Tidal Power Plant

นาย กฤษณ์  สำเภาแก้ว      5310260020

นางสาว ธิตินาถ  คงแจ้ง      5310061055    

นาย ปุณยวีร์  สุขรองแพ่ง    5310062079

นาย จิราธิวัฒน์ จากมะเริง    5310061022

นาย นิธิศ  ตันติพูล            5310063176

 Tidal Power Plant

Introduction

น้ำเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจากธรรมชาติและหมุนเวียนให้ใช้อย่างไม่มีวันหมด น้ำถือเป็นปัจจัย

ที่สำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งมนุษย์ใช้ประโยชน์จากน้ำทั้งการ

อุปโภคและบริโภค นอกจากนี้ยังใช้น้ำเป็นแหล่งพลังงานในการผลิตไฟฟ้าเพื่อทดแทนการใช้

เชื้อเพลิงจากซากดึกดำบรรพ์ (Fossil Fuel) อีกทั้งพลังงานที่ได้จากน้ำเป็นพลังงานสะอาด ไม่

ก่อให้เกิดมลพิษ จึงทำให้ทั่วโลกมีการส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม

ในปัจจุบันเมื่อเปรียบเทียบกับการบริโภคพลังงานทั้งโลกแล้ว การบริโภคพลังงานจากน้ำมี

ประมาณร้อยละ 3 เท่านั้น สาเหตุอาจเกิดจากความแตกต่างของลักษณะทางภูมิศาสตร์ของแต่ละ

พื้นที่ ซึ่งเป็นข้อจำกัดในการสร้างเป็นแหล่งผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ การใช้พลังงานจาก

น้ำหากไม่ใช่น้ำจากแหล่งธรรมชาติแล้วอาจเกิดผลกระทบในเรื่องของสิ่งแวดล้อมอื่นได้ เช่น การ

สร้างเขื่อน ซึ่งจะต้องเสียพื้นที่ป่าไม้ และส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศวิทยาต่อพื้นที่บริเวณนั้นเป็น

อย่างมาก

พลังงานจากน้ำขึ้น-น้ำลงมาจากไหน

การเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้น-น้ำลงนั้นมีสาเหตุมาจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ ที่มีต่อน้ำใน มหาสมุทรการขึ้นลงของระดับน้ำทะเลหมายถึงการเปลี่ยนพลังงานศักย์ของน้ำความสูงของน้ำขึ้น-น้ำลงขึ้นอยู่กับแนวชายฝั่งและสถานที่โลกนักวิทยาศาสตร์พยายามใช้พลังงานจากน้ำขึ้น-น้ำลงในสถานที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำขึ้น- น้ำลงอย่างมาก

 Tidal power

(Gravitational energy)

↓

  Potential energy of water in the reservoir

↓

Kinetic energy of turbine

↓

 Electricity

ชนิดของการผลิตไฟฟ้า โดยน้ำขึ้นน้ำลง

1.Tidal stream generator

Tidal stream หรือ TSGs ใช้พลังงานจลน์ของน้ำที่เคลื่อนที่มาขับเคลื่อนกังหัน โดยใช้หลักการเดียวกับกังหันลม การทำงานของมันเปรียบเสมือนกับกังหันลมที่อยู่ใต้น้ำ

โดย Tidal stream generators เป็นวิธีที่ประหยัดที่สุด และส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุดจากทั้ง 3วิธีอีกด้วย

โดยการออกแบบกังหันสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ แต่โดยมากก็จะเหมือนกับกังหันลม

โดยกังหันจะสามารถทำงานได้ทั้งในขณะที่น้ำทะเลไหลเข้าและออกจากฝั่ง โดยอัตราการไหลของน้ำที่ 2-3 เมตรต่อวินาที(อัตราการไหลเฉลี่ยของน้ำในทะเล) จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้กำลังมากกว่ากังหันลมทุกชนิดถึง 4เท่า เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นกว่าอากาศถึง 800เท่า

HAWT เป็นชนิดที่เราคุ้นเคยมากที่สุด จะมีความเร็วการหมุนที่สูง แต่จะได้ทอร์คต่ำ
VAWT นั้นมีข้อดีคือไม่จำเป็นต้องให้กระแสน้ำไหลปะทะกับกังหันโดยตรงเหมือนชนิดแรก จึงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าไม่ว่ากระแสน้ำจะไหลมาจากทางไหน แต่โดยปกติแล้วกระแสน้ำจะไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงทิศทางเหมือนกระแสลม ทำให้สามารถคาดคะเนทิศทางการไหลของน้ำได้ง่ายกว่าจึงทำให้

HAWT เป็นที่นิยมมากกว่า VAWT
กังหันน้ำทั้งสองชนิดนั้น จะมีความเร็วที่ต่ำกว่ากังหันลม เพราะฉะนั้นจึงไม่มีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตใต้ทะเล

ข้อดีของ Tidal stream generators

1.มีราคาถูก เปรียบเทียบกับวิธีอื่นเพราะกังหันสามารถทำงานโดยไม่ต้องอาศัยการสร้างที่กักน้ำ
และยังใช้พื้นที่ไม่มากอีกด้วย
2.สามารถสร้างไว้กับสิ่งก่อสร้างที่มีอยู่แล้ว เช่น สะพาน หรือท่าเรือ ทำให้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
3.เมื่อเปรียบเทียบกับกังหันลมแล้ว นอกจากจะได้พลังงานไฟฟ้าที่มากกว่า ยังมีโอกาศต่ำที่ใบพัดของกังหันจะไปทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตเนื่องจากมีความเร็วที่ต่ำกว่า 

ข้อเสียของ Tidal stream generators

1.ไม่สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้สูงเท่า Tidal barrage 

2.ยังอยู่ระหว่างกระบวนการทดสอบผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

2.Tidal barrage

หลักการทำงาน

พลังงาน น้ำขึ้น-น้ำลง อาศัยหลักการพื้นฐานของพลังงานศักย์และพลังงานจลน์เช่นเดียวกับเขื่อนพลัง น้ำ แต่แทนที่จะใช้เขื่อนกักน้ำบนพื้นที่สูงๆให้มีความสูงและมีปริมาณมากๆ กลับอาศัยการต่างระดับของน้ำขึ้น-น้ำลง ในแต่ละวันเพื่อเพิ่มศักยภาพของกำลังงาน โดยจะสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าวที่มีพื้นที่เก็บน้ำได้มากและการ ต่างระดับหรือพิศัยของน้ำขึ้น-น้ำลงโดยเมื่อน้ำขึ้นน้ำจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บ น้ำ และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำการไหลเข้าและออกจากอ่างเก็บน้ำ สามารถนำไปหมุนกังหันน้ำฉุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อกระแสน้ำขึ้นถึงขีดสูง สุดประตูระบายน้ำจะถูกปิดเพื่อเก็บกักน้ำเอาไว้และจะไม่มีการระบายน้ำออกจาก อ่างเก็บน้ำจนกว่าจะหมดสภาวะน้ำขึ้นเสียก่อนเมื่อระดับน้ำในมหาสมุทรลดลง ประตูระบายน้ำของอ่างเก็บน้ำจะถูกเปิดน้ำจะไหลจากพื้นที่สูงลงไปสู่ที่ต่ำทำ ให้เกิดพลังน้ำเหมือนกับพลังน้ำจากน้ำตกต่างระดับหลายชั้นกระแสน้ำที่ไหล พรั่งพรูออกไปจะไปหมุนเครื่องกังหันเครื่องกังหันก็จะไปเดินเครื่องกำเนิด ไฟฟ้าซึ่งก็จะผลิตกระแสไฟฟ้าออกมา

ศักยภาพการใช้ประโยชน์พลังงานจากน้ำขึ้น-น้ำลง

พื้น ผิวโลกที่เราอาศัยอยู่นี้เป็นพื้นน้ำถึง 3 ใน 4 ส่วน ดังนั้นมนุษย์เราจึงหวังว่าในไม่ช้าเราจะสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานปริมาณ มหาศาลที่เกิดจากปรากฏการณ์น้ำขึ้น--น้ำลงนี้ได้อย่างเต็มที่และเมื่อถึง เวลานั้นเราอาจจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เพียงพอกับความต้องการที่เพิ่ม ขึ้นอย่างไม่หยุดยั้งของโลกเราก็ได้โดยปกติพิสัยน้ำขึ้น-น้ำลงที่มีศักยภาพ ในการผลิต กระแสควรจะมากกว่า 5 เมตรถึงจะคุ้มค่ากับการลงทุน ประเทศไทยมีศักยภาพทางด้านนี้ต่ำมากพิสัยน้ำขึ้น-น้ำลงสูงสุดที่บริเวณปาก น้ำระนองเพียง2.5เมตรเท่านั้น

รูปตัวอย่างสถานี พลังน้ำขึ้น-น้ำลง กระแสน้ำจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำในช่วงเวลาน้ำขึ้น เมื่อน้ำลง กระแสน้ำก็จะไหลย้อนกลับมาจากอ่างเก็บที่มีระดับสูงกว่าพลังจากกระแสน้ำนี้ จะไปหมุนเครื่องยนต์กังหัน และเครื่องยนต์กังหันก็จะไปปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าอีก ทอดหนึ่ง

ข้อดีของ Tidal barrages
1.น้ำขึ้นน้ำลงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นประจำทุกวัน เมื่อทำการติดตั้งอุปกรณ์แล้ว ไม่ต้องมีเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า ทำให้มีต้นทุนที่ต่ำ
2.ค่าซ่อมบำรุงต่ำ

ข้อเสียของ Tidal barrages 

1.การก่อสร้างมีต้นทุนที่สูง
2.การกักเก็บน้ำไว้ในสถานีผลิตกระแสไฟฟ้า อาจจะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

 

3.Dynamic tidal power

พลังงาน น้ำขึ้นน้ำลง แบบไดนามิกหรือ DTP เป็นวิธีที่ ใหม่และ ยังไม่ทดลอง ของ การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลง มัน ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับ การสร้าง โครงสร้างเขื่อนขนาดใหญ่ ยื่นออกมาจาก ชายฝั่งตรงไปยัง ทะเล ที่มีกำแพง ตั้งฉากที่ปลายสุดมีรูปร่างเป็น ตัว T

หลักการทำงาน

DTP เป็น เขื่อน ยาว 30 ถึง 60 กิโลเมตร ซึ่งถูกสร้างขึ้น ตั้งฉากกับชายฝั่ง ตรงออกไปใน ทะเลโดยไม่มีการปิดล้อมพื้นที่ชายฝั่ง โดยปรกติกระแสน้ำในมหาสมุทรไม่ได้เคลื่อนที่ในแนวตั้งกับชายฝั่งเท่านั้น แต่ยังไหลขนานไปกับชายฝั่งด้วย ซึ่งลักษณะของกระแสน้ำนี้จะช่วยให้เขื่อนเก็บเกี่ยวพลังงานจากกระแสน้ำที่ไหลขนานไปกับชายฝั่ง

ในแผนภาพข้างต้นแสดงให้เห็นถึงระดับน้ำสูงและสีฟ้าเป็นตัวแทนของระดับน้ำต่ำ ความแตกต่างของระดับน้ำสามารถใช้ในการสร้างพลังงานได้ 

ระบบ DTP จะทำงานได้เมื่อเขื่อนยาวไม่น้อยกว่า 30 กิโลเมตรยาวและกังหันจำเป็นต้องทำงานในทั้งสองทิศทาง รวมถึงระบบนี้เป็นเพียงทฤษฎีทั้ง ไม่มีการนำไปทดสอบ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้งานได้จริง

ข้อดีของDynamic tidal power

1.สามารถผลิตกำลังที่จะใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าชนิดอื่นๆ

2.มีเสถียรภาพเนื่องจากน้ำขึ้นน้ำลงสามารถคาดเดาได้ มีความคงที่ และ ไม่เหมือนกับพลังงานจาก ลม  แสงอาทิตย์

3.พลังงานจากน้ำขึ้น น้ำลงแบบไดนามิก ไม่จำเป็นต้องมีระดับน้ำที่สูงมากในการผลิตกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงหาสถานที่ติดตั้งได้ง่ายกว่าแบบอื่นๆ 

ข้อเสียของDynamic tidal power

1.มีราคาสูง

2.เมื่อสร้างอาจมีผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ เช่นการย้ายถิ่นฐาน หรือการผสมพันธุ์ของสัตว์น้ำ

reference plant

reference

http://www.tutorvista.com/content/physics/physics-ii/fission-and-fusion/tidal-power.php

http://www.npc-se.co.th/npc_date/npc_previews.asp?id_head=11&id_sub=36&id=681
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tidal_power_stations

http://tidalpower.co.uk/
http://tidalpower.co.uk/dynamic-tidal-power#.UwI6jPl_vhU