สวัสดีเพื่อนๆทุกคนครับ วันนี้ MC มาริโอ้รับทำหน้าที่วันนี้ ทุกคนต้องใช้ไฟฟ้า การได้มาซึ่งไฟฟ้าย่อมมีแหล่กำเนิดพลังงานไฟฟ้า วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับโรงไฟฟ้าพลังงานสะอาดประเภทหนึ่งที่ผลิตไฟฟ้ามาให้พวกเราใช้กัน
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย โรงไฟฟ้าชนิดนี้ใช้น้ำในลำน้ำธรรมชาติเป็นพลังงาน ในการเดินเครื่อง โดยวิธีสร้างเขื่อนปิดกั้นแม่น้ำไว้ เป็นอ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับอยู่ในที่สูงจนมีปริมาณน้ำ และแรงดันเพียงพอที่จะนำมาหมุนเครื่องกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งอยู่ในโรงไฟฟ้าท้ายน้ำที่มีระดับต่ำกว่าได้ กำลังผลิตติดตั้งและพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าชนิดนี้ จะเพิ่มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันและปริมาณน้ำที่ไหลผ่านเครื่องกังหันน้ำ
หลักการทำงาน
- หลักการทำงานคือสร้างเขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับน้ำสูงกว่าระดับของโรงไฟฟ้า
- ปล่อยน้ำปริมาณที่ต้องการไปตามท่อส่งน้ำ เพื่อไปยังโรงไฟฟ้าที่อยู่ต่ำกว่า
- พลังน้ำจะไปหมุนเพลาของกังหันน้ำที่ต่อกับเพลา ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้โรเตอร์ หมุน เกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ได้พลังไฟฟ้าเกิดขึ้น
ข้อดี-ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ
ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังงานนน้ำมีดังต่อไปนี้
- ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยราคาถูก ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมบำรุงรักษาต่ำ
- สามารถเดินเครื่องจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ทันที ใช้เวลาจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบได้ ภายในเวลา 4–5 นาที การเพิ่มหรือลดพลังงานทำให้รวดเร็ว สามารถจัดให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลง โดยไม่เสียประสิทธิภาพ
- เป็นโครงการเอนกประสงค์สามารถใช้ประโยชน์ได้มากมาย เช่น ผลิตพลังงานไฟฟ้า การชลประทาน การป้องกันน้ำท่วม การคมนาคมทางน้ำ การเลี้ยงสัตว์น้ำ และสัตว์ป่า ฯลฯ
- ไม่สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ไม่มีควันเสีย, เขม่า หรือก๊าซพิษ ค่าเก็บรักษาเชื้อเพลิง ค่าจำกัดของเสียจึงไม่มี
- มีความแน่นอนในการใช้งาน ประสิทธิภาพของโรงจักรไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลงมากตามอายุการใช้งานเพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็วต่ำ อุณหภูมิใช้งานต่ำ
ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำมีดังต่อไปนี้
- การลงทุนในระยะแรกตอนสร้างโรงไฟฟ้าและเขื่อนสูงมาก
- ใช้เวลานานประมาณ 4 – 5 ปี ในการสำรวจหาบริเวณที่ตั้ง และระยะเวลาในการก่อสร้าง
- การผลิตไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาวะของน้ำฝนที่จะตกลงสู่อ่างเก็บน้ำ ซึ่งไม่ค่อยแน่นอนถ้าปีใดฝนน้อยอาจมีปัญหในการผลิตไฟฟ้าได้
- อาจกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ป่าไม้ ที่อยู่อาศัย ที่ทำกิน โบราณวัตถุ ฯลฯ
- ส่วนมากโรงไฟฟ้าจะอยู่ห่างไกลจากชุมชนอยู่ห่างไกลจากศูนย์กลางการใช้ไฟฟ้าทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงในเรื่องของสายส่งไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีพลังงานสูญเสียในสายส่งด้วย
ประเภทของกังหันน้ำโดยทั่วไปที่ MC เคยเห็นในเมืองไทย จะมีหลักๆอยู่ 3 ประเภท นั่นตือ แบบ Kaplan Turbine , Francis turbine , Bulb Turbine และ Pelton Turbine ขออธิบายคร่าวๆและปริมาณการใช้น้ำแบบคร่าวๆ และจะเน้นไปที่ Mechanical Part กับการใช้น้ำดังนี้ (ผู้รู้ผู้เชี่ยวชาญท่านใดอยากจะเสริมในส่วนของ Electrical Part เรียนเชิญด้วยความยินดีครับ)
Kaplan Turbine
Kaplan Turbine จะเป็นลักษณะกังหันน้ำที่รับน้ำมาจากด้านเหนือน้ำของเขื่อน น้ำจะไหลผ่าน Inlet Valve และถูกลำเลียงน้ำผ่านอุโมงน้ำขนาดใหญ่ ก่อนที่ปลายอุโมงน้ำจะมีลักษณะคดเคี้ยวเรียกว่า Spiral Case และ Stay Vane วิ่งเข้าไปหมุนกังหันน้ำ โดยก่อนที่น้ำจะไปหมุนใบ Runner จะมีการปรับปริมาณน้ำด้วยใบพัดเป็นซี่ๆ (Guide Vane) ล้อมรอบตัว Turbine Runner อีกชั้นหนึ่งเพื่อควบคุมความเร็วในการหมุน เพราะถ้าไม่มีการปรับปริมาณน้ำที่เข้าสู่ใบ Runner มันจะหมุนเร็วเกินไปจนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสั่ง Trip ระบบ Head น้ำและความยาวของอุโมงค์ลำเลียงน้ำที่ใช้จะอยู่ในระดับกลางๆไม่สูงมาก ประมาณ 40-80 เมตร แล้วแต่พื้นที่ในการติดตั้งโรงไฟฟ้าที่อยู่หลังเขื่อน น้ำที่ผ่านการหมุน Turbine Runner จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเป็นลำดับต่อไป
Francis turbine
Francis turbine โดยหลักการทั่วไป การใช้ปริมาณน้ำ ลักษณะการลำเลียงน้ำและกายภาพจะคล้ายๆกันกับ Kaplan Turbine จะต่างกันที่รูปร่างของตัว Turbine Runner เท่านั้นที่มีลักษณะเป็นซี่ๆมากกว่าแบบ Kaplan ที่มีลักษณะคล้ายๆใบพัดเรือ Francis turbine จะมีใบพัดที่มากกว่าและถูกติดตั้งไว้ตรงกลางของ Spiral Case ที่มีลักษณะคล้ายๆเปลือกหอย น้ำที่ผ่านการหมุนใบ Runner ก็จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเช่นเดียวกัน
Bulb Turbine
Bulb Turbine ที่ว่านี้ใช้ความสูงของระดับน้ำไม่มาก จะวางดักไปกับทางเดินของน้ำ ให้ไปหมุน Turbine Runner ใช้ Head ของน้ำที่ต่ำ แต่ใหญ่ ใช้ปริมาณน้ำที่มากในการหมุน Turbine Runner ให้แรงบิดที่สูงเพื่อไปหมุน Generator ในการผลิตไฟฟ้า น้ำที่ผ่านการหมุนใบ Runner ก็จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเช่นเดียวกัน
Pelton Turbine
Pelton Turbine นี้จะมีลักษณะเป็นกระเปาะล้อมรอบแกนหมุน (Turbine Shaft) หมุนได้ด้วยการใช้น้ำผ่านท่อลำเลียงน้ำที่ใช้ Head ที่สูง และระยะท่อลำเลียงน้ำที่ยาว แต่จะใช้น้ำในปริมาณที่น้อยที่สุดในบรรดาทุกกังหันที่กล่าวมาข้างต้น โดยน้ำที่ใช้จะผ่านหัว Nozzle ฉีกเข้าไปที่กระเปาะของ Turbine Runner ให้เกิดพลังงานในการหมุน การจะสร้างโรงไฟฟ้าประเภทนี้ต้องมีข้อจำกัดด้านความสูงต่างระดับระหว่าเหนือน้ำกับท้ายน้ำที่เพียงพอจะสร้างแรงดันน้ำให้ฉีดผ่าน Nozzle ด้วยความแรงพอที่จะไปหมุนใบ Runner ได้ ใช้พื้นที่มากในการสร้างโรงไฟฟ้าแต่จะใช้น้ำในปริมาณที่น้อยที่สุด ที่เห็นในเมืองไทยตอนนี้มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำเขื่อนจุฬาภรณ์ที่ทำได้ แต่กำลังการผลิตของเครื่องยังทำได้เพียง 40,000 kW
นอกจากบรรดากังหันน้ำที่กล่าวมาข้างต้นนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำของไทยยังมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับอีกด้วย ซึ่งเป็นการสูบน้ำที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากอ่างท้ายน้ำกลับขึ้นไปยังอ่างเหนือน้ำอีกที มีลักษณะการทำงานเช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไป ก็คือ การปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนที่อยู่ด้านบน ลงมาอ่างที่อยู่ในระดับต่ำกว่า โดยกระแสน้ำจะไปหมุนกันหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนที่แตกต่างกันจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไป คือ จะต้องมีการสร้างอ่างเก็บน้ำเพิ่มขึ้นอีก 1 อ่าง อาจจะเป็นการสร้างอ่างบนใหม่เหนืออ่างเก็บน้ำ เช่นที่โรงไฟฟ้าลำตะคอง หรือมีการสร้างอ่างล่างใหม่ที่ท้ายน้ำ เช่น ที่โรงไฟฟ้าเขื่อนภูมิพล หรือ โรงไฟฟ้าเขื่อนศรีนครินทร์ และมีปั้มน้ำที่ทำหน้าที่ดูดน้ำกลับขึ้นไปยังอ่างบน
ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ คือ จ่ายไฟฟ้าได้รวดเร็วจึงมักจะผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้ามาก นอกจากนี้ ยังเป็นพลังงานสะอาด ที่ไม่ปล่อยมลสารสู่สิ่งแวดล้อม
ส่วนข้อเสียคือ มีการสูญเสียพลังงานราวร้อยละ 15 – 30 ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อมของการออกแบบ เนื่องจากพลังงานที่ใช้การสูบน้ำกลับขึ้นมาอ่างบน จะมากกว่าพลังงานที่ได้จากการปล่อยน้ำลงไปสู่อ่างล่าง
โดยสมมุติฐานเบื้องต้นที่ MC สงสัย และจะมาพาเพื่อนๆคิดว่า ในการผลิตไฟฟ้าในแต่ละหน่วยนั้น มันจะต้องใช้น้ำไปทั้งหมดกี่หน่วย
พลังงานน้ำเป็นพลังหรือกำลังที่เกิดจากการไหลของนํ้า ซึ่งเป็นพลังที่มีอานุภาพมาก พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์ของนํ้าซึ่งเกิดจากการไหลของนํ้า และการปล่อยนํ้าจากที่สูง หรือการขึ้น-ลงของคลื่น แปลงเป็นพลังงานกลขับเคลื่อนกังหันนํ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เรียกว่า ไฟฟ้าพลังนํ้าการแปลงรูปพลังงานขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญ คือ ความสูงของหัวนํ้า และความเร็วของนํ้า ขั้นตอนต่างๆ มีการสูญเสีย (loss) เช่น ความฝืดของผิววัสดุที่นํ้าไหลผ่านการรั่วไหลของนํ้า เป็นต้น สมการรวมแสดงความสัมพันธ์การแปลงพลังงานนํ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า ได้แก่
P = γQHη/1000
เมื่อ P = กำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์)
Q = อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที)
H = ความสูงของหัวนํ้า (เมตร) (ในที่นี้ MC ขอแทนค่าด้วยความสูงของ Head น้ำที่เฉลี่ยประมาณ 50 เมตร มาคำนวณ)
γ = หน่วยของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อนํ้า มีค่าเท่ากับ 9,806 นิวตัน/ลูกบาศก์เมตร
η = ประสิทธิภาพรวมของกังหันนํ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปกติจะอยู่ระหว่าง 0.5-0.9 (ในที่นี้ก็ขออนุญาตใช้ค่า 0.7 เมื่อเทียบกับอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าต่างๆโดยเฉลี่ย)
ถึงขั้นตอนนี้จะลองมาแทนท่าคำนวณดูนะครับ ในกรณีกำลังไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์นั้น เราจะต้องใช้อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า กี่ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
จากสูตร P = γQHη/1000
แทนค่า
1 (kW) = 9,806(N/m^3) * Q(m^3/sec) * 50(m) * 0.7/1,000
Q(m^3/sec) = 1 * 1000 / (9,806*50*0.7)
Q = 0.0029 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
W = PT
เมื่อ W = ปริมาณพลังงานไฟฟ้า หรือจำนวนหน่วยไฟฟ้า (กิโลวัตต์-ชั่วโมง)
P = กำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์)
T = ระยะเวลาในการผลิต (ชั่วโมง)
ไฟฟ้า 1 หน่วยนั่นคือ
1 (kWh) = 1(kW) * 1 (h)
จาก อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) = 0.0029 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที หรือ = 10.44 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง
เพราะฉะนั้นในการผลิตไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยจะใช้น้ำประมาณ 10.44 ลูกบาศก์เมตร หรือ 10.44 หน่วย โดยประมาณ
ขอบพระคุณฐานข้อมูลประกอบการตั้งกระทู้
https://powerplant2.wordpress.com/%E0%B9%82%E0%B8%A3%E0%B8%87%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%B3/
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=1989:article20170525-01&catid=49&Itemid=251
https://ienergyguru.com/2015/10/power-plant-types/
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=80&Itemid=116
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=92&Itemid=117
และ
https://ppantip.com/topic/36931009
ห้องเพลงคนรากหญ้าเปิดขึ้นมามีวัตถุประสงค์ เพื่อ
1. มีพื้นที่ให้เพื่อนๆ ได้มาพบปะ พูดคุยระหว่างกัน ในภาวะที่ต้องระมัดระวังการโพสการเมืองอย่างเคร่งครัด
2. เป็นพื้นที่ พักผ่อน ลดความเครียดทางการเมือง ให้เพื่อนๆ มีกิจกรรมสนุกๆ ร่วมกัน
3. สร้างมิตรภาพและความปรองดอง ซึ่งเราหวังให้สังคมไทยเป็นเช่นนี้ แม้นคิดต่างกัน แต่เมื่อคุยกันแล้วก็เป็นเพื่อนกันเหมือนเดิม
กระทู้ห้องเพลงเป็นกระทู้เปิด มิได้ปิดกั้นผู้หนึ่งผู้ใด "ขอให้มาดี เราคือเพื่อนกัน" ซึ่งก็เหมือนกับกระทู้ทั่วไป ที่เราไม่จำเป็นต้องทราบว่า User ท่านไหนเป็นใครมาจากไหน ...ดังนั้น หากมีบุคคลใดที่มีการโพสสิ่งผิดกฎหมายและศีลธรรมอันดีของสังคมนั้น หรือสิ่งรบกวนใดๆ ในบอร์ด เป็นเรื่องส่วนบุคคล ทางห้องเพลงจึงขอแสดงความบริสุทธิ์ใจว่าไม่มีส่วนเกี่ยวข้องทั้งสิ้น....
วันนี้ไม่มีธีมอะไรนะครับ เปิดหัวด้วยอีกเพลงที่ชอบของ MC ก็แล้วกัน
Numb (Official Video) - Linkin Park
ห้องเพลง ***คนรากหญ้า*** พักยกการเมือง มุมนี้ไม่มีสี ไม่มีกลุ่ม...มีแต่เสียง 11/10/2017 "โรงไฟฟ้าพลังน้ำ"
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย โรงไฟฟ้าชนิดนี้ใช้น้ำในลำน้ำธรรมชาติเป็นพลังงาน ในการเดินเครื่อง โดยวิธีสร้างเขื่อนปิดกั้นแม่น้ำไว้ เป็นอ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับอยู่ในที่สูงจนมีปริมาณน้ำ และแรงดันเพียงพอที่จะนำมาหมุนเครื่องกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งอยู่ในโรงไฟฟ้าท้ายน้ำที่มีระดับต่ำกว่าได้ กำลังผลิตติดตั้งและพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าชนิดนี้ จะเพิ่มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันและปริมาณน้ำที่ไหลผ่านเครื่องกังหันน้ำ
หลักการทำงาน
- หลักการทำงานคือสร้างเขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับน้ำสูงกว่าระดับของโรงไฟฟ้า
- ปล่อยน้ำปริมาณที่ต้องการไปตามท่อส่งน้ำ เพื่อไปยังโรงไฟฟ้าที่อยู่ต่ำกว่า
- พลังน้ำจะไปหมุนเพลาของกังหันน้ำที่ต่อกับเพลา ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้โรเตอร์ หมุน เกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ได้พลังไฟฟ้าเกิดขึ้น
ข้อดี-ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ
ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังงานนน้ำมีดังต่อไปนี้
- ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยราคาถูก ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมบำรุงรักษาต่ำ
- สามารถเดินเครื่องจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ทันที ใช้เวลาจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบได้ ภายในเวลา 4–5 นาที การเพิ่มหรือลดพลังงานทำให้รวดเร็ว สามารถจัดให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลง โดยไม่เสียประสิทธิภาพ
- เป็นโครงการเอนกประสงค์สามารถใช้ประโยชน์ได้มากมาย เช่น ผลิตพลังงานไฟฟ้า การชลประทาน การป้องกันน้ำท่วม การคมนาคมทางน้ำ การเลี้ยงสัตว์น้ำ และสัตว์ป่า ฯลฯ
- ไม่สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ไม่มีควันเสีย, เขม่า หรือก๊าซพิษ ค่าเก็บรักษาเชื้อเพลิง ค่าจำกัดของเสียจึงไม่มี
- มีความแน่นอนในการใช้งาน ประสิทธิภาพของโรงจักรไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลงมากตามอายุการใช้งานเพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็วต่ำ อุณหภูมิใช้งานต่ำ
ข้อเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำมีดังต่อไปนี้
- การลงทุนในระยะแรกตอนสร้างโรงไฟฟ้าและเขื่อนสูงมาก
- ใช้เวลานานประมาณ 4 – 5 ปี ในการสำรวจหาบริเวณที่ตั้ง และระยะเวลาในการก่อสร้าง
- การผลิตไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาวะของน้ำฝนที่จะตกลงสู่อ่างเก็บน้ำ ซึ่งไม่ค่อยแน่นอนถ้าปีใดฝนน้อยอาจมีปัญหในการผลิตไฟฟ้าได้
- อาจกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ป่าไม้ ที่อยู่อาศัย ที่ทำกิน โบราณวัตถุ ฯลฯ
- ส่วนมากโรงไฟฟ้าจะอยู่ห่างไกลจากชุมชนอยู่ห่างไกลจากศูนย์กลางการใช้ไฟฟ้าทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงในเรื่องของสายส่งไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีพลังงานสูญเสียในสายส่งด้วย
ประเภทของกังหันน้ำโดยทั่วไปที่ MC เคยเห็นในเมืองไทย จะมีหลักๆอยู่ 3 ประเภท นั่นตือ แบบ Kaplan Turbine , Francis turbine , Bulb Turbine และ Pelton Turbine ขออธิบายคร่าวๆและปริมาณการใช้น้ำแบบคร่าวๆ และจะเน้นไปที่ Mechanical Part กับการใช้น้ำดังนี้ (ผู้รู้ผู้เชี่ยวชาญท่านใดอยากจะเสริมในส่วนของ Electrical Part เรียนเชิญด้วยความยินดีครับ)
Kaplan Turbine
Kaplan Turbine จะเป็นลักษณะกังหันน้ำที่รับน้ำมาจากด้านเหนือน้ำของเขื่อน น้ำจะไหลผ่าน Inlet Valve และถูกลำเลียงน้ำผ่านอุโมงน้ำขนาดใหญ่ ก่อนที่ปลายอุโมงน้ำจะมีลักษณะคดเคี้ยวเรียกว่า Spiral Case และ Stay Vane วิ่งเข้าไปหมุนกังหันน้ำ โดยก่อนที่น้ำจะไปหมุนใบ Runner จะมีการปรับปริมาณน้ำด้วยใบพัดเป็นซี่ๆ (Guide Vane) ล้อมรอบตัว Turbine Runner อีกชั้นหนึ่งเพื่อควบคุมความเร็วในการหมุน เพราะถ้าไม่มีการปรับปริมาณน้ำที่เข้าสู่ใบ Runner มันจะหมุนเร็วเกินไปจนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสั่ง Trip ระบบ Head น้ำและความยาวของอุโมงค์ลำเลียงน้ำที่ใช้จะอยู่ในระดับกลางๆไม่สูงมาก ประมาณ 40-80 เมตร แล้วแต่พื้นที่ในการติดตั้งโรงไฟฟ้าที่อยู่หลังเขื่อน น้ำที่ผ่านการหมุน Turbine Runner จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเป็นลำดับต่อไป
Francis turbine
Francis turbine โดยหลักการทั่วไป การใช้ปริมาณน้ำ ลักษณะการลำเลียงน้ำและกายภาพจะคล้ายๆกันกับ Kaplan Turbine จะต่างกันที่รูปร่างของตัว Turbine Runner เท่านั้นที่มีลักษณะเป็นซี่ๆมากกว่าแบบ Kaplan ที่มีลักษณะคล้ายๆใบพัดเรือ Francis turbine จะมีใบพัดที่มากกว่าและถูกติดตั้งไว้ตรงกลางของ Spiral Case ที่มีลักษณะคล้ายๆเปลือกหอย น้ำที่ผ่านการหมุนใบ Runner ก็จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเช่นเดียวกัน
Bulb Turbine
Bulb Turbine ที่ว่านี้ใช้ความสูงของระดับน้ำไม่มาก จะวางดักไปกับทางเดินของน้ำ ให้ไปหมุน Turbine Runner ใช้ Head ของน้ำที่ต่ำ แต่ใหญ่ ใช้ปริมาณน้ำที่มากในการหมุน Turbine Runner ให้แรงบิดที่สูงเพื่อไปหมุน Generator ในการผลิตไฟฟ้า น้ำที่ผ่านการหมุนใบ Runner ก็จะถูกส่งผ่านท่อ Draft Tube ลงสู่ท้ายน้ำเช่นเดียวกัน
Pelton Turbine
Pelton Turbine นี้จะมีลักษณะเป็นกระเปาะล้อมรอบแกนหมุน (Turbine Shaft) หมุนได้ด้วยการใช้น้ำผ่านท่อลำเลียงน้ำที่ใช้ Head ที่สูง และระยะท่อลำเลียงน้ำที่ยาว แต่จะใช้น้ำในปริมาณที่น้อยที่สุดในบรรดาทุกกังหันที่กล่าวมาข้างต้น โดยน้ำที่ใช้จะผ่านหัว Nozzle ฉีกเข้าไปที่กระเปาะของ Turbine Runner ให้เกิดพลังงานในการหมุน การจะสร้างโรงไฟฟ้าประเภทนี้ต้องมีข้อจำกัดด้านความสูงต่างระดับระหว่าเหนือน้ำกับท้ายน้ำที่เพียงพอจะสร้างแรงดันน้ำให้ฉีดผ่าน Nozzle ด้วยความแรงพอที่จะไปหมุนใบ Runner ได้ ใช้พื้นที่มากในการสร้างโรงไฟฟ้าแต่จะใช้น้ำในปริมาณที่น้อยที่สุด ที่เห็นในเมืองไทยตอนนี้มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำเขื่อนจุฬาภรณ์ที่ทำได้ แต่กำลังการผลิตของเครื่องยังทำได้เพียง 40,000 kW
นอกจากบรรดากังหันน้ำที่กล่าวมาข้างต้นนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำของไทยยังมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับอีกด้วย ซึ่งเป็นการสูบน้ำที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากอ่างท้ายน้ำกลับขึ้นไปยังอ่างเหนือน้ำอีกที มีลักษณะการทำงานเช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไป ก็คือ การปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนที่อยู่ด้านบน ลงมาอ่างที่อยู่ในระดับต่ำกว่า โดยกระแสน้ำจะไปหมุนกันหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนที่แตกต่างกันจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไป คือ จะต้องมีการสร้างอ่างเก็บน้ำเพิ่มขึ้นอีก 1 อ่าง อาจจะเป็นการสร้างอ่างบนใหม่เหนืออ่างเก็บน้ำ เช่นที่โรงไฟฟ้าลำตะคอง หรือมีการสร้างอ่างล่างใหม่ที่ท้ายน้ำ เช่น ที่โรงไฟฟ้าเขื่อนภูมิพล หรือ โรงไฟฟ้าเขื่อนศรีนครินทร์ และมีปั้มน้ำที่ทำหน้าที่ดูดน้ำกลับขึ้นไปยังอ่างบน
ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ คือ จ่ายไฟฟ้าได้รวดเร็วจึงมักจะผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้ามาก นอกจากนี้ ยังเป็นพลังงานสะอาด ที่ไม่ปล่อยมลสารสู่สิ่งแวดล้อม
ส่วนข้อเสียคือ มีการสูญเสียพลังงานราวร้อยละ 15 – 30 ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อมของการออกแบบ เนื่องจากพลังงานที่ใช้การสูบน้ำกลับขึ้นมาอ่างบน จะมากกว่าพลังงานที่ได้จากการปล่อยน้ำลงไปสู่อ่างล่าง
โดยสมมุติฐานเบื้องต้นที่ MC สงสัย และจะมาพาเพื่อนๆคิดว่า ในการผลิตไฟฟ้าในแต่ละหน่วยนั้น มันจะต้องใช้น้ำไปทั้งหมดกี่หน่วย
พลังงานน้ำเป็นพลังหรือกำลังที่เกิดจากการไหลของนํ้า ซึ่งเป็นพลังที่มีอานุภาพมาก พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์ของนํ้าซึ่งเกิดจากการไหลของนํ้า และการปล่อยนํ้าจากที่สูง หรือการขึ้น-ลงของคลื่น แปลงเป็นพลังงานกลขับเคลื่อนกังหันนํ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เรียกว่า ไฟฟ้าพลังนํ้าการแปลงรูปพลังงานขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญ คือ ความสูงของหัวนํ้า และความเร็วของนํ้า ขั้นตอนต่างๆ มีการสูญเสีย (loss) เช่น ความฝืดของผิววัสดุที่นํ้าไหลผ่านการรั่วไหลของนํ้า เป็นต้น สมการรวมแสดงความสัมพันธ์การแปลงพลังงานนํ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า ได้แก่
P = γQHη/1000
เมื่อ P = กำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์)
Q = อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที)
H = ความสูงของหัวนํ้า (เมตร) (ในที่นี้ MC ขอแทนค่าด้วยความสูงของ Head น้ำที่เฉลี่ยประมาณ 50 เมตร มาคำนวณ)
γ = หน่วยของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อนํ้า มีค่าเท่ากับ 9,806 นิวตัน/ลูกบาศก์เมตร
η = ประสิทธิภาพรวมของกังหันนํ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปกติจะอยู่ระหว่าง 0.5-0.9 (ในที่นี้ก็ขออนุญาตใช้ค่า 0.7 เมื่อเทียบกับอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าต่างๆโดยเฉลี่ย)
ถึงขั้นตอนนี้จะลองมาแทนท่าคำนวณดูนะครับ ในกรณีกำลังไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์นั้น เราจะต้องใช้อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า กี่ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
จากสูตร P = γQHη/1000
แทนค่า
1 (kW) = 9,806(N/m^3) * Q(m^3/sec) * 50(m) * 0.7/1,000
Q(m^3/sec) = 1 * 1000 / (9,806*50*0.7)
Q = 0.0029 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที
W = PT
เมื่อ W = ปริมาณพลังงานไฟฟ้า หรือจำนวนหน่วยไฟฟ้า (กิโลวัตต์-ชั่วโมง)
P = กำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์)
T = ระยะเวลาในการผลิต (ชั่วโมง)
ไฟฟ้า 1 หน่วยนั่นคือ
1 (kWh) = 1(kW) * 1 (h)
จาก อัตราการไหลของนํ้าผ่านเครื่องกังหันนํ้า (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) = 0.0029 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที หรือ = 10.44 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง
เพราะฉะนั้นในการผลิตไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยจะใช้น้ำประมาณ 10.44 ลูกบาศก์เมตร หรือ 10.44 หน่วย โดยประมาณ
ขอบพระคุณฐานข้อมูลประกอบการตั้งกระทู้
https://powerplant2.wordpress.com/%E0%B9%82%E0%B8%A3%E0%B8%87%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B8%9E%E0%B8%A5%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%B3/
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=1989:article20170525-01&catid=49&Itemid=251
https://ienergyguru.com/2015/10/power-plant-types/
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=80&Itemid=116
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=92&Itemid=117
และ https://ppantip.com/topic/36931009
ห้องเพลงคนรากหญ้าเปิดขึ้นมามีวัตถุประสงค์ เพื่อ
1. มีพื้นที่ให้เพื่อนๆ ได้มาพบปะ พูดคุยระหว่างกัน ในภาวะที่ต้องระมัดระวังการโพสการเมืองอย่างเคร่งครัด
2. เป็นพื้นที่ พักผ่อน ลดความเครียดทางการเมือง ให้เพื่อนๆ มีกิจกรรมสนุกๆ ร่วมกัน
3. สร้างมิตรภาพและความปรองดอง ซึ่งเราหวังให้สังคมไทยเป็นเช่นนี้ แม้นคิดต่างกัน แต่เมื่อคุยกันแล้วก็เป็นเพื่อนกันเหมือนเดิม
กระทู้ห้องเพลงเป็นกระทู้เปิด มิได้ปิดกั้นผู้หนึ่งผู้ใด "ขอให้มาดี เราคือเพื่อนกัน" ซึ่งก็เหมือนกับกระทู้ทั่วไป ที่เราไม่จำเป็นต้องทราบว่า User ท่านไหนเป็นใครมาจากไหน ...ดังนั้น หากมีบุคคลใดที่มีการโพสสิ่งผิดกฎหมายและศีลธรรมอันดีของสังคมนั้น หรือสิ่งรบกวนใดๆ ในบอร์ด เป็นเรื่องส่วนบุคคล ทางห้องเพลงจึงขอแสดงความบริสุทธิ์ใจว่าไม่มีส่วนเกี่ยวข้องทั้งสิ้น....
วันนี้ไม่มีธีมอะไรนะครับ เปิดหัวด้วยอีกเพลงที่ชอบของ MC ก็แล้วกัน