ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยกังหันลมขนาดเล็ก

โครงงานวิชาเรียน
กันยายน 7, 2023
0

กานต์สินี อินทร์บุญสังข์ #15

ความเป็นมา

ในปัจจุบันโลกของเรามีการใช้ทรัพยากรเชื้อเพลิงฟอสซิลการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นและภาวะโลกร้อน ล้วนเป็นปัญหาที่โลกกำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบัน ผู้คนจึงอยากสำรวจหาแหล่งพลังงานใหม่ๆมาเป็นแนวทางในการแก้ไขปัญหาเพื่อให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ซึ่งลมเป็นสิ่งที่เราพบเจอกันในทุกวัน พลังงานลมจัดอยู่ในประเภทแหล่งพลังงานหมุนเวียนดังนั้นเลยใช้กังหันลมเป็นสื่อหลักที่ใช้ในการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้า กังหันลมได้รับการพัฒนาขึ้นมาตั้งแต่ครึ่งต้นของศตวรรษที่ 20 โดยในตอนแรกใช้ในการสร้างพลังงานไฟฟ้าในสถานที่ร้านอาหารขนาดเล็กและสถานที่ที่ไม่สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งที่มาตามปกติได้ ซึ่งระบบนี้ได้รับความนิยมและพัฒนามาตลอดเวลาจนถึงปัจจุบัน เทคโนโลยีกังหันลมได้รับการปรับปรุงและพัฒนาในด้านความปลอดภัย ประสิทธิภาพและความยั่งยืน- ที่เราเลือกใช้ ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยกังหันลมขนาดเล็กเพราะเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการลดการใช้พลังงานจากแหล่งที่มาแบบเสริมและการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมการใช้ระบบนี้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิตพลังงานไฟฟ้าและสร้างงานในท้องถิ่นระบบกังหันลมขนาดเล็กมีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานที่มีอยู่ในธรรมชาติการนำระบบนี้ไปใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานทั่วโลกสามารถช่วยสร้างอนาคตที่ยั่งยืนสำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าในอนาคต

วัตถุประสงค์

1.เพื่อนำทรัพยากรธรรมชาติมาใช้ให้เกิดประโยชน์

2.เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สะอาดและยั่งยืน

3.เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการใช้พลังงานไฟฟ้าบางส่วน

4.เพื่อลดการใช้พลังงานจากแหล่งที่มาแบบเสริมและที่ทำลายสิ่งแวดล้อม

ขอบเขตการทำโครงงาน

โครงงานชิ้นนี้พัฒนาขึ้นมาเพื่อที่จะใช้ลดค่าใช้จ่ายและต้องการนำทรัพยากรธรรมชาติที่มีมาใช้ให้เกิดประโยชน์ โดยมีหลักการทำงานดังนี้

1.สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากลมได้

2.สามารถนำไฟฟ้าที่แผลงไว้ในแบตเตอรี่มาใช้ประโยชน์อื่นๆได้

3.สามารถพกพาไปใช้ในสถานการณ์จำเป็นต่างๆได้

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1. สามารถผลิตไฟฟ้าได้จริง

2.กังหันลมสามารถตัดเองได้เมื่อชาจเเบตเต็มแล้ว

3.สามารถพกพาไปใช้ในสถานการณ์จําเป็นต่างๆได้

ความรู้ที่เกี่ยวข้อง มีดังนี้

1.Esp 32 คือ wifi microcontroller ที่ถูกพัฒนาต่อจาก ESP8266 โดยเพิ่ม CPU เป็น 2 core, Wi-Fi ที่เร็วขึ้น, มีขา GPIO ให้ใช้งานมากขึ้น และรองรับ Bluetooth

ทำหน้าที่

โมดูล Wi-Fi ESP32 ส่งข้อมูลการใช้งานที่ใช้ไปยังแอปพลิเคชัน Blynk บนโทรศัพท์มือถือ และแสดงค่าต่างๆผ่านจอ LCD

2. Voltage Sensor ZMPT101B คือ โมดูลเซ็นเซอร์วัดแรงดันไฟ AC สูงสุดที่ 250VAC สัญญาณที่ออกจากโมดูลเป็นสัญญาณอนาล็อก

ทำหน้าที่

เซ็นเซอร์วัดแรงดันตัวนี้จะต่อเข้ากับตัวบอร์ด ESP 32 และต่อเข้าอินเวอร์เตอร์เพื่อวัดแรงดันที่ใช้ในไฟบ้านแล้วค่าทั้งหมดจะแสดงผ่านแอปพลิเคชัน Blynk บนโทรศัพท์มือถือ และแสดงค่าต่างๆผ่านจอ LCD

3. Current Sensor คือ อุปกรณ์ที่ตรวจจับและแปลงกระแสเป็นแรงดันเอาต์พุตที่วัดได้ง่าย ซึ่งจะเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลผ่านทิศทางการวัด

ทำหน้าที่

เซ็นเซอร์วัดกระแสตัวนี้จะใช้งานโดยการเอาตัวเซ็นเซอร์ควบหรือคล้องสายไฟบ้านและต่อเข้ากับคาร์ปาร์ รีซิสเตอร์ และต่อไปยังบอร์ดอีกทีนึงเพื่อให้แสดงค่าผ่านแอปพลิเคชัน Blynk บนโทรศัพท์มือถือ และแสดงค่าต่างๆผ่านจอ LCD

ผลการดำเนินงาน

การทำงานของระบบ

ในโครงการนี้ มีการใช้เครื่องกำเนิดลมขนาดเล็กเพื่อเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งควบคุมโดยเครื่องควบคุมการชาร์จเซ็นเซอร์วัดกระแสและแรงดันจะตรวจจับกระแสและแรงดันไฟฟ้าจากอุปกรณ์ที่ใช้ รวมทั้งช่วยคำนวณการใช้พลังงานและปริมาณพลังงานที่ใช้ โมดูล Wi-Fi ESP32 ส่งข้อมูลการใช้งานที่ใช้ไปยังแอปพลิเคชัน Blynk บนโทรศัพท์มือถือบอร์ด ESP32 ระบบควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่การออกแบบกังหันลม เป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้ในโปรเจ็กต์นี้

การทดสอบการทำงานของระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยกังหันลมขนาดเล็ก

การทำงานของระบบนี้จะอธิบายเกี่ยวกับการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้าและมีการควบคุมการชาจแบตเตอรี่ แล้วนำไปใช้กับไฟบ้านได้ และบอกค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ใช้

การทำงานของกังหันลม

กังหันลมถูกนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนพลังงานลมให้เป็นพลังงานกล เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันลม DC จะแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า และพลังงานจะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟขนาด 12V

การทำงานของเซ็นเซอร์วัดแรงดันและเซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้า

เราจำเป็นต้องเลือกเซ็นเซอร์ปัจจุบันและเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าเพื่อให้สามารถวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าได้และทำให้เราสามารถทราบเกี่ยวกับการใช้พลังงานและพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไป เซ็นเซอร์ปัจจุบันที่ดีที่สุดในตลาดคือ SCT-013 นี่คือ SCT-013 เซนเซอร์ วัดกระแสไฟ AC แบบไม่รุกรานแบบแยกแกนเซนเซอร์แคลมป์มิเตอร์ซึ่งสามารถใช้ในการวัดกระแสไฟ AC ได้ถึง100 แอมแปร์ ในทำนองเดียวกัน เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้าที่ดีที่สุดคือ โมดูลเซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ZMPT101B เซ็นเซอร์แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ZMPT101Bเป็นเซ็นเซอร์ที่ดีที่สุดที่เราจำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่แม่นยำด้วยหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า

Code

#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPL6s6rswKlE"
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "pro"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "Y19345UNH9F3JZXhi88SjZKz8ocUlNT2"


#include <ZMPT101B.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>  // Include the Blynk library for ESP32

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);
#define SENSITIVITY 500.0f

ZMPT101B voltageSensor(A0, 50.0);
int currentPin = A7;


char ssid[] = "Gki12";
char pass[] = "12122546";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Blynk.begin(BLYNK_AUTH_TOKEN, ssid, pass);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  voltageSensor.setSensitivity(SENSITIVITY);
  pinMode(currentPin, INPUT);
}

void loop() {
  Blynk.run();
  
  float voltage = voltageSensor.getRmsVoltage();
  float readValue = analogRead(currentPin);
  float current = readValue / 1000.0;
  float power = voltage * current;

  Serial.print(voltage, 2);
  Serial.println(" V ");
  Serial.print(current, 2);
  Serial.println(" A");
  Serial.print(power, 1);
  Serial.println(" kW");

  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Voltage: ");
  lcd.setCursor(8, 0);
  lcd.print(voltage);
  lcd.println(" V  ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("C: ");
  lcd.setCursor(2, 1);
  lcd.print(current);
  lcd.print("A");
  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.print("P: ");
  lcd.setCursor(10, 1);
  lcd.print(power);
  lcd.setCursor(15, 1);
  lcd.println("W ");

  Blynk.virtualWrite(V1, voltage);  // V1 is the virtual pin of the Blynk Gauge widget for voltage
  Blynk.virtualWrite(V2, current);  // V2 is the virtual pin of the Blynk Gauge widget for current
  Blynk.virtualWrite(V3, power);    // V3 is the virtual pin of the Blynk Gauge widget for power

  delay(1000);

. สรุปผลการทดลอง

จากผลการทดลองพบว่ากังหันลมสามารถชาร์จแบตเตอรี่และมีการทำงานที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำตรงตามเงื่อนไขที่กำหนด ตามที่ทดลองได้แก่