เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ลอยฟ้า

ถ้าคุณเป็นคนหนึ่งที่ไม่ชอบใจกับการติดตั้งใบพัดโรงไฟฟ้าพลังงานลมล่ะก็ คุณอาจจะชอบไอเดียของบริษัท Sky WindPower ในซานดิเอโก สหรัฐอเมริกา ก็ได้นะครับ ทีมงานของบริษัท Sky WindPower นำโดยทีมโดยนาย Dave Shepard กำลังจะเอาใบพัดเหล่านั้นไปลอยรับลมอยู่บนฟ้า

ที่ความสูงขึ้นไป 10 กิโลเมตรจากพื้นดิน ลมที่ดูเหมือนว่าจะแรงในระดับพื้นดินนั้นดูจะเบาไปถนัดตา เพราะลมที่ความสูงระดับนั้นพัดแรงและต่อเนื่องมากกว่า พลังงานลมที่ได้จากความสูงนั้นมากกว่าพลังงานลมเหนือพื้นดินถึงร้อยเท่า ทุกวันนี้ใบพัดที่มีความสูงมากที่สุด สูงได้มากกว่า 200 เมตรเพียงเล็กน้อยเท่านั้น วิศวกรเหล่านี้กำลังหาวิธีเก็บเกี่ยวพลังงานนี้จากท้องฟ้าในแบบที่ใบพัดทั่วไปทำไม่ได้ พวกเขากำลังจะสร้าง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยฟ้า!!

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยฟ้า ของ นาย Shepardนี้ จะมีรูปร่างหน้าตาคล้ายกับว่าวผสมกับเฮลิคอปเตอร์ ใบพัดทั้ง 4 อันจะเรียงกันบนฐานรูปเป็นรูปตัว H และตรึงลงมาที่พื้นด้วยสายเคเบิล ใบพัดเหล่านี้จะทำหน้าที่คล้ายกับตัวว่าวซึ่งส่งแรงยกให้ฐานลอยอยู่ในท้องฟ้าได้ เมื่อใบพัดหมุน มันก็จะหมุนไดนาโมและผลิตกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าก็จะถูกส่งลงมายังพื้นดินด้วยสายเคเบิลอลูมิเนียม ในช่วงลมสงบ ไดนาโมก็จะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์หมุนให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยอยู่ได้

นาย Shepard คาดว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในราคาเพียงกิโลวัตต์ละ 2 เซนต์ซึ่งถูกกว่าการผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันลมธรรมดาในราคา 3-5 เซนต์ อย่างไรก็ตาม การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยฟ้านี้ก็ไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะเทคโนโลยีของเฮลิคอปเตอร์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีค่อนข้างจำกัด นอกจากนี้ ยังมีความจำเป็นต้องลดความถี่ในการซ่อมบำรุงใบพัด (เครื่องบินทั่วไปต้องซ่อมบำรุงทุกๆ 2-3 วัน) เพื่อให้นำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้

แต่นาย Shepard ก็เชื่อว่าปัญหานี้มีทางออก

ในเฮลิคอปเตอร์ทั่วไปนั้นการทำมุมของใบพัดแต่ละใบนั้นจะเปลี่ยนไปทุกๆรอบการหมุน นั่นหมายความว่าองศาของใบพัดจะเปลี่ยนมากกว่าพันครั้งต่อนาที การเปลี่ยนแปลงนี้ก่อให้เกิดการสึกหรอของอุปกรณ์อย่างรวดเร็ว ด้วยการจัดใบพัดทั้งสี่ในตำแหน่งที่เหมาะสม จะสามารถปรับองศาของกังหันหนึ่งหรือสองอันแทนที่จะปรับใบพัดทุกใบ ด้วยวิธีนี้นาย Shepard เชื่อว่าจะช่วยลดการสึกหรอและค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงมากพอที่จะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้จริงได้การนำพลังงานจากลมในระดับสูงมาใช้ประโยชน์ถือเป็นหนึ่งในความฝันสูงสุดของวิศวกรการบิน นาย Ken Caldeira นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศจาก the Carnegie Institution ผู้ทำงานร่วมกับทีมจากบริษัท Sky WindPower คาดว่า ถ้าเราสามารถนำเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานลมนี้มาใช้ได้ เราจะมีพลังงานมากพอให้คนทั้งโลกเลยทีเดียว

บริษัท Magenn Power ในประเทศแคนาดาได้พัฒนาโครงงานลักษณะใกล้เคียงกันขึ้นเช่นเดียวกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของบริษัทนี้จะลอยสูงจากพื้นดินประมาณ 1 กิโลเมตรโดยใช้ก๊าซฮีเลียม ใบพัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนในแกนนอนแบบเดียวกับใบพัดพลังน้ำ ทางบริษัทคาดว่าเทคโนโลยีนี้จะสามารถนำไปใช้แทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปซึ่งใช้น้ำมันดีเซล ในพื้นที่ที่ลมระดับพื้นดินไม่เพียงพอที่จะหมุนใบพัดธรรมดาในขณะเดียวกัน นาย Wubbo Ockels แห่ง Delft University of Technology ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ก็ได้จับมือกับบริษัทน้ำมันยักษ์ใหญ่อย่าง Royal Dutch Shell และบริษัทก๊าซธรรมชาติ Nederlandse Gasunie คิดค้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยฟ้าเช่นเดียวกันแต่ในระดับความสูงที่น้อยกว่า โดยการปล่อยว่าว (ซึ่งไม่มีใบพัดติดอยู่) จากสถานีภาคพื้นดิน เมื่อว่าวถูกดึงสูงขึ้นในอากาศ แรงดึงจะทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน และเมื่อว่าวลอยจนถึงจุดสูงสุดแล้วรูปร่างของว่าวก็จะเปลี่ยนไปเพื่อให้มันรับลมได้น้อยลง แล้วว่าวก็จะถูกม้วนกลับลงมายังระดับที่ต่ำลงเพื่อจะได้ลอยกลับขึ้นไปใหม่ได้การจัดวางว่าวตั้งแต่สองอันขึ้นไปอย่างเหมาะสมจะสามารถทำให้การผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นไปอย่างต่อเนื่องได้ เมื่อว่าวตัวหนึ่งถูกปล่อยขึ้นสู่ท้องฟ้า พลังงานไฟฟ้าที่ได้ส่วนหนึ่งจะถูกนำมาดึงว่าวอีกตัวที่ขึ้นสู่จุดสูงสุดกลับลงมา

ระบบนี้มีข้อดีมากกว่าระบบใบพัดเพราะว่ามีอุปกรณ์ง่ายๆเพียงไม่กี่อย่างที่ต้องลอยสู่ท้องฟ้าเมื่อเทียบกับระบบใบพัด ในส่วนนี้จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างได้อย่างมากอย่างไรก็ตาม การควบคุมทิศทางของว่าวเหล่านี้ก็ไม่ใช่เรื่องง่าย ดร. Ockels ได้ออกแบบตัวว่าวให้มีรูปร่างคล้ายเครื่องบินโดยการติดปีกและหางเสือเพื่อช่วยควบคุมทิศทางว่าว ปีกและหางเสือจะถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์เช่นเดียวกับเครื่องบินที่ไม่ใช้คนขับ

ขณะนี้ทีมของ ดร.Ockels กำลังสร้างเครื่องต้นแบบขนาด 100 กิโลวัตต์และเขาคาดว่าทีมจะสามารถลงมือสร้างเครื่องจริงขนาด 10 เมกะวัตต์ได้ภายใน 5 ปี เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 5 เมกกะวัตต์จะสามารถให้พลังงานกับ 6000 ครัวเรือนในราคาเพียง 1 เซนต์ ต่อกิโลวัตต์ ถึงแม้ว่าพลังงานราคาถูกเหล่านี้ก็ยังอยู่ในขั้นการทดลอง และหลายๆคนก็คงเห็นด้วยว่าการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลอยฟ้าที่ใช้ได้ในเชิงพาณิชย์นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเลย แต่แรงผลักดันจากทางรัฐบาลและเอกชนในการใช้พลังงานทดแทนนั้นจะเป็นตัวการสำคัญสู่ความสำเร็จของโครงการเหล่านี้ บางทีมันก็อาจจะถึงเวลาแล้วล่ะที่เราจะต้องหันมามองอะไรที่มันเคย “เป็นไปไม่ได้” เพราะหลายๆอย่างที่เคย “เป็นไปไม่ได้” มันก็ เป็นไปได้มาแล้ว จริงมะ?

อ้างอิงจาก นิตยสาร The Economist ฉบับเดือน มิถุนายน 2007