ในบรรดาพลังงานสีเขียว นอกจากพลังงานแสงอาทิตย์แล้ว “พลังงานลม” ถือเป็นเสาหลักของระบบพลังงานสะอาดโลกในปัจจุบัน และมีแนวโน้มว่าจะยิ่งทวีความสำคัญมากขึ้นไปเรื่อยๆ ในอนาคต โดยเฉพาะเมื่อโลกต้องเร่งลดการปล่อยคาร์บอนเพื่อบรรลุเป้าหมาย Net Zero
กังหันลมบนบก เป็นหนึ่งในแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่อหน่วยต่ำที่สุดในกลุ่มพลังงานสะอาด ขณะที่ลมนอกชายฝั่งให้กำลังผลิตที่สูงและให้กำลังที่สม่ำเสมอเหมาะกับระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ จึงมองกันว่า พลังงานลม (และพลังงานแสงอาทิตย์) จะเป็นแกนหลักของระบบไฟฟ้าในอีก 20-30 ปีข้างหน้า
ล่าสุด ที่สร้างกระแสฮือฮาคือ การปรากฏตัวของ “กังหันลมยักษ์ลอยฟ้า” ที่ระดับความสูงถึง 2,000 เมตร ลักษณะคล้ายเรือเหาะขนาดมหึมา ยาว 60 เมตร กว้าง 40 เมตร และสูง 40 เมตร เทียบเท่าขนาดครึ่งหนึ่งของสนามฟุตบอล เหนือเมืองอีปิน มณฑลเสฉวน ประเทศจีน
เรือเหาะลอยฟ้าลำดังกล่าวทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้า เสมือนเป็นโรงไฟฟ้าลอยอยู่บนอากาศขนาดยักษ์เหนือเมือง ส่งกระแสไฟฟ้าลงสู่พื้นดินผ่านสายเคเบิล รองรับความต้องการใช้ไฟฟ้าของครัวเรือนได้เกือบ 3,000 หลังคาเรือน
กล่าวได้ว่าจีนได้สร้างหมุดหมายใหม่ให้กับอุตสาหกรรมพลังงงานหมุนเวียน หลังระบบกังหันลมยักษ์ลอยฟ้าตัวแรกของโลก ประสบความสำเร็จเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีเสถียรภาพ ที่ระดับความสูง 2,000 เมตรจากพื้นดิน ด้วยกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดถึง 385 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน เปิดศักราชใหม่เทคโนโลยีพลังงานลมในชั้นบรรยากาศ
ทั้งนี้ โครงการดังกล่าวที่พัฒนาโดยบริษัทเทคโนโลยีพลังงานของจีน Sawestoone เริ่มเดินหน้าทดสอบและยกระดับระบบกังหันลมลอยฟ้ามาตั้งแต่ปี 2024 กระทั่งประสบความสำเร็จก้าวแรกในวันนี้
ความลับของกังหันยักษ์ลอยฟ้า
จุดเด่นของกังหันลมลอยฟ้าคือ การเข้าถึง “ลมแรงและสม่ำเสมอ” ในระดับความสูงหลายพันเมตร ซึ่งมีความเร็วลมมากกว่าบริเวณพื้นดินหลายเท่า ซึ่งตามปกติพลังงานลมจะเพิ่มขึ้นตามสมการกำลังสามของความเร็วลม นั่นหมายความว่าถ้าความเร็วลมเพิ่มเป็น 2 เท่า พลังงานจะเพิ่มเป็น 8 เท่า
Dun Tianrui ผู้ร่วมก่อตั้ง Sawestoone กล่าวว่า ความท้าทายสูงสุดของการพัฒนาคือ “น้ำหนักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า” ซึ่งโดยทั่วไปเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 3 เมกกะวัตต์อาจมีน้ำหนักหลายสิบตัน การทำให้เครื่องจักรขนาดใหญ่ลอยอยู่ในอากาศจึงเป็นความท้าทายอย่างมาก
อย่างไรก็ตาม ทีมวิศวกรนอกจากพัฒนาพัฒนาโครงสร้างของกังหันในลักษณะเรือเหาะขนาดมหึมา เทียบเท่าครึ่งหนึ่งของสนามฟุตบอล ได้ใช้ก๊าซฮีเลียมช่วยในการยกตัวให้ลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า และประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี สามารถนำเรือเหาะขนาดยักษ์ลอยตัวขึ้นได้ในระดับความสูงถึง 2,000 เมตร ซึ่งเป็นระดับที่มีกระแสลมแรงและมีเสถียรภาพกว่าลมระดับพื้นดินถึง 27 เท่า
เหนืออื่นใดคือ สามารถสูบลมและปล่อยขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ภายในเวลาเพียง 8 ชั่วโมง จึงเหมาะแก่การใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือแม้กระทั่งในพื้นที่ประสบภัย เนื่องจากไม่ต้องสร้างเสาสูงหรือฐานรากขนาดใหญ่รองรับเหมือนกังหันลมทั่วไป
Weng Hanke หนึ่งในทีมพัฒนาบอกว่า ก้าวต่อไปคือการทดสอบระบบที่ระดับความสูงมากกว่า 4,000 เมตร ซึ่งจะเพิ่มศักยภาพการผลิตไฟฟ้าและขยายขอบเขตการใช้งานในพื้นที่ภูเขาหรือเขตห่างไกล
นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่า หากเทคโนโลยีนี้สามารถพัฒนาในเชิงพาณิชย์ได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว กังหันลมลอยฟ้าจะกลายเป็นอีกทางเลือกสำคัญของพลังงานสะอาดในอนาคต โดยเฉพาะประเทศที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ติดตั้งกังหันลมบนบกหรือในทะเล
การส่งกังหันลมขึ้นสู่ท้องฟ้า จึงไม่เพียงเป็นสัญลักษณ์ของความก้าวหน้าทางวิศวกรรม แต่ยังสะท้อนการแข่งขันด้านนวัตกรรมพลังงานสะอาดที่เข้มข้นขึ้นในเวทีโลกด้วย.
Photo credit: Sawestoone
