Electric Efficiency Improvement for Savonius Wind Turbine under Low Wind Speed Conditions

Abstract

This thesis presents about electric efficiency improvement for Savonius wind turbine under low wind speed conditions. By Design and construction of a prototype vertical axis wind turbine for testing in the low wind speed range. The prototypes had a diameter and height of 32 cm with 3 different types of blades: conventional blades, twisted 15° blades and Bach-type blades and had its shaft connected to an electric small AC generator in case of a guiding plate both connect and not connect generator. The experimental results if the generator is not connected shown that the Savonius wind turbine with Bach-type generated highest rotational speed levels; which was 11.92% and 3.27% higher compared to ones with the conventional blades and twisted 15° blades, respectively. In addition, when connecting the generator, the speed value decreases in every wind speed values ​​due to generators are considered a type of friction load. However, the trend of rotational speed is similar to case of not connect generator. And generated highest voltage levels; which was 48.60% and 24.18% higher compared to ones with the conventional blades and twisted 15° blades, respectively (at 4.5 m/s wind speed). Which is in accordance with the research objectives.

วิทยานิพนธ์นี้ นำเสนอการเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสำหรับกังหันลมชนิดซาโวเนียสในสภาวะความเร็วลมต่ำ โดยได้สร้างกังหันลมแนวตั้งชนิดซาโวเนียสต้นแบบขึ้น เพื่อทำการทดสอบในย่านความเร็วลมต่ำ (น้อยกว่า 5 เมตรต่อวินาที) กับใบกังหันที่มีรูปร่างแตกต่างกัน 3 รูปแบบ ได้แก่ แบบดั้งเดิม แบบบิดทำมุม 15 องศา และแบบ Bach ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์ หรือใบพัด และความสูง 32 เซนติเมตรเท่ากัน มีเพลาที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับขนาดเล็ก เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกำเนิดพลังงานไฟฟ้า ในกรณีที่มีฉากกั้นลม ทั้งที่มี และไม่มีการต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากผลการทดสอบพบว่า กรณีที่ไม่ต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กังหันลมซาโวเนียสแบบ Bach ให้ค่าความเร็วรอบเฉลี่ยมากกว่า แบบดั้งเดิม และแบบบิดทำมุม 15 องศา 11.92 เปอร์เซ็นต์ และ 3.27 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ที่ความเร็วลม 4.5 เมตรต่อวินาที กรณีที่ต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะให้ค่าความเร็วรอบลดลงในทุกๆ ค่าความเร็วลม เนื่องจาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถือเป็นโหลดความเสียดทานชนิดหนึ่ง แต่ยังให้แนวโน้มของความเร็วรอบคล้ายกับกรณีที่ไม่มีการต่อเครื่องกำเนิด นั่นคือ กังหันลมซาโวเนียส แบบ Bach ให้ค่าความเร็วรอบเฉลี่ยของกังหันลม มากกว่าแบบดั้งเดิม และแบบบิดทำมุม 15 องศา 54.45 เปอร์เซ็นต์ และ 24.20 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ และให้ค่าแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตเฉลี่ยมากกว่า มากกว่าแบบดั้งเดิม และแบบบิดทำมุม 15 องศา 48.60 เปอร์เซ็นต์ และ 24.18 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ที่ความเร็วลม 4.5 เมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นไปตามความมุ่งหมายของงานวิจัย เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกังหันลมซาโวเนียสให้สูงขึ้น และสามารถทำงานในย่านความเร็วลมที่กว้างขึ้นได้