พลังงานลมคืออะไร?

ทำความเข้าใจข้อดีและข้อเสียของพลังงานลมในบราซิล

พลังงานลม

ภาพ Appolinary Kalashnikova บน Unsplash

พลังงานลมคือพลังงานที่ผลิตจากพลังงานจลน์ของลม (มวลอากาศเคลื่อนที่) และความร้อนแม่เหล็กไฟฟ้าของดวงอาทิตย์ (พลังงานแสงอาทิตย์) ซึ่งจะเคลื่อนใบพัดของปิ๊กอัพไปด้วยกัน

พลังงานจลน์ของลมมักจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลโดยกังหันลมและกังหัน หรือเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยกังหันลม (หรือกังหันลม)

การนำพลังงานลมมาประยุกต์ใช้ในงานเครื่องกลโดยกังหันลมและตะไล เช่น การบดเมล็ดพืชและการสูบน้ำ มีมาตั้งแต่กำเนิดการใช้แหล่งพลังงานนี้โดยมนุษย์ ซึ่งถือว่าเป็นพลังงานทางเลือกเท่านั้น รุ่นจากวิกฤตน้ำมันในยุค 70

พลังงานลมทำงานอย่างไร

พลังงานจลน์ของลมเกิดขึ้นเมื่อชั้นความร้อนของอากาศสร้างแรงดันไล่ระดับที่แตกต่างกันในมวลอากาศ

กังหันลมจะเปลี่ยนพลังงานจลน์นี้เป็นพลังงานกลผ่านการเคลื่อนที่แบบหมุนของใบพัด และผ่านเครื่องกำเนิดพลังงานไฟฟ้า

กังหันลมประกอบด้วย:

  • เครื่องวัดความเร็วลม: วัดความเข้มและความเร็วของลม มันทำงานโดยเฉลี่ยทุก ๆ สิบนาที
  • Windsock (เซ็นเซอร์ทิศทาง): ตรวจจับทิศทางลม ทิศทางลมจะต้องตั้งฉากกับหอคอยเสมอเพื่อการใช้งานสูงสุด
  • ใบมีด: จับลม แปลงกำลังไปยังศูนย์กลางของโรเตอร์
  • เครื่องกำเนิด: รายการที่แปลงพลังงานกลของเพลาเป็นพลังงานไฟฟ้า
  • กลไกการควบคุม: การปรับกำลังรับการจัดอันดับให้เข้ากับความเร็วลมที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในช่วงเวลาที่กำหนด
  • กล่องคูณ (เกียร์): รับผิดชอบในการส่งพลังงานกลจากเพลาโรเตอร์ไปยังเพลาเครื่องกำเนิด
  • โรเตอร์: ชุดที่เชื่อมต่อกับเพลาที่ส่งการหมุนของใบมีดไปยังเครื่องกำเนิด
  • Nacele: ช่องติดตั้งที่ด้านบนของหอคอย ประกอบด้วย: กระปุกเกียร์ เบรก คลัตช์ แบริ่ง ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และระบบไฮดรอลิก
  • ทาวเวอร์: องค์ประกอบที่รองรับโรเตอร์และ nacelle ที่ความสูงที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน หอคอยเป็นสินค้าราคาแพงสำหรับระบบ

ข้อดีและข้อเสียของพลังงานลม

ข้อได้เปรียบหลักของพลังงานลมคือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนและ "สะอาด" เนื่องจากไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน และไม่ก่อให้เกิดของเสียเมื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

  • ก๊าซเรือนกระจกคืออะไร

นอกจากนี้ แหล่งที่มาของพลังงานลมถือว่าไม่สิ้นสุดและไม่มีค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาวัตถุดิบ ซึ่งแตกต่างจากที่เกิดขึ้นกับเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยเช่นกัน

ค่าใช้จ่ายในการปรับใช้ค่อนข้างต่ำ ความจำเป็นในการบำรุงรักษาต่ำและมีโอกาสในการจ้างงานใหม่ในพื้นที่ที่ปกติได้รับการลงทุนเพียงเล็กน้อย

การวิพากษ์วิจารณ์พลังงานลมที่พบบ่อยมากนั้นเกี่ยวข้องกับการไม่ต่อเนื่องของมัน พลังงานลมขึ้นอยู่กับการเกิดขึ้นของลมที่ความหนาแน่นและความเร็วในอุดมคติ และพารามิเตอร์เหล่านี้จะแปรผันตามปีและฤดูกาล

ดังนั้น เพื่อให้พลังงานลมพิจารณาว่าใช้งานได้จากมุมมองทางเทคนิค โรงไฟฟ้าพลังงานลม (หรือฟาร์มกังหันลม) จะต้องติดตั้งในสถานที่ที่มีความหนาแน่นของมวลอากาศมากกว่าหรือเท่ากับ 500 วัตต์ต่อตารางเมตร (W/ ตารางเมตร) ที่ความสูง 50 เมตร และความเร็วลมอยู่ที่เจ็ดถึงแปดเมตรต่อวินาที (m/s)

อย่างไรก็ตาม การก่อสร้างฟาร์มกังหันลมไม่สามารถขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับความพร้อมใช้งานของลมเพียงอย่างเดียว ขั้นตอนนี้ยังต้องมีการดำเนินการศึกษาผลกระทบสิ่งแวดล้อม (EIA) และรายงานผลกระทบสิ่งแวดล้อม (RIMA) ซึ่งทำหน้าที่กำหนดสถานที่ที่ดีที่สุด ไม่เพียงแต่จากมุมมองเชิงกลยุทธ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในแง่ของสังคมและสิ่งแวดล้อมด้วย

ฟาร์มกังหันลม (หรือฟาร์มกังหันลม) เป็นพื้นที่ที่มีกังหันลมอย่างน้อยห้าตัว (เครื่องผลิตอากาศ) ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ความเข้มข้นของกังหันลมในตำแหน่งเดียวกันนี้ทำให้เกิดสิ่งภายนอกเชิงลบหลายชุด

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมเชิงลบประการหนึ่งคือต่อประชากรนก เมื่อบินใกล้กับกังหันมากเกินไป นกจำนวนมากจะโดนใบมีดและได้รับบาดเจ็บสาหัสและถึงกับเสียชีวิต การดำเนินการฟาร์มกังหันลมสามารถมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงเส้นทางการอพยพของประชากรนก

นอกจากนี้ ฟาร์มกังหันลมยังสามารถส่งผลเสียต่อระบบนิเวศในท้องถิ่นและประชากรมนุษย์โดยรอบ เนื่องจากมีเสียงรบกวนสูงที่กังหันผลิตขึ้นเมื่อใช้งาน มลพิษทางเสียงถือเป็นปัญหาด้านสาธารณสุข เนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับความเครียด ความก้าวร้าว และความผิดปกติทางจิตที่เพิ่มขึ้น รวมถึงผลกระทบอื่นๆ ต่อสุขภาพ เสียงรบกวนอาจทำให้ประชากรสัตว์เคลื่อนตัวออกไป ซึ่งส่งผลต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น

ชุมชนโดยรอบอาจได้รับผลกระทบจากมลภาวะทางสายตา การก่อสร้างฟาร์มกังหันลมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในภูมิทัศน์

ผลกระทบอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับกังหันคือการรบกวนที่เกิดขึ้นในเรดาร์อุตุนิยมวิทยา เรดาร์เหล่านี้ใช้เพื่อคาดการณ์ปริมาณฝน ความเสี่ยงที่ลูกเห็บตก และสภาพอากาศอื่นๆ เพื่อให้สามารถทำกิจกรรมดังกล่าวได้จะต้องเป็นอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนมาก ความไวนี้ทำให้ไวต่อสัญญาณรบกวนจากภายนอก กังหันลมตัวเดียวที่ทำงานในพื้นที่ใกล้กับเรดาร์ตรวจอากาศอาจส่งผลต่อการคาดการณ์ของคุณ เนื่องจากเรดาร์เป็นเครื่องมือสำคัญในการป้องกันเหตุการณ์สำคัญในช่วงที่มีฝนตก และใช้โดยการป้องกันพลเรือนเพื่อใช้เป็นฐานในมาตรการฉุกเฉิน ระยะห่างขั้นต่ำจึงถูกกำหนดขึ้นซึ่งจะต้องสอดคล้องระหว่างเรดาร์กับกังหันลม

ตามรายงานของกระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม ไม่ควรติดตั้งกังหันลมในระยะห่างน้อยกว่า 5 กม. จากเรดาร์ C-band (ความถี่ระหว่าง 4 GHz ถึง 8 GHz) และ S-band 10 กม. (ความถี่ระหว่าง 2 GHz และ 4 GHz GHz) เมื่อต้องรับมือกับการดำเนินงานของฟาร์มกังหันลม ระยะทางที่ต้องพิจารณาคือ 20 กม. และ 30 กม. สำหรับเรดาร์แต่ละประเภทตามลำดับ

แม้ว่าพลังงานลมจะไม่ก่อให้เกิดของเสียในระหว่างการผลิตไฟฟ้า แต่ควรสังเกตว่ามีของเสียจากกระบวนการผลิตใบพัดกังหันซึ่งมักทำด้วยไฟเบอร์กลาส ตัวไฟเบอร์กลาสเองนั้นไม่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม สารเติมแต่งที่ใช้เสริมความแข็งแรงของวัสดุสามารถเป็นได้ เช่น อีพอกซีเรซิน อีพอกซีเรซินทำจากวัสดุที่เป็นอันตราย เช่น บิสฟีนอล

  • รู้จักประเภทของบิสฟีนอลและความเสี่ยง

พลั่วมีอายุการใช้งานเฉลี่ยเท่ากับ 20 ปี และยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่ทำให้พลั่วรีไซเคิลมีศักยภาพทางเศรษฐกิจ เนื่องจากวัสดุที่ใช้ทำนั้นมีความซับซ้อนสูง

การบังคับใช้พลังงานลม

ตามรายงานของสำนักงานพลังงานไฟฟ้าแห่งชาติ (Aneel) มีเพียง 13% ของพื้นผิวโลกเท่านั้นที่เหมาะสมกับปัจจัยนี้ ซึ่งได้กำหนดข้อจำกัดในการบังคับใช้ในภูมิภาคส่วนใหญ่แล้ว

พลังงานลมในบราซิล

ในกรณีของบราซิล พื้นที่ของประเทศมากกว่า 71,000 ตารางกิโลเมตรมีความเร็วลมสูงกว่า 7 เมตร/วินาทีที่ความสูง 50 เมตร ศักยภาพนี้จะทำให้ประเทศมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าเท่ากับ 272 เทราวัตต์-ชั่วโมงต่อปี (TWh/ปี) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 64% ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าของประเทศ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 424 TW/ปี ศักยภาพนี้ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศ รองลงมาคือภาคใต้ ดังที่เห็นได้ใน Atlas of Brazilian Wind Potential

พลังงานลมเป็นทางเลือกในการกระจายเมทริกซ์ไฟฟ้าของประเทศและเพิ่มความปลอดภัยในภาคส่วนนี้ เป็นที่น่าสนใจว่าเนื่องจากความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ประเทศยังคงอยู่บนเส้นทางของเทคโนโลยีสะอาด แทนที่จะเลือกใช้แหล่งพลังงานทดแทน ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบทางสังคมและสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงยิ่งขึ้น

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับผลกระทบของเสียงและมลภาวะทางสายตาคือการติดตั้งฟาร์มกังหันลม นอกชายฝั่ง, คือที่ทะเล. นอกจากนี้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสามารถทำได้เพื่อลดผลกระทบอื่นๆ เช่น การพัฒนากังหันที่เป็นอันตรายต่อนกน้อยลง