River Power Plant

River Power Plant

1. นิธิพงศ์ ช่างหล่อ                    5310060149

2. กฤษฎา บุญธำรง                    5310060164

3. องอาจ กวินปณิธาน                5310060214

4. เจษฎา พรานนท์สถิตย์             5310061154

5. ณภัทร บรรจงกิจ                     5310063085

Introduction

พลังงานน้ำ เป็นรูปแบบหนึ่งการสร้างกำลังโดยการอาศัยพลังงานจากการเคลื่อนที่ของน้ำ ปัจจุบัน พลังงานน้ำส่วนมากจะถูกใช้เพื่อใช้ในการผลิตไฟฟ้า นอกจากนี้แล้วพลังงานน้ำยังถูกนำไปใช้ในกรมชลประทาน การสี การทอผ้า เป็นต้น พลังงานของมวลน้ำที่เคลื่อนที่ได้ถูกมนุษย์นำมาใช้มานานแล้วนับศตวรรษ โดยได้มีการสร้างกังหันน้ำ (Water Wheel) เพื่อใช้ในการงานต่างๆ ในอินเดีย และชาวโรมันก็ได้มีการประยุกต์ใช้เพื่อใช้ในการโม่แป้งจากเมล็ดพืชต่างๆ ส่วนผู้คนในจีนและตะวันออกไกลก็ได้มีการใช้พลังงานน้ำเพื่อสร้าง Pot Wheel เพื่อใช้ในวิดน้ำเพื่อการชลประทาน โดยในช่วงทศวรรษ 1830 ซึ่งเป็นยุคที่การสร้างคลองเฟื่องฟูถึงขีดสุด ก็ได้มีการประยุกต์เอาพลังงานน้ำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือขึ้นและลงจากเขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง (Inclined Plane Railroad : Funicular) โดยตัวอย่างของการประยุกต์ใช้แบบนี้ อยู่ที่คลอง Tyrone ในไอร์แลนด์เหนือ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการประยุกต์ใช้พลังงานน้ำในยุคแรกนั้นเป็นการส่งต่อพลังงานโดยตรง (Direct Mechanical Power Transmission) ทำให้การใช้พลังงานน้ำในยุคนั้นต้องอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน เช่น น้ำตก เป็นต้น ปัจจุบันนี้ พลังงานน้ำได้ถูกใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถส่งต่อพลังงานไปใช้ในที่ที่ห่างจากแหล่งน้ำได้

พลังงานน้ำเกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ให้ความร้อนแก่น้ำและทำให้น้ำกลายเป็นไอน้ำลอยตัวสูงขึ้น มวลน้ำที่อยู่สูงขึ้นจากจุดเดิม (พลังงานศักย์) เมื่อมวลไอน้ำกระทบความเย็นก็จะเปลี่ยนเป็นของเหลวอีกครั้ง และตกลงมาเนื่องจากเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก (พลังงานจลน์) การนำเอาพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์ทำได้โดยการเปลี่ยนพลังงานจลน์ของน้ำที่ไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำให้เป็นกระแสไฟฟ้า อุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนนี้คือ กังหันน้ำ (Turbines) น้ำที่มีความเร็วสูงจะผ่านเข้าท่อแล้วถ่ายทอดพลังงานจลน์เข้าสู่กังหันน้ำ ซึ่งจะไปหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกทอดหนึ่ง ในปัจจุบันพลังงานที่ได้จากแหล่งน้ำที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือ พลังงานน้ำตก พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานคลื่น

Conceptของ River Powerplant

     แนวคิดในการทำงานของ Run-of-the-river hydroelectricity หรือROR เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำในอุดมคติ ซึ่งทำงานโดยผันน้ำจากลำน้ำผ่านท่อส่งไปยังกังหันผลิตไฟฟ้า แล้วปล่อยลงสู่แม่น้ำดังเดิม

     โรงไฟฟ้าแบบนี้มีความแตกต่างกับเขื่อนขนาดใหญ่คือ ไม่จำเป็นที่จะต้องมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่บริเวณเหนือสันเขื่อน  แต่ข้อแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือ ระดับความแตกต่างของน้ำ(Head) ที่มีค่าน้อยกว่าเขื่อนทั่วไป จึงมักเลือกใช้ Turbine ชนิดKaplan Turbine ซึ่งมีจุดเด่นคือ สามารถทำงานได้ดีที่อัตราการไหลสูง แต่head ต่ำ

ลักษณะของโครงการจะสามารถแบ่งได้เป็น 2 ชนิดหลักๆคือ

- แบบไม่มีอ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้าชนิดนี้จะเน้นผลิตไฟฟ้าสำหรับใช้ในช่วง peak load ซึ่งเป็นช่วงนี้มีผู้ใช้ไฟฟ้าเป็นจำนวนมากพร้อมๆกัน เช่น ในช่วงฤดูร้อน มีการเปิดเครื่องรับน้ำอย่างต่อเนื่องและเป็นเวลานาน

- แบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก โรงไฟฟ้าชนิดนี้จะผลิตไฟฟ้าสำหรับใช้ทั้งในช่วง  peak load และbase load เนื่องจากมีอ่างเก็บน้ำช่วยสะสมพลังงานไว้สำหรับผลิตไฟฟ้าในช่วง base load

วีดีโออธิบายการทำงาน

 ข้อดี

1.เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำอื่นๆ ที่ไม่ต้องเผาใหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ทำให้ไม่มีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของภาวะโลกร้อน 

2.ไม่ต้องการพื้นที่เก็บน้ำขนาดใหญ่ จึงสามารถลดปริมาณพื้นที่น้ำท่วมเหนือเขื่อนลงได้ เป็นผลทำให้ไม่ต้องย้ายผู้อยู่อาศัยบริเวณเหนือเขื่อนออก และลดการทำลายพื้นที่ป่าไม้

ข้อเสีย

1. กำลังการผลิตไฟฟ้าไม่คงที่ เนื่องจากมีที่กักเก็บพลังงานน้อย ทำให้ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าให้ตรงตามอุปสงค์ในขณะนั้นได้และกำลังการผลิตแปรผันตามฤดูกาล เช่น โรงไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้าได้มากในช่วงฤดูน้ำหลาก แต่จะผลิตไฟฟ้าได้น้อยในช่วงฤดูแล้ง

2. สภาพพื้นที่ตั้งโรงไฟฟ้า เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้มาจากความดัน (head) และอัตราการไหลของน้ำจึงต้องการพื้นที่ที่มีความลาดเอียงมากเพื่อลดค่าก่อสร้าง

3. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หากก่อสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่จะส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อม เช่น โครงการโรงไฟฟ้าของ Plutonic Power Corp. ที่ Bute Inlet, British Columbia, Canada มีการแบ่งทางไหลของแม่น้ำออกเป็น 17 สาย เพื่อเข้าสู่อุโมงค์และท่อส่งของโรงไฟฟ้า ทำให้อัตราการไหลของแม่น้ำลดลง น้ำในแม่น้ำจึงมีอุณหภูมิสูงขึ้นเกินกว่าที่ปลาจะอาศัยอยู่ได้ในช่วงฤดูร้อน

โครงสร้างและเทคโนโลยี

โครงสร้างของRiver power plant นั้นมีลักษณะเดียวกันกับเขื่อนขนาดใหญ่ ซึ่งมีส่วนประกอบดังนี้

1.Headpound : สันเขื่อน : เป็นส่วนโครงสร้างสำหรับการผันน้ำ หรือกักเก็บน้ำ

2.Intake : ทางน้ำเข้า : 

3.Penstock : ท่อส่งน้ำ : ทำหน้าที่ส่งน้ำจากเขื่อนมายังโรงผลิตไฟฟ้า ในโครงการRiver plant หลายแห่ง ท่อส่งน้ำนี้มีความยาวมาก เนื่องจากตัวเขื่อนและโรงผลิตไฟฟ้า อยู่ห่างกันมาก เนื่องจากต้องการHead ที่มากพอที่จะใช้ผลิตไฟฟ้า

4.Power house : โรงผลิตไฟฟ้า : ส่วนอาคารสำหรับผลิตไฟฟ้า

5.Turbine : กังหัน : ทำหน้าที่เปลี่ยนการไหลของน้ำให้เป็นพลังงานกล

6.Draft Tube : ทางน้ำออกจาก Turbine มีลักษณะบานออกเพื่อลดความเร็วการไหลของน้ำ

7.Generator : เครื่องกำเนิดไฟฟ้า : เปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า 

8.Transformer : หม้อแปลงแรงดันสูง : ปรับแรงดันของไฟฟ้าที่ผลิตได้ ให้เหมาะสมต่อระบบส่งไฟฟ้า

ตัวอย่างโรงไฟฟ้าที่น่าสนใจ

โรงไฟฟ้า Belo Monte

  

- มี 3 เขื่อน โดยเขื่อนหลักคือ Belo Monte

- ตำแหน่งที่ตั้ง Xingu river, state of Para, Brazil

กำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุด 11,233 MW

 ประกอบด้วย

- 20 vertical Francis Turbines ขนาด 550 MW

- 7 Kaplan Bulb Turbines ขนาด 25.9 MW

โรงไฟฟ้า Gasselsdorf 

ตำแหน่งที่ตั้ง: Schwarze Sulm river  รัฐ Styria ประเทศ Austria 

อดีตโรงสีเก่าaซึ่งถูกสร้างขึ้นในปี1918 แล้วถูกเปลี่ยนให้เป็นโรงผลิตไฟฟ้า ลักษณะ River Power Plant ในปี1984 โดยวิศวะกรรายหนึ่ง

กำลังการผลิต : 1MW


อ้างอิง :
http://en.wikipedia.org/wiki/Run-of-the-river_hydroelectricity
http://www.verbund.com/pp/en/run-of-river-power-plant/gasselsdorf