พลังงานลมกลายเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานสะอาดที่เป็นไปได้มากที่สุดในโลก หลายปีที่ผ่านมา ไฟฟ้าส่วนใหญ่ของเรามาจากถ่านหิน น้ำมัน และเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การสร้างพลังงานจากทรัพยากรเหล่านี้ทำให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมของเรา และก่อให้เกิดมลพิษในอากาศ พื้นดิน และน้ำ การได้รับการยอมรับนี้ทำให้ผู้คนจำนวนมากหันมาใช้พลังงานสีเขียวเป็นวิธีแก้ปัญหา ดังนั้นพลังงานหมุนเวียนจึงมีความสำคัญมากด้วยเหตุผลหลายประการ ได้แก่:
-ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเชิงบวก
- งานและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอื่น ๆ
- สาธารณสุขดีขึ้น
-แหล่งพลังงานอันกว้างใหญ่และไม่สิ้นสุด
- ระบบพลังงานที่เชื่อถือได้และยืดหยุ่นมากขึ้น
ในปี พ.ศ. 2374 ไมเคิล ฟาราเดย์ ได้สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้าเครื่องแรก เขาค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าสามารถสร้างขึ้นได้ในตัวนำเมื่อมันถูกเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก เกือบ 200 ปีต่อมา แม่เหล็กและสนามแม่เหล็กยังคงมีบทบาทสำคัญในการผลิตพลังงานไฟฟ้าสมัยใหม่ วิศวกรยังคงต่อยอดสิ่งประดิษฐ์ของฟาราเดย์ต่อไป ด้วยการออกแบบใหม่ๆ เพื่อแก้ไขปัญหาแห่งศตวรรษที่ 21
กังหันลมถือเป็นเครื่องจักรที่มีความซับซ้อนสูงกำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นในภาคพลังงานหมุนเวียน นอกจากนี้ แต่ละส่วนของกังหันยังมีบทบาทสำคัญในการทำงานของกังหันและดักจับพลังงานลม ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด กังหันลมทำงานอย่างไร:
-ลมแรงทำให้ใบพัดหมุน
-ใบพัดของพัดลมเชื่อมต่อกับช่องหลักตรงกลาง
-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเพลานั้นจะแปลงการเคลื่อนไหวนั้นเป็นไฟฟ้า
แม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญในกังหันลมที่ใหญ่ที่สุดในโลก แม่เหล็กหายาก เช่น แม่เหล็กนีโอไดเมียม-เหล็ก-โบรอนอันทรงพลัง ถูกนำมาใช้ในการออกแบบกังหันลมเพื่อลดต้นทุน ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ และลดความจำเป็นในการบำรุงรักษาที่มีราคาแพงและต่อเนื่อง นอกจากนี้ การพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้สร้างแรงบันดาลใจให้วิศวกรใช้ระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแม่เหล็กถาวร (PMG) ในกังหันลม ดังนั้น การดำเนินการนี้จึงขจัดความจำเป็นในการใช้กระปุกเกียร์ พิสูจน์ให้เห็นว่าระบบแม่เหล็กถาวรมีความคุ้มค่า เชื่อถือได้ และบำรุงรักษาต่ำ แทนที่จะต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อปล่อยสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กนีโอไดเมียมขนาดใหญ่กลับถูกนำมาใช้เพื่อผลิตสนามแม่เหล็กขึ้นมาเอง ยิ่งไปกว่านั้น ยังได้ขจัดความจำเป็นในการใช้ชิ้นส่วนที่ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารุ่นก่อน ขณะเดียวกันก็ลดความเร็วลมที่จำเป็นในการผลิตพลังงานอีกด้วย
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลมประเภทอื่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ใช้สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กหายากของโลกซึ่งแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ แทนที่จะใช้แม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาไม่จำเป็นต้องใช้แหวนสลิปหรือแหล่งพลังงานภายนอกเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก สามารถทำงานได้ที่ความเร็วต่ำ ซึ่งช่วยให้ขับเคลื่อนด้วยเพลากังหันได้โดยตรง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้กระปุกเกียร์ ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักของห้องโดยสารกังหันลม และหมายความว่าสามารถผลิตหอคอยได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่า การเลิกใช้กระปุกเกียร์ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือดีขึ้น ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และปรับปรุงประสิทธิภาพ ความสามารถของแม่เหล็กในการช่วยให้นักออกแบบสามารถถอดกระปุกเกียร์แบบกลไกออกจากกังหันลมได้แสดงให้เห็นว่าแม่เหล็กสามารถนำมาใช้อย่างสร้างสรรค์ในการแก้ปัญหาทั้งด้านการดำเนินงานและด้านเศรษฐกิจในกังหันลมสมัยใหม่ได้อย่างไร
อุตสาหกรรมกังหันลมชอบแม่เหล็กหายากด้วยเหตุผลหลักสามประการ:
-เครื่องกำเนิดแม่เหล็กถาวรไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกเพื่อเริ่มต้นสนามแม่เหล็ก
- การกระตุ้นตัวเองยังหมายถึงแบตเตอรีหรือตัวเก็บประจุสำหรับฟังก์ชั่นอื่นอาจมีขนาดเล็กลง
- การออกแบบช่วยลดการสูญเสียทางไฟฟ้า
นอกจากนี้ เนื่องจากเครื่องกำเนิดแม่เหล็กถาวรมีความหนาแน่นพลังงานสูง น้ำหนักบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับขดลวดทองแดงจึงถูกกำจัดไปพร้อมกับปัญหาการทำให้ฉนวนเสียหายและการลัดวงจร
พลังงานลมเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่เติบโตเร็วที่สุดในภาคสาธารณูปโภคในปัจจุบัน
ประโยชน์มหาศาลของการใช้แม่เหล็กในกังหันลมเพื่อผลิตแหล่งพลังงานลมที่สะอาด ปลอดภัย มีประสิทธิภาพมากขึ้น และประหยัดยิ่งขึ้น มีผลกระทบเชิงบวกอย่างมหาศาลต่อโลก ประชากร ตลอดจนวิถีชีวิตและการทำงานของเรา
ลมเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่สะอาดและหมุนเวียนได้ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ กังหันลมสามารถใช้ร่วมกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ เพื่อช่วยให้รัฐและประเทศต่างๆ ปฏิบัติตามมาตรฐานพอร์ตโฟลิโอพลังงานทดแทนและเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อชะลออัตราการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ กังหันลมไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายอื่นๆ ซึ่งทำให้พลังงานลมเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล
นอกเหนือจากการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกแล้ว พลังงานลมยังให้ประโยชน์เพิ่มเติมมากกว่าแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบเดิมๆ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติใช้น้ำปริมาณมากอย่างน่าประหลาดใจในการผลิตพลังงานไฟฟ้า ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้ น้ำจะถูกใช้เพื่อสร้างไอน้ำ ควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจก หรือเพื่อการทำความเย็น ในที่สุดน้ำส่วนใหญ่ก็ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของการควบแน่น ในทางกลับกัน กังหันลมไม่ต้องการน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า มูลค่าของฟาร์มกังหันลมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมากในพื้นที่แห้งแล้งซึ่งมีน้ำมีจำกัด
บางทีประโยชน์ที่ชัดเจนแต่มีนัยสำคัญของพลังงานลมก็คือแหล่งเชื้อเพลิงนั้นไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายและมีที่มาจากในท้องถิ่น ในทางตรงกันข้าม ต้นทุนเชื้อเพลิงของเชื้อเพลิงฟอสซิลอาจเป็นหนึ่งในต้นทุนการดำเนินงานที่ใหญ่ที่สุดสำหรับโรงไฟฟ้า และอาจจำเป็นต้องจัดหาจากซัพพลายเออร์ต่างประเทศ ซึ่งสามารถสร้างการพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานที่ถูกขัดจังหวะ และอาจได้รับผลกระทบจากความขัดแย้งทางภูมิรัฐศาสตร์ ซึ่งหมายความว่าพลังงานลมสามารถช่วยให้ประเทศต่างๆ มีอิสระด้านพลังงานมากขึ้นและลดความเสี่ยงที่ราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลจะผันผวน
ต่างจากแหล่งเชื้อเพลิงที่มีจำกัด เช่น ถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ ลมเป็นแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนที่ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อผลิตพลังงาน ลมเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันในบรรยากาศ และเป็นผลมาจากการที่ดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้น ในฐานะแหล่งเชื้อเพลิง ลมให้พลังงานอย่างไม่มีที่สิ้นสุด และตราบใดที่ดวงอาทิตย์ยังคงส่องแสง ลมก็ยังพัดต่อไป