Power of The Black Sun

" Let the future tell the truth, and evaluate each one according to his work and accomplishments. The present is theirs; the future, for which I have really worked, is mine. "

"ให้อนาคตเป็นเครื่องบอกความจริงของคนๆหนึ่ง โดยพิจารณาจากสิ่งที่คนๆนั้นทำเเละความสำเร็จที่คนๆนั้นได้รับ ปล่อยให้ปัจจุบันเป็นเรื่องของพวกเขา ส่วนอนาคต ซึ่งผมตั้งใจทำมันอย่างจริงจัง คืองานของผม "
............................................................................................

วันอังคารที่ 27 ธันวาคม พ.ศ. 2559

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระกรณีศึกษาภาคปฏิบัติ : การใช้แหล่งน้ำธรรมชาติในเวลส์สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับเมืองด้วยระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระที่เมืองแลนดี้ซุล (Llandysul) ตอนที่ 2

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระกรณีศึกษาภาคปฏิบัติ : การใช้แหล่งน้ำธรรมชาติในเวลส์สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับเมืองด้วยระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระที่เมืองแลนดี้ซุล (Llandysul) ตอนที่ 2
เรียบเรียงโดย ดร.สุเจตน์ วันชาติ (Dr. Sujate Wanchat)
บริษัทเทสล่าเทคโนโลยี จำกัด (Tesla Technology Co., Ltd)
*************************************************
ต่อจาก ตอนที่ 1 บทความตอนนี้จะเป็นการแนะนำระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวน ซึ่งเคยเขียนบรรยายมาแล้วหลายรอบ มารอบนี้จะบรรยายอย่างสรุปและเน้นไปที่แนวทางการใช้งานเลยนะครับ
เพื่อเป็นการกระตุ้นความสนใจให้กับประชากรที่อาศัยอยู่ในชุมชนเมืองแห่งนี้ และทำให้พวกเขารู้สึกว่าตนเป็นส่วนหนึ่งของชุมชนที่จะต้องมีส่วนในการรับผิดชอบต่อความต้องการพลังงาน โครงการนี้จึงได้เปิดโอกาสให้ชาวเมืองได้มีส่วนร่วมในการลงทุนซึ่งมีการประเมินว่าจะได้รับผลตอบแทนจากการลงทุน 8% ต่อปี ซึ่งอย่างน้อยผลตอบแทนก็เพิ่มขึ้นตามสภาวะเงินเฟ้อ ถ้าโชคดีราคาของพลังงานอาจมีค่าเพิ่มมากกว่าอัตราเงินเฟ้อ
อีกทั้งชุมชนเมืองแห่งนี้ยังได้รับเงินทุนปีละ 30,000 ปอนด์ เพื่อใช้ในการทำโครงการต่างๆที่เป็นประโยชน์ซึ่งชุมชนเมืองแห่งนี้สามารถดึงเงินดังกล่าวมาใช้ในโครงการนี้ได้ วัตถุประสงค์หลักของโครงการนี้คือการสร้างพลังงานเพื่อแจกจ่ายแก่ชุมชนและปรับปรุงคุณภาพสิ่งแวดล้อมให้ดีขึ้น การลงทุนผ่านโครงการพลังงานทดแทนต่างๆจะช่วยให้เมืองแลนดี้ซุลแห่งนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าแจกจ่ายเมืองได้โดยไม่ต้องพึ่งพาระบบไฟฟ้าจากส่วนกลางและมีปริมาณที่เพียงพอต่อความต้องการใช้งานของชาวเมือง
อีกไม่กี่ปีข้างหน้าโรงไฟฟ้าถ่านหินหลายแห่งในสหราชอาณาจักรจะหมดอายุและปิดตัวลง ทำให้เกิดช่องว่างของการผลิตพลังงานไฟฟ้าขึ้น ซึ่งทางรัฐบาลมีแผนการที่จะเติมเต็มช่องว่างนี้ด้วยการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ขึ้นอีกหลายโรง ซึ่งแต่ละโรงมีอายุการใช้งานเพียงแค่ 30 ปี และจะต้องมีกากของเสียนิวเคลียร์ที่จะต้องจัดการเก็บกักอย่างปลอดภัยเป็นเวลาหลายหมื่นปี ซึ่งส่งผลเสียอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งแวดล้อม
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระเป็นระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ไม่ต้องการเฮดน้ำสูงมากซึ่งแตกต่างจากระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำอื่นๆ ระบบนี้สามารถทำงานได้โดยอาศัยเฮดน้ำเริ่มต้นเพียงแค่ 0.5 เมตร อีกทั้งราคาค่าก่อสร้างยังอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ และเมื่อพิจารณาจากสภาพพื้นที่ในสหราชอาณาจักรแล้วพบว่ามีสถานที่หน้างานที่มีความเหมาะสมในการติดตั้งระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าชนิดนี้เป็นหลายหมื่นจุด ทำให้มีความเป็นไปได้ที่จะพับโครงการนิวเคลียร์เก็บขึ้นหิ้งบูชาไปได้เลย
ต่อไปจะบรรยายถึงความเป็นมาและหลักการของการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังน้ำวนอิสระดังนี้ครับ…. ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนเป็นระบบที่แปลงพลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในน้ำที่มีเฮดเพียงน้อยนิดให้เป็นพลังงานจลน์โดยการทำให้มวลน้ำขนาดใหญ่เกิดการหมุนวนอย่างอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกในบ่อน้ำวน เมื่อเกิดน้ำวนขึ้นแล้วบริเวณที่น้ำในบ่อน้ำวนมีความเร็วสูงหรือมีพลังงานจลน์สูงก็คือบริเวณที่อยู่ตรงจุดศูนย์กลางการหมุนวน เราก็ออกแบบกังหันน้ำที่มีความเหมาะสมไปรับเอาพลังงานจลน์ของน้ำในบริเวณนั้นเพื่อแปลงเป็นพลังกลหมุนแกนเพลาที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าแจกจ่ายออกไปใช้งาน
จากรูปภาพที่นำเสนอด้านล่างแสดงให้เห็นหลักการทำงานของระบบนี้ได้อย่างชัดเจน น้ำที่หมุนวนในระบบนี้ก็เหมือนกับน้ำที่ไหลลงรูในอ่างล้างมือซึ่งจะสังเกตเห็นการหมุนวนของน้ำ การหมุนวนนี้เมื่อเราทำให้มันมีขนาดใหญ่มันจะมีแรงมากพอที่จะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าให้เราใช้งานได้
รูทางออกของน้ำก็เป็นรูเปิดธรรมดา แต่เราต้องออกแบบให้ได้สัดส่วนและรูต้องมีขนาดที่ใหญ่เพียงพอให้สัตว์น้ำตัวที่ใหญ่ที่สุดในแหล่งน้ำนั้นสามารถว่ายผ่านไปได้เพื่อที่ระบบนี้จะได้ไม่รบกวนระบบนิเวศน์ของแหล่งน้ำ
บริเวณที่อยู่รอบๆระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระนี้เป็นบริเวณที่มีระบบนิเวศน์ที่สมบูรณ์ ประกอบด้วยพืชน้ำขนาดเล็กที่เป็นอาหารให้กับปลา และปลาหลายชนิด ดังนั้นระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนจึงทำหน้าที่เป็นเหมือนทางผ่านที่มีความสามารถในการเติมอากาศให้กับแหล่งน้ำและเป็นเหมือนบันได้ปลา ซึ่งมันเป็นระบบพลังงานสีเขียวมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาก
น้ำทั้งหมดในแม่น้ำจะถูกดึงผ่านระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนนี้ ดังนั้นมันจะให้กำลังผลิตมากที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยที่ผลิตทั้งวันทั้งคืนตราบเท่าที่แม่น้ำมีน้ำให้ไหลไฟก็มา โดยที่ไม่มีการแบ่งการไหลออกมาเหมือนดังระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำอื่นๆ ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนนี้จะถูกออกแบบให้ฝังตัวอยู่ในลำน้ำเลย ทำให้ระบบนี้ไม่มีผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ทำให้แม่น้ำมีน้ำลดลง (เพราะไม่ได้แบ่งการไหลไปที่อื่น) และสามารถผลิตไฟฟ้าได้ตลอดเวลาเพราะน้ำไม่มีหมด
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนนี้ไม่มีความจำเป็นต้องสร้างระบบกักน้ำเพื่อรอจ่าย น้ำจะไหลผ่านระบบไปอย่างเป็นธรรมชาติ ซึ่งจะไม่รบกวนอัตราการไหลของน้ำทั้งระบบของแม่น้ำแม้แต่น้อย
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนต้องการเพียงแค่ตะแกรงกรองหยาบเพื่อป้องกันไม่ใช้ขยะที่มีขนาดใหญ่มาขวางการไหลของน้ำผ่านระบบ ส่วนขยะที่มีขนาดเล็กเช่นแก้ว ขวดน้ำ เป็นต้น สามารถไหลผ่านระบบไปได้เลย ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระนี้เป็นระบบทีเข้ากติกาของ EU Water Framework Directive และมีการติดตั้งมาแล้วหลายประเทศ เช่น ออสเตรเลีย อิตาลี สวิตเซอแลนด์ เยอรมัน แลตเวีย ญี่ปุ่น อินโดนิเซีย ชิลีและอินเดีย
ขนาดของระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระนั้นขึ้นอยู่กับระดับความสูงของน้ำหรือเฮดน้ำที่หน้างานมีให้เป็นหลัก ในกรณีของหน้างานที่ศึกษานี้บ่อน้ำวนที่มีความเหมาะสมคือ 6 เมตร เพราะมีพื้นที่มีเฮดที่ให้ได้คือ 2 เมตร เป็นสัดส่วน ความสูงต่อความกว้าง 1:3 (เป็นสัดส่วนที่สอดคล้องกับที่ดร.สุเจตน์ วันชาติเคยทำวิจัยไว้) กังหันน้ำจะหมุนที่ความเร็วรอบ 30 rpm บ่อน้ำวนแต่ละบ่อจะสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ 10 กิโลวัตต์ ในแผนจะมีการก่อสร้าง 20 บ่อเรียงต่อกันตามความยาวของลำน้ำ ซึ่งโดยรวมแล้วจะสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้สูงสุด 200 กิโลวัตต์ มีการติดตั้งเวียร์ขวางลำน้ำไว้ โดยที่เวียร์นี้จะทำให้ที่ควบคุมระดับน้ำและอัตราการไหลทั้งหมดของทั้งในลำน้ำและในระบบผลิตไฟฟ้าน้ำวน ซึ่งทำงานด้วยระบบควบคุมอัตโนมัติ เพื่อควบคุมระดับน้ำในบ่อน้ำวนเพื่อให้ระบบสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ในอัตราที่สูงที่สุดตลอดเวลา และด้วยการควบคุมของเวียร์ทำให้ระบบนี้ไม่เสี่ยงต่อน้ำท่วม
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนขนาด 200 kW ที่มีบ่อน้ำวน 20 บ่อนี้จะใช้อัตราการไหลของน้ำในแม่น้ำทั้งหมด 26 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ซึ่งคิดเป็น 20% ของอัตราการไหลของน้ำตลอดทั้งปี การก่อสร้างระบบนี้จนแล้วเสร็จจะต้องใช้คอนกรีตทั้งหมด 1,000 ลูกบาศก์เมตร มีการคำนวณว่าระหว่างการก่อสร้างจะมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 240 ตัน ซึ่งจะถูกชดเชยหลังจากการก่อสร้างแล้วเสร็จและเดินเครื่องไปได้ 7 เดือน
วันนี้พอแค่นี้ก่อนครับ เดี๋ยวครั้งหน้ามาบรรยายการใช้งานระบบผลิตไฟฟ้าน้ำวนแบบฝังเรียงตัวในแม่น้ำนี้ต่อ




วันเสาร์ที่ 24 ธันวาคม พ.ศ. 2559

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระกรณีศึกษาภาคปฏิบัติ : การใช้แหล่งน้ำธรรมชาติในเวลส์สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับเมืองด้วยระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระที่เมืองแลนดี้ซุล (Llandysul) ตอนที่ 1

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระกรณีศึกษาภาคปฏิบัติ : การใช้แหล่งน้ำธรรมชาติในเวลส์สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับเมืองด้วยระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระที่เมืองแลนดี้ซุล (Llandysul) ตอนที่ 1 
เรียบเรียงโดย ดร.สุเจตน์ วันชาติ (Dr. Sujate Wanchat) 
บริษัทเทสล่าเทคโนโลยี จำกัด (Tesla Technology Co., Ltd)
*******************************************************
บทความซีรีส์นี้ผมจะนำเสนอแผนการนำระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระมาใช้งานเพื่อผลิตพลังงานในระดับสเกลเมืองเลยนะครับ ระบบผลิตไฟฟ้านี้เป็นระบบที่ผมอาจจะเป็นคนแรกในเมืองไทยเลยก็ได้ที่ได้นำเข้ามาศึกษาอย่างจริงจังและทำการวิจัยจนได้ต้นแบบที่สามารถใช้งานได้จริง ผมเริ่มวิจัยเรื่องนี้ตั้งแต่ปี 2006 ใช้เวลาวิจัยถึง 3 ปี จนได้ต้นแบบที่สามารถใช้งานได้จริงเวอร์ชันแรก มาจนถึงปัจจุบันมีนักวิจัยเดินตามแนวทางวิจัยผมมากมายทั้งในและต่างประเทศ เช่น นักศึกษาจากอินโดนิเซีย เนปาล และฝั่งยุโรป ก็เคยปรึกษาเพื่อเป็นหัวขอหัวข้อสำหรับการวิจัยต่อ ซึ่งเป็นเรื่องที่น่ายินดีที่มีผู้ตาม ส่วนงานของผมตอนนี้ก็กำลังออกแบบและพัฒนาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของระบบต้นแบบเวอร์ชั่นแรกที่ยังมีข้อบกพร่องอยู่มาก กล่าวคือยังไม่เปะ เช่น 1) เรื่องของการสั่นสะเทือน (เมื่อรันที่ full load เกิดเสียงดังสนั่นหวั่นไหวและสั่นเหมือนเจ้าเข้า) 2) ปรับปรุงเรื่องของระบบทางกล เช่น ระบบทดรอบ ระบบเพลา แบริ่ง 3) ปรับปรุงประสิทธิภาพของกังหันเพื่อให้ใช้น้ำน้อยลงที่กำลังผลิตเท่าเดิม กล่าวคือประหยัด Flow เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ 4) ออกแบบโมเดลทางธุรกิจของระบบผลิตไฟฟ้าน้ำวนนี้ให้สามารถสร้างช่องทางจำหน่าย ขนส่ง ติดตั้งและซ่อมบำรุงได้ง่าย ซึ่งทั้งหมดจะแล้วเสร็จในช่วงกลางปีหน้า (2017) ก่อนเข้าหน้าฝน เงินทุนสร้างผลิตภัณฑ์ต่อยอดทั้งหมดเป็นเงินของบริษัทเทสล่าเทคโนโลยี จำกัดเอง ซึ่งผลงานต่อยอดนี้ไม่ได้รับความร่วมมือจากองค์กรใด เป็นการ R&D ในลักษณะค่อยเป็นค่อยไป
ในความเป็นจริงแล้วทางบริษัทเรามีความรู้เรื่องการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานทดแทนอื่นทุกประเภท แต่ที่เราเน้นเรื่องระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระเพราะเป็นเทคโนโลยีที่เราพัฒนาฟูมฟักเองมากับมือตั้งแต่เริ่มตั้งไข่ และถือเป็นเจ้าแรกของประเทศไทยที่มีความเชี่ยวชาญในเทคโนโลยีนี้ แม้จะไม่ได้เป็นเจ้าแรกของโลก แต่เทคโนโลยีของเราไม่ได้ก็อบปี้มา และระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนของเรามีราคาถูกกว่าจากค่ายตะวันตกถึงสามเท่า และสามารถทำให้ถูกลงได้อีกเมื่อเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนาที่จะเสร็จสิ้นในปีหน้าประสบความสำเร็จ
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระไม่สามารถติดตั้งได้ทุกหน้างาน ถ้าหน้างานไหนไม่เหมาะสมเราก็จะแนะนำให้ติดตั้งระบบอื่น แต่ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนสามารถประยุกต์และติดตั้งในหน้างานที่มีความหลากหลายเพราะมีความต้องการเฮดน้ำต่ำ (0.6-3 เมตร) ที่อัตราการไหลของน้ำเริ่มตั้งแต่ 0.6 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีเป็นต้นไป การก่อสร้างติดตั้งมีทั้งแบบชั่วคราวและถาวร ต้นทุนการอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ ระยะเวลาคืนทุนรวดเร็วทันใจ แต่ก็ดังที่เคยกล่าวไปว่าไม่ใช่ทุกที่ที่จะติดตั้งได้ ถ้าใครโชคดีที่ดินมีแหล่งน้ำและอยากผลิตไฟฟ้าใช้เอง ระบบไฟฟ้าชนิดนี้ก็อาจเป็นทางเลือกที่ดีทางหนึ่งครับ
กรณีศึกษาที่ผมจะกล่าวอธิบายต่อไปนี้จะเป็นการวางแผนการน้ำเอาแหล่งน้ำแห่งหนึ่งในแคว้นเวลส์ สหราชอาณาจักร (UK) มาใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับเมืองๆหนึ่งซึ่งคือ เมืองแลนดี้ซุล โดยใช้ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระ ซึ่งจะเป็นเช่นไรมาติดตามกันครับ 
ก่อนอื่นมาดูภาพรวมของโครงการนี้กันก่อน…. กลุ่มชุมชนของเมืองแลนดี้ซุลและพอนท์-ทีเวลี เวมเลน (Pont-Tyweli Ymlaen) ได้มีการเสนอให้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวน ที่แม่น้ำ เทอิฟิ (Teifi) เมืองแลนดี้ซุล ถ้าโครงการนี้สำเร็จจะระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระนี้จะสามารถสร้างพลังงานให้กับเมืองได้ถึง 0.85 กิกะวัตต์ชั่วโมง (GWh) ในหนึ่งปี ซึ่งพลังงานไฟฟ้าปริมาณนี้จะเพียงพอสำหรับค่าเฉลี่ยความต้องการใช้ไฟฟ้าของบ้านเรือน 256 หลัง คิดเป็น 60% ของความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าของเมืองนี้
หนึ่งในแผนงานของโครงการนี้คือการปรับปรุงคุณภาพของสิ่งแวดล้อมด้วยการลดการปล่อยมลภาวะและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศ ซึ่งคิดเป็นตัวเลขคือสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศได้ 380 ตันต่อปี และระบบที่จะสร้างนี้เป็นระบบแบบถาวรที่จะมีอายุการใช้งานอย่างน้อย 100 ปีโดยไม่จำเป็นต้องมีการซ่อมใหญ่ และมีการประเมินไว้ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาในช่วงระหว่างการก่อสร้างระบบไฟฟ้านี้จะถูกชดเชยด้วยการลดการปล่อยหลังจากที่ระบบนี้เดินเครื่องได้ภายใน 7 เดือนเท่านั้น
โครงการที่นำเสนอแก่เมืองนี้ได้เสนอให้ใช้ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนซึ่งเป็นระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่ไม่เคยมีการติดตั้งในสหราชอาณาจักรมาก่อน แต่มีการติดตั้งมาแล้วหลายหน้างานในยุโรป และกำลังจะเป็นโครงการหลักของประเทศอินเดียที่มีแผนการจะสร้างระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระถึง 1,000 ระบบเพื่อเป็นการนำร่อง
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระเป็นระบบที่มีความแตกต่างจากระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำชนิดอื่นที่ปรากฏให้เห็นในสหราชอาณาจักรมาก เพราะมันเป็นระบบที่เป็นมิตรและไม่ก่อให้เกิดความเสียหายใดๆกับสิ่งแวดล้อม อีกทั้งเป็นมิตรต่อสัตว์น้ำ ปลา โดยที่ปลาสามารถว่ายผ่านระบบนี้ไปได้โดยไม่เป็นอันตรายใดๆ ดังนั้นทางชุมชนเมืองจึงต้องการให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องซึ่งก็คือ NRW พิจารณาอนุมัติโครงการนี้โดยเร็วเพื่อเห็นแก่ประโยชน์ในระยะยาวที่จะมีต่อชุมชนและสิ่งแวดล้อม มากกว่าที่จะมีขั้นตอนการอนุมัติที่ซับซ้อนและยาวนานเหมือนกับการขออนุญาตก่อสร้างระบบผลิตไฟฟ้ามาตรฐานอื่นๆทั่วไป
ที่เมืองแลนดี้ซุลและทิเวลิมีการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังน้ำจากแม่น้ำเทอิฟิมานานก่อนที่สายส่งจากส่วนกลางจะเข้ามาแทนที่ในช่วงทศวรรษที่ 1940 แต่เมื่อมาถึงปัจจุบันความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มมาขึ้นในปริมาณที่การผลิตจากส่วนกลางไม่เพียงพอกับความต้องการอีกทั้งมีการปิดตัวลงของโรงไฟฟ้าถ่านหินหลายแห่ง ทำให้ระบบผลิตไฟฟ้าชุมชนกลับมามีความจำเป็นอย่างยิ่งยวดอีกครั้งหนึ่ง
ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระที่จะทำการติดตั้งนี้จะมีกำลังการผลิตเทียบเท่ากังหันลมขนาด 500 kW ที่มีความสูง 77 เมตร แต่ข้อได้เปรียบของระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระที่มีเหนือกว่ากังหันลมผลิตไฟฟ้าคือ
1. กังหันลมผลิตไฟฟ้าไม่สามารถผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่องทำให้จำเป็นต้องมีระบบสำรองเป็นเครื่องปั่นไฟดีเซล ในขณะที่ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องและคงที่มีความน่าเชื่อถือทำให้สามารถใช้เป็นไฟฐาน เพื่อจ่ายให้กับสายส่งของส่วนกลางได้
2. พลังงานสูงสุดที่กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาด 500 kW ผลิตได้ในหนึ่งปีนั้นเท่ากับระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระขนาด 200 kW ผลิตได้ในหนึ่งปี แต่กังหันลมผลิตไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้โครงข่ายสายไฟฟ้าอีกชุดเพื่อรองรับแรงดันไฟฟ้า 132 kV ขณะที่ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระสามารถเชื่อมต่อกับสายไฟสามเฟสที่อยู่ใกล้ๆกับหน้างานได้เลย
3. กังหันลมผลิตไฟฟ้าและโครงข่ายสายไฟของมันมีขนาดใหญ่ถือเป็นมลพิษทางสายตายที่ส่งผลกระทบต่อทัศนวิสัยเป็นหลายสิบกิโลเมตร ขณะที่ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนอิสระเป็นระบบที่ซ่อนอยู่ข้างแม่น้ำซึ่งไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางสายตา
4. กังหันลมผลิตไฟฟ้าจำเป็นต้องมีการซ่อมใหญ่อย่างน้อยทุกๆ 20 ปีเนื่องจากความล้าจากการสั่นสะเทือนในณะที่ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำวนที่ได้รับการออกแบบอย่างดีจะนิ่งและเงียบมากสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็น 100 ปีโดยไม่จำเป็นต้องมีการซ่อมใหญ่ (ส่วนที่จะพังก่อนไม่ใช่ระบบทางกลแต่เป็นระบบไฟฟ้าเช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์ย่อยทางไฟฟ้าที่จะพังก่อน แต่ราคาค่าซ่อมก็อยู่ในเกณฑ์ที่ไม่แพง)



วันนี้พอแค่นี้ก่อน แล้วค่อยมาต่อกันวันหลังนะครับ

วันอังคารที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2559

กังหันพายุใต้ฝุ่น

กังหันพายุใต้ฝุ่น
เรียบเรียงโดย ดร. สุเจตน์ วันชาติ (Dr. Sujate Wanchat)
บริษัทเทสล่า เทคโนโลยี จำกัด (Tesla Technology co.,Ltd) 
******************************************************
- มนุษย์ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นสู่บรรยากาศปีละประมาณ 32 พันล้านตัน จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่พายุไต้ฝุ่นลูกหนึ่งนั้นมีพลังงานเทียบเท่ากับความต้องการใช้ไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของโลกในแต่ละปี 
- และตอนนี้วิศวกรชาวญี่ปุ่นชื่อ Atsushi Shimizu อ้างว่าเขาได้พัฒนาหาหนทางสู่การนำพลังงานจากพายุไต้ฝุ่นมาใช้ประโยชน์ได้
พวกเราทุกคนที่เกิดมาบนโลกใบนี้คงเคยได้รับรู้ข่าวที่น่าเศร้าของหายนะจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ฟูกุชิมะที่มีสาเหตุมาจากแผ่นดินไหวและคลื่นยักษ์ซึนามิที่เกิดขึ้นในปี 2011 ทำให้เกิดข้อถกเถียงเรื่องความปลอดภัยในการใช้งานโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ 
ตอนนี้วิศวกรชาวญี่ปุ่นคนหนึ่งต้องการใช้พลังงานอันมหาศาลจากสิ่งที่มีอำนาจทำลายล้างสูงสิ่งหนึ่งคือมหาพายุมาใช้ในการผลิตไฟฟ้า Atsushi Shimizu ได้ออกแบบสร้างกังหันลมที่สามารถทนต่อพลังงานอันมหาศาลของพายุไต้ฝุ่นได้ และสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานของมันมาใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าซึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของพลังงานสะอาด 
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ญี่ปุ่นได้นำกังหันลมแบบมาตรฐานสไตล์ยุโรปมาใช้ ซึ่งกังหันลมพวกนี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาสำหรับใช้งานกับบริเวณที่มีพายุไต้ฝุ่น และมีการติดตั้งที่มีระมัดระวัง และตอนนี้พวกมันได้พังเสียหายเกือบหมดแล้ว ถึงเวลาแล้วที่จะต้องเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด 
พายุใต้ฝุ่นเป็นสิ่งทำลายล้างที่มีพลังงานมหาศาลมาก มีการประเมินกันว่าพายุไต้ฝุ่นลูกหนึ่งมีพลังงานเท่ากับครึ่งหนึ่งของพลังงานไฟฟ้าที่ทั้งโลกผลิตได้ทั้งปี ถ้าเราสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานทั้งหมดของมันได้ Shimizu ประเมิณว่าเขาจะสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับประเทศญี่ปุ่นทั้งประเทศได้ถึง 50 ปีเลยทีเดียว 
เพื่อจะทำการนั้นให้สำเร็จเขาได้สร้างกังหันรุ่นพิเศษขึ้นที่ดูคล้ายกับเครื่องตีไข่ มันใช้ประโยชน์จาก Magnus effect เพื่อป้องกันไม่ให้กังหันหมุนด้วยอัตราเร็วรอบที่เกินการควบคุม การออกแบบเช่นนี้ช่วยให้กังหันลมสามารถทำงานได้อย่างคงทนแม้ในสภาวะที่มีกระแสลมปั่นป่วน ทิศทางลมไม่แน่นอน
การใช้พลังงานจากพายุไต้ฝุ่นได้เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติเทียบเท่ากับครั้งหนึ่งที่เราเคยไปเหยียบดวงจันทร์ได้เป็นครั้งแรก ตอนนี้เรามีโครงสร้างของกังหันที่สามารถทนทานต่อพลังงานของมหาพายุได้ 
จากการที่ปัจจุบันมนุษย์เราได้เผชิญกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศครั้งใหญ่ วิกฤติการแห่งมวลมนุษยชาติเช่นนี้ทำให้เราไม่สามารถนั่งนิ่งเฉยดูดายได้ พวกเราต้องลุกขึ้นมาทำอะไรสักอย่างเพื่อช่วยโลก การใช้ประโยชน์จากพลังงานของธรรมชาติโดยตรงแล้วลดละเลิกการใช้พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อป้องกันการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ (mass extinct) ที่เรากำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบันนี้ และช่วยปกป้องชั้นบรรยากาศที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตที่ดีของสิ่งมีชีวิต (biosphere) เป็นสิ่งที่เราควรทำ ประเทศญี่ปุ่นเป็นประเทศที่ในแต่ละปีต้องเผชิญกับการโจมตีโดยพายุไต้ฝุ่นหลายลูก การใช้พลังงานจากมันจึงเป็นหนทางเดียวที่จะช่วยพลิกวิกฤติให้เป็นโอกาสสร้างความก้าวหน้าให้กับชาติ 
ยิ่งไปกว่านั้นมนุษย์เราเป็นสิ่งมีชีวิตที่ทรงภูมิปัญญาเหนือสิ่งมีชีวิตอื่นใดในพิภพนี้ เรากำลังจะไต่เต้าขึ้นสู่การเป็นสิ่งมีชีวิตทรงภูมิระดับที่ 1 ของจักรวาล (type 1 civilization) ตามระบบการวัดของ คาร์ดาสเฮฟ (Kardashev scale) นั้นหมายถึงว่าเราจะต้องเป็นนายของพิภพ หรือเป็นนายของดาวเคราะห์ หรือสามารถเอาชนะธรรมชาติของดาวเคราะห์ดวงนี้ได้และควบคุมมันได้ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นภูเขาไฟ แผ่นดินไหว หรือพายุต่างๆ ก็ไม่มีข้อยกเว้น 
เพื่อเป็นการพิสูจน์ว่ากังหันลมของเขาสามารถทนต่อพลังงานของมหาพายุได้ Shimizu และพวก ได้ทิ้งแนวคิดของกังหันลมแบบ windmill ซึ่งเป็นแบบมาตรฐานเดิมที่ใช้มานานแล้ว กังหันลมของเขาได้รับการออกแบบใหม่โดยเขาเองที่ประกอบด้วย เหล็กเสากลมสามต้นตั้งในแนวดิ่งหมุนรอบแกนดิ่งที่อยู่ที่จุดศูนย์กลางการหมุน ดังนั้นกังหันนี้จึงสามารถรับลมได้จากทุกทิศทางได้ดีกว่ากังหันแบบแกนนอนทั่วไป พวกเขาได้ใช้เทคโนโลยีที่อาศัยความได้เปรียบของ Magnus effect ซึ่งปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้เหมือนกับลูกบอลที่หมุนจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งได้มากกว่าที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ด้วยความได้เปรียบดังกล่าวนี้จึงทำให้กังหันสามารถป้องกันไม่ให้รอบการหมุนเกินอัตราเร็วที่กำหนดจนทำให้กังหันพังได้ 
แต่เสถียรภาพย่อมแลกมาด้วยข้อเสียที่จะต้องเกิดขึ้นเสมอ กังหันลม wind mill แกนนอนแบบทั่วไปมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุด 40% ขณะที่กังหันในงานวิจัยนี้สามารถทำงานที่ประสิทธิภาพสูงสุดได้เพียง 30% (ในการทดสอบปี 2015) แต่กังหันแบบทั่วไปไม่สามารถทนทานต่อมหาพายุได้ 
ชุดกังหันต้นแบบที่ท้าทายชนิดนี้ Shimizu และพวกได้ติดตั้งไว้ที่โอกินาวา ตอนนี้พวกเขารอคอยแค่การโจมตีของพายุไต้ฝุ่น แล้วก็รอเก็บข้อมูลเพื่อทราบผลการทดสอบ




วันพุธที่ 14 ธันวาคม พ.ศ. 2559

งานออกเเบบระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระ ตอนที่ 1

งานออกเเบบระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระ
บจก. เทสล่าเทคโนโลยี (Tesla Technology Co., Ltd)
ดำเนินการโดย ดร.สุเจตน์ วันชาติ (Dr. Sujate Wanchat)
สนใจเทคโนโลยีติดต่อได้ที่ email:sujatewanchat@hotmail.com ครับ
***************************************** เพื่อเป็นการพิสูจน์ ว่าระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำวนอิสระสามารถใช้งานนำไปติดตั้งและใช้งานได้จริง ในการผลิตไฟฟ้าสำหรับชุมชน จึงได้ทำการก่อสร้างระบบผลิตไฟฟ้าต้นแบบขนาดเล็กพลังงานน้ำวนอิสระที่มีขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางของบ่อน้ำวนเท่ากับ 4 เมตร ลึก 1 เมตร สามารถรองรับอัตราการไหลสูงสุดได้ที่ 0.57 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ดังแสดงในรูปด้านล่าง โดยระบบจะทำการดึงน้ำจากคลองส่งน้ำหลักโดยการใช้ประตูควบคุมบานที่ 1 และควบคุมน้ำที่เข้าสู่บ่อน้ำวนอิสระโดยประตูควบคุมบานที่ 2 น้ำที่ไหลผ่านประตูควบคุมบานที่ 2 แล้วจะเข้าสู่บ่อน้ำวนอิสระ ก่อให้เกิดน้ำวนขนาดใหญ่ น้ำวนจะไหลผ่านกังหันที่ได้รับการออกแบบและไหลลงรูออกสู่ธรรมชาติต่อไปโดย ไม่มีการทำลายสิ่งแวดล้อม ระบบต้นแบบนี้ได้ถูกก่อสร้างขึ้นที่ท้ายเขื่อนแม่จาง โรงไฟฟ้าแม่เมาะ จังหวัดลำปาง ซึ่งได้ทำการทดสอบโดยการสร้างกังหันแบบบิดมุมตามระดับความสูง ทำการทดสอบที่ขนาดของรูทางออกของน้ำเท่ากับ 0.7 เมตร และ 0.9 เมตร โดยน้ำจะถูกส่งเขื่อนแม่จางเพื่อป้อนเข้าสู่โรงไฟฟ้าแม่เมาะเพื่อใช้ใน กิจการผลิตไฟฟ้าด้วยถ่านหิน น้ำจะไหลผ่านคลองส่งน้ำคอนกรีตซึ่งเป็นทางน้ำเปิด โดยจะไหลในคลองส่งน้ำหลักโดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกเพียงอย่างเดียว ตำแหน่งที่ทำการก่อสร้างบ่อน้ำวนอิสระสำหรับงานวิจัยนี้จะสร้างอยู่ที่ บริเวณปลายคลองส่งน้ำ โดยอยู่ห่างจากสระพักน้ำ 20 เมตร ด้านบนของบ่อน้ำวนจะมีชุดสะพานไว้สำหรับรองรับการติดตั้งระบบส่งกำลัง และแกนเพลาของกังหันน้ำเพื่อเชื่อมต่อและส่งกำลังไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยที่ระบบผลิตไฟฟ้าต้นแบบขนาดเล็กพลังงานน้ำวนอิสระนี้จะมีกังหันน้ำแกน ตั้งทำหน้าที่รับพลังงานจากน้ำวนอิสระ โดยกังหันนี้จะมีรอบในการหมุนอยู่ที่ 30 ถึง 50 rpm เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ในงานวิจัยนี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการทำงาน ที่ 800-1,500 rpm ดังนั้นระบบส่งกำลังสำหรับระบบต้นแบบนี้จึงมีอัตราทดรอบอยู่ที่ 1:30 เพื่อให้ได้รอบการทำงานตามที่ต้องการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลังจากที่น้ำผ่านออกจากระบบผลิตไฟฟ้าน้ำวนนี้แล้วจะไหลลงสู่รางน้ำด้านล่าง เพื่อนำน้ำลงสู่สระพักน้ำของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ โดยที่บริเวณท้ายน้ำได้มีการติดตั้งเวียร์หน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าเพื่อใช้ ในการวัดอัตราการไหลของน้ำที่ผ่านระบบผลิตไฟฟ้าน้ำวนต้นแบบดังกล่าว ซึ่งปริมาณน้ำที่ผ่านเข้าสู่ระบบผลิตไฟฟ้านี้จะอยู่ในช่วงระหว่าง 0.1 ถึง 0.57 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที และระบบต้นแบบนี้ได้มีการติดตั้งระบบจ่ายไฟแบบ Stand Alone เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับเสา
ไฟฟ้าส่องสว่าง 3 ต้น โดยที่แต่ละต้นมีต้องการกำลัง 250 W ซึ่งจากการเดินเครื่องทดสอบพบว่าระบบทำงานอย่างต่อเนื่อง และสามารถใช้งานได้จริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งในการใช้งานจริงนั้นการนำน้ำเข้าสู่ระบบบ่อน้ำวนสามารถทำได้โดยการ เลื่อนประตูน้ำบานที่ 1 ซึ่งอยู่ในคลองน้ำหลักลงและปรับระดับจนได้อัตราการไหลของน้ำเข้าสู่บ่อน้ำวน ในอัตราที่ต้องการ แล้วทำการยกประตูน้ำบานที่ 2 ขึ้นให้สุด และเมื่อต้องการหยุดการทำงานของระบบสามารถทำได้โดยการลดประตูน้ำบานที่ 2 ลงให้สุดเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำจากคลองน้ำหลักไหลเข้าสู่บ่อน้ำวนแล้วทำการยก ประตูน้ำบานที่ 1 ขึ้นให้สุดเพื่อให้น้ำไหลอยู่แต่เฉพาะในคลองน้ำหลัก