การออกแบบและสร้างกังหันลมแนวตั้งขนาดกระทัดรัด

Abstract

งานวิจัยนี้กล่าวถึงการศึกษากังหันลมแนวตั้ง ความสูง 1 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร ที่มีโครงสร้างต่างกัน 3 ชนิด ได้แก่ ชนิดซาโวนิอุส ชนิด C และชนิด Lenz กังหันลมทั้ง 3 ชนิดถูกออกแบบและจำลองในซอฟต์แวร์ SolidWorks® Flow simulation โดยในการจำลอง แบ่งการศึกษากังหันลมแต่ละชนิดออกเป็น 4 โมเดลย่อย ได้แก่ แบบ 2 ใบ, 3 ใบ, 4 ใบ และ 6 ใบ เพื่อวิเคราะห์ศักยภาพของกังหันลมที่เกิดจากการปะทะด้วยความเร็วลม ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่ากังหันลมแบบ 6 ใบเป็นโครงสร้างที่มีศักยภาพสูงที่สุด กังหันลมทั้ง 3 ชนิดจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า ผลการทดสอบประสิทธิภาพเมื่อเทียบสัดส่วนกับน้ำหนักของกังหันลมที่สร้างขึ้นแสดงให้เห็นว่ากังหันลมชนิด Lenz เริ่มหมุนที่ความเร็วลมต่ำสุด 0.6 เมตรต่อวินาที และผลิตแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 16.8 โวทต์ ที่ความเร็วลม 8.43 เมตรต่อวินาที แต่กังหันลมชนิดซาโวนิอุสมีศักยภาพเมื่อเทียบกับน้ำหนักในการผลิตแรงดันไฟฟ้าถึงระดับชาร์จที่ความเร็วลมต่ำสุด 6.87 เมตรต่อวินาที

This research describes the design and construction of vertical axis wind turbines (VAWT), in which 1 meter height and 1 meter diameter, for 3 different structures i.e. Savonius type, C type and Lenz type. Three types of VAWT are designed and simulated in SolidWorks® Flow simulation. In the simulation, each type of VAWT is studied for 4 models i.e. 2 blades, 3 blades, 4 blades and 6 blades for analyzing of the performance of VAWT blown by wind speed. The simulation results show that the 6 blades VAWTs are highest performance structures. Three types of VAWT then are constructed for studying the performance for electrical generation. The results of performance test, when weight ratios of constructed VAWTs are compared, show that the Lenz type VAWT started to rotate at the lowest wind speed of 0.6 m/s and generated the maximum voltage of 16.8 V when wind speed is of 8.43 m/s. But the Savonius type VAWT has the performance to weight ratio to generate electricity at charging level at the lowest wind speed of 6.87 m/s.