ชิ้นส่วนที่ขาดหายไปของพลังงานสีเขียวในเวียดนาม

หลายประเทศกำลังให้ความสนใจกับแหล่งพลังงานสีเขียว พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และก๊าซธรรมชาติ เดนมาร์กเป็นผู้นำเทรนด์นี้ ไม่เพียงแต่ตั้งเป้าที่จะเป็นประเทศปลอดคาร์บอนภายในปี พ.ศ. 2593 เท่านั้น แต่ยังพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียนตั้งแต่เนิ่นๆ จนกลายเป็นประเทศแรกใน โลก ที่สร้างฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งขนาดใหญ่ ซึ่งจากข้อมูลดังกล่าว แหล่งพลังงานสีเขียวเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการด้านไฟฟ้าของประชาชนได้

เดนมาร์กกำลังพิสูจน์ว่าอนาคตที่ปราศจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นไปได้ และพวกเขากำลังดำเนินการเพื่อให้สิ่งนั้นเกิดขึ้น

ในปัจจุบันพลังงานลมของเดนมาร์กมีเพียงพอต่อความต้องการของประชาชน (ที่มา: The Guardian)

เมื่อเผชิญกับความต้องการพลังงานสีเขียวอย่างเร่งด่วน เวียดนามได้ส่งเสริมการพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียน รวมถึงพลังงานลม

พื้นที่ชายฝั่งของเวียดนามตั้งแต่จังหวัดบิ่ญถ่วน นิญถ่วน เบ๊นแจ และ จ่าวิญห์ ได้รับการยกย่องอย่างสูงในด้านศักยภาพในการพัฒนาพลังงานลม โดยมีโครงการหลายโครงการที่ได้รับการทดสอบ ใช้งาน และดำเนินการแล้ว นอกจากนี้ เวียดนามยังได้เริ่มดำเนินโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่ง โดยใช้ประโยชน์จากลมแรงในทะเลตะวันออก

แหล่งพลังงานลมใน จังหวัดบั๊กเลียว (ที่มา: icon.com.vn)

ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังงานลมคือกังหันลม ซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการใช้งาน รวมถึงคุณภาพของพลังงานขาออกด้วย

ปัจจุบันกังหันลมได้รับการพัฒนาเป็นสองสายหลัก ได้แก่ กังหันลมแกนนอน (HAWT_ Horizontal Axis Wind Turbine ) และกังหันลมแกนตั้ง (VAWT_ Vertical Axis Wind Turbine )

กังหันลมแกนนอนและกังหันลมแกนตั้ง (ที่มา: solenvn.com)

โครงสร้างหลักของ HAWT ประกอบด้วยส่วนใบพัดที่ติดอยู่กับเพลาหมุนและวางในแนวนอนตามทิศทางลม HAWT ใช้แรงขับของลมเพื่อหมุนใบพัดและสร้างกำลัง โดยปกติแล้ว HAWT จะถูกผลิตให้มีปีกกว้างเพื่อดักจับพลังงานลมให้ได้มากที่สุด จึงจำเป็นต้องติดตั้งบนฐานรองรับที่สูงและโปร่งสบาย

ที่ระดับความสูงหลายสิบหรือหลายร้อยเมตร ซึ่งกระแสลมคงที่ HAWT สามารถรับลมได้อย่างง่ายดาย ช่วยให้ใบพัดหมุนได้เร็วและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น และเนื่องจากใบพัดทั้งหมดของ HAWT ได้รับผลกระทบจากลมในเวลาเดียวกัน จึงทำให้กำลังที่ได้รับอยู่ในระดับที่สูง

การติดตั้ง HAWT นอกชายฝั่งความจุขนาดใหญ่ (ที่มา: Mingyang Smart Energy)

สำหรับกังหันลม HAWT ขนาดยักษ์ที่ติดตั้งนอกชายฝั่ง กำลังการผลิตไฟฟ้าอาจสูงถึงหลายสิบเมกะวัตต์ ดังนั้น HAWT จึงเป็นกังหันลมประเภทที่พบเห็นได้ทั่วไปในโรงไฟฟ้าพลังงานลมในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนและความสูงที่มาก ทำให้การติดตั้งและบำรุงรักษาเป็นเรื่องยากมาก นอกจากนี้ ระบบเกียร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของ HAWT ยังตั้งอยู่บนเสาสูง ทำให้ไม่มีเสถียรภาพ HAWT เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีลมแรงและเสถียรพอสมควรเท่านั้น และจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อพื้นผิวการทำงานของใบพัดตั้งฉากกับทิศทางลม

ในทางกลับกัน เนื่องจากปีกของ HAWT มีความกว้างมาก ความเร็วที่ปลายปีกจึงสูงมาก ทำให้เกิดเสียงรบกวนขณะทำงาน ดังนั้นจึงมักติดตั้งในบริเวณที่ห่างไกลจากที่อยู่อาศัยหรือในทะเล

ในขณะเดียวกัน VAWT ได้รับการออกแบบให้รับลมโดยการหมุนใบพัดรอบแกนตั้ง ช่วยให้การติดตั้งสะดวกและใช้ประโยชน์จากลมจากทุกทิศทาง ต่างจาก HAWT ตรงที่ VAWT มีชิ้นส่วนทำงานทั้งหมดจัดวางอยู่ที่ฐานใกล้กับพื้น ทำให้มีความสมดุลที่ดีขึ้นเนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงต่ำ นอกจากนี้ยังทำให้การบำรุงรักษาและซ่อมแซมง่ายขึ้นและอันตรายน้อยลงอีกด้วย

การเปรียบเทียบระหว่าง VAWT และ HAWT (ที่มา: lucquan2.forumvi.com)

เมื่อเทียบกับ HAWT เสียงการทำงานของ VAWT ก็ต่ำกว่ามาก ทำให้สามารถติดตั้ง VAWT ได้ทุกที่ เช่น ในเขตเมือง บ้านเรือน หลังคาอาคารสูง... กำลังการผลิตไฟฟ้าสามารถไปได้ตั้งแต่ไม่กี่กิโลวัตต์จนถึงหลายร้อยกิโลวัตต์

ระบบ VAWT ก็มีข้อจำกัดเช่นกัน เนื่องจากใบพัดแต่ละใบหันหน้าเข้าหาลมเพียงใบเดียว และแรงที่กระทำต่อใบพัดแต่ละใบไม่สม่ำเสมอ จึงทำให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งอาจทำให้ตลับลูกปืนกันรุนเสียหายได้ง่าย นอกจากนี้ เนื่องจากใบพัดแต่ละใบมีทิศทางตรงกันข้าม จึงส่งผลต่อจำนวนรอบการหมุนและความสามารถในการสร้างแรงบิดของกังหัน

ติดตั้ง VAWT ไว้บนเสาไฟถนน (ที่มา: Dingxin)

ในบางส่วนของโลก VAWT ได้ถูกนำไปใช้งานในเขตเมือง เขตอุตสาหกรรม พื้นที่ชนบท พื้นที่ชายฝั่งทะเล และการใช้งานขนาดเล็กในสถานที่ที่ความเร็วและทิศทางลมเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง และข้อดีคือไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่

ในเวียดนาม ยังไม่มีการนำ VAWT มาใช้อย่างแพร่หลาย สาเหตุหลักคือประสิทธิภาพของกังหันประเภทนี้ยังต่ำและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจยังไม่สูงนัก เมื่อไม่นานมานี้ มีการศึกษาและนำเสนอแนวทางแก้ไขปัญหาจำนวนมาก รวมถึงผลการวิจัยเชิงทดลองที่น่าสนใจมากเกี่ยวกับแบบจำลองของกลุ่มวิจัยมหาวิทยาลัยทรัพยากรน้ำ

เราหวังว่าในอนาคตอันใกล้นี้ “ชิ้นส่วนปริศนา” ของ VAWT จะช่วยสนับสนุนการพัฒนาแหล่งพลังงานสีเขียวให้กับประเทศ และรักษาสิ่งแวดล้อมเพื่อการดำรงชีวิตสำหรับเราทุกคน