1 ไฟฟาพลังน้ํา พลังงานน้ําเปนพลังงานตามธรรมชาติอีกประเภทหนึ่งที่มนุษยใชประโยชนมานาน เชน กังหันน้ําแตเปนการใชประโยชนที่จํากัด จนกระทั่งประมาณปลายศตวรรษที่ 19 ตอกับศตวรรษที่ 20 นี่เอง ที่พลังน้ําถูกนํามาใชประโยชนอยางเปนรูปธรรมและสรางผลกระทบตอชีวิตสมัยใหม นั่น คือนําพลังงานน้ํามาผลิตไฟฟา โรงไฟฟาเชิงการคาโรงแรกของโลกเปนโรงไฟฟาพลังน้ํา สรางขึ้น ที่น้ําตกไนแองการา สหรัฐอเมริกา การผลิตไฟฟาทําโดยการเปลี่ยนพลังงานที่สะสมอยูในรูป พลังงานศักยมาเปนพลังงานกล และพลังงานไฟฟาตามลําดับ โดยกําหนดเสนทางใหน้ําจากที่สูง ไหลลงผานเทอรไบนที่ตั้งอยูดานลางของน้ําตกเพื่อหมุนเทอรไบนไดพลังงานกล สงตอไปหมุน เครื่องกําเนิดไฟฟา การสรางเขื่อนขนาดใหญไดรับความนิยมในชวงตนศตวรรษและตอมาถึงชวง กลางศตวรรษที่ยี่สิบอยางมาก เขื่อนขนาดใหญอาทิ เชน เขื่อนฮูเวอร เขื่อนNew Cornelia Tailings ในอเมริกา เขื่อน Gardiner ในแคนาดา เปนตน สําหรับประเทศไทยก็มีเขื่อนเกิดขึ้นมากในชวง 40 ปที่ผานมา เชน เขื่อนภูมิพล เขื่อนเจาพระยา เขื่อนสิริกิตติ์ เขื่อนศรีนครินทร เปนตน ถึงปจจุบัน ยังมีประเทศที่มีแผนการสรางเขื่อนขนาดใหญเพื่อการผลิตไฟฟาอยู เชน จีน แคนาดา และอาเจนติ นา เปนตน พลังน้ําจัดเปนพลังงานหมุนเวียน แตเนื่องจากการสรางเขื่อนตองใชพื้นที่มากเพื่อการ กักเก็บน้ํา ซึ่งพื้นที่ตนน้ําดังกลาวมักเปนพื้นที่ปาที่มีความอุดมสมบูรณ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลง พื้นที่ดังกลาวมาเปนพื้นที่กักเก็บน้ํากอใหเกิดการเปลี่ยนแปลงตอระบบนิเวศและที่อยูอาศัยของ สิ่งมีชีวิตในบริเวณดังกลาวอยางมาก จึงทําใหในระยะหลังการสรางเขื่อนขนาดใหญจะตอง ทําการศึกษาผลกระทบสิ่งแวดลอมอยางรอบคอบเนื่องจากเขื่อนใหญสามารถสรางความเสียหาย ใหกับระบบนิเวศ และสิ่งแวดลอมไดอยางมากเชนกัน ดังนั้น แนวโนมการใชประโยชนจากพลัง น้ําในปจจุบันจึงเบนเข็มออกจากการสรางเขื่อนขนาดใหญ มาเปนการสรางเขื่อนขนาดเล็ก การ ติดตั้งไมโครเทอรไบน (เทอรไบนขนาดเล็กกําลังผลิตไฟฟา <0.1 MW) ตามแหลงน้ําไหลตางๆ ที่ มีศักยภาพ เพื่อนําพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากอุปกรณในแหลงน้ํายอยๆ เหลานี้มาใชประโยชน แทน การผลิตไฟฟาพลังน้ํา การผลิตไฟฟาจากพลังน้ําทําไดโดยอาศัยพลพลังงานจลนของน้ําตก น้ําตกอาจเกิดจาก ธรรมชาติ หรือเกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ การสรางโรงไฟฟาพลังน้ําเกิดจากการสราง เขื่อนกั้นแหลงน้ํา และใหน้ําตกไหลผานกังหันซึ่งจะไปหมุนเครื่องกําเนิดไฟฟา
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
ไฟฟาพลังน้ํา
พลังงานน้ําเปนพลังงานตามธรรมชาติอีกประเภทหนึ่งที่มนุษยใชประโยชนมานาน เชน กังหันน้ําแตเปนการใชประโยชนที่จํากัด จนกระทั่งประมาณปลายศตวรรษที่ 19 ตอกับศตวรรษที่ 20 นี่เอง ที่พลังน้ําถูกนํามาใชประโยชนอยางเปนรูปธรรมและสรางผลกระทบตอชีวิตสมัยใหม นั่นคือนําพลังงานน้ํามาผลิตไฟฟา โรงไฟฟาเชิงการคาโรงแรกของโลกเปนโรงไฟฟาพลังน้ํา สรางขึ้นที่น้ําตกไนแองการา สหรัฐอเมริกา การผลิตไฟฟาทําโดยการเปลี่ยนพลังงานที่สะสมอยูในรูปพลังงานศักยมาเปนพลังงานกล และพลังงานไฟฟาตามลําดับ โดยกําหนดเสนทางใหน้ําจากที่สูงไหลลงผานเทอรไบนที่ตั้งอยูดานลางของน้ําตกเพื่อหมุนเทอรไบนไดพลังงานกล สงตอไปหมุนเครื่องกําเนิดไฟฟา การสรางเขื่อนขนาดใหญไดรับความนิยมในชวงตนศตวรรษและตอมาถึงชวงกลางศตวรรษที่ยี่สิบอยางมาก เขื่อนขนาดใหญอาทิ เชน เขื่อนฮูเวอร เขื่อนNew Cornelia Tailingsในอเมริกา เขื่อน Gardiner ในแคนาดา เปนตน สําหรับประเทศไทยก็มีเขื่อนเกิดขึ้นมากในชวง 40 ปที่ผานมา เชน เขื่อนภูมิพล เขื่อนเจาพระยา เขื่อนสิริกิตติ์ เขื่อนศรีนครินทร เปนตน ถึงปจจุบันยังมีประเทศที่มีแผนการสรางเขื่อนขนาดใหญเพื่อการผลิตไฟฟาอยู เชน จีน แคนาดา และอาเจนตินา เปนตน พลังน้ําจัดเปนพลังงานหมุนเวียน แตเนื่องจากการสรางเขื่อนตองใชพื้นที่มากเพื่อการกักเก็บน้ํา ซ่ึงพื้นที่ตนน้ําดังกลาวมักเปนพื้นที่ปาที่มีความอุดมสมบูรณ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงพื้นที่ดังกลาวมาเปนพื้นที่กักเก็บน้ํากอใหเกิดการเปลี่ยนแปลงตอระบบนิเวศและที่อยูอาศัยของส่ิงมีชีวิตในบริเวณดังกลาวอยางมาก จึงทําใหในระยะหลังการสรางเขื่อนขนาดใหญจะตองทําการศึกษาผลกระทบสิ่งแวดลอมอยางรอบคอบเนื่องจากเขื่อนใหญสามารถสรางความเสียหายใหกับระบบนิเวศ และสิ่งแวดลอมไดอยางมากเชนกัน ดังนั้น แนวโนมการใชประโยชนจากพลังน้ําในปจจุบันจึงเบนเข็มออกจากการสรางเขื่อนขนาดใหญ มาเปนการสรางเขื่อนขนาดเล็ก การติดตั้งไมโครเทอรไบน (เทอรไบนขนาดเล็กกําลังผลิตไฟฟา <0.1 MW) ตามแหลงน้ําไหลตางๆ ที่มีศักยภาพ เพื่อนําพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากอุปกรณในแหลงน้ํายอยๆ เหลานี้มาใชประโยชนแทน
การผลิตไฟฟาพลังน้ํา การผลิตไฟฟาจากพลังน้ําทําไดโดยอาศัยพลพลังงานจลนของน้ําตก น้ําตกอาจเกิดจากธรรมชาติ หรือเกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ การสรางโรงไฟฟาพลังน้ําเกิดจากการสรางเขื่อนกั้นแหลงน้ํา และใหน้ําตกไหลผานกังหันซึ่งจะไปหมุนเครื่องกําเนิดไฟฟา
2
ศักยภาพของแหลงพลังน้ํา ในแตละประเทศมีแหลงน้ําที่จะพัฒนาใหเปนแหลงผลิตไฟฟาพลังน้ําแตกตางกันออกไป หลายประเทศมีแหลงน้ําที่มีศักยภาพสูงที่สามารถจะพัฒนาใชผลิตไฟฟา แตไดมีการนํามาใชประโยชนเพียงสวนนอย ประเทศเหลานั้นมักจะเปนประเทศที่กําลังพัฒนา สําหรับประเทศที่พัฒนาแลวปรากฏวาไดใชประโยชนในการผลิตไฟฟาไปแลวมากกวารอยละ 50 ของศักยภาพที่มีเชน ประเทศออสเตรเลีย ญ่ีปุน และนิวซีแลนด
ขอดี ขอเสีย ของการใชพลังน้ํา ขอดีของการใชพลังน้ํา
ก. น้ํามีการเคลื่อนไหลหมุนเวียนเปนวัฎจักรอยูแลว เมื่อเราใชพลังงานของน้ําสวนหนึ่งไปแลว น้ําสวนนั้นก็จะไหลลงสูทะเลตอไปได จะหมุนเวียนมาทดแทนทําใหเราสามารถใชพลังงานจากน้ําไดตลอดไปไมรูจักหมดสิ้น
ข. ถาเดิมน้ํามีคุณภาพดีอยูแลว เมื่อผานกังหันน้ําไปแลวคุณภาพก็ยังคงเดิมสามารถนําไปใชใหเกิดประโยชนตามวัตถุประสงคอ่ืนไดอีก เชนเอาไปใชเปนน้ําเพื่อการชลประทาน น้ําเพื่อการอุปโภคบริโภค เปนตน นอกจากนี้การที่ตองกั้นเขื่อนเพื่อทดน้ําใหสูงขึ้น และกักเก็บน้ําไวใชในชวงที่ไมมีฝนตก หรือชวงฤดูแลง เราจะไดแหลงน้ําขนาดใหญสามารถใชเล้ียงปลาหรือสัตวบก สัตวน้ําอื่น ๆ หรือใชเปนที่พักผอนหยอนใจ
ค.ในระบบรวมของการผลิตไฟฟานั้น เราจะพบวามีเครื่องกําเนิดไฟฟาจากพลังน้ําจะทําใหผูผลิตสามารถผลิตไฟฟา ออกมาไดใกลเคียงกับปริมาณการใชเกือบตลอดเวลา
ง. เครื่องกลพลังน้ําสวนใหญแลวมีประสิทธิภาพสูงมาก จ. เครื่องกลพลังน้ําสวนใหญแลวมีขนาดใหญ ถาบํารุงรักษาใหดีจะอายุใชงานไดหลายสิบ
ป ขอเสียของการพัฒนาพลังน้ํา ก.เมื่อจะตองพัฒนาแหลงพลังน้ํา ก็ตองเลือกลักษณะภูมิประเทศที่เหมาะสม ข.การบํารุงรักษาสิ่งที่กอสรางขึ้นมา เพื่อพัฒนาทําไดยากเพราะสถานที่ตั้งอยูหางจากแหลง
ชุมชน การเขาไปซอมแซมไมสะดวก ค.หาคนไปควบคุมการทํางานของเครื่องกลพลังน้ําไดยาก
แหลงพลังน้ํา ขนาดใหญของประเทศไทย เครื่องกลพลังน้ําเปนเครื่องกลที่มีความสามารถพิเศษ สามารถเริ่มดําเนินการผลิตพลังงานไดในเวลารวดเร็ว และสามารถควบคุมใหผลิตกําลังงานออกมา ไดใกลเคียงกับความตองการใชพลังงานไดตลอดเวลานอกจากนี้แลวพลังน้ํายังเปนพลังงาน ที่สามารถใชตอเนื่องไดไมมีที่ส้ินสุดดังนั้นประเทศไทยจึงรีบเรงพัฒนาแหลงพลังน้ําขนาดใหญอยางรวดเร็ว แหลงพลังน้ําขนาดใหญที่
3
พัฒนาขึ้นใชแหงแรก พ.ศ. 2507 ที่เขื่อนภูมิพล จ.ตาก นอกจากแหลงพลังน้ําขนาดใหญแลวก็ยังมีแหลงพลังน้ําขนาดกลาง และขนาดเล็กกระจาอยูทั่วไปในประเทศ โดยเฉพาะในบริเวณที่พื้นที่เปนภูเขามีลําน้ําไหลผานมาตามหุบเขา
ประเภทของโรงไฟฟา โรงไฟฟาพลังน้ํา เปนแหลงผลิตไฟฟาที่สําคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย โรงไฟฟา
ชนิดนี้ใชน้ําในลําน้ําธรรมชาติเปนพลังงานในการเดินเครื่อง โดยวธีิสรางเขื่อนปดกั้นแมน้ําไว เปนอางเก็บน้ํา ใหมีระดับอยูในที่สูงจนมีปริมาณน้ํา และแรงดันเพยีงพอทีจ่ะนํามาหมุนเครื่องกังหันน้ําและเครื่องกําเนิดไฟฟาซึ่งอยูในโรงไฟฟาทายน้ําที่มีระดบัต่ํากวาได กําลังผลิตติดตั้งและพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากโรงไฟฟาชนิดนี ้จะเพิม่เปนสัดสวนโดยตรงกับแรงดันและปริมาณน้ําที่ไหลผานเครื่องกังหันน้าํ โรงไฟฟาพลังน้ําแบงตามลักษณะการบงัคับน้ําเพื่อผลิตไฟฟาได 4 แบบ คือ
1. โรงไฟฟาแบบมีน้ําไหลผานตลอดป(Run-of-river Hydro Plant) โรงไฟฟาแบบนี้ไมมีอางเก็บน้ํา โรงไฟฟาจะผลติไฟฟาโดยการใชน้ําที่ไหลตามธรรมชาติของลําน้ํา หากน้ํามีปริมาณมากเกินไปกวาที่โรงไฟฟาจะรับไวไดก็ตองทิ้งไป สวนใหญโรงไฟฟาแบบนี้จะอาศัยติดตั้งอยูกบัเขื่อนผันน้ําชลประทานซึ่งมีน้ําไหลผานตลอดปจากการกําหนดกําลังผลิตติดตั้งมักจะคิดจากอัตราการไหลของน้าํประจําปชวงต่ําสดุ เพื่อที่จะสามารถเดินเครื่องผลิตไฟฟาไดอยางสม่าํเสมอตลอดทั้งป ตัวอยางของโรงไฟฟาชนิดนี้ไดแก โรงไฟฟาที่ กฟผ.กําลังศึกษาเพื่อกอสรางที่เขื่อนผันน้ําเจาพระยา จังหวัดชยันาท และเขื่อนผันน้ําวชิราลงกรณ จังหวดักาญจนบุรี
2. โรงไฟฟาแบบมีอางเก็บน้าํขนาดเล็ก (Regulating Pond Hydro Plant) โรงไฟฟาแบบมีอางเก็บน้ําขนาดเล็กที่สามารถบังคับการไหลของน้ําไดในชวงสั้นๆ เชน ประจําวนั หรือประจาํสัปดาห การผลิตไฟฟาจะสามารถควบคุมใหสอดคลองกับความตองการไดดกีวาโรงไฟฟาแบบ (Run-of-river) แตอยูในชวงเวลาที่จํากดัตามขนาดของอางเก็บน้ํา ตัวอยางของโรงไฟฟาประเภทนี้ไดแก โรงไฟฟาเขื่อนทาทุงนา จังหวัดกาญจนบุรี และโรงไฟฟาขนาดเล็กบานสันติจงัหวัดยะลา
3. โรงไฟฟาแบบมีอางเก็บน้าํขนาดใหญ (Reservoir Hydro Plant) โรงไฟฟาแบบนีม้ีเขื่อนกั้นน้ําขนาดใหญและสูงกั้นขวางลําน้ําไว ทําใหเกดิเปนทะเลสาบใหญ ซ่ึงสามารถเก็บกักน้ําในฤดูฝนและนําไปใชในฤดูแลงได โรงไฟฟาแบบนี้นับวามีประโยชนมาก เพราะสามารถควบคุมการใชน้ําในการผลิตกระแสไฟฟา เสริมในชวงที่มีความตองการใชไฟฟาสูงไดอยางมีประสิทธิภาพสูงตลอดป โรงไฟฟาพลังน้ําขนาดใหญสวนมากในประเทศไทยจดัอยูในโรงไฟฟาประเภทนี ้
4. โรงไฟฟาแบบสูบน้ํากลับ ( Pumped Storage Hydro Plant) โรงไฟฟาแบบนี้มีเครือ่งสูบน้ําที่สามารถสูบน้ําที่ปลอยจากอางเก็บน้ําลงมาแลว นํากลับขึ้นไป เก็บไวในอางเกบ็น้ําเพื่อใชผลิตกระแสไฟฟาไดอีก ประโยชนของโรงไฟฟาชนิดนีเ้กิดจากการแปลงพลังงานที่เหลือใชในชวงที่มีความตองการใชไฟฟาต่ํา เชน เวลาเที่ยงคืนนําไปสะสมไวในรูปของการเก็บน้ําในอางน้ําเพื่อทีจ่ะ
4
สามารถใชผลิตกระแสไฟฟาไดอีกครั้งหนึง่ในชวงที่มีความตองการใชไฟฟาสูง เชน เวลาหวัคํ่า ตัวอยางของโรงไฟฟาแบบนี้ ไดแก โรงไฟฟาเขื่อนศรีนครินทรไดหนวยที่ 4 ซ่ึงสามารถ สูบน้ํากลับขึ้น ไปเก็บไวในอางเก็บน้ําเขื่อนศรีนครินทรได
การพัฒนาไฟฟาพลังน้ําขนาดเล็กในประเทศจีน ประเทศจีนปจจุบันมีโรงไฟฟาขนาดเล็ก 42,221 สถานี กําลังการผลิตรวม 28,489 MW สามารถผลิตกระแสไฟฟาได 94.7 พันลาน กิโลวัตตช่ัวโมง ตอป (ขอมูลป 2545) สามารถสงกระแสไฟฟาใหกับผูใชมากกวา 300 ลานคน ใน 1501 เมือง (จํานวนเมืองทั้งหมด 2,300 เมือง) หรือคิดเปน 39 % ของกําลังการผลิตไฟฟาพลังน้ําขนาดเล็กของโลก
เทคโนโลยีเคร่ืองกังหันน้าํ (TURBINE) โดยทั่วไปเครื่องกังหันน้ํา (Turbine) จะม ี 3 แบบ คือ แบบคาปลาน แบบฟรานซสิ และแบบเพลตัน ซ่ึงแตละชนดิจะมีรูปรางของกังหันน้ําทีแ่ตกตางกันตามรูป
กังหันน้ําแบบคาปลานจะนยิมใชในชวง Head 2-30 ม. โดยจะมีแกนหมุนเครื่องกําเนิดไฟฟาอยูในแนวตั้ง ในขณะทีก่ังหันน้ําแบบฟรานซิสจะนยิมใชในชวง Head 20-300 ม. และกังหันน้ําแบบเพลตันจะนิยมใชในชวง Head 100-1,000 ม. และน้ําจะไหลเขาสูกังหันโดยใชแรงดันผานหัวฉดี จึงใช
5
อัตราการไหลที่ต่ํา นอกจากนั้นยังมกีารพฒันากังหนัน้ําแบบตางๆอีก เชน แบบเทอบูรา (Tubular Turbine) ใชสําหรับชวง Head 2-30 ม. มีลักษณะใบพัดคลายแบบคาปลาน แตแกนหมนุเครื่องกําเนิดไฟฟาจะอยูในแนวนอน
กังหันน้ําแบบเทอบูรา (ประเทศจีน)
นอกจากนั้นยงัมีการพัฒนากังหันน้ําเพื่อส่ิงแวดลอมโดยคํานึงถึงปลาสามารถผานไดอยางปลอดภยั Updraft Flow Hydro Turbine ตามรูป และยังมกีารพัฒนากังหนัน้ําขนาดเล็กตามภมูิปญญาทองถ่ิน ใหสามารถใชไดตามสภาพภูมิประเทศ เชน กังหนัน้ําติดตั้งในแมน้ําทีป่ระเทศบราซิล อีกดวย
6
Updraft Flow Hydro Turbine
7
Updraft Flow Hydro Turbine
รูปแบบกังหนัน้ําขนาดเล็กตามภูมิปญญาทองถิ่น
8
การพัฒนากงัหันน้ําขนาดเลก็สําหรับติดตัง้ในแมน้ําในประเทศบราซิล
เขื่อน GUAN HU TAI เขื่อน GUAN HU TAI เปนเขื่อนคอนกรีตโคง (คลายเขื่อนภูมิพล) พืน้ที่รับน้ํา 580 ตร.กม. เขื่อนสูง 105 ม. ออกแบบใหรับน้ํานองไดในรอบ 1,000 ป ทางระบายน้ําลนสามารถระบายน้ําได 17.8 ลาน ลบ.ม. ติดตั้งกังหนัน้ําเพื่อผลิตกระแสไฟฟาแบบคาปลาน จํานวน 9 เครื่อง กําลังการผลิตรวม 81 เมกะวตัต ภายในอางเก็บน้ํามีการเลี้ยงปลาในกระชัง และธุรกิจทองเที่ยว 1,000 ISLANDS LAKE เปนการนําสภาพภูมทิัศนเกาะที่โผลพนน้ําในพื้นที่อางฯมาเปนแหลงทองเที่ยว
9
ทางระบายน้าํลนเขื่อน GUAN HU TAI
10
แบบจําลองเขือ่น GUAN HU TAI
เขื่อน GUAN HU TAI ดานเหนือน้ํา บานระบายน้ําแบบตรงบนทางระบายน้ําลน
11
บริเวณดานทายน้ําของเขื่อน GUAN HU TAI
ภาพทิวทัศน 1,000 ISLANDS LAKE ในอางเก็บน้ํา
12
การเลี้ยงปลาในกระชัง ภายในอางเก็บน้ํา
การเลี้ยงปลาในกระชัง ภายในอางเก็บน้ํา
Related Documents
