หน่วยที่ 6 พลังงานน้ำ

 1.  สาระสำคัญ

        พลังงานจากน้ำ  เป็นการนำพลังงานจากแรงของน้ำที่เคลื่อนที่หรือไหลจากบริเวณ   ที่สูงกว่าลงสู่ตำแหน่งที่ต่ำกว่า  โดยอาศัยหลักของพลังงานศักย์โน้มถ่วง  นำพลังงานจากน้ำแหล่งนี้ มาใช้ ในการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม  ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น  ส่วนใหญ่     โรงงานไฟฟ้า    เป็นโรงไฟฟ้าที่ได้จากการสร้างเขื่อน      ซึ่งในประเทศไทยมีกำลังการผลิตรวมกันประมาณ    2,300    เมกะวัตต์  ซึ่งได้จากเขื่อนสิริกิตติ์  เขื่อนภูมิพล  เขื่อนอุบลรัตน์  เขื่อนศรีนครินทร์  และอื่น ๆ  ส่วนการนำพลังงานจากน้ำไปใช้ประโยชน์ทางอ้อม ทำได้โดยการทำให้น้ำร้อนระเหยกลายเป็นไอ  แล้วนำแรงดันของไอน้ำไปดันกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า      เช่น  โรงงานไฟฟ้าที่แม่เมาะ  จังหวัดลำปาง  เป็นต้น  นอกจากนี้ ยังมีโครงการโรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้  ซึ่งตั้งอยู่ที่เขื่อนลำตะคอง  จังหวัดนครราชสีมา

2.   สมรรถนะประจำหน่วยการเรียนรู้
มีความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับพลังงานน้ำ  การใช้ประโยชน์จากพลังงานน้ำ  การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำในประเทศไทย  ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ ตระหนักถึงข้อดีของ โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ และผลกระทบที่เกิดจากการใช้พลังงานน้ำผลิตกระแสไฟฟ้า          

3.    จุดประสงค์การเรียนรู้             

1.       อธิบายเกี่ยวกับพลังงานน้ำได้

2.       อธิบายการใช้ประโยชน์จากพลังงานน้ำได้

3.       อธิบายการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำในประเทศไทยได้

4.       บอกประเภทของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำได้

5.       ระบุข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำได้

6.       ระบุผลกระทบที่เกิดจากการใช้พลังงานน้ำผลิตกระแสไฟฟ้าได้

แบบทดสอบก่อนเรียน  หน่วยที่   6

คำชี้แจง       จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องเพียงคำตอบเดียว

1.   ข้อใดเกี่ยวข้องกับการนำพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์

              ก.   ฝายทดน้ำ

              ข.   คันกั้นน้ำ

              ค.   เขื่อนกั้นน้ำ

              ง.   ประตูกั้นน้ำ

2.    การนำพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์เกี่ยวข้องกับข้อใด

              ก.   การเปลี่ยนพลังงานศักย์ ให้เป็นพลังงานกล

              ข.   การเปลี่ยนพลังงานกล ให้เป็นพลังงานศักย์

              ค.   การเปลี่ยนพลังงานจลน์ ให้เป็นพลังงานกล

              ง.    การเปลี่ยนพลังงานศักย์ ให้เป็นพลังงานจลน์

3.   ข้อใดคืออุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ

              ก.   กังหันน้ำ

              ข.   แบตเตอรี่

              ค.   เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

              ง.   หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า

4.   หน่วยงานในข้อใดที่มิได้รับผิดชอบในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ

              ก.   การไฟฟ้านครหลวง

              ข.   การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค

              ค.   กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน

              ง.   การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

5.   การใช้พลังงานน้ำผลิตกระแสไฟฟ้าแห่งแรกในประเทศไทย อยู่ที่จังหวัดใด

              ก.   จังหวัดตาก

              ข.   จังหวัดชัยนาท

              ค.   จังหวัดอุตรดิตถ์

              ง.   จังหวัดกาญจนบุรี

6.   โรงไฟฟ้าแบบไม่มีอ่างเก็บน้ำ   จัดเป็นโรงไฟฟ้าแบบใด

              ก.   โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ

              ข.  โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี

              ค.   โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก

              ง.   โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

7.    โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขนาดใหญ่ของประเทศไทย  จัดเป็นโรงไฟฟ้าแบบใด

              ก.   โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ

              ข.  โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี

              ค.   โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก

              ง.   โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

8.   ประเทศใดที่ได้ชื่อว่ามีโรงผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก

              ก.   ประเทศจีน

              ข.   ประเทศญี่ปุ่น

              ค.   ประเทศเวเนซุเอลา

              ง.   ประเทศสหรัฐอเมริกา

9.   ในอนาคตประเทศที่จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำได้เป็นอันดับ 1  ของโลก 

       คือประเทศใด

              ก.   ประเทศจีน

              ข.   ประเทศไทย

              ค.   ประเทศญี่ปุ่น

              ง.   ประเทศเวเนซุเอลา

10.  ข้อดีของการนำพลังงานน้ำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าคือข้อใด

              ก.   มีอายุการใช้งานนาน

              ข.   ต้นทุนในการผลิตต่ำ

              ค.  ไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

              ง.   ทุกข้อคือคำตอบ
เนื้อหา
1.   ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับพลังงานน้ำ
2.   พลังงานน้ำ    น้ำที่ไหลตามผิวดินจะมีพลังงานอยู่ในตัว 3 รูปแบบ คือ
 2.1   พลังงานศักย์                               
2.2   พลังงานความดัน      
2.3   พลังงานจลน์ 
3.   ข้อดีของการใช้พลังงานน้ำ
 3.1  เมื่อเราใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้ว  น้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเล และน้ำในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ  และไอน้ำจะรวมตัวเป็นเมฆ และตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมา ทำให้เราสามารถใช้พลังงานน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น
 3.2 เครื่องกลพลังงานน้ำเป็นเครื่องกลที่มีความสามารถพิเศษ  สามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ การใช้พลังงานได้ตลอดเวลา มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก
3.3  ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่ จะมีความคงทน  มีอายุการใช้งานนานกว่า เครื่องจักรกลอย่างอื่น
3.4   เมื่อเรานำพลังงานน้ำในตัวมันไปใช้แล้ว      น้ำก็ไม่ได้แปรสภาพเป็นอย่างอื่น ยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิม สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีกมากมาย  
 4.   ข้อเสียของการใช้พลังงานน้ำ
4.1  การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง                             
4.2   มักมีปัญหาในเรื่อง  การจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทั้งการซ่อมแซมบำรุง รักษาสิ่งก่อสร้างและอุปกรณ์ต่าง ๆ จะไม่ค่อยสะดวกนัก เพราะสถานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากชุมชน
 5.   การใช้ประโยชน์จากพลังงานน้ำ   ซึ่งขั้นตอนของการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ  มีดังนี้
5.1  เก็บน้ำไว้ในอ่างน้ำ  โดยการก่อสร้างเขื่อนเพื่อให้ระดับน้ำที่เก็บไว้อยู่สูงกว่าโรงไฟฟ้า  ระดับน้ำที่แตกต่างกันมาก ๆ นี้   จะทำให้น้ำที่ถูกปล่อยออกมามีแรงดันสูง
5.2  ปล่อยน้ำลงมาตามท่อไปยังอาคารโรงไฟฟ้า   โดยควบคุมปริมาณน้ำให้ได้ตามความต้องการ
5.3  น้ำจะถูกส่งเข้าเครื่องกังหัน ผลักดันใบพัดของกังหันน้ำ   ทำให้กังหันหมุนด้วยความเร็วสูง  ซึ่งกังหันน้ำแบ่งเป็น  2  ประเภท  คือ
1)  กังหันน้ำประเภทหัวฉีด  (Impulse  Turbines)
2)  กังหันน้ำประเภทอาศัยแรงปฏิกิริยา  (Reaction  Turbines)

 5.4เพลาของเครื่องกังหันที่ต่อเข้ากับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุน ซึ่งทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนตามไปด้วยเกิดการเหนี่ยวนำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้พลังงานไฟฟ้าออกมาใช้

                               

ภาพที่  1  โครงสร้างการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยพลังงานน้ำ                                      

 6.   การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำในประเทศไทย

หน่วยงานที่รับผิดชอบ การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำในประเทศไทยมีอยู่ ด้วยกัน 3 หน่วยงาน ได้แก่  การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)  การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค  (กฟภ.)  และกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน (พพ.)  การใช้พลังงานน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าแห่งแรกในประเทศไทย ได้แก่ เขื่อนภูมิพล  จังหวัดตาก  ถูกสร้างขึ้นเมื่อปี  พ.ศ.  2507   นอกจากนี้    ยังมีเขื่อนสิริกิตติ์   เขื่อนอุบลรัตน์   เขื่อนศรีนครินทร์   เขื่อนเขาแหลม ฯลฯ 

             

  ภาพที่  2   โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำเขื่อนอุบลรัตน์

      






ภาพที่  3  โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำเขื่อนสิรินธร
 7.   ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ        มี 4  แบบ  คือ 
7.1  โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี
7.2  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก
7.3  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่
7.4  โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ
 8.   ข้อดีของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ   มีดังนี้
8.1  มีอายุการใช้งานประมาณ 50 ปีขึ้นไป
8.2  มีประสิทธิภาพในการเดินเครื่องสูงสุด   สามารถหยุดและเดินเครื่องได้อย่าง ฉับพลัน
8.3  ต้นทุนในการผลิตต่ำ  เพราะใช้น้ำธรรมชาติเป็นแหล่งพลังงานในการเดินเครื่อง
8.4  น้ำเป็นแหล่งพลังงานภายในประเทศที่เกิดจากฝน มีการหมุนเวียนตามธรรมชาติซึ่งไม่มีวันหมดสิ้น
8.5  เป็นแหล่งพลังงานบริสุทธิ์ ไม่มีมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
8.6  โครงการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำส่วนใหญ่เป็นโครงการเอนกประสงค์   ที่สามารถใช้ประโยชน์ในการชลประทาน  การบรรเทาอุทกภัย   การคมนาคม ทางน้ำ   การประมงน้ำจืด   การประปา  เป็นต้น

 9.   ผลกระทบที่เกิดจากการใช้พลังงานน้ำ
9.1   การสูญเสียพื้นที่ป่าไม้อย่างมหาศาล  เพื่อสร้างอ่างเก็บน้ำเหนือเขื่อน
9.2  การอพยพราษฎรออกจากพื้นที่ไปตั้งถิ่นฐานที่อยู่ใหม่
 9.3  สัตว์ป่าสูญเสียที่อยู่อาศัยหรืออาจต้องสูญพันธ์ไป
9.4  แร่ธาตุต่าง ๆ ที่มีอยู่ในพื้นที่จะต้องจมอยู่ใต้น้ำไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้

บทสรุป

พลังงานน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนเป็นวัฏจักร        เป็นพลังงานที่ใช้แล้วไม่มีวันหมดสิ้น   ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า  โดยอาศัยหลักการที่ว่าน้ำจะไหลหรือเคลื่อนที่จากที่สูงไปพื้นที่ที่ต่ำกว่า  เราจึงนำเอาพลังงานของน้ำที่เคลื่อนที่ไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือไดนาโม      ทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้  การใช้พลังงานน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจัดเป็นพลังงานบริสุทธิ์  ไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศเหมือนกับการเผาไหม้เชื้อเพลิง  และมีต้นทุนในการผลิตต่ำ  อย่างไร     ก็ตาม  การพัฒนาพลังงานน้ำโดยการสร้างเขื่อนเก็บกักน้ำ  จะเกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ  คือ    การสูญเสียพื้นที่ป่าไม้เพื่อสร้างอ่างเก็บน้ำเหนือเขื่อน  ดังนั้น  จึงมีข้อแม้ว่าจะทำการพัฒนาอย่างไร  ผลกระทบจึงจะเกิดขึ้นน้อยที่สุด  และให้คุ้มค่ากับสิ่งที่สูญเสียไป

แบบทดสอบหลังเรียน  หน่วยที่  6

ตอนที่  1               จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1.  ในอดีตมนุษย์รู้จักการนำพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์ในด้านใด

                ก.  การสีข้าว

                ข.  การเลื่อยไม้

                ค.  การสีเมล็ดพืช

                ง.  ทุกข้อคือคำตอบ

2.  ขั้นตอนการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงาน้ำ ข้อใดเป็นขั้นตอนที่สอง

                ก.  เก็บน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำ

                ข.  ปล่อยน้ำลงตามท่อ

                ค.  น้ำผลักดันใบพัดให้หมุน

                ง.  เพลาเครื่องกังหันหมุน  และขับเคลื่อนใบพัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3.  ลักษณะภูมิประเทศแบบใดที่เหมาะสมสำหรับการสร้างเขื่อน

                ก.  ทุ่งนา

                ข.  เทือกเขา

                ค.  ป่าชายเลน

                ง.  ที่ราบลุ่มแม่น้ำ

4.  หน่วยงานที่มีหน้าที่รับผิดชอบการผลิตกระแสไฟฟ้าในประเทศไทยคือข้อใด

                ก.  การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค

                ข.  กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน

                ค.  การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

                ง.  ทุกข้อคือคำตอบ

5.  การใช้พลังงานน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นแห่งแรกคือข้อใด

                ก.  เขื่อนภูมิพล

                ข.  เขื่อนสิริกิติ์

                ค.  เขื่อนอุบลรัตน์

                ง.  เขื่อนวชิราลงกรณ์

6.  โรงไฟฟ้าเขื่อนผันน้ำเจ้าพระยา  จัดเป็นโรงไฟฟ้าแบบใด

                ก.  โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลั่น

                ข.  โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี

                ค.  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก

                ง.  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

7.  โรงไฟฟ้าแบบใดที่สามารถควบคุมการใช้น้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้าเสริมในช่วงที่มี

      ความต้องการใช้อย่างมีประสิทธิภาพ

ก.  โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ

ข.  โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี

ค.  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก                     

ง.  โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่

8.  ประเทศที่มีโรงผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขนาดใหญ่ที่สุดในโลกคือข้อใด

                ก.  ประเทศเยอรมัน

                ข.  ประเทศแคนาดา

                ค.  ประเทศเวเนซุเอลา

                ง.  ประเทศสหรัฐอเมริกา

9.  ในปี พ.ศ.  2552  ประเทศใดจะได้ชื่อว่า  เป็นประเทศที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำได้เป็นอันดับ 1  ของโลก

ก.  ประเทศจีน

ข.  ประเทศญี่ปุ่น

ค.  ประเทศไทย

ง.  ประเทศมาเลเซีย

10.  ผลกระทบที่เกิดจากการใช้พลังงานน้ำผลิตกระแสไฟฟ้าคือข้อใด

                ก.  ต้นทุนในการผลิต

                ข.  อายุการใช้งานของโรงไฟฟ้า

                ค.  ประสิทธิภาพในการเดินเครื่อง

                ง.  การสร้างเขื่อนเพื่อใช้ในการกักเก็บน้ำ