ชุดกังหันกระแสน้ำผลิตไฟฟ้านวัตกรรมทั่วถึง (Inclusive Innovation of Hydrokinetic Turbine) พัฒนาโดย ผศ.ดร.อุสาห์ บุญบำรุง และคณะนักวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้รับรางวัลชนะเลิศ ASEAN Renewable Energy Projects Awards 2020 ด้านพลังงานทดแทน (Renewable Energy Awards) ประเภทพลังงานหมุนเวียน (Special Submission) จากเวที ASEAN Energy Awards 2020 โดยศูนย์พลังงานอาเซียน (ASEAN Centre for Energy: ACE)
ชุดกังหันกระแสน้ำผลิตไฟฟ้า (Hydrokinetic turbine) ออกแบบให้มีพิกัดกำลังไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับการใช้งานของครอบครัวในชนบท ประสิทธิภาพสูงเทียบเท่ากับกังหันนำเข้าจากต่างประเทศ ขณะที่ราคาต่ำกว่า ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงเทคโนโลยีหรือนวัตกรรมทั่วถึง (Inclusive innovation) รองรับการใช้งานในหลากหลายภูมิประเทศ ครอบคลุมถึงการใช้งานในลำธารและในทะเล
ผศ. ดร.อุสาห์ บุญบำรุง หัวหน้าโครงการ สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ มจธ. กล่าวว่า ขั้นตอนการวิจัยเริ่มต้นจากการใช้อัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ในการหาขนาดและรูปทรงของใบพัดที่เหมาะสมที่สุด โดยอาศัยหลักการถ่ายโอนพลังงานและแผนภูมิความเร็ว จากนั้นใช้วิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหลช่วยในการจำลอง วิเคราะห์สนามความเร็ว การกระจายความดัน และประสิทธิภาพเชิงกลศาสตร์การไหลของชุดกังหันน้ำ ก่อนสร้างขึ้นรูปโดยกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ และการหล่อขึ้นรูปด้วยอะลูมิเนียม ติดตั้งทดสอบในห้องปฏิบัติการ และติดติดตั้งทดสอบภาคสนามที่บ้านโป่งลึกบางกลอย จังหวัดเพชรบุรี และอุทยานแห่งชาติตะรุเตา จังหวัดสตูล
ชุดกังหันกระแสน้ำผลิตไฟฟ้า
ติดตั้งอุทยานแห่งชาตทะเลตะรุเตา จังหวัดสตูล
ผลการติดตั้งทดสอบชุดกังหันกระแสน้ำขนาดเล็กนวัตกรรมทั่วถึงสำหรับการผลิตไฟฟ้าในชนบทขนาด 500 วัตต์ จำนวน 2 ชุด รวมพิกัดกำลังผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ ที่ความเร็วกระแสน้ำ 2 เมตร/วินาที ต้นทุนการผลิตอยู่ที่ 30,000 บาท/ชุด หรือคิดเป็น 60 บาท/วัตต์ พบว่าอัตราพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากชุดกังหันกระแสน้ำอยู่ที่ 3.52 บาทต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งช่วยยกระดับความเป็นอยู่ของชุมชนที่ห่างไกลให้มีไฟฟ้าเพียงพอต่อการทำงานและใช้ชีวิตประจำวัน และเข้าใจประโยชน์การใช้พลังงานทดแทน ซึ่งสามารถลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับผลิตไฟฟ้าประมาณ 2,628 ลิตร/ปี ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากเครื่องปั่นไฟที่ใช้น้ำมันดีเซล 7.212 ตัน/ปี หนึ่งในก๊าซเรือนกระจกสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ผลงานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนแห่งสหประชาชาติ ใน SDG 7 AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY (พลังงานสะอาดที่ทุกคนเข้าถึงได้) อีกตัวอย่างผลงานวิจัยของ มจธ. ที่ตอบโจทย์เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน
KMUTT won the first prize of ASEAN Energy Awards 2020 for renewable energy category
The Inclusive Innovation of Hydrokinetic Turbine developed by Asst. Prof. Dr. Usa Boonbumrung and the research team of King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT) won the first prize of the ASEAN Renewable Energy Projects Awards 2020 in Renewable Energy Field, Special Submission category. The ASEAN Energy Awards 2020 was organized by the ASEAN Center for Energy (ACE).
The hydrokinetic turbine is designed to distribute power generation to satisfy energy needs in a rural household and have high electrical efficiency compared with the commercial imported hydrokinetic turbines. As the cost of turbine is cheaper than imported turbines, this research aims to increase capability to access technology or it is regarded as inclusive innovation which can be used in diverse topography and can be used in rivers and seas.
Asst. Prof. Dr. Usa Boonbumrung, Project Director from the Pilot Plant Development and Training Institute, KMUTT, said that the team used a mathematical algorithm in determining the optimum of the turbine’s blade dimension and shape following energy transfer and velocity profiles. Later, computational fluid dynamics are used to simulate and analyze the velocity vector field, pressure gradient and mechanical efficiency of the hydrokinetic turbine. Turbine before the 3D printing and aluminum casting were produced.
The turbines were installed and tested both in the laboratory and field testing at Pong Luek-Bang Kloi village, Phetchaburi Province and at Ta Ru Tao Marine National Park, Satun Province.
By installing 2 sets of the 500 W Pico-hydrokinetic turbine for rural electricity generation (total electric power of 1 kW) at water velocity of 2 m/s with the manufacturing cost of 30,000 THB/unit or 60THB/Watt, it was found that the FT produced from the Hydrokinetic Turbine unit was 3.52 THB/kW-h. This enhances the livelihoods of remote communities with sufficient electricity for their works and living. Moreover, the project has promoted an understanding of the benefits of using renewable energy in daily life. The project can reduce household fuel consumption by approximately 2,628 liters/year, reduces carbon dioxide emission from diesel generators, which is one of the major causes of global warming, by 7.212 tons/year. The research is related to the United Nations Sustainable Development Goals 7 AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY. It is another example of KMUTT’s research that contributes to the Sustainable Development Goals.
