อะไรคือความแตกต่างระหว่างกังหันลมและกังหันลม?

กังหันลมในยุคแรก ๆ เหล่านี้ถูกใช้เพื่อความหมายของชื่อพวกมันคือโรงสีที่วิ่งโดยลม ลมจะหมุนใบพัดหรือใบมีดของกังหันลมหมุนเพลากลางซึ่งจะหมุนโรงสีข้าวซึ่งมักทำจากหินแบนขนาดใหญ่เพื่อผลิตแป้งและผลิตภัณฑ์จากธัญพืชอื่น ๆ กังหันลมเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งเช่นกันนั่นคือการสูบน้ำไปยังเมืองและบ้านเรือน แทนที่จะหมุนโรงสีเมล็ดข้าวอาจใช้การหมุนของกังหันลมเพื่อขับเคลื่อนเครื่องสูบน้ำ

ในขณะที่กังหันลมมีมานานแล้ว แต่กังหันลมมีมาตั้งแต่ประมาณปีพ. ศ. 2431 เมื่อกังหันลมที่รู้จักกันเป็นครั้งแรกที่สร้างขึ้นสำหรับการผลิตไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาถูกสร้างขึ้นโดยนักประดิษฐ์ Charles Brush เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าสำหรับคฤหาสน์ของเขาในโอไฮโอ กังหันลมใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากการหมุนของใบพัดแทนที่จะเปลี่ยนพลังงานที่หมุนไปเป็นงานเชิงกลมากขึ้นเช่นการเปลี่ยนโรงสีหรือการสูบน้ำ

"กังหันลมในสหรัฐอเมริกามีความสูงประมาณ 280 ฟุต (85 เมตร) ในขณะที่กังหันลมรุ่นเก่ามักจะไม่สูงถึง 80 ฟุต (24 เมตร)" James Herzing วิศวกรและพิธีกรที่ได้รับรางวัลของพอดคาสต์ Unprofessional Engineering กล่าวในการสัมภาษณ์ทางอีเมล "ขนาดของใบเรือหรือใบมีดเป็นความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่อีกประการหนึ่งกังหันลมถูกวัดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของล้อและไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเห็นกังหันลมขนาด 8 ฟุต (2 เมตร) ซึ่งวัดได้ 8 ฟุตทั่วใบพัด ในทางกลับกันกังหันสามารถมีใบเดี่ยวได้ดีกว่า 100 ฟุต (30 เมตร) "

กังหันลมทำงานอย่างไร

ในขณะที่กังหันลมเป็นเครื่องจักรที่เก่าแก่และมีความสำคัญมากที่สุดสำหรับอารยธรรมและโดยทั่วไปมักใช้ในการสูบน้ำหรือโรงสี แต่ก็มีความแตกต่างในการทำงานอื่น ๆ กับเทคโนโลยีกังหันลมรุ่นใหม่ ๆ

ใบพัดของกังหันลมอยู่ใกล้กับพื้นจึงต้องควบคุมกระแสอากาศที่อยู่ใกล้พื้นเพื่อหมุน เนื่องจากโดยทั่วไปกระแสลมจะอยู่ใกล้พื้นผิวโลกน้อยกว่าที่อยู่ในบรรยากาศที่สูงขึ้นกังหันลมจึงต้องมีใบมีดขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อรับลมให้ได้มากที่สุด

ในขณะที่กังหันลมมีมาตั้งแต่ 800 CE หรือมากกว่านั้น แต่ก็แพร่หลายในช่วงกลางปี ​​1800 จุดประกายจากการปฏิวัติอุตสาหกรรมในทศวรรษหลังปี 1850 มีการติดตั้งกังหันลมเชิงกลมากกว่า 6 ล้านเครื่องในสหรัฐอเมริกาเพียงแห่งเดียวเพื่อปั๊มและโรงงานผลิตไฟฟ้าและรองรับความต้องการด้านพลังงานอื่น ๆ

ความนิยมนี้ได้รับแรงหนุนจากความเรียบง่ายของกังหันลมในฐานะเครื่องกำเนิดพลังงานกล เพียงแค่ใส่กังหันลมที่มีใบพัดจำนวนมากขึ้นคุณก็สามารถเข้าถึงแหล่งพลังงานกลฟรีได้อย่างรวดเร็ว ด้วยการหมุนใบมีดพลังงานในการหมุนนั้นสามารถใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรผ่านการเปลี่ยนเกียร์หรือใช้ในการผลักและดึงน้ำจากพื้นดินด้วยเครื่องสูบน้ำแบบแท่งดูดน้ำแบบธรรมดา

เนื่องจากกังหันลมกำลังได้รับความนิยมไปทั่วอุตสาหกรรมสมัยใหม่จึงมีการพัฒนาและปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์อีกอย่างหนึ่งเช่นกัน: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แทนที่จะสามารถใช้กังหันลมได้เฉพาะในขณะที่ลมพัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะอนุญาตให้เก็บพลังงานหมุนเวียนโดยการแปลงเป็นไฟฟ้า ดังนั้นการพัฒนากังหันลมจึงเป็นขั้นตอนต่อไปในการปรับปรุงอุปกรณ์ควบคุมพลังงานลมให้สมบูรณ์แบบ

กังหันลมทำงานอย่างไร

เพื่อรับกระแสลมที่แรงกว่ากังหันลมจะสูงขึ้นไปบนท้องฟ้าหลายร้อยฟุตมากกว่ากังหันลม มันใช้หลักการทำงานเช่นเดียวกับกังหันลม - เปลี่ยนลมเป็นพลังงานหมุน - แต่สิ่งที่จะทำต่อไปนั้นแตกต่างออกไป กังหันลมมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ภายในโดยปกติจะเชื่อมต่อโดยตรงกับแกนใบพัดหมุน โดยการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งสามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ป้อนเข้าในตะแกรงหรือเรียกใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรง วิธีที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจวิธีการทำงานคือการพิจารณามอเตอร์แต่ในทางกลับกัน มอเตอร์ไฟฟ้าใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวในขณะที่กังหันลมใช้การเคลื่อนไหวเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

โดยเฉพาะอย่างยิ่งใบพัดของกังหันลมจะจับพลังงานจลน์ซึ่งเป็นพลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของลมและเปลี่ยนเป็นพลังงานหมุนเวียน จากนั้นพลังงานการหมุนนี้จะถูกป้อนผ่านชุดเกียร์เพื่อเพิ่มความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โดยทั่วไปกังหันเหล่านี้จะเริ่มผลิตพลังงานที่ความเร็วลม 5 ถึง 10 ไมล์ต่อชั่วโมง (8 ถึง 16 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) และปิดด้วยความเร็วสูงใกล้ 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (96 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เพื่อไม่ให้ทำงานผิดพลาดหรือเสียหายตามอเมริกันสมาคมพลังงานลม

ในขณะที่กังหันลมผลิตไฟฟ้า แต่ก็ไม่ได้มีประสิทธิภาพในทางเทคนิคเท่ากับกังหันลม กังหันลมมีประสิทธิภาพสูงสุด 59 เปอร์เซ็นต์หรือที่เรียกว่าขีด จำกัด Betz เนื่องจากไม่สามารถควบคุมพลังงานทั้งหมดของลมและความไร้ประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานหมุนเวียนเป็นพลังงานกล

จากเทคโนโลยีโบราณสู่พลังงานในอนาคต

แม้จะมีความไร้ประสิทธิภาพ แต่กังหันลมก็เป็นหนทางในการควบคุมแรงลมและสร้างกระแสไฟฟ้าในอนาคต เจมส์บอกว่าเขา "เห็นกังหันลมเป็นส่วนสำคัญในการลดและในที่สุดก็กำจัดการพึ่งพาเชื้อเพลิงคาร์บอนออกไปโครงการลมทั่วไปจะชำระคืนคาร์บอนฟุตพริ้นท์ภายในหกเดือนโดยให้พลังงานที่ไม่มีการปล่อยมลพิษมานานหลายทศวรรษในความเป็นจริง บางประเทศเช่นสกอตแลนด์ได้ลงทุนในพลังงานลมมากพอที่จะผลิตพลังงานได้เพียงพอที่จะเป็นเชื้อเพลิงให้กับชาวสกอตแลนด์สองแห่ง! "

ในปี 2018 ลมสร้างกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ5 เปอร์เซ็นต์ของโลกทำให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากพลังงานน้ำ จากการใช้งานครั้งแรกของกังหันลมในฐานะกระดูกสันหลังเชิงกลของอารยธรรมเปอร์เซียและจีนในยุคแรกไปจนถึงกังหันลมขนาดใหญ่ในปัจจุบันเทคโนโลยีพื้นฐานอยู่ที่นี่

ตอนนี้น่าสนใจ

กังหันลมมีใบพัดเพียงสามใบเพื่อรักษาโมเมนตัมเชิงมุมให้คงที่ ด้วยใบมีดสามใบเมื่อจุดหนึ่งชี้ขึ้นทั้งสองชี้ลงที่มุมจะทำให้กองกำลังสมดุลกันอย่างสมบูรณ์แบบ หากกังหันลมมีใบพัดมากกว่าสามใบก็จะไม่เสถียรหรือหนักเกินไปที่จะมีประสิทธิภาพ