นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

Smarn
Ico64
Smarn Sen Ngam
รองศาสตราจารย์
มหาวิทยาลัยรังสิต
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 0 · ผู้ติดตาม: 1

อ่าน: 6694
ความเห็น: 6

ตอนที่ ๐ พื้นฐานทฤษฎีการทำแผนที่ลม

... เริ่มต้นแต่ละตอน พร้อม ๆ กันแล้วค่อยเพิ่มรายละเอียดในแต่ละส่วนไปพร้อม ๆ กัน เพราะถ้าไม่เช่นนั้นได้รอแบบ ...เพชรพระอุมาแน่ ๆ ครับ

ในการทำแผนที่ลม หรือ wind map นั้น เป็นเรื่องทางเทคนิคหรือมีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์อยู่นั่นเองครับ ไม่ใช่ใคร ๆ ก็ทำได้ ...หรืออีกนัยหนึ่งก็ไม่ใช่ใคร ๆ ก็ทำไม่ได้ ...เอ๊ะ งง 

ไหน ๆ ก็ ไหน ๆ แล้วครับ สงสัยว่าจะเป็นเรื่องยาวและก็คงต้องเป็นเรื่องยาวแล้วครับ ...ก็เลยต้องพล็อตเรื่องใหม่หมด คร่าว ๆ คาดว่าเป็นดังนี้ครับ

ตอนที่ ๐ พื้นฐานทฤษฎีการทำแผนที่ลม

ตอนที่ ๑ แนะนำการใช้โปรแกรมแผนที่ลม

ตอนที่ ๒ การนำเข้าและวิเคราะห์ข้อมูลลม

ตอนที่ ๓ การทำแผนที่เวคเตอร์

ตอนที่ ๔ การประมวลผลทำแผนที่ลม

ตอนที่ ๕ การจัดทำรูปแบบไร่กังหันลม

คิดว่า... เริ่มต้นแต่ละตอน พร้อม ๆ กันแล้วค่อยเพิ่มรายละเอียด รวมทั้งถามตอบ ในแต่ละส่วนไปพร้อม ๆ กัน เพราะถ้าไม่เช่นนั้นได้รอแบบ ...เพชรพระอุมาแน่ ๆ ครับ

สำหรับตอนที่ ๐ นี้จะเกริ่นถึงทฤษฎีพื้นฐานต่าง ๆ เท่าที่จำเป็นครับ ก็อย่างว่าแหละครับ การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อทำการจำลองแบบให้ได้แผนที่ลมออกมานั้น เป็นที่ทราบกันดีว่า ...ใส่ขยะเข้าไป...ก็จะได้ขยะออกมานั่นเอง

ดังนั้นตอนนี้ จะเล่าถึงว่าแผนที่ลมคืออะไร ทำจากอะไร (ใช้ข้อมูลอะไรบ้าง) ทำอย่างไร (ใช้ซอฟต์แวร์อะไรบ้าง) และผลเป็นอย่างไร (การอ่าน ตีความแผนที่ลม)


แผนที่ลม (wind map) คืออะไร ?    

 ก็คือแผนที่ที่แสดงตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ ที่ใช้แสดงว่าตำแหน่งต่าง ๆ บนแผนที่นั้นมีลักษณะลมเป็นอย่างไร คืออย่างน้อยบอกว่าลมที่ตำแหน่งนั้นมีความเร็วเฉลี่ยเท่าไร

ที่นิยมใช้ในยุคแรก ๆ ก่อนปี 2545 จะแสดงค่าความเร็วเฉลี่ยของลมตลอดปีในรูปเส้นไอโซ (ค่าเท่ากัน) คือเส้นที่ลากผ่านตำแหน่งที่มีค่าความเร็วลมเฉลี่ยเท่ากัน ซึ่งสามารถนำไปใช้ประมาณการด้านพลังงานลม หรืออื่น ๆ ได้พอสมควร

ยุคปัจจุบันที่เน้นเรื่องพลังงานหมุนเวียนในส่วนของพลังงานลม ประกอบกับมีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยขึ้น ก็จะนิยมแสดงในรูปเฉดสีที่สามารถเลือกได้ว่าให้แสดงข้อมูลอะไร เช่น แสดงในรูป"ความเร็วลมเฉลี่ย" หรือแสดงในรูป"กำลังงานของลม" หรือแสดงในรูป"พลังงานลมที่สามารถผลิตเป็นไฟฟ้าได้" ที่ทำให้ง่ายต่อการอ่านค่ามากขึ้น ดังตัวอย่างรูปข้างล่างที่เป็นตัวอย่างแผนที่ลมบริเวณด้านใต้ของเกาะภูเก็ต ที่แสดงพร้อมสเกลสีสำหรับอ่านค่า ในรูป พลังงานลมที่สามารถผลิตเป็นไฟฟ้าได้

ซึ่งจากแผนที่ตัวอย่างนี้ แสดงในรูป"พลังงานลมที่สามารถผลิตได้รายปี" เช่น ถ้าติดตั้งกังหันลม Bonus 1 MW (ตัวอย่างกังหันลม ที่มีค่าตัวเลขสมรรถนะ หรือ power curve แนบมาให้ใน WAsP) ที่ความสูง 50 เมตร ณ จุดนั้น ๆ ...

ตัวอย่างเช่น บริเวณสีส้มที่มุมซ้ายล่างซึ่งเป็นแหลมมุมที่อยู่ด้านเหนือของแหลมพรหมเทพ อ่านค่าได้ประมาณ 1.5 GWh หรือผลิตไฟฟ้าได้ 1.5 ล้านหน่วยต่อปีนั่นเอง

 ขณะที่บริเวณแหลมพรหมเทพ ตำแหน่งที่ กฟผ. ติดตั้งกังหันลมในปัจจุบัน จะเป็นสีเขียวอ่านค่าได้ประมาณ 0.8 GWh หรือผลิตไฟฟ้าได้ 0.8 ล้านหน่วยต่อปีนั่นเอง

นั่นคือแผนที่ลมปัจจุบัน นิยมแสดงในรูปเฉดสี และแสดงค่าเป็นความเร็วลมเฉลี่ยรายปี (mean speed) หรือ กำลังผลิตไฟฟ้ารายปี (AEP- Annual Energy Production) ที่ระดับความสูงมาตรฐาน 50 เมตร และกำลังจะปรับมาตรฐานใหม่เป็นระดับ 65 เมตร ตามการนำร่องของแผนที่ลมของธนาคารโลกนั่นเองครับ..

ซึ่งถ้าย้อนไปดู แผนที่ลมของธนาคารโลก จะเห็นว่าบริเวณทะเลสาปสงขลา จะมีเฉดสีตองอ่อนเทียบเท่ากับความเร็วลมประมาณ 6-6.5 เมตร/วินาทีนั่นเองครับ

แผนที่ลมแบ่งเป็น 4 ระดับใหญ่ ๆ ตามความละเอียดคือ

1. Micro scale ไมโครสเกล มีขนาด 1 m- 1 km

2. Meso scale เมโซสเกล มีขนาด 1 km-100 km

3. Macro scale แมคโครสเกล มีขนาด 100 km- 10,000 km

4. Mega scale เม็กกะสเกล มีขนาด >10,000 km

ที่นิยมใช้งานจริงในด้านพลังงานลม ณ ปัจจุบัน มีเพียง 2 ชนิด คือ

แผนที่ลมไมโครสเกล ที่มีขนาด 2x2 ถึง10x10 ตารางกิโลเมตร โดยที่มีความละเอียดกริด 10-100 เมตร

แผนที่ลมเมโซสเกล ที่มีขนาดถึง 2000x2000 ตารางกิโลเมตร โดยที่มีความละเอียดกริด 1 กิโลเมตร

แผนที่ลมต้องใช้ข้อมูลอะไรบ้าง ?  

 ข้อมูลหลัก ๆ ที่ใช้สำหรับการทำแผนที่ลม สำหรับโปรกแกรม WAsP ที่เป็นแบบจำลองการไหลของอากาศอย่างง่าย (simple flow model) นั้น ใช้ข้อมูลหลัก 2 ส่วน ได้แก่...

1. ผลการวิเคราะห์ทางสถิติของข้อมูลลม ซึ่งรายละเอียดอธิบายไว้ใน ตอนที่ ๒ การนำเข้าและวิเคราะห์ข้อมูลลม  ผลการวิเคราะห์ข้อมูลลมตัวอย่างดังรูป SatingPra Observed Wind Climate ข้างล่าง..... และ

2. แผนที่เวคเตอร์ แสดงลักษณะภูมิประเทศของพื้นที่ที่สนใจ ซึ่งประกอบไปด้วยรายละเอียดของ ...

  2.1 เส้นชั้นความสูง หรือ contour lines

  2.2 เส้นเขตความขรุขระ หรือ roughness lines

  2.3 สิ่งกีดขวางทางลม หรือ obstacles

ซึ่งรายละเอียดอธิบายไว้ใน ตอนที่ ๓ การทำแผนที่เวคเตอร์ ตัวอย่างแผนที่เวคเตอร์ ดังรูป WAsP Map Editor DEMO ข้างล่าง



 

แผนที่ลมสร้าง(ทำ)ได้อย่างไร

สร้าง (ทำ)โดยการจำลองแบบ (modeling) จากข้อมูลภูมิประเทศของพื้นที่ในรูปของแผนที่เวคเตอร์และจำลองสถานการณ์ (simulation) จากข้อมูลลมที่วิเคราะห์เป็นค่าทางสถิติ แสดงการกระจายค่าความเร็วลมในรูป Weibull distribution และการกระจายทิศทางลม ณ สถานีตรวจวัด เพื่อทำการจำลองหรือคำนวณหาผลของการกระจายของลม ณ จุดต่าง ๆ ทั่วทั้งแผนที่ในบริเวณที่ศึกษานั้น ๆ นั่นเอง

ซึ่งในการเขียนแบบจำลองใน WAsP ทำโดยการเขียน แผนที่เวคเตอร์ เพื่อจำลองภูมิประเทศ และสถานการณ์จำลองได้จากข้อมูลลมที่ตรวจวัดจริงในรูปสถิติ เมื่อนำองค์ประกอบหลักทั้งสองส่วนนี้เข้ามารวมกันในรูป WAsP Work space ก็สามารถสร้าง แผนที่ลมหรือ Resource grid ได้โดยระบุความละเอียดกริดที่ต้องการแล้วสั่งคำนวณนั่นเอง

นอกจากนี้ยังมีแบบจำลองที่ซับซ้อนขึ้นเรียกว่าแบบจำลองภูมิอากาศโลก (atmospheric weather model) ที่นำผลกระทบจาก การระเหยของไอน้ำ ฯลฯ เข้ามาร่วมด้วย เช่น MM5MesoMap, และ CALMET เป็นต้น

และใน ตอนที่ ๔ การประมวลผลทำแผนที่ลม   ที่จะกล่าวถึงการทำแผนที่ลมอย่างไรนั้น ความจริงแล้วจากประสบการณ์จะพบว่าเมื่อทำออกมาแล้วครั้งแรก ๆ จะยังพบความผิดพลาดปรากฏออกมาในแผนที่ให้สังเกตเห็นได้ชัดเจนเสมอครับ ซึ่งความผิดพลาดที่เกิดขึ้นนี้ส่วนใหญ่แล้วอยู่ในขั้นตอน ตอนที่ ๓ การทำแผนที่เวคเตอร์ เป็นหลัก แม้ว่าใน WAsP Map Editor จะสามารถตรวจสอบได้ระดับหนึ่ง แต่ก็มีหลุดรอสายตาบ้าง เพราะทำ ๆ ไปซักพัก... ก็เกิดอาการมึน ...ตาลาย เพราะเส้นสาย... มันเยอะจริง ๆ (แต่เอาไปใช้ ...เป็นประเภทที่ว่า เด็กเส้น ไม่ได้ครับ)

การอ่านแผนที่ลม

นั้นสามารถอ่านค่าตัวแปรที่แสดงได้ เช่นในรูปตัวอย่างข้างล่าง ที่เป็นแผนที่ลมเกาะใหญ่ ในรูป AEP หรือกำลังผลิตรายปี ในหน่วย ล้านหน่วยไฟฟ้า (GWh) ถ้ามีการติดตั้งกังหันลม Bonus 1 MW ที่ระดับตัวดุมกังหัน (hub) อยู่ที่ความสูง 50 เมตร (ซึ่งก็ต้องใช้หอคอย (tower) หรือเสาต้นกังหันสูง 50 เมตรนั่นเอง) ณ จุดนั้น ๆ ครับ

ตัวอย่างค่าที่อ่านได้ โดยการเทียบจากสเกลสี จากบนลงล่างดังนี้ ครับ

สีแดง  กำลังผลิตประมาณ 1.5 ล้านหน่วย (GWh) ต่อปี

สีเหลือง  กำลังผลิตประมาณ 1.0 ล้านหน่วย (GWh) ต่อปี

สีตองอ่อน  กำลังผลิตประมาณ 0.7 ล้านหน่วย (GWh) ต่อปี

สีน้ำเงิน  กำลังผลิตประมาณ 0.5 ล้านหน่วย (GWh) ต่อปี

สีม่วง  กำลังผลิตประมาณ 0.4 ล้านหน่วย (GWh) ต่อปี


เช่น ณ ตำแหน่งที่ตั้งกังหันบนยอดเนินนั้น จะเห็นได้ว่า จะพยายามจัดให้อยู่ในตำแหน่ง สีแดงครับ เพื่อให้ได้กำลังผลิตรวมสูงสุด ...

อนึ่งจะสังเกตเห็นได้ว่า  จากข้อจำกัดเรื่องการบังลมกันเองของกังหัน จึงจำเป็นต้องจัดให้ห่างกันพอสมควร ... สามารถจำลองรูปแบบและคำนวณผลได้ใน WAsP ... เพื่อให้ได้ผลกำลังผลิตรวมของไร่กังหันลมสูงสุด กังหันลมตามรูป 4 ตัวบน จึงต้องขยับออกจากบริเวณสีแดงเข้ม เพื่อทำให้แต่ละเนินสามารถติดกังหันได้ 2 ตัวครับ (ล.ป. หมายถึงลืมไป ยืมมาจากที่ไหนซักที่ครับ.. สังเกตรูปไอคอนเล็ก ๆ ที่ใช้แทนตำแหน่งกังหันลม)

  

(ป.ล. คาดว่าจบตอน ประมาณนี้แหละครับ ...อยากรู้เพิ่มต้องแสดงความเห็นนะครับ...)

เพิ่มเติม... เส้นที่ลากผ่านจุดที่มีความเร็วลมเท่ากันเรียกว่า ไอโซเทค (isotach) ครับ

ส่วนเส้นที่เห็นในรูปข้างบน ที่เป็นเส้นเดี่ยวสีแดง เป็นเส้นระดับชั้นความสูงหรือ contour lines ที่ใช้แสดงตำแหน่งที่มีระดับความสูงเท่ากัน ... ส่วนเส้นคู่ เป็นเส้นแบ่งเขตค่าความขรุขระ หรือ roughness lines ในรูปเส้นที่เห็นชัด ๆ คือเส้นรอบเกาะใหญ่ที่ใช้ระบุพื้นน้ำกับพื้นดินนั่นเองครับ ...

 
Sections: วิจัย - วิจัยสถาบัน
License: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
created: 08 December 2010 10:11 Modified: 29 June 2017 09:58 [ Report Abuse ]
ดอกไม้
People who like this: Ico24 Jablan-ไม้ยืนต้น.
People Who Like This
 
Facebook
Twitter
Google

Other Posts By This Blogger

ความเห็น

Ico48
Smarn (Recent Activities)
22 December 2010 16:25
#62511

สำหรับ MM5 และ CALMET นั้นเป็น ตระกูลโอเพ่นซอร์ส ดาวน์โหลดได้ฟรีครับ ซึ่งทีม ดร.เกษมสันต์ ใช้งานที่ JGSEE ครับ ดูที่ลิงค์

http://complabbkt.jgsee.kmutt.ac.th/wind_proj/index.html

และยังมี Windsim ที่สามารถทดลองได้ โดยจำกัดความละเอียดครับ

http://windsim.com/get-windsim/try-windsim/evaluation-request.aspx

 

Ico48
Smarn (Recent Activities)
14 January 2011 16:13
#62954

อนึ่งพิกัดทางภูมิศาสตร์นั้น WAsP จะใช้ระบบ UTM WGS 84 ซึ่งประเทศไทยอยู่ที่ โซน 47N ...ว่าไปแล้วเป็นระบบที่กรมแผนที่ทหารใช้อยู่ในปัจจุบันนั่นเองครับ ...และใน GE นั้นเราสามารถตั้งให้แสดงในระบบนี้ได้ครับ

Ico48
uthaiwan [IP: 202.28.182.5]
22 June 2011 11:16
#66014

หนูกำลัง มองหา Model ลม มาประกอบการทำ thesis อยู่พอดีค่ะ หนูจะไปลองทำแล้วรบกวนมาถามอาจารย์บ่อยๆนะค่ะ

ขอบคุณมากค่ะ

นักศึกษา ป.โท มหาวิทยาลัยมหิดล

Ico48
Smarn (Recent Activities)
28 June 2011 10:56
#66263

ยินดีครับ

ขอให้ถามต่อท้ายบันทึกที่เกี่ยวข้องด้วยนะครับ จะได้ตอบถูกประเด็น

Ico48
กุณฑิรา [IP: 69.22.184.12]
04 November 2013 02:32
#94158

อยาก ทราบ วิธีการคำนวณ หาประสิทะฺภาพโรงไฟฟ้า (CF) โดยไม่ต้องใช้โปรแกรม "WAsP" สามารถใช้ สูตรไดบ้างค่าในการคำนวน

และการคำนวน Annual Energy Production (AEP) สามารถคำนวนได้ อย่าง ไร

เนื่องมีข้อส่งสัย และ ประสบกับ ปัญหา เรื่องการแก้ "สูตร"จึงสอบถามมา เพื่อขอคำแนะนำจากท่านผู้รู้

Ico48
Smarn (Recent Activities)
04 November 2013 13:28
#94168

สูตรการคำนวณ

แฟคเตอร์กำลังผลิต (Capacity factor) หรือ CF =พลังงานที่ผลิตได้จริงทั้งปี หรือ AEP / ความสามารถถ้าผลิตเต็มที่ ทั้งปี

ถ้ากังหันลมขนาด 1.5 MW จะสามารถคำนวณได้ดังนี้

CF = AEP (MW-hr)/1.5 x 8760

 

ส่วนที่ถามว่า AEP คำนวณได้อย่างไร

ถ้าเป็นกังหันจริง วัดเอาจากมิเตอร์ที่จ่ายไฟฟ้า

ถ้าคำนวณจากโปรแกม WAsP ได้จากการจำลอง การผลิตไฟฟ้าของกังหันลมนั้น ๆ (Power curve) โดยใช้ input จากข้อมูลสถิติของลมในรูป OWC

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 35.175.200.4
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ