เปิดตัวกังหันลมในครัวเรือนรุ่นใหม่ ผลิตพลังงานได้มากกว่าเดิมถึง 83% แม้ในพื้นที่ลมอ่อน

นักวิจัยจากสถาบันฟรานโฮเฟอร์เพื่อการวิจัยพอลิเมอร์ประยุกต์ (Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research) ร่วมกับบริษัท บีบีเอฟ กรุ๊ป (BBF Group) ในเขตเบอร์ลิน บรันเดินบวร์ก ได้พัฒนากังหันลมขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพสูงกว่ารุ่นเดิมอย่างก้าวกระโดด โดยสามารถสร้างพลังงานได้มากขึ้นถึง 83% แม้ในสภาวะที่ลมพัดอ่อน ถือเป็นอีกก้าวสำคัญของการผลิตพลังงานสะอาดภายในบ้าน

หัวใจของนวัตกรรมนี้อยู่ที่ “ใบพัดน้ำหนักเบาแบบกลวง” ซึ่งออกแบบแทนที่โครงสร้างโฟมแบบเดิม ใบพัดถูกสร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติและกระบวนการวางเส้นใยคอมโพสิตแบบอัตโนมัติ ความแม่นยำระดับมิลลิเมตรทำให้ได้โครงสร้างลามิเนตที่แข็งแรงและทนแรงลมสูง 

มาร์เชลโล อัมโบรซิโอ วิศวกรจากสถาบันฟรานโฮเฟอร์ อธิบายว่า “เราออกแบบชั้นวัสดุแต่ละชั้นให้ใบพัดโค้งงอได้เมื่อเจอลมแรง เพื่อหลบแรงลมและลดความเร็วโดยอัตโนมัติ ป้องกันไม่ให้เกิดภาวะโอเวอร์โหลด”

ด้วยการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่ดีขึ้นและน้ำหนักที่เบาลง กังหันสามารถเริ่มหมุนได้แม้ในลมความเร็วเพียง 2.7 เมตรต่อวินาที ซึ่งต่ำกว่ามาตรฐานทั่วไปของกังหันลมขนาดเล็กที่ต้องใช้ลมแรงกว่า 4 เมตรต่อวินาที จึงทำให้กังหันรุ่นนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่ที่มีลมน้อย เช่น เขตเมืองหรือพื้นที่ราบภายในประเทศ

ผลการทดสอบพบว่า กังหันสามารถหมุนได้สูงถึง 450 รอบต่อนาที และผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 2,500 วัตต์ที่ความเร็วลม 10 เมตรต่อวินาที ให้ประสิทธิภาพถึง 53% ใกล้เคียงกับขีดจำกัดทางทฤษฎีกฎของเบ็ตซ์ (Betz’s Law) ที่ระบุว่ากังหันลมไม่สามารถแปลงพลังงานลมเกิน 59.3% ได้ นับเป็นผลลัพธ์ที่โดดเด่นสำหรับอุปกรณ์ระดับครัวเรือน

สำหรับทฤษฎีกฎของเบ็ตซ์ (Betz’s Law) เป็นทฤษฎีพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่อธิบายขีดจำกัดสูงสุดของพลังงานที่กังหันลมสามารถเปลี่ยนจากพลังงานลมให้เป็นพลังงานกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ  

ราอูล โคเมซาญา เอ็ม. กรรมการผู้จัดการกลุ่ม BBF และมาร์เชลโล อัมโบรซิโอ หัวหน้าฝ่ายจำลองและการออกแบบในแผนกวิจัยวัสดุพอลิเมอร์และวัสดุผสมที่ Fraunhofer IAP

ขณะนี้ บริษัท บีบีเอฟ กรุ๊ป (BBF Group) กำลังทดสอบต้นแบบจำนวน 5 เครื่อง โดยกังหันแต่ละตัวมีขนาดกะทัดรัดเพียงพอสำหรับติดตั้งในบ้าน และสามารถทนแรงลมได้สูงสุดถึง 10 เมตรต่อวินาที ทีมวิจัยยังมองเห็นโอกาสนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้กับหน่วยงานบรรเทาสาธารณภัย เพื่อสร้างแหล่งพลังงานฉุกเฉินในพื้นที่ประสบภัยพิบัติได้อย่างรวดเร็ว

หลังการทดสอบ ทีมงานมีแผนปรับปรุงเพิ่มเติมให้โรเตอร์ผลิตจากวัสดุชนิดเดียวทั้งชิ้น เพื่อให้สามารถรีไซเคิลได้ง่ายเมื่อสิ้นอายุการใช้งาน ราอูล โคเมซาญา มาเซียส กรรมการผู้จัดการของบริษัท BBF Group กล่าวสรุปว่า “กังหันลมขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพเช่นนี้ จะช่วยผลักดันแนวคิดพลังงานอิสระให้เกิดขึ้นจริงในระดับครัวเรือน และเป็นจุดเริ่มต้นของระบบพลังงานแบบกระจายศูนย์ที่ยั่งยืนสำหรับอนาคต”