตามกระบวนการข้างต้นเป็นวัฏจักร 2.11 สมการพื้นฐานสำหรับการคำนวณเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก สมการที่ใช้ในการคำนวณเกี่ยวกับอัตราการไหลของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ ขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัวด้วยกัน ได้แก่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (Dp) ช่วงชักของลูกสูบ (S) อัตราการชักขึ้นชักลงต่อนาที (N) และประสิทธิภาพเชิงปริมาตร (?vol) ซึ่งเป็นร้อยละของปริมาตรของน้ำที่สูบขึ้นมาได้จริงในการที่เครื่องสูบทำงานครบ 1 รอบเทียบกับปริมาตรทางทฤษฎี โดยอัตราการไหลของน้ำสามารถหาความสัมพันธ์ได้ดังนี้ สมการในการหาอัตราการไหลของน้ำสำหรับเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ (วณิชย์, 2536) หาได้จาก q = ((??D?_P^2)/4)(S)(N) ?_vol/60 (4.20) เมื่อ q คือ อัตราการไหลของน้ำ (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) Dp คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (เมตร) S คือ ระยะชักของลูกสูบ (เมตร) N คือ ความเร็วรอบของลูกสูบ (รอบต่อนาที) ?vol คือ ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร 2.12 กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ แรงที่กระทำบนลูกสูบของเครื่องสูบน้ำแบบมือโยกนั้น มีค่าเท่ากับน้ำหนักของแท่งน้ำที่มีพื้นที่หน้าตัดเท่ากับพื้นที่ของกระบอกสูบคูณกับความสูงของหัวน้ำ (Lysen , 1982) สามารถเขียนสมการได้ดังนี้ F_(p ) = ?_w gH(?/4)D_P^2 (4.21) เมื่อ F_(p ) คือ แรงที่ใช้ในการยกลูกสูบของเครื่องสูบน้ำ (นิวตัน) H คือ ระยะหัวน้ำ (เมตร) D_P คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (เมตร) เมื่อนำก้านสูบต่อเข้ากับข้อเหวี่ยงของกังหันลม เพื่อให้ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นลงได้อย่างต่อเนื่อง โมเมนต์บิด(Torque) ที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำนั้นจะมีค่าเท่ากับแรงที่ใช้ยกลูกสูบคูณกับระยะแขนของข้อเหวี่ยง ผลจากการเคลื่อนที่ของข้อเหวี่ยงจะมีผลทำให้โมเมนต์บิดที่ได้อยู่ในรูป sine สามารถเขียนสมการได้ดังนี้ ? Q?_P = ?_w gH(?/4) D_P^2 1/2 S sine(?t) เมื่อ 0<?t<? ? Q?_P = 0 เมื่อ ?< ?t<2? เมื่ออินทิเกรตจะได้ค่าของทอร์กเฉลี่ยเท่ากับ (Q_P ) ? = 1/? ?_w gH(?/4) D_P^2 1/2 S หรือ (Q_P ) ? = 1/? ?_w gH?_S เมื่อ ?_S คือ ปริมาตรของน้ำที่ได้จากการสูบน้ำในการทำงานครบ 1 รอบ กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ สามารถคำนวณได้จากความเร็วเชิงมุมและโมเมนต์ บิด สามารถเขียนสมการได้ดังนี้ (P_P ) ? = Q_P ? = ?/2? ?_w gH?_S หรือ (P_P ) ? = q ?_w gH โดยที่ Q_P คือ ค่าทอร์กที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ (P_P ) ? คือ กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ 2.13 การวิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์ การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ระหว่างพลังงานลมกับพลังงานรูปอื่น ๆ ที่ต้องการเลือกใช้ต้องประมาณการค่าใช้จ่ายทุกอย่างตลอดการใช้งานของกังหันลม เพื่อนำมาเปรียบเทียบหาตัวเลขต้นทุนการสูบน้ำ สิ่งที่จะต้องนำมาคิดเป็นค่าใช้จ่ายต้นทุนการสูบน้ำโดยกังหันลม มีดังนี้ ราคาต้นทุนกังหันลมและถังเก็บน้ำ ราคาค่าติดตั้ง ค่าอะไหล่ตลอดอายุการใช้งานของกังหันลม ค่าบำรุงรักษาแต่ละปี มูลค่าคงเหลือ (เมื่อสิ้นอายุการใช้งาน) อัตราดอกเบี้ยเงินกู้ การตัดสินใจเลือกใช้ระบบการสูบน้ำแบบใดแบบหนึ่งนั้น จำเป็นต้องอาศัยการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์เพื่อเปรียบเทียบความคุ้มทุนและความเป็นไปได้ การเปรียบเทียบว่าควรเลือกใช้การสูบน้ำแบบไหนเหมาะสมที่สุด มีหลักการพิจารณาดังต่อไปนี้ มูลค่าเทียบเท่าประจำปีของเงินทุนแต่ละระบบ (Annual Cost) มูลค่าเทียบเท่าประจำปีของเงินทุนแต่ละระบบหมายถึงผลรวมของค่าลงทุนเฉลี่ยประจำปีกับค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและการบำรุงรักษา AC = P ( a/p, i , n ) + ?C โดยที่ AC = มูลค่าเทียบเท่าของเงินลงทุน หรือ ค่าใช้จ่ายประจำปี(Annual Cost)ที่ใช้ในการ เปรียบเทียบ P = เงินลงทุนในครั้งแรก a/p = ปัจจัยอัตราดอกเบี้ยเงินลงทุน i = อัตราดอกเบี้ยเงินกู้ยืมต่อปี n = จำนวนปีในการกู้ยืมเงินลงทุน ?C = ค่าใช้จ่ายประจำปีคิดที่สิ้นปี ได้แก่ ค่าซ่อมบำรุง ค่าดำเนินการ 2.14 เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ ปัจจุบันเทคโนโลยีการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นที่ยอมรับ มี 2 แบบ คือ เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์(Photovoltaic หรือ Solar Cell) และเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยระบบรวมแสงอาทิตย์ (Concentrating Solar Power) 2.13.1 เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ในปัจจุบันเป็นที่นิยมใช้กันมากขึ้น เพราะการติดตั้งและการดูแลรักษาค่อนข้าง สะดวก อีกทั้งอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนานคือประมาณ 20 ปี เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกเป็น 3 แบบคือ ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าจาก โดยมีหลักการทำงานแบ่งได้เป็น 2 ช่วงเวลา กล่าวคือ ช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดพร้อมทั้งประจุพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่พร้อมๆ กัน ส่วนในช่วงกลางคืน เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ได้รับแสงแดดจึงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ดังนั้น พลังงานจากแบตเตอรี่ที่เก็บประจุไว้ในช่วงกลางวันจะถูกจ่ายให้แก่โหลดจึงสามารถกล่าวได้ว่า ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้โหลดได้ทั้งกลางวันและกลางคืน อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิด Stand alone เป็นต้น ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย (PV Grid connected system) เป็นระบบที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบจำหน่ายไฟฟ้าโดยตรง มีหลักการทำงาน 2 ช่วง คือ ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดได้โดยตรง โดยผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ และหากมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เกินจะถูกจ่ายเข้าระบบจำหน่ายไฟฟ้า สังเกตได้เนื่องจากมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจะหมุนกลับทาง ส่วนในช่วงกลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ กระแสไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายไฟฟ้าจะจ่ายให้แก่โหลดโดยตรง สังเกตได้จากมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจะหมุนปกติ จึงเหมาะใช้ในเขตเมืองหรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นกระแสสลับชนิดต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า เป็นต้น 2.15 การประยุกต์ใช้ปั๊มน้ำร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ในปัจจุบันนี้ การใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์นั้นมีมากมายหลากหลายรูปแบบ ซึ่งขึ้นอยู่กับผู้ใช้แต่ละคนว่าจะมีความคิดสร้างสรรค์ นำเอาเทคโนโลยีประเภทนี้มาประยุกต์ใช้ให้เหมาะกับการใช้งานของตนเองอย่างไรบ้าง ซึ่งวันนี้เรามีตัวอย่างพอสังเขปมานำเสนอให้เห็นภาพของการประยุกต์ดัดแปลงใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์กัน ดังนี้ 2.14.1 รูปแบบปั๊มน้ำโซล่าเซลล์แบบเคลื่อนที่ คือการนำเอาเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์มาติดตั้งไว้บนรถเข็นเพื่อความสะดวกในการ เคลื่อนย้ายไปสูบน้ำบริเวณต่างๆ นั่นเอง เพราะบริบทของพื้นที่ทำการเกษตรของเกษตรกรแต่ละคนนั้นแตกต่างกันไปบางคนโชคดีมีเรือกสวนไร่นาอยู่ในพื้นที่บ้านพักอาศัยของตนเองรวมเป็นแปลงเดียว การนำเอาเครื่องสูบน้ำ พร้อมแผงโซล่าเซลล์ติดตั้งไว้กับรถเข็น หรือพาหนะอื่นใดที่สามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก นำไปสูบน้ำที่นาโน้น แล้วกลับมาสูบต่อที่ไร่นี้ได้ ก็เป็นการประยุกต์ใช้งานที่น่าสนใจไม่น้อยทีเดียว ซึ่งปัจจุบันก็สามารถพบเห็น การประยุกต์ใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์รูปแบบนี้ได้ค่อนข้างแพร่หลาย รูปแบบใช้แบตเตอรี่เพื่อการใช้ไฟฟ้าอเนกประสงค์ แม้การสร้างเครื่องสูบน้ำโซ ล่าเซลล์ไว้ใช้งานนั้น เราจะไม่แนะนำให้ซื้อแบตเตอรี่มาต่อพ่วง เนื่องจากมีค่าอุปกรณ์ต่อพ่วง ค่าบำรุงรักษา และค่าเปลี่ยนใหม่เพิ่มเติม แต่สำหรับเกษตรกรหรือผู้ใช้บางคน ก็มีความจำเป็นต้องใช้เครื่องสูบน้ำสูบน้ำในเวลากลางคืนซึ่งไม่มีแสงอาทิตย์ แผงโซล่าเซลล์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ เครื่องสูบน้ำจึงทำงานไม่ได้ การซื้อแบตเตอรี่มาต่อพ่วงจึงเป็นทางออกที่จำเป็น เพื่อใช้ในการเก็บสำรองไฟฟ้าที่แผงโซล่าเซลล์ผลิตได้ในเวลากลางวันไว้สำหรับใช้ในเวลากลางคืน 2.16 ไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ ปัจจุบันในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นเครื่องปรับอากาศ เครื่องซักผ้า วิทยุ โทรทัศน์ รถยนต์ ฯลฯ ต่างมีไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นตัวควบคุมการทำงาน (Controller) ของอุปกรณ์ต่างๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์คือ อุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำที่รวบรวมฟังก์ชั่นการทำงานต่างๆ ไว้ภายในตัวของมันเอง โดยมีโครงสร้างใกล้เคียงกับคอมพิวเตอร์ คือ ภายในประกอบด้วยหน่วยรับข้อมูลและโปรแกรม หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ หน่วยแสดงผล ซึ่งส่วนประกอบเหล่านี้มีความสมบูรณ์ในตัวของมันเอง ทำให้มีขนาดเล็กและสามารถเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ที่เชื่อมต่อกับตัวมันง่ายต่อการนำไปประยุกต์ใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) มาจากคำ 2 คำ คำหนึ่งคือ ไมโคร ( Micro ) หมายถึงขนาดเล็กและคำว่าคอนโทรลเลอร์ (controller) หมายถึงตัวควบคุมดหรืออุปกรณ์ควบคุมดังนั้นไมโคร คอนโทรลเลอร์จึงหมายถึงอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กแต่ในตัวอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กนี้ได้บรรจุความ สามารถที่คล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ที่คนโดยส่วนใหญ่ค้นเคยกล่าวคือภายในไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รวมเอาซีพียู,หน่วยความจำและพอร์ตซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของระบบคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกันโดยทำการบรรจุเข้าไว้ในตัวถังเดียวกัน
วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :3.1 รูปแบบวิจัย การศึกษาการออกแบบกังหันลมเพื่อใช้ในการสูบน้ำ สามารถใช้รูปแบบการวิจัยได้หลายรูปแบบแสดงดังภาพ ภาพที่ 3.1 แผนภูมิแสดงขั้นตอนการดำเนินการวิจัย งานวิจัยนี้ได้เลือกสถานที่ในการทดสอบ โดยอาศัยหลักการการเกิดขึ้นของลมบกลมทะเล เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิของพื้นดินและพื้นน้ำ ที่มีคุณสมบัติคลายความร้อนที่แตกต่างกัน จึงได้เลือกที่บึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ เป็นที่ทำการทดสอบ เพราะลักษณะพื้นที่เป็นชายฝั่งริมบึง ซึ่งมีการเกิดลมอยู่ตลอดเวลา และอุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาวิจัยในครั้งนี้ ได้ใช้โปรแกรม SOLIDWORK FLOW SIMULATION CFD Analysis เพื่อวิเคราะห์ความเป็นไปได้ของการเคลื่อนที่แบบหมุนของใบกังหันลมแนวแกนตั้งที่ใช้ในการทดสอบ โดยใช้ค่าความเร็วลมที่ทำการบันทึกผลได้บริเวณทดสอบได้ทำการเก็บค่าความเร็วลมเฉลี่ยพบว่าช่วง 7 วันแรกที่ลงพื้นที่สำรวจและเก็บค่าความเร็วลม พบว่าความเร็วลมมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 2.38 เมตรต่อวินาที จากนั้นนำค่าเฉลี่ยความเร็วลมที่เก็บค่าได้มาเป็นอินพุทของโปรแกรม SOLIDWORK FLOW SIMULATION CFD Analysis ภาพที่ 3.2 แสดงกระแสลมที่ไหลตัดผ่านใบกังหันลมที่มุม 0 องศา ด้วยความเร็วลมคงที่ 2.38 เมตรต่อวินาที (จำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรม flow simulation CFD Analysis by Solidwork) ภาพที่ 3.3 แสดงกระแสลมที่ไหลตัดผ่านใบกังหันลมที่มุม 45 องศา ด้วยความเร็วลมคงที่ 2.38 เมตรต่อวินาที (จำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรม flow simulation CFD Analysis by Solidwork) ภาพที่ 3.4 แสดงกระแสลมที่ไหลตัดผ่านใบกังหันลมที่มุม 90 องศา ด้วยความเร็วลมคงที่ 2.38 เมตรต่อวินาที (จำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรม flow simulation CFD Analysis by Solidwork) ภาพที่ 3.5 แสดงกระแสลมที่ไหลตัดผ่านใบกังหันลมที่มุม 135 องศา ด้วยความเร็วลมคงที่ 2.38 เมตรต่อวินาที (จำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรม flow simulation CFD Analysis by Solidwork) ภาพที่ 3.6 แสดงกระแสลมที่ไหลตัดผ่านใบกังหันลมที่มุม 0, 45, 90 และ 135 องศา ด้วยความเร็ว ลมคงที่ 2.38 เมตรต่อวินาที (จำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรม flow simulation CFD Analysis by Solidwork) จากการจำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรมด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (flow simulation CFD Analysis by Solidwork) พบว่า ด้านขวามือของใบกังหันซึ่งเป็นด้านที่รับลมมีค่าความเร็วลมสูงกว่าด้านซ้ายมือที่ลู่ลม จากผลความเร็วลมที่เกิดขึ้นแต่ละตำแหน่งของใบกังหันสรุปได้ว่าใบกังหันลมสามารถเคลื่อนที่แบบหมุนได้ในทิศทวนเข็มนาฬิกา ผลที่ได้จากการวิเคราะห์การจำลองการไหลของลมด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (flow simulation CFD Analysis by Solidwork)นี้ นำไปสู่การออกแบบและสร้างระบบสูบน้ำด้วยกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์ ในงานวิจัยนี้ 3.2 การออกแบบกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์ การออกแบบกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์การกับการคำนวณทางวิศวกรรมและการใช้คอมพิวเตอร์ในการเขียนแบบผลการจัดทำรูปแบบรายการ (Drawing) ภาพที่ 3.7 การออกแบบใบกังหันลมแนวแกนตั้ง ภาพที่ 3.8 การออกแบบกังหันลมแนวแกนตั้ง ภาพที่ 3.9 การออกแบบชุดส่งพลังงานกลจากเพลากังหันสู่ปั๊มชักแบบลูกสูบ 3.3 ผลการสร้างเครื่องกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์ ตามเป้าหมายการสร้างกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์คณะผู้วิจัยได้ดำเนินการสร้างกังหันลมสูบน้ำร่วมกับเซลล์แสงอาทิตย์ตามขั้นตอนที่ออกแบบไว้ ภาพที่ 3.10 ใบกังหันแกนตั้งที่ใช้ในการทดสอบ ภาพที่ 3.11 การประกอบกังหันลมแนวแกนตั้งและปั๊มลูกสูบแบบชัก ภาพที่ 3.12 ถังบรรจุน้ำที่ใช้ในการทดสอบ ภาพที่ 3.13 ระดับหัวน้ำยังผลที่ใช้ในการทดสอบ ภาพที่ 3.14 กังหันลมแนวแกนตั้งที่ใช้ในการทดสอบ 3.4 การวิเคราะห์ผลการทดสอบ งานวิจัยนี้ ได้วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากการบันทึกผลค่าพารามิเตอร์ต่างๆตามสมการดังนี้ A=b?h (3.1) A คือ พื้นที่รับแรงของใบกังหันลม (ตารางเมตร) b คือ ความกว้างของใบกังหันลม (เมตร) h คือ ความลึกของใบกังหันลม (เมตร) แรงดันน้ำที่กระทำกับวัตถุใดๆ สามารถคำนวณได้จากสมการ F=1/2 ?AV (3.2) A คือ พื้นที่ที่รับแรงของใบกังหันลม (ตารางเมตร) ? คือ ความหนาแน่นของอากาศ (1.225 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร) V คือ ความเร็วลม (เมตร/วินาที) ประสิทธิภาพของพลังงานที่ได้จากกังหันลม สามารถคำนวณได้จากสมการ C_p=P_out/P_in (3.3) C_P คือ ประสิทธิภาพของกังหันลม P_0ut คือ พลังงานที่วัดได้ (วัตต์) P_in คือ พลังงานที่ได้จากลม (วัตต์) กำลังที่ได้จากกังหันลม P_in=2?TN/60 (3.4) P_in คือ กำลังที่ได้จากกังหันลม (วัตต์) T คือ แรงบิดของกังหันลมโดยเฉลี่ย (นิวตัน-เมตร) N คือ ความเร็วรอบของกังหันลมโดยเฉลี่ย (รอบ) ความเร็วรอบของกังหันลม N=(60?V_T)/2?r (3.5) N คือ ความเร็วรอบของกังหันลม (รอบ) V_T คือ ความเร็วของลม (เมตร/วินาที) r คือ รัศมีของกังหันลม (เมตร) i=z_2/z_1 =n_1/n_2 (3.6) i คือ อัตราการทดรอบ z คือ จำนวนฟันของเฟือง n คือ ความเร็วรอบ Pout = (Y x Q x TDH)1000 (3.7) Pout คือ กำลังในการสูบน้ำ (วัตต์) Y คือ น้ำหนักจำเพาะของของเหลว (นิวตัน/ตารางเมตร) Q คือ อัตราการสูบน้ำของปั๊ม (ลูกบาศก์เมตร/วินาที) TDH คือ เฮดรวมของปั๊ม (เมตร) 3.5 ผลการคำนวณ ออกแบบขนาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ การออกแบบขนาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ = 200 วัตต์ กำหนดเงื่อนไขเบื้องต้นในการออกแบบกังหัน - รัศมีใบกังหันขนาด 1.15 เมตร - เหมาะกับสภาพความเร็วลมต่ำ สามารถรับลมได้ทุกทิศทาง - สามารถรับลมได้ทุกทิศทาง - ใช้ใบกังหัน 1 ใบ ออกแบบพื้นที่รับแรงใบกังหัน A = 2.3 m x 1.2 m = 2.76 ตารางเมตร หาความเร็วรอบของกังหัน N = N = = รอบ/นาที หากำลังที่ได้จากกังหัน หา T ได้จาก T = FR หา F ได้จาก F = F = = N T = = นิวตัน-เมตร จะได้ P = = วัตต์ กำลังที่ใช้ในการสูบน้ำของกังหันลม = = วัตต์ ประสิทธิภาพของกังหันลม = = กำลังที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้า = 52.11 วัตต์ กำลังที่ใช้ในการสูบน้ำ Pout = = วัตต์ ประสิทธิภาพของการสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ = = 3.6 การออกแบบชุดทดรอบ ออกแบบชุดทดรอบ ต้องการอัตราการทด 1:2.84 รอบ จึงออกแบบ การทดรอบ ดังนี้ ใช้เพลาขนาด 1 นิ้วในการส่งถ่ายกำลัง ต่ออยู่กับเฟืองขนาด 37 ฟัน เป็นเฟืองขับ และเฟืองขนาด 13 ฟัน เป็นเฟืองตาม จะได้อัตราการทดรอบเป็น รอบ 3.7 การวิเคราะห์ข้อมูล นำผลที่ได้จากการทดลองมาคำนวณและแสดงผลโดยการทำตารางและกราฟ เพื่อเปรียบเทียบผลที่ได้ และทำการวิเคราะห์ผลการทดลองดังนี้ หาอัตราการใช้พลังงานของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลม แนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ ทดสอบประสิทธิภาพของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลม แนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ วิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดย กังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์
คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :จากการสำรวจแหล่งที่มีความเร็วลมดังกล่าว บริเวณที่ราบเขตบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ มีศักยภาพของพลังงานลมเพียงพอต่อการพัฒนาระบบกังหันลมสูบน้ำให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น อีกทั้งศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของจังหวัดนครสวรรค์ มีศักยภาพที่สูงอยู่ในบริเวณที่มีความเข้มแสงอาทิตย์ที่สูงพอที่จะสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้าจ่ายให้กับระบบสูบน้ำในเขตอุทยานนกน้ำ บึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ได้ ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะทำงานวิจัยเรื่องการวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและทดสอบประสิทธิภาพในระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ณ ศูนย์ศึกษาธรรมชาติและสัตว์ป่าบึงบอระเพ็ด ในเขตอุทยานนกน้ำบึงบอระเพ็ด จังหวัดนครสวรรค์ขึ้น โดยมีการออกแบบและสร้างกังหันลมแนวแกนตั้งสำหรับระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับออกแบบระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าและสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด และวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำอัตโนมัติสำหรับการเพาะปลูกโดยกังหันลมแนวแกนตั้งร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพ
จำนวนเข้าชมโครงการ :883 ครั้ง
รายชื่อนักวิจัยในโครงการ
ชื่อนักวิจัยประเภทนักวิจัยบทบาทหน้าที่นักวิจัยสัดส่วนปริมาณงาน(%)
นายถิรายุ ปิ่นทอง บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยหัวหน้าโครงการวิจัย55
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ธีรพจน์ แนบเนียน บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย15
นายโกเมน หมายมั่น บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย15
ผู้ช่วยศาสตราจารย์วีระชาติ จริตงาม บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย15

กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด