ถ้าพูดถึงกังหันลม เราคงจะนึกภาพกังหันลมที่มีขนาดใหญ่ พร้อมใบพัดที่หมุนเพื่อไปสร้างกระแสไฟฟ้า ซึ่งปัจจุบันนี้ก็ได้มีบริษัทที่คิดค้นพัฒนากังหันลมแบบใหม่ออกมา เป็นกังหันลมแบบไร้ใบพัด (Bladless Wind Turbines) ที่มีการพัฒนามาสักระยะหนึ่งแล้ว อาทิเช่น Enercon, Vortex Bladeless และ X-Wind และมีหน้าตาที่แตกต่างจากกังหันลมแบบเดิมๆ ที่มีใบพัด เรียกว่าดูแล้วไม่รู้เลยว่าเป็นกังหันลม ล่าสุด Katrick Technologies หนึ่งในบริษัทผู้พัฒนากังหันลมแบบไร้ใบพัด ก็ได้เปิดตัวกังหันลมรุ่นใหม่ออกมา โดยมุ่งเป้าไปที่การติดตั้งไว้ตามบ้านพักอาศัย และอาคารต่างๆ ในเมือง
สำหรับกังหันลมแบบไร้ใบพัดที่ทาง Katrick Technologies พัฒนาขึ้นมานั้น ออกแบบมาเป็นลักษณะรูปทรงคล้ายรวงผึ้ง สามารถนำไปติดตั้งเข้ากับบ้าน หรืออาคารต่างๆ ได้ทันที และด้วยการออกแบบในลักษณะนี้ทำให้ดูกลมกลืนไปกับตัวบ้านหรืออาคารอีกด้วย และควรจะมีตำแหน่งติดตั้งที่มีความสูงกว่า 10 เมตรขึ้นไป และจุดเด่นของกังหันลมตัวนี้ก็คือ การเปลี่ยนจากการใช้ใบพัด มาเป็นการใช้แอโรฟอยล์ในการรับลมซึ่งจะเกิดแรงต้านหรือแรงยกในอากาศ จากนั้นก็ทำการแปลงแรงสั่นที่เกิดขึ้นให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
แอโรฟอยล์คืออะไร
แอโรฟอยล์ (Aerofoil) คือ วัตถุที่มีรูปร่างเฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อทำให้เกิดแรงต้านหรือแรงยกในอากาศ วัตถุเหล่านี้มักใช้ในงานวิศวกรรมการบินหรืออากาศยาน เช่น ใบพัดเครื่องบิน ปีกเครื่องบิน เรือใบ เป็นต้น
แอโรฟอยล์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ตามแรงที่เกิดขึ้นในอากาศ ได้แก่ แอโรฟอยล์ที่สร้างแรงต้าน (Drag-producing aerofoil) มักใช้เพื่อลดความเร็วของวัตถุ เช่น ใบพัดเรือใบ และ แอโรฟอยล์ที่สร้างแรงยก (Lift-producing aerofoil) มักใช้เพื่อยกวัตถุขึ้น เช่น ปีกเครื่องบิน
แอโรฟอยล์ที่สร้างแรงต้านมักจะมีรูปร่างแบนราบ มีลักษณะคล้ายใบมีดหรือมีดโกน ส่วนแอโรฟอยล์ที่สร้างแรงยกมักจะมีรูปร่างโค้งมน มีลักษณะคล้ายปีกนก แอโรฟอยล์ทำงานโดยใช้หลักการของแรงยก (Lift) ซึ่งเป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุในแนวตั้งขึ้น แรงยกเกิดจากความแตกต่างของความดันอากาศเหนือและใต้แอโรฟอยล์ เมื่อลมพัดผ่านแอโรฟอยล์ ความดันอากาศเหนือแอโรฟอยล์จะน้อยกว่าความดันอากาศใต้แอโรฟอยล์ ความแตกต่างของความดันนี้ทำให้เกิดแรงยกขึ้น
ประสิทธิภาพของแ Aerofoil ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น รูปร่าง ขนาด และความหนาของแอโรฟอยล์ ความเร็วลม และมุมของแอโรฟอยล์กับทิศทางลม แอโรฟอยล์เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในวงการวิศวกรรมการบินและอากาศยาน เทคโนโลยีนี้ช่วยให้มนุษย์สามารถบินและควบคุมยานพาหนะต่างๆ ในอากาศได้
ข้อดีของกังหันลมแบบไร้ใบพัด
ต้องยอมรับว่ากังหันลมแบบไร้ใบพัดนั้น ถูกออกแบบมาเพื่อลบข้อเสียต่างๆ ของกังหันลมแบบเดิมๆ ได้เกือบทั้งหมด อาทิเช่น
- สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้แม้ว่าจะมีแรงลมน้อย
- ติดตั้งภายในบ้าน หรืออาคารในเมืองได้
- มีอันตรายต่อสัตว์ปีก เช่น นก น้อยกว่ากังหันลมแบมีใบพัด
- ติดตั้งได้ง่าย ขนาดเล็ก ประหยัดพื้นที่
- มีเสียงรบกวนที่ต่ำกว่า
- ราคาถูกกว่ากังหันลมแบบมีใบพัด
กังหันลมแบบไร้ใบพัด ก็ไม่ได้มีเพียงข้อดีอย่างเดียว ยังมีข้อเสียที่ต้องปรับปรุงพัฒนากันอีกด้วย เริ่มจากเรื่องของประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้านั้น จะต่ำกว่ากังหันลมแบบมีใบพัด ซึ่งถ้าเทียบประสิทธิภาพกันแล้ว กังหันลมแบบไร้ใบพัดจะสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ราวๆ 70% ส่วนกังหันลมแบบเดิมที่มีใบพัดจะสามารถแปลงพลังงานได้สูงกว่าอยู่ที่ 80% ขึ้นไป นอกจากนี้ในระหว่างการทำงานนั้นอาจจะมีการไปรบกวนพวกคลื่นวิทยุหรือโทรทัศน์ที่ใช้คลื่นความถี่แบบเดิมๆ ได้อีกด้วย
นอกจากนี้ยังมีเสียงวิจารณ์ออกมาพอสมควรเกี่ยวกับกังหันลมไร้ใบพัดของ Katrick Technologies แม้ว่าจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่น้อยกว่า และต้นทุนในการผลิตตัวกังหันลมที่ต่ำกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่มากๆ เหมือนกังหันลมแบบเดิมๆ รวมถึงเรื่องของประสิทธิภาพที่ยังสู้กังหันลมแบบเดิมไม่ได้ ซึ่งรูปแบบของการใช้งาน อาจจะเป็นการติดตั้งตัวกังหันลมที่มีจำนวนมากๆ ในบริเวณเดียวกันแทน เพื่อช่วยผลิตไฟฟ้าให้ได้มากยิ่งขึ้น อาจจะประยุกต์ไปใช้งานร่วมกับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า ที่มีการติดตั้งบริเวณหลังคา หรือจะเป็นการทำเป็นลักษณะคล้ายกับฟาร์มขนาดใหญ่ เพื่อผลิตกระแสไฟให้กับหมู่บ้านที่ห่างไกลโรงไฟฟ้า หรือมีปัญหาเรื่องการส่งไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าก็ได้เช่นกัน
สำหรับกังหันลมแบบไร้ใบพัดที่ทาง Katrick Technologies พัฒนาขึ้นมานี้ คาดว่าจะผลิตและจำหน่ายได้จริงในช่วงปี 2025 นี้ และคาดว่าจะได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เทคโนโลยีกังหันลมไร้ใบพัดมีแนวโน้มที่จะได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและลดต้นทุนการผลิตลงในอนาคต หากสามารถพัฒนาข้อเสียเหล่านี้ได้ กังหันลมไร้ใบพัดอาจกลายเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม
Photo : Katrick Technologies
