พลังงานทดแทนในพระราชดำริ(word)

พลงั งานทดแทนในพระราชดาริAlternative Energy in the Royal Initiativeนางสาววไิ ลวรรณ์ ใหมจํ นั ทร์ รหสั 60561044นางสาวศศิวมิ ล พรมบงึ ลา รหสั 60561068นางสาวศริ ริ ตั น์ เปง็ ดว๎ ง รหสั 60561075นายศภุ กจิ อนิ ประดบั รหสั 60561082นายเศรษฐหริ ัณย์ เข่อื นแกว๎ รหสั 60561099นางสาวสดุ าภา ถงุ คา รหสั 60561129นางสาวสธุ ดิ า ทองสบื สาย รหสั 60561136นางสาวสนุ กิ า กนั ทา รหสั 60561143นางสาวสพุ นดิ า อนนั ต์ รหสั 60561150นางสาวสพุ ชิ ญา ศรชี ยั พนั ธุ์ รหสั 60561167โครงงานนเ้ี สนอเปน็ สวํ นหนงึ่ ของรายวชิ าสารสนเทศศาสตร์ เพอื่ การศกึ ษาคน๎ คว๎า 001221 ภาคเรยี นท่ี 1 ปีการศกึ ษา 2560 คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร

พลงั งานทดแทนในพระราชดาริAlternative Energy in the Royal Initiativeนางสาววไิ ลวรรณ์ ใหมจํ นั ทร์ รหสั 60561044นางสาวศศิวมิ ล พรมบงึ ลา รหสั 60561068นางสาวศริ ริ ตั น์ เปง็ ดว๎ ง รหสั 60561075นายศภุ กจิ อนิ ประดบั รหสั 60561082นายเศรษฐหริ ัณย์ เข่อื นแกว๎ รหสั 60561099นางสาวสดุ าภา ถงุ คา รหสั 60561129นางสาวสธุ ดิ า ทองสบื สาย รหสั 60561136นางสาวสนุ กิ า กนั ทา รหสั 60561143นางสาวสพุ นดิ า อนนั ต์ รหสั 60561150นางสาวสพุ ชิ ญา ศรชี ยั พนั ธุ์ รหสั 60561167โครงงานนเ้ี สนอเปน็ สวํ นหนงึ่ ของรายวชิ าสารสนเทศศาสตร์ เพอื่ การศกึ ษาคน๎ คว๎า 001221 ภาคเรยี นท่ี 1 ปกี ารศกึ ษา 2560 คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร

ใบรบั รองโครงงานชอื่ หัวข๎อโครงงาน พลังงานทดแทนในพระราชดาริผู๎ดาเนินโครงงาน นางสาววไิ ลวรรณ์ ใหมจํ ันทร์ รหสั 60561044 นางสาวศศวิ ิมล พรมบึงลา รหัส 60561068 นางสาวศิริรัตน์ เปง็ ด๎วง รหสั 60561075 นายศภุ กจิ อินประดับ รหัส 60561082 นายเศรษฐหิรณั ย์ เข่ือนแกว๎ รหัส 60561099 นางสาวสดุ าภา ถงุ คา รหสั 60561129 นางสาวสุธดิ า ทองสืบสาย รหสั 60561136 นางสาวสุนิกา กันทา รหสั 60561143 นางสาวสพุ นดิ า อนนั ต์ รหัส 60561150 นางสาวสุพชิ ญา ศรชี ัยพันธ์ุ รหัส 60561167ปีการศึกษา 2560………………………………………………………………………………………………………………………………………………คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลยั นเรศวร อนุมัตใิ ห๎ โครงงานฉบบั น้ีเป็นสวํ นหนึง่ ของการศึกษาตามรายวิชาสารสนเทศศาสตร์เพื่อการศึกษาค๎นคว๎า

ชอ่ื หวั ข๎อโครงงาน พลังงานทดแทนในพระราชดาริผู๎ดาเนินโครงงาน นางสาววไิ ลวรรณ์ ใหมํจนั ทร์ รหัส 60561044 นางสาวศศิวิมล พรมบึงลา รหสั 60561068 นางสาวศิรริ ตั น์ เปง็ ด๎วง รหสั 60561075 นายศุภกจิ อินประดบั รหัส 60561082 นายเศรษฐหิรณั ย์ เขือ่ นแก๎ว รหสั 60561099 นางสาวสุดาภา ถุงคา รหสั 60561129 นางสาวสุธิดา ทองสบื สาย รหสั 60561136 นางสาวสนุ ิกา กันทา รหัส 60561143 นางสาวสุพนดิ า อนนั ต์ รหสั 60561150 นางสาวสพุ ชิ ญา ศรชี ัยพนั ธ์ุ รหสั 60561167ปีการศกึ ษา 2560............................................................................................. ................................................................... บทคดั ยํอ โครงงานนี้เป็นการศึกษาพลังงานทดแทนในพระราชดาริ ซ่ึงในโครงงานนี้พลังงานทดแทนในพระราชดาริ ได๎รวบรวมข๎อมูลจากสื่ออินเทอร์เน็ต และหนังสือจากห๎องสมุดมหาวิทยาลัยนเรศวร จัดทาขึ้นเพ่ือให๎ได๎รพ๎ู ลงั งานทดแทนของพระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหัว โดยมีเนื้อหาสาระความร๎ูเก่ียวกับเรื่อง โครงการพลังงานทดแทน การผลิตไฟฟ้า (กังหันน้าผลิตไฟฟ้า ,พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานขยะ) ทาให๎งํายตํอการนามาศกึ ษา

Project title Alternative Energy in the Royal InitiativeName Miss Wilaiwan Maijan ID 60561044Miss Sasiwimon Prombunglam ID 60561068Miss Sirirat Pengduang ID 60561075Mr.Supakit Inpradab ID 60561082Mr.Sedthahirun Khuenkaew ID 60561099Miss Sudapha Thungkham ID 60561129Miss Suthida Thongsuepsai ID 60561136Miss Sunika Kanta ID 60561143Miss Supanida Anan ID 60561150Miss Supitchaya Srichaiphan ID 60561167Academic year 2560……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Abstract This project is a study of renewable energy in the Royal Initiative. In this project,Royal Alternative Energy has collected information from the library Naresuan University wasmade to know the reneable energy of His Majesst.The content of knowledge about theproject of renwable energy production electricity turbine Solar energy waste makes it easyto study.

กิตติกรรมประกาศ พลังงานทดแทนในพระราชดาริ ผู๎จัดทาขอขอบพระคุณท่ีปรึกษาปริญญานิพนธ์ คณะอาจารย์ ท่ีกรุณาใหค๎ วามรแ๎ู ละคาปรึกษาตํางๆ ในการจดั ทาปริญญานิพนธ์ ให๎สมั ฤทธผ์ิ ลไปด๎วยดี ขอกราบขอบพระคุณบิดา มารดา ท่ีให๎การอุปการะเลี้ยงดู สนับสนุนและสํงเสริม ให๎ได๎รับการศกึ ษาท่ดี ี รวมทง้ั เป็นผ๎ูคอยให๎กาลังใจเป็นอยํางดี และขอขอบคุณสาหรับกาลังใจจากเพื่อนๆนักศึกษารํวมช้ันเรียนทุกทํานที่ได๎เป็นสํวนรํวมในการทาปริญญานิพนธ์น้ี และหวังเป็นอยํางยิ่งวําปริญญานิพนธ์นี้จะเป็นประโยชน์กบั ทํานผสู๎ นใจ และผ๎ูเก่ียวขอ๎ ง คณะพยาบาลศาสตร์

คานา ปริญญานิพนธเ์ ลํมนี้จดั ทาข้ึนโดยมีเนื้อหาสาระความรูเ๎ กย่ี วกบั เรอื่ ง โครงการพลังงานทดแทน การผลิตไฟฟ้า (กังหันน้าผลิตไฟฟ้า ,พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานขยะ) ซึ่งเป็นโครงการในพระราชดาริในสมเด็จพระปรมนิ ทรมหาภูมิพลอดลุ ยเดช รัชกาลท่ี 9 โดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อให๎ผู๎ท่ีสนใจได๎ศึกษาหาความร๎ู และเพื่อเป็นการนอ๎ มราลกึ ในพระมหากรุณาธิคุณอยาํ งหาทสี่ ุดมิไดท๎ สี่ มเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่9 ได๎มีพระราชดารโิ ครงการนข้ี ึ้นมาเพอ่ื เปน็ ประโยชน์แกพํ สกนิกรชาวไทย คณะผ๎ูจัดทาจึงได๎ค๎นคว๎าและรวบรวมข๎อมูลที่เก่ียวข๎องกับหัวข๎อข๎างต๎น ซ่ึงได๎มีการจัดทาและนาเสนอในรูปแบบรายงาน คณะผ๎ูจัดทาหวังเป็นอยํางย่ิงวําโครงงานเลํมน้ีจะเป็นประโยชน์ตํอผู๎ท่ีสนใจศึกษาและผ๎ูสนใจไมํมากก็น๎อย สุดท๎ายน้ีขอขอบพระคุณอาจารย์ประจารายวิชาสารสนเทศศาสตร์เพ่ือการค๎นคว๎าทุกทาํ น ทไี่ ดใ๎ ห๎คาแนะนาในการจัดทารายงานเลมํ นี้ ผู๎จัดทา คณะพยาบาลศาสตร์ พฤศจิกายน 2560

สารบญั หนา๎ใบรับรองโครงงาน.......................................................................................................................ก.บทคดั ยํอภาษาไทย......................................................................................................................ข.บทคดั ยํอภาษาองั กฤษ.................................................................................................................ค.กิตติกรรมปรกาศ..........................................................................................................................ง.คานา................................................................................................ .............................................จ.สารบัญ..........................................................................................................................................ฉ.สารบัญตาราง................................................................................................................................ชสารบญั รูปภาพ..............................................................................................................................ชสารบญั สญั ลกั ษณ์และอกั ษรยํอ....................................................................................................ฌบทที่ 1 บทนา...............................................................................................................................1 ความเปน็ มาและความสาคญั ของโครงการ…………………............……….………………..1 วัตถุประสงค์ของโครงการ…………………………………………………………..…………………1 ประโยชนท์ ค่ี าดวําจะไดร๎ บั …………………………………………….…................................1 ขอบเขตการดาเนินงาน………………………………………………..….................................1 ขั้นตอนการดาเนินงาน…………………………………………………….................................2 แผนการดาเนินงาน………………………………………………………....................................2บทท่ี 2 หลักการและทฤษฎเี บื้องต๎น กงั หนั น้าผลิตไฟฟา้ …………………………………………………….......................................3 พลังงานแสงอาทติ ย์…………………………………………………….....................................13 พลงั งานขยะ……………………………………………………………………………………….………31บทที่ 3 วิธกี ารดาเนนิ งาน การแบงํ หน๎าท่ีในการทางาน...................................................................................39 วสั ดุ อปุ กรณ์ และโปรแกรมท่ีใช๎ในการดาเนนิ โครงงาน......................................39 ข้ันตอนการดาเนนิ งาน...........................................................................................39บทที่ 4 ผลการดาเนินงาน ผลการดาเนนิ งาน..................................................................................................41บทท่ี 5 บทสรุป บทสรุป............................................................................................ .....................42เอกสารอ๎างอิง…………………………………………………………………………………………………..............ญประวตั ผิ ๎ดู าเนนิ โครงงาน………………………………………………………………………………………………..ฏ

สารบญั ตารางตารางที่ หน๎า1 แสดงคณุ ลกั ษณะของเชอ้ื เพลิงขยะแตลํ ะชนดิ และระบบการเผาไหม๎............................................................................................................................. 372 สรปุ ประสิทธภิ าพทีไ่ ดจ๎ ากการผลติ พลงั งานในรูปแบบตาํ งๆ........................................... 42 สารบญั รปู ภาพรปู ที่ หนา๎1 กงั หนั นา้ ฟรานซิส…………………………………………………………….................................................... 52 กงั หนั นา้ ฟรานซสิ กงั หันนา้ แคปแลน กงั หันนา้ แดเรียซ…………...................................................103 สมการกาลงั ไฟฟ้าและพลังงานจากพลงั นา้ …………………………………………………………………….....114 ไฟฟา้ พลงั น้าจากอํางเก็บนา้ ……………………………………………….................................................... 125 ไฟฟา้ พลงั น้าแบบ Run-of-the-river……………………………………………………………….…………...... 136 ไฟฟ้าพลังน้าแบบสบู กลับ…………………………………………………………………………………….………... 137 โครงการบ๎านพลังงานแสงอาทิตย์………………………………………………………………………………........ 168 โครงการเครื่องอบแหง๎ พลังงานแสงอาทติ ย์……………………………………………………....................... 179 กราฟแสดงความต๎องการไฟฟ้า……………………………………………………………………….……………...... 1710 ความตอ๎ งการใช๎พลังงานเชือ้ เพลิงท่ัวโลก…………………………………………………..…………………...... 1811 ประเทศแถบเส๎นศูนยส์ ูตรทเ่ี ป็นพน้ื ทที่ ี่ไดร๎ บั รังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบ…………………………………..1912 แผนที่แสดงระยะเวลารงั สีดวงอาทิตย์ตกระทบ……………………………………………..……….…........... 1913 แผนทพี่ ลงั งานแสงอาทติ ย์……………………………………………………………………..……………………….. 2014 หลักการทางานของเซลลแ์ สงอาทติ ย์………………………………………………….……………….………….... 2115 กราฟแสดงความเข๎มแสง……………………………………………………………………………………………….... 2216 กราฟแสดงอุณหภูมิ………………………………………………………………………………….………………….... 2317 การทางานของแผงเซลล์………………………………………………………………………………………………..... 2418 เซลล์แสงอาทิตยช์ นิดผลึกซิลิกอน…………………………………………………………………………………….. 2519 เซลล์แสงอาทติ ยช์ นดิ ฟลิ ม์ บาง (Thin-film solar Cell)……………………………….......................... 2620 เซลล์แสงอาทิตย์ชนดิ ผลกึ แกลเลยี มอารเ์ ซไนด์……………………………………….………………............. 2621 อุปกรณ์ประกอบระบบเซลล์แสงอาทิตย์……………………………………………………………….……........ 2722 ระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบอิสระ……………………………………………………………………………………. 28

23 มเิ ตอร์ไฟฟ้า……………………………………………………………………………………….……………………........ 2824 ระบบเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบผสมผสาน………………………………………………….………………………...... 2925 การผลติ ไฟฟ้าพลงั งานที่เกิดจากความร๎อน…………………………..................................................... 3026 ระบบหอคอยที่มีตวั รบั ความร๎อน………………………………………………………………………………...….... 3127 ระบบหอคอยที่มตี วั รบั ความร๎อน………………………………………………………………………………….... 3128 ภาพแสดงการผลิตกระแสไฟฟ้าจากขยะตามแนวพระราชดารขิ นาด 230 kW………………………..3429 ภาพแสดงการผลติ กระแสไฟฟา้ จากขยะตามแนวพระราชดารขิ นาด 230 kW………………………..3530 ภาพแสดงการขยายผลการผลิตกระแสไฟฟ้าจากกา๏ ซขยะตามแนวพระราชดาริขนาด 1 MW…..3631 วิธกี ารรื้อบอํ ขยะเกํามาแปรรปู เปน็ สารปรบั ปรงุ ดิน……………….................................................... 36

สารบญั สญั ลกั ษณแ์ ละอกั ษรยอํkW = กโิ ลวัตต์MJ/m² = เมกะจูลตํอตารางเมตรkWh/m² = กิโลวัตตช์ ่วั โมงตอํ ตารางเมตรw/m² = วัตต์ตอํ ตารางเมตรm² = ตารางเมตร

บทท่ี 1 บทนาความเปน็ มาและความสาคญั ของโครงการ โครงการอันเน่ืองมาจากพระราชดาริน้ัน ได๎รับการริเร่ิมขึ้นต้ังแตํพระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยูํหัวเสด็จเถลิงถวัลยราชสมบัตรได๎ไมํนาน โดยงานสังคมสงเคราะห์สํวนใหญํ จะเป็นพระราชดารัสด๎านการแพทย์ที่พระราชทาน ความชํวยเหลือเพ่ือบรรเทาปัญหาเฉพาะหน๎า ในระยะแรกนั้นโครงการพระราชดาริ มีลักษณะการดาเนินการศกึ ษาค๎นควา๎ และทดลองเป็นการสํวนพระองค์ เพื่อเตรียมพระองค์ด๎านความรู๎และข๎อมูล ท่ีจะทรงนาไปประยุกต์ใช๎ในการแก๎ปัญหาและเผยแพรํวิทยาการสํูเกษตรกร โดยเริ่มโครงการจากพ้ืนท่ีรอบ ๆ ท่ีประทบั ในสวํ นภมู ภิ าคกํอน จากนนั้ จึงขยายขอบเขตออกไปสพํู น้ื ทเี่ กษตรกรรมที่กว๎างขึ้นวตั ถปุ ระสงคข์ องโครงการ - ตอ๎ งการร๎ทู ม่ี าของโครงการพลงั งานทดแทนในพระราชดาริ - ต๎องการรว๎ู ําแตํละโครงการในโครงการพลงั งานทดแทนมปี ระโยชน์อยํางไรประโยชนท์ คี่ าดวาํ จะไดร๎ บั โครงการพลังงานในพระราชดาริ เราสามารถนาความร๎ูที่ได๎รับไปปรับใช๎ในชีวิตประจาวัน คิดค๎นส่ิงประดิษฐ์ตํางๆขึ้นมา เชํน นาพลังงานน้ามาผลิตไฟฟ้า ใช๎พลังงานแสงอาทิตย์ผลิตแผงโซลาร์เซลล์ รู๎วิธีการจัดการขยะอยํางถูกวธิ ี นาขยะมาทาเปน็ พลังงาน ปุ๋ยขอบเขตการดาเนนิ งาน การศกึ ษาในเร่ืองโครงการพลังงานทดแทนในพระราชดาริ ได๎ศึกษาเร่ือง โครงการพลังงานผลิตไฟฟ้าโครงการพลงั งานแสงอาทิตย์ โครงการพลงั งานขยะขน้ั ตอนการดาเนนิ งาน แบํงวํางานมกี ารจัดทารปู เลมํ มีคนนาเสนอ และมีคนทาสไลด์นาเสนอ แล๎วแบงํ ตามความสามารถของเพ่อื นในกลมํุ ถนดั แบบไหนให๎ทาหัวขอ๎ นนั้

แผนการดาเนนิ งาน ระยะเวลาทีด่ าเนนิ โครงงานข้ันตอนการ ตลุ าคม พฤศจิกายนดาเนินงาน สปั ดาห์ สัปดาห์ สัปดาหท์ ่ี สปั ดาห์ที่ สัปดาหท์ ่ี สปั ดาห์ สัปดาหท์ ่ี สัปดาห์ ท่ี 1 ท่ี 2 3 4 1 ท่ี 2 3 ท่ี 41.แบงํ หน๎าที่ของสมาชิกในกลมํุ2.หาขอ๎ มลู ในโครงการพระราชดาริ3.ทาสไลด์นาเสนอ4.นาเสนองาน

บทท่ี 2 หลักการและทฤษฎเี บอื้ งตน๎กงั หนั นา้ ผลติ ไฟฟา้ ในหลวง รัชกาลที่ 9 ทรงสนพระราชหฤทัยในด๎านวิศวกรรมศาสตร์มาต้ังแตํทรงพระเยาว์ โดยเฉพาะเร่ืองเก่ียวกับการจัดการน้า ทาให๎พระองค์ทรงมีความร๎ู ความเชี่ยวชาญเรื่องเข่ือนเป็นอยํางดี เพ่ือจะได๎กระแสไฟฟ้าที่เหมาะสม รวมถึงต๎องไมํเป็นปัญหาตํอการใช๎น้าของเกษตรกร ด๎วยพระปรีชาสามารถของพระองค์ จึงทาให๎การพัฒนาด๎านพลังงานน้าในไทยเติบอยํางมั่นคง สร๎างประโยชน์ให๎ประชาชนท่ัวไปอยํางแท๎จริง โดยพระองค์จะทรงเน๎นการกํอสร๎างเขื่อนและโรงไฟฟ้าขนาดเล็กสาหรับเก็บกักน้า เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าไว๎ใช๎ในชุมชนใกล๎เคียง เสริมการทางานของเขื่อนขนาดใหญํที่จัดทาโดยภาครัฐ ซ่ึงจะทาให๎แตํละชุมชนใชท๎ รัพยากรไดเ๎ กิดประโยชนส์ งู สดุ และสามารถพึ่งพาตนเองได๎ ดังท่จี ะได๎เห็นวาํ มีโครงการไฟฟา้ พลงั งานน้าอนั เนอ่ื งมาจากพระราชดาริเกิดข้ึนเป็นจานวนมาก ไมํวําจะเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้าบ๎านสันติ ยะลา, โรงไฟฟ้าพลังน้าบ๎านยาง เชียงใหมํ, โรงไฟฟ้าพลังน้าบ๎านขุนกลางเชยี งใหมํ, โรงไฟฟ้าพลังน้าเข่ือนแมํงัดสมบูรณ์ชล เชียงใหมํ หรือแม๎กระท่ัง “เข่ือนภูมิพล” ท่ีพระองค์ทรงสนพระราชหฤทัยโครงการอยํูเสมอ ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต๎นของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้าคร้ังแรกของประเทศเน่ืองจากในขณะน้ันประเทศไทยมีโรงผลิตไฟฟ้าเพียง 2 แหํงเทํานั้น คือ โรงไฟฟ้าวัดเลียบและโรงไฟฟ้าสามเสนการไฟฟา้ ฝ่ายผลติ แหงํ ประเทศไทยกบั โครงการพฒั นาแหลงํ นา้ ตามพระราชดาริ ตน๎ กาเนดิ ของเขอ่ื นสาหรับผลติ ไฟฟ้าในประเทศไทย เดมิ ทีประเทศไทย ใช๎ฟืนและแกลบเป็นเช่ือเพลิงในการผลิตๆไฟฟ้า เมื่อครั้งสงครามท่ีข๎าเปลือกขายไมํได๎ราคา ก็เคยใช๎ข๎าวเปลือกเหลํานี้เป็นเช่ือเพลิงผลิตไฟฟ้ามาแลว๎ แตํไฟฟา้ กย็ ังไมพํ อใช๎ เมื่อมีพระราชบญั ญตั ิการไฟฟา้ ยันฮีในปี พ.ศ.๒๕๐๐ จึงกํอให๎เกิดการไฟฟ้าฝ่ายผลิตข้ึน มีการกํอสร๎างเขื่อนภูมิพลหรือชื่อเดิมวําเขื่อนยันฮี ซึ่งเป็นเข่ือนท่ีใหญํที่สุดในประเทศไทย และแทบจะใหญทํ ่สี ุดในเอเชียในเวลานน้ั เข่อื นภมู ิพลเปน็ เข่ือนทใ่ี หป๎ ระโยชนท์ ัง้ การเกษตรและการเกษตรและการไฟฟ้าในตอนเริ่มต๎นประเมินกันวํามีคําใช๎จํายในการกํอสร๎างประมาณ ๕๐ ล๎านดอลลาร์ ซ่ึงในขณะนั้นอัตราแลกเปลี่ยนเงินไทยและเงินดอลลาร์สหรฐั ประมาณ ๑๒ บาทตอํ ดอลลาร์ เมือ่ คดิ เปน็ เงินไทยประมาณหน่ึงพันล๎านบาท ซ่ึงคํอนข๎างสูงมากในเวลาน้ัน มีคาถามมากมายวําจะไปเอาเงนิ จานวนมากขนาดน้ันมาจากไหน ในท่ีสุดก็ไปกู๎จากธนาคารโลก ซ่ึงคิดดอกเบ้ีย ๕ เปอร์เซ็นต์เป็นเวลา ๒๐ ปี เข่ือนภูมิพลจึงเกิดข้ึนมา ทุกคนร๎ูวําเข่ือนน้ีเป็นเข่ือนอเนกประสงค์ใชไ๎ ด๎ทงั้ ไฟและเกษตรกรรม โดยเฉพาะทํงุ ราบภาคกลางที่สามารถทานาได๎มากกวําปีละครั้ง และเกษตรกรก็ไมํตอ๎ งเสียคํานา้ ท่ีเขอื่ นสงํ มาให๎ด๎วย เพราะเขอ่ื นมีเงนิ รายได๎จากการขายไฟฟา้ ไปใช๎หน้ีคืนธนาคารโลกอยํแู ลว๎ \" ด๎วยพระปรีชาสามารถและสายพระเนตรอันกว๎างไกลของพระองค์ได๎ทรงพระราชทานแนวพระราชดาริด๎านการพัฒนาพลังงาน ได๎เป็นท่ีประจักษ์แกํพสกนิกรชาวไทยและชาวตํางประเทศ อันกํอให๎เกิด

ประโยชน์ตํอการพัฒนาประเทศนานัปการ สร๎างความมั่นคงทางด๎านพลังงาน อีกทั้งยังชํวยให๎เกษตรกรมีรายไดแ๎ ละมีชวี ติ ความเปน็ อยํูท่ีดขี ้ึน ทรงมีพรอัจฉริยภาพในการเปน็ นกั ประดิษฐ์คิดค๎น ทรงแสวงหาเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับการนาไปปฏิบัติโดยไมํซับซ๎อนและยุํงยาก จึงนับเป็นความโชคดี และความภาคภูมิใจยิ่งของประชาชนชาวไทย ที่ได๎อยูํใต๎รํมพระบรมโพธิสมภารแหํงพระมหากษัตริย์ผู๎ทรงเป่ียมด๎วยพระเมตตาและพระมหากรณุ าธิคุณ พลงั งานน้า คือหนง่ึ ในพลงั งานหลักในหลายประเทศท่ัวโลกการนาเอาพลังงานน้ามาใช๎ประโยชน์มีอยูํดว๎ ยกันหลายแนวทาง ไมํวําจะ เป็นพลังงานนา้ ตก พลังงานกระแสน้าเชยี่ ว พลังงานคล่ืน พลังงานน้าข้ึน น้าลงหลักการกค็ ือการอาศยั มวลน้าท่เี คลือ่ นท่ีเป็นแหลงํ พลังงาน ท้งั นี้ เวลาพูดถงึ “พลังงานน้า” โดยทว่ั ไปจะหมายถึงพลังงานจากนา้ ตกและ กระแสน้าเช่ียว หรือพลังงานน้าที่ผลิตได๎จากฝาย อาํ งเกบ็ นา้ และเขือ่ น หรือท่ีในภาษาอังกฤษใช๎คาวํา hydropower สํวนพลังงานจากคล่ืน ทะเลและน้าข้นึ น้าลง ต๎องอาศยั พลังงาน ประเภทอื่นรํวมด๎วย เชํน พลังงานลม ดวง จันทร์ และการเคล่ือนที่ของโลก จึงไมํถูกจัด เป็นพลังงานน้าโดยตรง ภายหลังการคิดค๎นระหัดน้า (water wheel) ขึ้นในหลายอารยธรรมทั่วโลกเม่ือ หลายคริสต์ศตวรรษกํอน มนุษย์ได๎อาศัยพลังงานน้าเพื่อการชลประทาน การเกษตร จนมาถึงปลายคริสต์ศตวรรษ ท่ี 19 จึงเร่ิมมีการใช๎พลังงานน้าเพื่อผลิตไฟฟ้า พัฒนาการของพลังงาน น้าในยุคแรกมีลักษณะของการสํงตอํ พลังงานโดยตรง (direct mechanical power transmission) ทาให๎พ้ืนท่ีรองรับพลังงานท่ีผลิตไดถ๎ ูก จากัดอยูเํ ฉพาะบรเิ วณใกล๎กับแหลํงพลังงาน เมื่อระบบสายสํงไฟฟ้ามี ประสิทธิภาพมากพอ พลังงานน้าจึงได๎ถูกใช๎เพื่อการผลิตไฟฟ้าอยํางกว๎าง ขวางข้ึน ท่ีเราค๎ุนเคยกันดีและมีความสาคัญกับโลกพลังงานก็คือพลงั งาน น้าจากเขื่อนขนาดใหญํ กุญแจของวิวัฒนาการของพลังงานน้าเพื่อการผลิตไฟฟ้าอยํูที่ กังหันน้า (water turbines หรือhydraulic turbines) โดยกังหันน้าที่ ได๎รับการพัฒนาจนกลายเป็นกังหันน้าสมัยใหมํรุํนแรกท่ีใช๎กันอยํางแพรํหลายที่สุดในปัจจุบัน มีช่ือวํา กังหันน้าฟรานซิส (Francis turbine) ถูกคิดค๎นขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1849 โดยเจมส์ฟรานซสิ (James Francis) ดงั รูปภาพ รปู ที่ 1กงั หนั นา้ ฟรานซิส ( ท่มี า : https://sites.google.com/site/rongfifaphlangnganna)

ความสาเร็จ ของการพัฒนาและตํอ ยอด กังหันน้าในยุคนั้นทาให๎มีการ ต้ังโรงงานไฟฟ้าพลังน้าข้ึนในยุคหลัง แหํงแรกที่อังกฤษ ในปี ค.ศ. 1878 และอีกไมํก่ีปีตํอมาท่ีสหรัฐอเมริกา และกระจายไปยังอีกหลายประเทศ ทั่วโลกอยํางรวดเร็ว กังหันน้าฟรานซิส 60 พลังงานทดแทนเพ่ืออนาพลังงานน้าเป็นพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพในการผลิตไฟฟ้า โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าพลังน้าจากเข่ือนขนาดใหญํ แตํก็ไมํสามารถตอบได๎ วําค๎ุมคําพอจะแลกกับผลกระทบมหาศาลที่เกิดข้ึนกับสิ่งแวดล๎อมหรือไมํ ทาให๎มีความพยายามในการหลกี เล่ยี งการกอํ สร๎างเข่อื นขนาดใหญํ แลว๎ หนั ไปใชพ๎ ลงั งานทดแทนประเภทอื่น ไมํตํางจากพลังงานฟอสซลิ เม่ือวนั ที่ 7 พฤศจกิ ายน 2538 พระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหัวได๎พระราชทานพระราชดาริแกํ นายรุํงเรือง จุลชาต อธิบดีกรมชลประทาน พลตารวจเอก จาลอง เอ่ียมแจ๎งพันธุ์ ผู๎ชํวยอธิบดีกรมตารวจและนายจริย์ ตุลยานนท์ อดีตอธิบดีกรมชลประทานและกรรมการมูลนิธิชัยพัฒนา ให๎หนํวยราชการที่เกี่ยวข๎องรํวมกันเรํงศึกษาพิจารณาวางโครงการและดาเนินการปรับปรุงขุดลอก พร๎อมกํอสร๎างอาคารประกอบในคลองลัดโพธิ์ตามความเหมาะสม ซึ่งเม่ือได๎ปรับปรงุ แล๎วเสร็จ สามารถลดระยะทางการไหลของนา้ ในแมํน้าเจ๎าพระยาชํวงคุ๎งน้าที่ไหลผํานพ้ืนที่ตาบลบางกระเจ๎า อาเภอพระประแดง จากเดิมระยะทางประมาณ 18 กิโลเมตร เหลือประมาณ 600 เมตรเทํานน้ั การระบายน้าทร่ี วดเร็วนี้ ชวํ ยบรรเทาปญั หานา้ ทํวมกรงุ เทพฯและปรมิ ณฑล กรมชลประทาน ดาเนินการปรับปรุงคลองลัดโพธิ์ (กว๎าง 80 เมตร ยาว 665 เมตร) และติดตั้งบานระบายน้าจานวน 4 บาน ทาให๎มีอัตราระบายน้าประมาณ 500 ลูกบาศก์เมตร/วินาที สามารถลดระดับน้าในแมนํ า้ เจา๎ พระยาประมาณ 5-13 เซนติเมตร ในอดีต คลองลัดโพธิ์เป็นคลองลัดแนวเหนือ-ใต๎ของคุ๎งน้าของแมํน้าเจ๎าพระยา บริเวณหมูํท่ี 9 ตาบลทรงคนอง อาเภอพระประแดง จังหวัดสมุทรปราการ แตํมีสภาพตื้นเขิน หากปรับปรุงคลองลัดโพธิ์ จะชํวยให๎แมํน้าเจ๎าพระยาไหลลัดลงทะเลได๎สะดวกและรวดเร็วยิ่งข้ึน ซ่ึงจะชํวยแก๎ไขปัญหาน้าทํวมกรุงเทพฯและปรมิ ณฑล เมื่อวันท่ี 17 พฤศจิกายน 2549 พระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหัวได๎มีพระราชดาริเพ่ิมเติมเก่ียวกับพลังงานน้าอนั มหาศาลท่รี ะบายผํานประตรู ะบายนา้ น้ี และความเป็นไปได๎ในการนาไปใช๎ประโยชน์ ตํอมา เมื่อวันท่ี 29 มีนาคม 2550 กรมชลประทานได๎ทาบันทึกข๎อตกลงความรํวมมือทางวิชาการกับคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ในโครงการศึกษาวิเคราะห์ศักยภาพของคลองลัดโพธ์ิอันเนือ่ งมาจากพระราชดาริ ดา๎ นไฟฟา้ พลงั นา้ รํวมศกึ ษาวเิ คราะหศ์ ักยภาพของคลองลัดโพธิ์ อันเน่อื งมาจากพระราชดาริดา๎ นไฟฟ้าพลงั น้าโดยโครงการนส้ี บื เน่ืองมาจากโครงการปรับปรุงคลองลัดโพธ์ิอันเนื่องมาจากพระราชดาริเพ่ือการแก๎ไขปัญหาน้าทํวมตลอดสองฝั่งแมํน้าเจ๎าพระยา รศ.ดร.เจษฎา แก๎วกัลยา ผู๎อานวยการโครงการคึกษาวิเคราะห์ศักยภาพของคลองลัดโพธ์ิอันเน่ืองมาจากพระราชดาริด๎านไฟฟ้าพลังน้าและการปรับปรุงคุณภาพน้ากลําววํา “โครงการคลองลัดโพธ์ิอันเนื่องมาจากพระราชดาริต้ังอยํูที่ตาบลทรงคะนอง อาเภอพระประแดง จังหวัดสมุทรปราการ โดยมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์รับหน๎าที่ในการศึกษาทบทวนองค์ความรู๎เก่ียวกับพลังน้า (Hydro Power) ที่จะนามาประยุกต์ใช๎กับคลองลัดโพธิ์และโครงการชลประทานทัว่ ประเทศในการผลติ ไฟฟ้าพลังน้าด๎วยความเร็วกระแสน้าตามลักษณะทางกายภาพของโครงการ

ฯ ศึกษาวิเคราะห์เพ่ือกาหนดแนวทางการบริหารจัดการประตูคลองลัดโพธิ์ท้ังฤดูฝนและฤดูแล๎งที่เหมาะสมรวมถึงการปรับปรงุ คณุ ภาพนา้ ในแมํน้าเจ๎าพระยาตอนลาํ งดว๎ ย” รศ.ชัยวฒั น์ ขยนั การนาวี หวั หน๎าโครงการ กลําววํา “ทีมนักวิจัยได๎ออกแบบชุดกังหันพลังน้าต๎นแบบที่สอดคลอ๎ งกบั การบรหิ ารจัดการประตูคลองลดั โพธ์ิ มปี ระสทิ ธิภาพสูง สะดวกตํอการปฏบิ ัติงานและซํอมบารุงมีราคาประหยัด 2 แบบ คือ แบบหมุนตามแนวแกน (Axial Flow) และแบบหมุนขวางการไหล (Cross Flow)โดยใบพัดตน๎ แบบท่ีวิเคราะห์และผลิตข้ึนแบบหมุนตามแนวแกนมีเส๎นผําศูนย์กลาง 2.00 เมตร และแบบหมุนขวางการไหลมีเส๎นผําศูนยก์ ลาง 1.00 เมตร ยาว 2.50 เมตร ที่ความเรว็ น้าออกแบบ 2.0 เมตร/วินาที (DesignVelocity) จะไดก๎ าลังไฟฟา้ สงู สดุ 5 kW. ซึ่งชดุ กงั หันพลังน้าต๎นแบบทั้ง 2 จะประกอบและติดต้ังกับโครงเหล็กท่ีปรับขึ้น ลงได๎ที่ท๎ายประตูคลองลัดโพธิ์ ใช๎กังหันพลังน้า เป็นต๎น กาลังที่เชื่อมตํอกับเกียร์ทดรอบไปหมุนเครอื่ งกาเนดิ ไฟฟา้ แบบแมํเหลก็ ถาวรทีบ่ รรจอุ ยูํภายในกลํองท่ีจมน้าได๎ โดยโครงเหล็กจะอยํูในชํองใสํบานซํอมบารุง (Bulkhead) ที่ตอมํอท๎ายประตูคลองลัดโพธิ์ เม่ือเดินชุดกังหันน้าต๎นแบบจะได๎พลังงานไฟฟ้าเป็นแบบกระแสสลับ แล๎วใช๎ Rectifier เปล่ียนเป็นกระแสตรงแล๎วเชื่อมตํอเข๎ากับอุปกรณ์แปลงและควบคุมกระแสไฟฟา้ (Inverter & Controller) ซงึ่ จะปรบั แรงดันและความถเี่ พื่อเชื่อมตํอกับระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้านครหลวง โดยได๎ทดลองผลิตกระแสไฟฟ้าไป เม่ือวันที่22 พฤศจิกายน 2551 ได๎กาลังไฟฟ้าสูงสุด 5.74 kW.ซึ่งสูงกวําท่ีได๎วิเคราะห์และคานวณออกแบบไว๎ ทาให๎มั่นใจได๎วําการวิจัย และออกแบบ ชุดกังหันต๎นแบบในครงั้ น้ี สามารถจะนาไปขยายผลในการผลิตไฟฟ้าทีป่ ระตูระบายของกรชลประทานทม่ี ีอยทูํ ่ัวประเทศได๎” จากผลการวิจัยเพ่ือวิเคราะห์ศักยภาพของคลองลัดโพธ์ิอันเน่ืองมาจากพระราชดาริด๎านไฟฟ้าพลังน้าสามารถนาองคค์ วามรท๎ู ีไ่ ด๎จากการวจิ ัยครั้งนไ้ี ปตํอยอดและขยายผลการผลิตกงั หนั พลังน้า ในประเทศ ซงึ่ การผลติ ชดุ กังหนั พลังนา้ ตน๎ แบบดงั กลาํ วได๎ใช๎อุปกรณ์จากตํางประเทศคือเครื่องกาเนิดไฟฟ้าแบบแมํเหล็กถาวร (Permanent Magnet Generator) และอุปกรณ์แปลงและควบคุมกระแสไฟฟ้า(Inverter & Controller) ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากรน้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ รํวมกับกรมชลประทาน ดาเนนิ การทดลองติดตั้งกังหันพลงั น้า แบบหมนุ ตามแนวแกน และแบบหมุนขวางการไหล ในชํองประตนู ้าคลองลดั โพธ์ิ เพ่ีอเป็นต๎นกาลังไปหมุนเครื่องกาเนิดไฟฟ้าแบบแมํเหล็กถาวร ซ่ึงเมื่อทดลองเดินเคร่ืองวนั ท่ี 22 พฤศจกิ ายน 2551 พบวาํ สามารถผลิตกาลังไฟฟา้ สงู สดุ 5.74 กโิ ลวัตต์ กงั หนั พลงั นา้ ดังกลาํ ว สามารถนาไปขยายผลที่ประตรู ะบายนา้ ตํางๆ ทีม่ ศี ักยภาพพอท่ีจะผลิตไฟฟ้าได๎เชํน ประตูระบายบรมธาตุ ประตูระบายพลเทพ และประตูระบายมโนรมย์ เป็นต๎น ซึ่งจะทาให๎ไมํต๎องนาเข๎าอุปกรณ์จากตํางประเทศเพื่อเป็นการใช๎พลังงานทดแทนในการผลิตไฟฟ้าและชํวยลดสภาวะโลกร๎อนอีกทางหนง่ึ ด๎วย ทัง้ นไ้ี ดด๎ าเนินการจดสิทธิบตั รกงั หนั พลังน้าเป็นท่ีเรียบร๎อยแล๎วและจะได๎นาไปใช๎ในพ้ืนที่ชลประทานอน่ื ๆตํอไป

กงั หนั ไฟฟา้ พลงั น้า “คลองลดั โพธ”ิ์ “คลองลัดโพธิ์” เป็นชื่อที่คนไทยรู๎จักดี ด๎วยความซาบซึ้งในพระมหากรุณาธิคุณและพระอัจฉริยภาพแหํงพระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยูํหัว และจากการที่ได๎ประจักษ์ถึงประสิทธิภาพในการแก๎ปัญหาน้าทํวมได๎อยํางชะงดั “คลองลัดโพธ์ิ” เป็นชอื่ ท่ีคนไทยรู๎จักดี ด๎วยความซาบซ้ึงในพระมหากรุณาธิคุณและพระอัจฉริยภาพแหํงพระบาทสมเดจ็ พระเจ๎าอยหูํ วั และจากการที่ไดป๎ ระจกั ษถ์ ึงประสิทธภิ าพในการแกป๎ ัญหาน้าทํวมไดอ๎ ยํางชะงัด ทุกวันน้ี ประโยชน์ที่เกิดข้ึนของโครงการ ได๎ชํวยให๎ประชาชนมีความสุขขึ้นมาก ดังท่ีนายวัชระ เติมวรรธนภัทร์ นายกองค์การบริหารสํวนตาบลทรงคนอง อ.พระประแดง จ.สมุทรปราการ กลําววํา “หลังจากมีโครงการลัดโพธิ์ ในปี 2549 ก็ไมํมีปัญหาน้าทํวมในพ้ืนที่อีกเลย ชํวงฤดูน้าหลาก สามารถระบายน้าได๎เร็วในชวํ งน้าทะเลหนนุ สงู นา้ ก็ไมํไหลทวํ มพนื้ ทีอ่ กี ” แตํโครงการคลองลัดโพธิ์อันเนื่องมากจากพระราชดาริ กาลังจะกํอเกิดประโยชน์มหาศาลตามมาอีกเมอื่ พระบาทสมเดจ็ พระเจา๎ อยํูหวั พระราชทานพระราชดารเิ พม่ิ เติมให๎ นายสวัสดิ์ วัฒนายากร องคมนตรี รับไปพิจารณาวาํ จะใชพ๎ ลังงานนา้ ทีร่ ะบายผํานคลองทาประโยชน์อยาํ งอน่ื ได๎อกี หรือไมํ จึงเป็นที่มาของโครงการศึกษาวิเคราะห์ศักยภาพของคลองลัดโพธิ์ ด๎านไฟฟ้าพลังน้าและการปรับปรุงคุณภาพนา้ ซึง่ เปน็ ความรํวมมือระหวํางกรมชลประทานกับมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ทาการศึกษาวิจัยจนได๎ต๎นแบบ กังหันพลังน้าอาศัยพลังงานจลน์จากความเร็วของกระแสน้าไหลข้ึน 2 แบบ คือ แบบหมุนตามแนวแกน (Axial Flow) และแบบหมุนขวางการไหล (Cross Flow) ทาการเชื่อมตํอเข๎ากับเครื่องกาเนิดกระแสไฟฟ้า ตดิ ต้งั บรเิ วณประตรู ะบายนา้ เพอื่ ผลติ ไฟฟ้ า้ พลังน้า กังหันแบบหมุนตามแนวแกน ขนาดเส๎นผําศูนย์กลาง 2 เมตร และแบบหมุนขวางการไหล ขนาดเส๎นผําศูนย์กลาง 1.00 เมตร ยาว 2.50 เมตร ทั้ง 2 แบบจะประกอบกับโครงเหล็กเป็นต๎นกาลังของเครื่องกาเนิดไฟฟา้ แบบแมเํ หล็กถาวร มีเกยี รท์ ดอยูภํ ายในกลํองท่จี มน้าได๎ กาลังและแรงดันไฟฟ้าท่ีได๎จะขึ้นอยูํกับความเร็วรอบ เชํนหากความเร็วที่ 200 รอบตํอนาที จะได๎กาลังไฟฟ้า 5 กิโลวัตต์ตํอวัน และ Open Circuit Voltage 650 โวลต์ จะเป็นต๎นกาลังไปหมุนเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้าแบบแมํเหล็กถาวร ทาให๎ได๎พลังงานไฟฟ้าแบบกระแสสลับ และใช๎ Rectifier เปล่ียนกระแสไฟฟ้าเป็นกระแสตรงแล๎วเช่ือมตํอเข๎ากับ Inverter & Controller ซ่ึงจะปรับแรงดันและความถ่ีเพ่ือเชื่อมตํอกับระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้านครหลวง จากการทดลองเดินกังหันพลังน้าต๎นแบบ พบวํา ได๎กาลังไฟฟ้าสูงสุดท่ี 5.74กโิ ลวตั ต์ตอํ วนั ความร๎ูที่ได๎จากการวิจัยเพ่ือวิเคราะห์ศักยภาพของคลองลัดโพธ์ินี้ จะถูกนาไปตํอยอดเพื่อการผลิตกังหันพลังน้าในประเทศ ซึ่งปัจจุบันยังต๎องใช๎วัสดุอุปกรณ์จากตํางประเทศอยํู แตํเมื่อมีการขยายผล จนสามารถประยุกต์ใช๎กับประตูระบายน้าของกรมชลประทานที่มีอยูํทั่วประเทศได๎ ในอนาคต ก็จะไมํต๎องนาเข๎าวัสดอุ ปุ กรณ์จากตาํ งประเทศ จะชวํ ยประหยดั งบประมาณของประเทศลงไดอ๎ ยาํ งมหาศาล พลงั งานน้า เป็นทรัพยากรธรรมชาติท่ีมีปริมาณมหาศาลกินพ้ืนท่ีเกือบสามในสี่ ของพ้ืนผิวโลก และมีอยูแํ ทบไมํมีวันหมดส้ิน เน่ืองจากน้าในอาณาจักร ของน้ามีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักร หรือที่เราเรียกวําวัฏจักรของน้า เร่ิม จากดวงอาทิตย์แผํพลังงานความร๎อน ทาให๎น้าบนพื้นผิวโลกระเหยกลาย เป็นไอลอยตัวสูงข้ึน

(พลังงานศักย์) เม่ือกระทบกับความเย็นก็ควบแนํน เป็นฝนตกลงมา (พลังงานจลน์) ด๎วยแรงโน๎มถํวงของโลกวนอยอํู ยาํ งนี้ ตอํ เน่ืองตลอดเวลากงั หนั นา้ กบั พลงั งานนา้ กังหันน้าเป็นสํวนประกอบสาคัญของการผลิตไฟฟ้าพลังน้า เป็น เคร่ืองจักรกลที่ชํวยในการเปลี่ยนพลังงานของการไหลของน้าซงึ่ เปน็ พลงั งานจลนไ์ ปเปน็ พลงั งานรูปอ่ืน โดยอาศัยแรงท่ีน้ากระทากับใบพัด ของกังหันน้า ทาให๎เพลาหมุนเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้า กังหันน้าผลิตไฟฟ้ามีอยูํด๎วยกันหลายรูปแบบ แบํงได๎เป็นสองประเภทใหญํๆ ตามหลักการทางานของหลกั ฟสิ ิกส์ คือ กังหันน้าแบบ แรงกระแทก (impulse turbines) และกังหันน้าแบบแรงสะท๎อน (reaction turbines) กังหันน้าแบบแรงกระแทก บ๎างเรียกวํากังหันน้าหัวฉีดเน่ืองจาก ต๎องอาศัยแรงฉีดของหัวฉีดน้าในการเปลี่ยนความเร็วของน้าท่ีไหลจาก อํางเก็บน้าบนที่สูงลงมาตามทํอท่ีลดระดับลงมา เพื่อทาให๎เกิดแรงดันที่ ทาให๎ใบพัดของกังหันน้าหมุนเพลาที่ตํออยํูกับเครื่องกาเนิดผลิตไฟฟ้า ตัวอยํางของกังหันน้าแบบแรงกระแทก คือ กังหันน้าแบงคี (Banki turbine) กังหันน้าเพลตัน (Peltonturbine) และกังหันน้าเทอร์โก (Turgo turbine) กังหันน้าแบบแรงกระแทกนิยมใช๎กับเข่ือนหรืออํางเก็บน้าท่ีมี หัวน้าสูง กังหันน้าแบบแรงสะท๎อน เป็นกังหันน้าที่ต๎องอาศัยแรงดันของน้า ซึ่งเกิดความแตกตํางของระดับน้าทีอ่ ยํดู ๎านหน๎าและดา๎ นท๎ายของกังหนั น้ามาทาใหใ๎ บพดั ของกังหนั นา้ หมนุ ตัวอยํางของกังหันน้าแบบแรงกระแทก คือ กังหันน้าฟรานซิส กังหันน้าแคปแลน (Kaplan turbine)กังหันน้าแดเรียซ (Deriaz turbine) กังหันน้าแบบแรงสะท๎อนนิยมใช๎กับแหลํงน้าท่ีมีหัวน้าต่าถึงปานกลางดังรูปภาพ รูปที่ 2 กังหันนา้ ฟรานซสิ กังหนั นา้ แคปแลน กงั หนั น้าแดเรยี ซ (ที่มา : https://sites.google.com/site/rongfifaphlangnganna)

พลังน้าได๎ถูกใช๎ประโยชน์มาแล๎วหลายร๎อยปี กังหันน้าสาหรับยกน้าขึ้นสํูท่ีสูงเพื่อใช๎ประโยชน์ในครัวเรือนและการชลประทาน เพ่ือหมุนเครื่องจักรในโรงงานสีข๎าว โรงงานทอผ๎า โรงงานเล่ือยไม๎ และโรงงานอตุ สาหกรรมตาํ งๆ ในปัจจบุ ัน นยิ มใชใ๎ นการผลิตไฟฟ้า ซึ่งเรียกวาํ ไฟฟ้าพลงั นา้ กังหันน้าเป็นอุปกรณ์ท่ีใช๎ในการเปล่ียนพลังงานจลน์ที่มีอยํูในน้าให๎เป็นพลังงานกลเพ่ือผลิตกระแสไฟฟ้า และในการคานวณหาคําสัมประสิทธิ์ตํางๆ ของกังหันน้าน้ันมีความยํุงยากมากข้ึน เนื่องจากตัวแปรท่ีไมรํ ูค๎ าํ มีมาก และยากสาหรับการคานวณด๎วยมือ และต๎องใช๎เวลามากในการคานวณ เพ่ือลดเวลาในการทางานวิจยั ลง จงึ ได๎นาโปรแกรมคานวณทางด๎านพลศาสตร์ CFdesign V9 มาชํวยในการคานวณหาคําตํางๆที่เราต๎องการ เพอ่ื ใหส๎ ามารถออกแบบกงั หันได๎ถูกต๎องตํอการใช๎งานจริงมากท่สี ุด การคานวณการไหลแบบพลศาสตร์ (Computational Fluid Dynamic: CFD) ในปัจจุบันได๎ถูกพัฒนาจนมคี วามสามารถทานายการไหลได๎ถูกต๎องในระดับทย่ี อมรับได๎ การใช๎ CFD ทานายพฤติกรรมการไหลผํานกังหันน้าได๎สาเร็จจะเป็นเคร่ืองมือที่ใช๎ในการชํวยวิเคราะห์วิจัยกังหันน้าตํอไปได๎ งานวิจัยนี้ประเมินศักยภาพของ CFD ในการศกึ ษาการไหลผาํ นกังหนั นา้ ผลิตไฟฟา้ ขนาดเล็ก เพอื่ ใชเ๎ ป็นเครื่องมือในการออกแบบวิจัยและพฒั นากังหนั น้าใหม๎ ีประสทิ ธภิ าพท่ีดขี ึน้ ไดต๎ อํ ไปหลกั การทางานของไฟฟ้าพลงั นา้ ไฟฟ้าพลังน้า คือ ไฟฟ้าที่เกิดจากพลังน้า โดยใช๎พลังงานจลน์ของน้าซ่ึงเกิดจากการปลํอยน้าจากที่สูงหรอื การไหลของนา้ หรือการข้นึ -ลงของคลนื่ ไปหมุนกงั หันน้า (Turbine) และเครื่องกาเนิดไฟฟ้า โดยพลังงานที่ได๎จากไฟฟ้าพลังน้าน้ี ขึ้นอยูํกับปริมาณน้า ความแตกตํางของระดับน้า และประสิทธิภาพของกังหันน้าและเครอ่ื งกาเนดิ ไฟฟ้า กาลังไฟฟา้ และพลงั งานจากพลังน้า สามารถคานวณไดจ๎ ากสมการ ดงั นี้ ดังรูปภาพ รปู ที่ 3 สมการกาลงั ไฟฟา้ และพลงั งานจากพลงั นา้

รปู แบบของไฟฟา้ พลงั น้า โดยทว่ั ไป รูปแบบของไฟฟ้าพลังน้าท่ีนยิ มใชก๎ นั แพรํหลาย มี 3 ประเภท คือ 1. ไฟฟ้าพลังน้าจากอํางเก็บน้า อํางเก็บน้าจะทาหน๎าที่รวบรวมและเก็บกักน้า เม่ือปลํอยน้าจากอํางเกบ็ นา้ ลงสทํู ่ตี ่าโดยแรงดึงดูดของโลก พลังน้าท่ีเกิดจากการไหลจะหมุนกังหันน้า (Turbine) และเคร่ืองกาเนิดไฟฟา้ ในกรณที ่ีเป็นอาํ งเก็บน้า ขนาดใหญํ จะทาให๎สามารถบริหารจัดการน้าได๎สะดวก ดังนั้น ในเชิงเศรษฐศาสตร์หรือธุรกิจแล๎ว โรงไฟฟ้าพลังน้าประเภทน้ี มักผลิตไฟฟา้ ในชํวงทมี่ ีความตอ๎ งการไฟฟ้าสูง ซ่ึงเป็นชํวงที่ให๎คาํ ตอบแทนสงู ปริมาณไฟฟ้าท่ีผลิตได๎จากโรงไฟฟ้าพลังน้าจากอํางเก็บน้าจะผันแปรตามปริมาณน้าที่ปลํอยจากอํางเกบ็ นา้ และความแตกตาํ งระหวํางระดบั นา้ ในอาํ งเก็บน้าและระดับน้าทป่ี ลํอย (ด๎านทา๎ ยน้า) โดยทั่วไป โครงการไฟฟ้าพลังน้าสํวนใหญํจะเป็นในรูปแบบของไฟฟ้าพลังน้าจากอํางเก็บน้า ในประเทศไทยก็เชํนเดียวกัน เชํน โรงไฟฟ้าพลังน้าเข่ือนภูมิพล (แมํน้าปิง จังหวัดตาก) โรงไฟฟ้าพลังน้าเขื่อนสริ กิ ิต์ิ (แมํนา้ นําน จงั หวัดอตุ รดติ ถ)์ และโรงไฟฟา้ พลงั นา้ เข่ือนศรนี ครนิ ทร์ (แมนํ า้ แควใหญํ จังหวัดกาญจนบุรี)เปน็ ตน๎ รปู ที 4 ไฟฟ้าพลงั น้าจากอํางเก็บนา้

2. ไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river โรงไฟฟ้าพลังน้าประเภทนี้ เป็นรูปแบบท่ีไมํมีอํางเก็บน้าเป็นองค์ประกอบ จึงไมํมีการบริหารจัดการน้า ดังน้ัน โรงไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river จะทางานตลอดเวลาตามปริมาณน้าที่ไหลในแมํน้า เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river มักสร๎างอยํูในบริเวณพื้นทค่ี อํ นขา๎ งราบ และมอี าคารสาหรบั ทดน้าใหส๎ งู ข้ึน ดว๎ ยข๎อจากัดด๎านภมู ปิ ระเทศ ทาให๎ความแตกตํางระหวํางระดับน้าท่ีทดข้ึน กับระดับท่ีปลํอยทางด๎านท๎ายน้ามีความแตกตํางกันไมํมากนัก ดังนั้น ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได๎จากโรงไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river จึงผันแปรตามปริมาณน้าเป็นสาคัญ โรงไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river มักกํอสร๎างในบริเวณที่มีปริมาณน้าคํอนข๎างมาก และมีน้าไหลตลอดปี แตํมีภูมิประเทศไมํเหมาะสมที่จะกํอสร๎างอํางเก็บน้า โรงไฟฟ้าประเภทนี้ในประเทศไทย ได๎แกํโรงไฟฟ้าเขอื่ นปากมูล (แมํน้ามลู จงั หวัดอบุ ลราชธานี) รปู ท่ี 5 ไฟฟ้าพลังน้าแบบ Run-of-the-river

3. ไฟฟ้าพลังน้าแบบสูบกลับ เป็นรูปแบบการผลิตไฟฟ้าท่ีตอบสนองชํวงเวลาที่มีความต๎องการไฟฟ้าสูงสุด โดยการถํายเทน้าระหวํางอํางเก็บน้าท่ีมีระดับแตกตํางกัน ในชํวงเวลาท่ีมีความต๎องการไฟฟ้าน๎อยปรมิ าณไฟฟ้าสวํ นเกินในระบบจะถกู นามาใชใ๎ นการสบู น้าไปยังอํางเก็บน้าที่อยํูสูงกวํา เม่ือถึงชํวงเวลาท่ีมีความตอ๎ งการใช๎ไฟฟา้ มาก น้าจะถูกปลํอยกลับลงมายังอํางเก็บน้าที่อยํูต่ากวําและผลิตไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าท่ีผลิตได๎จึงผนั แปรตามปริมาณน้า และความแตกตํางของระดับนา้ ของอํางเก็บน้าท้ังสอง ตวั อยํางโรงไฟฟา้ พลงั นา้ แบบสูบกลับในประเทศไทย คือ โรงไฟฟา้ เข่อื นลาตะคองชลภา-วัฒนา โดยใช๎เขื่อนลาตะคอง (แมํน้าลาตะคอง จังหวัดนครราชสีมา) ซ่ึงเป็นอํางเก็บน้าที่มีอยํูเดิมและบริหารจัดการน้าโดยกรมชลประทาน เป็นอํางเก็บน้าตัวลําง และกํอสร๎างอํางเก็บน้าตัวบนเพ่ิมเติมบนเขายายเที่ยง รูปแบบโรงไฟฟ้าเข่ือนลาตะคองชลภาวัฒนา เป็นการเพ่ิมประสิทธิภาพการใช๎น้าให๎กับอํางเก็บน้าท่ีมีอยูํแล๎ว และยังเพม่ิ ประสิทธภิ าพในระบบการผลติ ไฟฟา้ ไดอ๎ ีกดว๎ ย รูปที่ 6 ไฟฟา้ พลงั น้าแบบสูบกลบั (ที่มา : http://www.reca.or.th/library-hydro-power.aspx )

พลงั งานแสงอาทติ ย์ ภายในโครงการสํวนพระองค์สวนจิตรลดา ศูนย์ศึกษาการพัฒนาอันเน่ืองมาจากแนวพระราชดาริโครงการหลวง ฯลฯ มีการนาพลงั งานแสงอาทติ ย์มาใชห๎ ลากหลายรูปแบบ โดยพิจารณา ถึงความเหมาะสมกับการใชง๎ านเปน็ สาคญั และเป็นการพฒั นาคิดค๎นเทคโนโลยีท่ีสามารถผลติ เองได๎ภายในประเทศ ซ่ึงนอกจากเป็นการนาพลังงานแสงอาทิตย์มาใช๎ในการดาเนินการภายในโครงการอันเน่ืองมาจากพระราชดาริตําง ๆ แล๎ว ยั งเป็นตัวอยํางและแหลํงความร๎ูแกํประชาชนท่ีสนใจนาพลังงานแสงอาทิตย์ไปใช๎ประโยชน์ภายในครัวเรือนหรือกระกอบธุรกิจของตนเองอีกดว๎ ย พลังงานแสงอาทิตย์ที่นามาใช๎เป็นพลังงานทดแทนแบํงออกเป็นสองรูปแบบ คือ การใช๎พลังงานแสงอาทติ ยเ์ พอ่ื ผลิตความรอ๎ นและการใช๎พลงั งานแสงอาทิตยเ์ พ่อื ผลิตกระแสไฟฟ้า 1. การใช๎พลงั งานแสงอาทติ ย์เพื่อผลติ ความรอ๎ น 1.1 การใช๎พลงั งานแสงอาทิตย์เพือ่ ผลติ น้าร๎อน แบงํ ออกเปน็ การผลิตน้าร๎อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติ เป็นการผลิตน้าร๎อนชนิดที่มีถังเก็บอยํูสูงกวําแผงรบั แสงอาทติ ยใ์ ชห๎ ลกั การหมนุ เวยี นตามธรรมชาติ การผลิตน้าร๎อนชนิดใช๎ป๊ัมน้าหมุนเวียน เหมาะสาหรับการใช๎ผลิตน้าร๎อนจานวนมาก และมีการใช๎อยํางตอํ เนอื่ ง การผลิตน้าร๎อนชนิดผสมผสาน เป็นการนาเทคโนโลยีการผลิตน้าร๎อนจากแสงอาทิตย์มาผสมผสานกับความร๎อนเหลือทิ้งจากการระบายความร๎อนของเครื่องทาความเย็น หรือเคร่ืองปรับอากาศ โดยผํานอุปกรณ์แลกเปลย่ี นความร๎อน 1.2 การใช๎พลงั งานแสงอาทติ ย์ในระบบอบแห๎ง แบํงเป็น การอบแห๎งระบบ Passive เป็นระบบท่ีเคร่ืองอบแห๎งทางานโดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ และกระแสลมที่พัดผําน การอบแห๎งระบบ Hybrid เป็นระบบอบแห๎งท่ีใช๎พลังงานแสงอาทิตย์ และยังต๎องอาศัยพลังงานในภาพแบบอื่น ๆ ชํวยในเวลาที่มีแสงอาทิตย์ไมํสม่าเสมอ หรือต๎องการให๎ผลิตผลทางการเกษตรแห๎งเรว็ ขึ้น 2. การใชพ๎ ลังงานแสงอาทิตย์เพือ่ ผลติ กระแสไฟฟา้ แบํงออกเปน็ ๓ ระบบ คอื 2.1 เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand Alone System) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าท่ีได๎รับการออกแบบสาหรับใช๎งานในพื้นที่ชนบทท่ีไมํมีระบบสายสํงไฟฟ้า อุปกรณ์ระบบที่สาคัญประกอบด๎วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอร่ี แบตเตอร่ี และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ 2.2 เซลล์แสงอาทิตย์แบบตํอกับระบบจาหนําย (PV Grid connected System) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าทถ่ี กู ออกแบบสาหรับผลิตไฟฟ้าผํานอุปกรณ์เปล่ียนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข๎าสรูํ ะบบสายสํงไฟฟ้าโดยตรง ใช๎ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพ้ืนท่ีท่ีมีระบบจาหนํายไฟฟ้าเข๎าถึง อุปกรณ์ระบบท่ี

สาคัญประกอบด๎วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปล่ียนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิดตํอกับระบบจาหนํายไฟฟ้า 2.3 เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid System) เปน็ ระบบผลติ ไฟฟ้าทถ่ี ูกออกแบบสาหรบั ทางานรํวมกับอุปกรณผ์ ลิตไฟฟ้าอนื่ ๆ เชํน ระบบเซลล์แสงอาทติ ยก์ บั พลังงานลมและเครื่องยนต์ดีเซล ระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์กบั พลังงานลมและไฟฟ้าพลงั น้า เปน็ ต๎นตวั อยาํ งโครงการโครงการบา๎ นพลงั งานแสงอาทติ ย์ โครงการบ๎านพลังงานแสงอาทิตย์เป็นโครงการที่กระทรวงกลาโหม กรมการพลังงานทหาร ศูนย์การอุตสาหกรรมป้องกันประเทศและพัฒนาพลังงานทหารได๎จัดทาข้ึน เพ่ือน๎อมเกล๎าน๎อมกระหมํอมถวายแดํพระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหวั ณ พระราชวังสวนจิตรลดา เน่ืองในวโรกาสที่พระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยูํหัวทรงครองราชย์เป็นปีท่ี 50 โดยใช๎ช่ือโครงการวํา \"โครงการพัฒนาระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เฉลิมพระเกียรต\"ิ สมเดจ็ พระเทพรตั นราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสดจ็ แทนพระองค์เป็นประธานในพิธีเปิดการใช๎งานบ๎านพลงั งานแสงอาทิตยเ์ มือ่ วนั ที่ 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2539 ผลจาการตดิ ตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่บ๎านพลังงานแสงอาทิตย์ ทาให๎ปริมาณกระแสไฟฟ้าท่ีซ้ือจากระบบสายสํงของการไฟฟ้าฯ ลดลงเทาํ กับปรมิ าณกระแสไฟฟา้ ท่ผี ลิตได๎จากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ซ่ึงเทํากับวําจะสามารถชํวยลดการใช๎เชื้อเพลิงฟอสซิล เชํน น้ามัน ก๏าซธรรมชาติ หรือถํานหิน ในการผลิตกระแสไฟฟ้าลงอนั จะสงํ ผลให๎มลพษิ ท่เี กิดจากการเผาไหมเ๎ ช้ือเพลงิ ดังกลําวลดลงไดอ๎ ีกทางหนง่ึ รูปท่ี 7 โครงการบ๎านพลงั งานแสงอาทติ ย์ \"โครงการบ๎านพลังงานแสงอาทิตย์\" มีเป้าหมายเพ่ือปูพื้นฐานการอนุรักษ์พลังงานและใช๎พลังงานทดแทน โดยการใช๎พลังงานความร๎อนจากแสงอาทิตย์ซึ่งมีอยํูท่ัวไป มาใช๎ประโยชน์ ด๎วยการติดต้ังระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซ่ึงนอกจากจะชํวยลดการใช๎เชื้อเพลิงจากฟอสซิลแล๎ว ยังเป็นการลดมลพิษที่เกิดจากการเผาไหม๎เช้อื เพลงิ ได๎อีกทางหน่ึง

โครงการเครอื่ งอบแหง๎ พลงั งานแสงอาทิตย์ เม่ือปี พ.ศ. 2538 ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศิลปากร รํวมกับสถาบันวิศวกรรมเกษตรสาหรับเมืองร๎อนและกึ่งร๎อน มหาวิทยาลัยโฮเฮนไฮม์ ภาคเอกชนสถาบันไอเซลเลนและบริษัทเกวุสมิลเลอร์ ประเทศเยอรมันนี ได๎น๎อมเกล๎าน๎อมกระหมํอมถวายเครื่องอบแห๎งพลังงานแสงอาทิตย์แบบอุโมงค์ลมร๎อน (tunnel solar dryer) โดยมีแผงรับความร๎อนจากแสงอาทิตย์และมีพัดลมเป็นตัวเป่าลมร๎อนท่ีเกิดข้ึนสามารถนาไปใช๎อบผลิตผลทางการเกษตรตํางๆ เชํน เมล็ดธัญพืช เมล็ดถั่ว ผัก ผลไม๎ พืชสมุนไพร ตลอดจนผลิตภัณฑ์เน้ือและผลิตภัณฑ์ประมง เพ่ือเป็นการประหยัดพลังงานไฟฟ้าในการอบแห๎งผลิตภัณฑ์อบแห๎งของโครงการสวํ นพระองคฯ์ ไดแ๎ กํ การทากล๎วยตาก และผลไม๎อบแห๎งอน่ื ๆ รปู ที่ 8 โครงการเคร่อื งอบแห๎งพลงั งานแสงอาทิตย์ หรืออยําง \"โครงการเคร่ืองอบแห๎งพลังงานแสงอาทิตย์\" ท่ีมีลักษณะเป็นเครื่องอบแห๎งพลังงานแสงอาทิตย์แบบอุโมงค์ลมร๎อน โดยมีแผงรับความร๎อนจากแสงอาทิตย์และพัดลมเป็นตัวเป่าลมร๎อนที่เกิดขึ้นสามารถนาไปใช๎อบผลิตผลทางการเกษตรตําง ๆ ไมํวําจะเป็น เมล็ดธัญพืช เมล็ดถั่ว ผัก ผลไม๎ พืชสมุนไพรตลอดจนเป็นการประหยดั พลงั งานไฟฟ้าในการอบแห๎งผลิตภณั ฑอบแหง๎ ของโครงการสํวนพระองค์ฯ ท้ังการทากล๎วยตากและผลไมอ๎ บแหง๎ อน่ื ๆ

ความสาคญั ของพลงั งานแสงอาทติ ย์ พลังงานไฟฟ้าถือเป็นปัจจัยพ้ืนฐานสาคัญในการดารงชีวิต อีกทั้งเป็นตัวขับเคลื่อนเศรษฐกิจ สังคมและพฒั นาประเทศ ในขณะทคี่ วามตอ๎ งการใชไ๎ ฟฟ้ามีแนวโน๎มเพิ่มขึ้นอยํางตํอเนื่องเฉล่ียร๎อยละ 8.93 ตํอปี ดังภาพ รูปท่ี 9 กราฟแสดงความตอ๎ งการไฟฟา้ อยํางน้ามัน ถาํ ยหิน และแก๏สธรรมชาติที่เป็นเช้ือเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้ากลับเหลือน๎อยลงไปทุกทีพลังงานทดแทน (Alternative Energy) จึงเป็นทางเลือกใหมํในการรับมือกับปัญหาดังกลําว โดยเฉพาะพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) อยํางพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) ที่เป็นแหลํงพลังงานธรรมชาติท่ีสามารถใช๎ได๎อยํางไมํจากัด ไมํเสียคําใช๎จําย เป็นพลังงานสะอาดไมํมีผลกระทบตํอส่ิงแวดล๎อมเหมือนอยํางเช้ือเพลิงฟอสซิลท่ีมีการปลดปลํอยก๏าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปทาลายชั้นบรรยากาศจนเกิดเป็นปญั หาการเปล่ียนแปลงทางสภาพภูมิอากาศ (Climate Change) มีการคาดการณ์วําในปี ค.ศ.2030 ทั่วโลกมีความต๎องการใช๎พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มข้ึนเป็นสัดสํวนร๎อยละ 2 สามารถลดการปลดปลํอยก๏าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปัจจุบันได๎มีการนาพลังงานแสงอาทิตย์มาใช๎ประโยชน์ได๎ในหลายรูปแบบตามการพัฒนาของเทคโนโลยี อาทิ การนาแสงธรรมชาติมาใช๎ในอาคารแทนแสงประดิษฐ์ การสร๎างความอบอํุนในอาคารให๎กับผู๎อยํูอาศัยในเขตหนาว หรือการผลิตน้าร๎อนด๎วยวิธีการสะสมความร๎อนจากดวงอาทิตย์ จนไปถึงการนาพลังงานแสงอาทติ ยม์ าผลิตกระแสไฟฟา้

ซ่ึงถือเปน็ วตั กรรมทตี่ ๎องอาศยั เทคโนโลยที ีทันสมัย มีคําใช๎จํายตํอหนํวยพลังงานสูงกวําการใช๎พลังงานฟอสซลิ ทาให๎ยังไมเํ ปน็ ทนี่ ิยมในปัจจบุ นั โดยทัว่ โลกมสี ัดสํวนการใช๎ไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เพยี งร๎อยละ 0.1 ของความตอ๎ งการใชพ๎ ลงั งานเชื้อเพลงิ ท่วั โลก ดังภาพ รูปที่ 10 ความต๎องการใชพ๎ ลงั งานเชอ้ื เพลงิ ท่ัวโลกศกั ยภาพของพลงั งานแสงอาทติ ยข์ องประเทศไทย การใช๎ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทติ ย์ให๎ได๎อยํางมีประสิทธภิ าพน้นั นอกจะอาศยั เทคโนโลยีท่ีทันสมัยมปี ระสิทธิภาพสงู แล๎ว ยงั ต๎องอาศยั ปจั จยั แวดลิม้ ภายนอกอน่ื ๆ ดงั เชนํ ปริมาณความเขม๎ รงั สดี วงอาทิตย์ท่ีตกกระทบในแตลํ ะพื้นท่ี เพอ่ื แสดงถงึ ศกั ยภาพของพลงั งานแสงอาทติ ย์ในแตลํ ะพ้ืนท่ีท่ัวโลก และระยะเวลาในการรบั แสงอาทติ ยส์ งู สดุ เฉล่ียตํอวันในแตลํ ะพ้ืนที่ ซึ่งมคี ําตํางกนั ไปตามตาแหนํงทีต่ ง้ั และสภาพภมู ิประเทศ โดยกลํุมประเทศแถบเส๎นศนู ยส์ ูตรจะเปน็ พ้นื ท่ีทไ่ี ด๎รบั รงั สีดวงอาทิตยต์ กกระทบสูงที่สุด ดงั ภาพ รูปท่ี 11 ประเทศแถบเส๎นศูนยส์ ตู รท่ีเป็นพนื้ ทีท่ ่ไี ด๎รบั รังสดี วงอาทิตยต์ กกระทบ

และมรี ะยะเวลารงั สีดวงอาทิตย์ตกกระทบเฉลี่ยมากกวํา 5-6 ชั่วโมง/วัน ครอบคลุมต้ังแตํ 9.00- 15.00 น. ดังภาพ รูปท่ี 12 แผนที่แสดงระยะเวลารงั สีดวงอาทติ ย์ตกกระทบ โดยชํวงเวลาดังกลําวเซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าได๎มากถึงร๎อยละ 75ของกาลงั ไฟฟา้ สงู สดุ ทีผ่ ลติ ได๎ รูปที่ 13 แผนที่พลังงานแสงอาทติ ย์

จากแผนที่พลังงานแสงอาทิตย์ และระยะเวลาท่ีรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบในแตํละพื้นท่ีของโลกแสดงให๎เห็นวําประเทศไทยเป็นประเทศที่มีศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์สูงเมื่อเทียบกับหลายๆ ประเทศท่ัวโลกโดยกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน ได๎ทาการสารวจปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ท่ัวประเทศไทย พบวํา ประเทศไทยมีปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบเฉล่ียสูงถึง 18.2 MJ/������ .day หรือ 5.04kWh/������ .day ดังภาพเบ้ืองต๎น โดยในชํวงเดือนเมษายน-พฤษภาคม มีคําสูงที่สุดถึง 20-24 MJ/������ .dayครอบคลุมพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือเป้นสํวนใหญํ หรือประมาณร๎อยละ 14.3 ของพื้นท่ีท้ังประเทศรองลงมาเป็นภาคกลาง ในขณะท่ีกรุงเทพมหานครมีปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบเฉล่ียต้ังแตํปี พ.ศ.2545-2550 อยํูที่ 16.6 MJ/������ .day หรือ 4.66 MJ/������ .day และมีชาวงเวลาท่ีรังสีดวงอาทิตย์ตกกระทบสูงสุดเฉล่ียท่ัวประเทศ 4-5 ช่ัวโมงตํอวัน จากปัจจัยข๎างต๎นสํงผลให๎ประเทศไทยใช๎ประโยชน์จากพลงั งานแสงอาทิตยไ์ ดส๎ ูงสดุ 554,071 พนั ตันเทยี บเทาํ นา้ มนั ดิบพลงั งานแสงอาทติ ยเ์ พ่อื การผลติ ไฟฟา้ การใช๎พลังงานแสงอาทิตย์เพ่ือการผลิตไฟฟ้า โดยทั่วไปมีอยูํสองแนวทางใหญํๆ คือ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสง และการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร๎อน ซ่ึงที่ได๎รับความนิยมและมีความสาคัญที่สุดก็คือการผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงดว๎ ยเซลลแ์ สงอาทิตย์การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสง หลักการทางานของเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ีผลิตจากสารก่ึงตัวนาประเภทซลิ ิกอน ซึง่ ทาหน๎าทเี่ ปลย่ี นพลงั งานแสงอาทิตย์ให๎เป็นไฟฟ้ากระแสตรงด๎วยกระบวนการโฟโตโวตาอกิ (Photovoltaic Effect) ดังภาพ รปู ที่ 14 หลักการทางานของเซลลแ์ สงอาทิตย์

กระบวนการดังกลําวอาศัยความตํางศักย์ๆของสารก่ึงตัวนา คือ เมื่อสารก่ึงตัวนาได๎รับแสงอาทิตย์จะทาใหเ๎ กดิ การเคลือ่ นทข่ี องอเิ ล็กตรอนอิสระ เกิดเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงข้ึน โดยสารกึ่งตัวนาสํวนใหญํทามาจากซิลิกอนเป็นหลัก สารกึ่งตัวนาจะประกอบด๎วย 2 สํวน ได๎แกํ สํวนที่รับแสงอาทิตย์หรือสารกึ่งตัวนาชนิดเอ็น (N-type silicon) ผลิตจากซิลิกอนเจือปนสารฟอสฟอรัส ทาหน๎าที่ผลิตอิเล็กตรอนเกิดเป็นข้ัวลบและสํวนท่ีอยํูด๎านใต๎ของเซลล์แสงอาทิตย์หรือสารก่ึงตัวนาชนิดพี (P-type silicon) ผลิตจากซิลิกอนเจือปนสารโบรอน ทาให๎สูญเสยี อิเล็กตรอน (โฮล) เกิดเปน็ ข้วั บอกข้ึน ดงั นัน้ เมือ่ มีการเช่ือมตํอระหวํางสารก่ึงตัวนาเพื่อแยกอิเล็กตรอนให๎ไหลไปท่ขี ัว้ ลบ สวํ นโฮลไหลไปทีข่ ั้วบวก สงํ ผลให๎เกดิ แรงดันไฟฟา้ กระแสตรงขึ้นท่ีขั้วทั้งสอง เม่ือตํอเซลล์แสงอาทิตย์เข๎ากับเครอ่ื งใชไ๎ ฟฟา้ จึงเกดิ ไฟฟา้ กระแสตรงไหลในวงจรไฟฟา้ปจั จยั ทม่ี ผี ลตอํ ประสิทธภิ าพของเซลลแ์ สงอาทติ ย์ 1.ความเข๎มแสง เป็นปัจจัยที่สํงผลโดยตรงกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตได๎ในรูปแบบผันตรงกันกลําวคือ เม่ือเซลล์แสงอาทิตย์ได๎รับปริมาณความเข๎มข๎นสูง จะสามารถมีประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าไดม๎ ากขนึ้ ตามลาดับ ดังภาพ รปู ที่ 15 กราฟแสดงความเขม๎ แสง

ซงึ่ สาเหตุท่ีทาให๎ปริมาณความเข๎มข๎นแสงลดลง ได๎แกํ สภาพท๎องฟ้า ปริมาณเมฆหมอกปกคลุม การบงั เงาทับเซลล์แสงอาทิตย์ รวมถึงปรมิ าณฝ่นุ ละอองที่จบั ตัวอยูํบนผิวเซลล์แสงอาทิตย์ โดยมาตรฐานความเข๎มแสงทีใ่ ชว๎ ดั ประสิทธภิ าพของเซลลแ์ สงอาทติ ยจ์ ะกาหนดที่ 1000 W/������ ภายใต๎สภาพท๎องฟ้าโปรํงหรือเทํากับAir Mass จากปัจจัยข๎างต๎นจึงเป็นตัวกาหนดรูปแบบการติดต้ังเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยให๎หันเซลล์แสงอาทิตยร์ ับแสงทางทิศใตแ๎ ละทามุมกับแนวระนาบ 14-15 องศา เพ่ือให๎เซลล์แสงอาทิตย์สามารถรับแสงได๎ทัง้ วนั 2.อุณหภูมิ เป็นปัจจัยที่สํงผลโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าท่ีผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์ในรูปแบบท่ีผกผันกัน กลําวคือเม่ือ เซลล์แสงอาทิตย์รับแสงเป็นระยะเวลานานจะกํอให๎เกิดอุณหภูมิสะสมด๎านหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น และหากไมํมีการระบายความร๎อนท่ีสะสมออกจะสํงผลให๎แรงดันไฟฟ้าท่ีผลิตได๎ต่าลงเฉลี่ยร๎อยละ 0.45ของ อุณหภมู ิท่ีเพิม่ ข้นึ 1 องศาเซลเซยี ส ดงั ภาพ รูปท่ี 16 กราฟแสดงอณุ หภูมิ โดยมาตรฐานทใ่ี ชก๎ าหนดประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์จะกาหนดท่ีอุณหภูมิอากาศด๎านหลังแผงมีคําเทํากับ 25 องศาเซลเซียส ท้ังนี้ได๎มีการศึกษาถึงความร๎อนสะสมบนผิวเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อได๎รับแสงอาทิตย์เต็มที พบวํา อุณหภูมิพื้นผิวสามารถขึ้นสูงกวํา 65 องศาเซลเซียส โดยสาเหตุหนึ่งมาจากอิทธิพลของสเี ซลลแ์ สงอาทิตยท์ ี่สวํ นใหญํเปน็ สีดาสงํ ผลให๎มกี ารสะสมความรอ๎ นได๎สงู

(Ordenes, Marinoski, Braun & Ruther, 2006) ทาให๎การติดตังแผงเซลล์แสงอาทิตย์จึงต๎องเว๎นชํองวํางด๎านหลงั แผงเพื่อใหถ๎ าํ ยเทความร๎อนไดด๎ ี โดยมีการศกึ ษาถึงระยะชํองวาํ งดา๎ นหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์กบั ประสทิ ธิภาพการผลติ กระแสไฟฟา้ พบวํา เซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได๎ดีเมื่อมีการเว๎นชอํ งวาํ งดา๎ นหลังแผงไมนํ ๎อยกวาํ 5 เซนตเิ มตร (Triกuruk & Sorapipatana, 2009) นอกจากน้ีได๎มีการศึกษาการใช๎ประโยชน์จากความร๎อนที่สะสมด๎านหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 3 kW สามารถนามาผลิตน้าร๎อนใช๎ภายในอาคารได๎ 2,500 ลิตรตํอวัน(Sicharาugrist, 2008) ดงั ภาพ รูปที่ 17 การทางานของแผงเซลล์ 3.ความสะอาดของผวิ แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ ฝุ่นละอองที่เกาะอยํูบนพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์สํงผลโดยตรงกับประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า เน่ืองจากเป็นตัวปิดกันแสงในการผลิตไฟฟ้าทาให๎ประสิทธิภาพลดลงร๎อยละ 93 ของประสิทธิภาพสูงสุด (Malta Intelligent Energy Management Agency (MEMA), 2010) จึงจาเป็นต๎องมีการทาความสะอาดแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ไมนํ ๎อยกวํา 1 ครง้ั ตอํ เดือน 4.การติดตัง้ และงานร๎อยสายไฟ

กาลงั ไฟฟ้าท่ีเซลลแ์ สงอาทิตยผ์ ลติ ไดบ๎ างสวํ นสูญเสียไปกับการเดินงานระบบร๎อยสายไฟไมํต่ากวําร๎อยละ 3 ของไฟฟ้าที่ผลิตได๎ ยิ่งงานร๎อยสายยาวระยะทางไกลก็จะเกิดการสูญเสียกาลังไฟฟ้าในระหวํางทางมากข้ึน นอกจากน้ี การเชอื่ มตอํ ระหวํางแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยย์ ังสํงผลให๎สญู เสยี กาลังไฟฟ้าเพ่ิมอีกประมาณร๎อยละ2 รวมท้งั ระบบแลว๎ ต๎องสูญเสียปรมิ าณกระแสไฟฟ้าไปกับงานระบบรอ๎ ยสาย ไมํน๎อยกวําร๎อยละ 5 ของ ปริมาณที่ผลิตได๎ทั้งหมด (MEMA, 2010) ดังนั้น การวางแผนติดต้ังระบบและแนวรอ๎ ยสายจึงมคี วามสาคญั มากกบั ประสทิ ธภิ าพของระบบรวมประเภทเซลลแ์ สงอาทติ ย์ สามารถจาแนกประเภทเซลล์แสงอาทิตย์ตามเทคโนโลยีการผลิตได๎เป็น 3 กลํุมหลัก คือ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิกอน เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบาง และเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกแกลเลียมอาร์เซไนด์ ซ่งึ มรี ายละเอียดดังตอํ ไปน้ีเซลลแ์ สงอาทติ ยช์ นดิ ผลกึ ซลิ กิ อน (Crystalline Silicon, c-S) ถือเป็นเทคโนโลยียุคแรกของเซลล์แสงอาทิตย์ ประกอบไปด๎วยชนิดผลึกเด่ียว (Single CrystallineSilicon) และชนิดผลึกรวม (Poly Crystalline Silicon และ Multi Crystalline Silicon) โดยชนิดผลึกรวมเป็นการพัฒนาโครงผลึกเดี่ยวเพ่ือเป็นการลดคําใช๎จํายในการผลิต แตํประสิทธิภาพท่ีได๎ก็ยังต่ากวําชนิดผลึกเด่ียว ขนาดของเซลลแ์ สงอาทติ ย์มขี นาดเส๎นผํานศูนย์กลางต้ังแตํ 4-6 นิ้ว หนาประมาณ 280-330 ไมครอน มีประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าอยํูท่ีร๎อยละ 12-22 ของความเข๎มรังสีดวงอาทิตย์สูงสุด เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนไ้ี ดร๎ บั ความนิยมในทอ๎ งตลาดเป็นสวํ นใหญํ โดยมีสัดสํวนการใช๎งานมากถึงร๎อยละ 80 ของการใช๎งานเซลล์แสงอาทิตย์ทังหมด (EPIA, 2011) แบํงเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกรวมมากถึงร๎อยละ 42 และชนิดผลกึ เดย่ี วร๎อยละ 38 ดงั รูปภาพ รูปท่ี 18 เซลลแ์ สงอาทิตยช์ นิดผลกึ ซลิ กิ อน

เซลลแ์ สงอาทติ ยช์ นดิ ฟลิ ม์ บาง (Thin-film solar Cell) ประกอบไปด๎วยเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีผลิตจากอะมอฟัสซิลิกอน (Amorphous Silicon, a-Si) เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจากแคดเมียมเทลลูไลด์ (Cadmium Telluride, CdTe) และเซลล์ที่ผลิตจากคอปเปอร์อินเดียมไดเซเลเนียม(Copper Indium Di-selenium, CIGS) โดยเซลล์แสงอาทิตย์จาพวกน้ีผลิตแบบให๎มีปริมาณซิลิกอนท่ี น๎อย ตัวเน้ือเซลล์บางกวําชนิดผลึกถึง 1/100-1/200 เทํา ทาให๎มีราคาต๎นทุนท่ีถูก แตํมีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าต๎ากวําเซลล์แสงอาทิตย์จาพวกผลึกซิลิกอน หรือเพียงร๎อยละ 6 -10 มีสัดสํวนการผลิตไฟฟา้ เทยี บเทาํ กับ 10-15 กก. /kW (Montoro 2008) เนอ่ื งด๎วยประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าที่ต่าทาให๎มีความนิยม ในท๎องตลาดน๎อยตามไปด๎วยหรือเพียงร๎อยละ 10 นอกจากนี้ได๎มีการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางประเภทดายเซนซิไทซ์ (Dye-sensitized Solar Cett, Dye S. Cell) ท่ีมีจุดเดํนด๎านความเป็น มิตรตํอส่ิงแวดล๎อม อาศัยหลักการผลิตกระแสไฟฟ้าคล๎ายกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช แตํมีประสิทธิภาพเพียงร๎อยละ 2-4 ในสํวนของการใช๎งาน พบวํา เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางน้ีมักถูกนาไปออกแบบตดิ ตงั้ ประยุกตใ์ ชใ๎ หเ๎ ป็นสวํ นหนึ่งของอาคารแบบ BIPV (Building integrated PV Array) ดังรปู ภาพ รปู ที่ 19 เซลลแ์ สงอาทิตย์ชนดิ ฟลิ ม์ บาง (Thin-film solar Cell) เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกแกลเลียมอาร์เซไนด์ (Gallium Arsenide Solar Cell)เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงกวําร๎อยละ 25 แตํราคาต๎นทุนที่สูงมากและไมํเป็นท่ีนิยมในเชิงพาณิชย์ จึงมักนาไปใช๎กบั การใช๎งานในสถานอี วกาศ หรือผลติ ไฟฟา้ ใหก๎ บั ดาวเทียมสวํ นใหญดํ ังรูปภาพ รปู ท่ี 20 เซลล์แสงอาทติ ย์ชนิดผลกึ แกลเลยี มอารเ์ ซไนด์

อปุ กรณป์ ระกอบระบบเซลลแ์ สงอาทติ ย์ การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เพ่ือนาไปใช๎งาน นอกจากจะต๎องมีเซลล์แสงอาทิตย์เป็นองคป์ ระกอบหลกั แลว๎ ยงั มีอุปกรณ์ประกอบอืน่ ๆ ท่จี าเป็นในการใชง๎ านรวํ มกนั อยํางเหมาะสม เพอ่ื ใหเ๎ กิดประสิทธภิ าพสูงสุด โดยอปุ กรณท์ เ่ี ก่ียวข๎องน้นั ประกอบไปดว๎ ย แผงเซลล์แสงอาทิตย์ เคร่ืองควบคมุ การประจุ แบตเตอรี่และเคร่อื งแปลงกระแสไฟฟา้ ซงึ่ มีหนา๎ ทแี่ ละการใช๎งานดงั ตอํ ไปน้ีดงั รปู ภาพ รูปท่ี 21 อุปกรณ์ประกอบระบบเซลลแ์ สงอาทติ ย์ระบบเซลลแ์ สงอาทติ ย์ สามารถจาแนกประเภทตามลักษณะการเชื่อมตํอกับระบบเป็น 3 ระบบหลัก คือ ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบเชื่อมตํอระบบจาหนําย และระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสานโดยมีรายละเอยี ดดงั น้ีระบบเซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบอสิ ระ (PV Stand Alone System) ระบบผลิตไฟฟ้าด๎วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระเป็นระบบผลิตไฟฟ้าท่ีไมํมีการเชื่อมตํอกับระบบสายสํงการ ไฟฟ้า มักพบในการใช๎งานในพ้ืนที่ที่ไมํมีระบบสายสํงการไฟฟ้าเข๎าถึงโดยจะถูกออกแบบให๎มีปริมาณการผลิตไฟฟ้าสอดคล๎องกับปริมาณความต๎องการใช๎ไฟฟ้าในพื้นท่ี การทางานของระบบดังกลําวจะแบํงออกเป็น 2 ชํวงเวลา ได๎แกํ ชํวงเวลากลางวันที่เซลล์แสงอาทิตย์ได๎รับแสงแดด จะสามารถผลิตไฟฟ้ากระแสตรงแลว๎ จาํ ยให๎กับเครอ่ื งใช๎ไฟฟ้ากระแสตรงในระบบ หรือแปลงสญั ญาณไฟฟา้ เป็นกระแสสลับแล๎ว จํายใหก๎ บั เครือ่ งใช๎ไฟฟ้ากระแสสลบั ไฟฟา้ กระแสตรงทเ่ี ซลลแ์ สงอาทติ ย์ผลิตไดใ๎ นชํวงเวลากลางวันบางสํวน จะถูกประจุเก็บไว๎ที่แบตเตอร่ี สํวนชํวงเวลากลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไมํได๎รับแสงแดด จึงไมํสามารถผลิตไฟฟ้าได๎สํงผลให๎พลังงานไฟฟ้าท่ีแบตเตอรี่ประจุไว๎ในชํวงเวลากลางวันถูกนาออกมาจํายให๎แกํภาระทางไฟฟ้าในชํวงเวลากลางคนื ดังภาพ

รปู ท่ี 22 ระบบเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบอสิ ระ ระบบผลิตไฟฟ้าด๎วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบตํอกับระบบจาหนํายเป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ผลิตไฟฟ้ากระแสตรงผํานเคร่ืองแปลงกระแสไฟฟ้าให๎เป็นไฟฟ้ากระแสสลับแล๎วสํงเข๎าสํูระบบสายสํงการไฟฟ้างานในพ้ืนท่ีที่มีระบบสายสํงการไฟฟ้าเข๎าถึงหรือในเขตเมือง การทางานของระบบดังกลําวจะแบํงออกเป็น 2ชวํ งเวลา ได๎แกํ ชํวงเวลากลางวันท่ีเซลล์แสงอาทิตย์ได๎รับแสงแดด จะสามารถผลิตไฟฟ้าแล๎วจํายให๎กับ ภาระทางไฟฟา้ ได๎โดยตรงโดยผาํ นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หากไฟฟ้าที่ผลิตได๎มีปริมาณมากกวําภาระ ไฟฟ้า ไฟฟ้าสํวนที่เกินจะถกู สงํ เขา๎ สํรู ะบบสายสงํ การไฟฟ้าเปรียบเสมือนการขายไฟฟา้ คืนใหแ๎ กํ การไฟฟ้า โดยมิเตอร์ไฟฟ้าจะหมุนกลับทาง สํวนในชํวงเวลากลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไมํได๎รับแสงแดด จงึ ไมํสามารถผลิตไฟฟ้าได๎ หากการใช๎ไฟฟ้าในชํวงเวลากลางคืนมปี ริมาณมากเกินกวําท่ีประจุเก็บไว๎ที่แบตเตอร่ี ในชํวงเวลากลางวัน สํงผลให๎ต๎องดึงไฟฟ้าจากสายสํงการไฟฟ้าเข๎ามารับภาระทางไฟฟ้าดังกลําวซ่ึงก็คือการซอื้ ไฟฟ้าจากการไฟฟ้า มเิ ตอรไ์ ฟฟ้าจะหมนุ ในทิศทางปกติ ดังภาพ รปู ท่ี 23 มเิ ตอร์ไฟฟา้

นอกจากน้ี การใช๎งานระบบผลิตไฟฟ้าด๎วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบเช่ือมตํอกับระบบจาหนําย สามารถใช๎งาน กับอาคารขนาดเล็ก เชํน ท่ีพักอาศัย ใช๎งานกับอาคารขนาดใหญํ และใช๎งานเป็นโรงงานผลิตไฟฟ้าเพ่ือสํงเข๎า สํูระบบจาหนํายไฟฟ้าได๎เชํนกัน พบวํา การผลิตไฟฟ้าแบบเช่ือมตํอกับระบบจาหนํายจะชํวยในการปรบั ปรุง คณุ ภาพไฟฟ้าของระบบจาหนาํ ยไฟฟา้ การขายไฟฟ้า การลดภาระคําใช๎จํายทางไฟฟ้า การลดต๎นทุนการผลิตไฟฟา้ จากแหลํงพลงั งานอนื่ และการลดมลภาวะจากการผลิตไฟฟา้ จากแหลงํ พลังงานอื่นระบบเซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบผสมผสาน (PV Hybrid System) ระบบผลิตไฟฟ้าดว๎ ยเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบผสมผสานเปน็ ระบบทผ่ี ลิตไฟฟ้ารํวมกันกับระบบผลิตไฟฟ้าจาก แหลํงพลังงานอื่นๆ เชํน ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานลม ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้า ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงาน ดีเซลล์ (ผลิตไฟฟ้าด๎วยเคร่ืองปันไฟเช้ือเพลิงดีเซลล์) เป็นต๎น เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าด๎วยเซลล์แสงอาทิตย์ เพียงอยํางเดียวไมํเพียงพอตํอความต๎องการใช๎พลังงานไฟฟ้า หรือต๎องใช๎เงินลงทุนสูงในการผลิตไฟฟ้าให๎ เพยี งพอตอํ ภาระไฟฟ้า สํงผลให๎การผลิตไฟฟ้ารํวมกับแหลํงพลังงานอื่นเป็นทางเลือกหนึ่งท่ีเหมาะสมดังภาพ รูปที่ 24 ระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบผสมผสานการผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานความรอ๎ น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร๎อน (solar thermal electricity) มีลักษลักษณะการทางานคล๎ายกับแวํนขยาย หลักการทางานก็คือการใช๎อุปกรณ์รับแสง เชํน กระจกหรือวัสดุสะท๎อนแสงและหมุนตามดวงอาทิตย์ เพ่ือรวบรวมความร๎อนจากแสงอาทิตย์มาไว๎ท่ีจุดเดียวกัน หรือท่ีเรียกวําระบบความร๎อนรวมศูนย์(concentrated solar power หรือ CSP) ทาให๎เกิดความร๎อนสูง สํงผํานไปยังตัวกลาง เชํน น้า หรือน้ามันพลังงานความร๎อนนี้จะถูกเปล่ียนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงหรือไมํก็ถูกเก็บไว๎ในสารเคมีบางอยํางที่สามารถเก็บความรอ๎ นได๎ เชํน สารละลายเกลอื (molten salt) กอํ นจะนาไปใชใ๎ นการเปลี่ยนเป็นพลงั งานไฟฟา้ อกี ที การผลิตไฟฟา้ พลังงานที่เกิดจากความรอ๎ น สามารถแบงํ ออกได๎เปน็ สามระบบหลักๆ ตามอุปกรณ์ท่ีทาหนา๎ ทร่ี วมศนู ยค์ วามรอ๎ น ได๎แกํ

ระบบรางพาราโบลิค (parbolic through) มีรางยาวโค๎งมิติเดียวเป็นตัวรับแสง ติดต้ังอยูํบนระบบหมุนตามดวงอาทิตย์แกนเดียว ทาหน๎าที่รวมแสงอาทิตย์ให๎สะท๎อนไปยังทํอที่ขนานกับแนวราง เพื่อถํายเทความร๎อนให๎ของเหลว (น้าหรือน้ามัน) ที่ไหลผํานทํอ ทาให๎ของเหลวนั้นกลายเป็นไอขับเคลื่อนกังหันเพ่ือผลิตกระแสไฟฟ้า ในชํวงท่ีไมํมีแสงอาทิตย์ การผลิตไอน้าจะใช๎พลังงานสารองอ่ืนเข๎ามาชํวย เชํน พลังงานจากก๏าซธรรมชาติ ดังรูปภาพ รูปที่ 25 การผลติ ไฟฟา้ พลงั งานทเี่ กดิ จากความรอ๎ น ระบบหอคอย (power tower) มีตัวรับความร๎อนท่ีติดตั้งอยํูบนหอคอยที่ล๎อมรอบด๎วยแผงกระจกขนาดใหญํจานวนมาก เรียกวํา โฮลิโอสแตท (holiostat) ซึ่งจะหมุนตามดวงอาทิตย์และสะท๎อนแสงไปยังตัวรับความร๎อน เพื่อให๎ของเหลวที่อยํูภายในได๎รับความร๎อนจนระเหยเป็นไอขับเคล่ือนกังหันเพ่ือผลิตกระแสไฟฟ้า ระบบนี้ยังอยูํในขั้นตอนการวิจัยและกาลังจะนามาใช๎ในเชิงพาณิชย์ เชํน โรงไฟฟ้า Gemasolarในเมืองเซวลิ ล์ ประเทศสเปน เปน็ ต๎น ดงั รปู ภาพ ระบบจานพาราโบลิค (parabolic dish) ประกอบด๎วยจานรวมแสงแบบพาราโบลิคที่มีระบบขับเคล่ือนแบบสองแกนที่หมุนตามดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน ทางานรํวมกับเคร่ืองยนต์สเตอร์ลิง ( stirlingengine) หลกั การก็คอื การเปลย่ี นความร๎อนจากรังสีของดวงอาทิตย์ให๎เป็นพลังงานกลเพื่อนาไปผลิตไฟฟ้าโดยใช๎ลูกสูบของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงท่ีติดต้ังบนจุดโฟกัสของจานพาราโบลิค เม่ืออากาศภายในลูกสูบมีอุณหภูมิสงู ขึ้นและขยายตวั จะทาใหเ๎ คร่อื งยนต์ทางานอยํางตํอเนื่อง ดังรูปภาพ รูปท่ี 26 ระบบหอคอยท่ีมตี ัวรบั ความรอ๎ น

พลงั งานแสงอาทติ ยเ์ พื่อการผลติ ความรอ๎ น การผลติ ความร๎อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ (solar heating) เป็นการนาความร๎อนจากแสงแดดมาใช๎ประโยชน์โดยตรง โดยอาศัยการรวมแสงไปที่จุดโฟกัสของภาชนะรูปพาราโบลิค ทาให๎อุณหภูมิที่จุดนั้นสูงข้ึนภาชนะรูปพาราโบลิคนี้จะใชว๎ ัสดสุ ดี าและทาสดี าไว๎บนทํอลาเลียง เพราะสีดามีคุณสมบัติในการดูดซับแสงท่ีจะชํวยเพ่ิมอุณหภูมิให๎กับน้า น้าร๎อนท่ีได๎จะถูกนาไปใช๎ในระบบ ไมํวําจะเป็นการปรุงอาหาร ชาระล๎าง หรือการทาน้าอํุน ตัวอยํางของการนาพลังงานความร๎อนชนิดน้ีมาประยุกต์ใช๎ ได๎แกํ เครื่องทาน้าร๎อน ต๎ูอบแห๎ง การทานาเกลอื บางประเทศมีการนาไปใชก๎ ล่ันน้าทะเลใหเ๎ ปน็ น้าจืดด๎วย รปู ที่ 27 ระบบหอคอยทม่ี ีตัวรับความร๎อนขอ๎ ดีและขอ๎ เสยี ของพลงั งานแสงอาทติ ย์ขอ๎ ดี • ผลิตไฟฟ้าได๎ทุกขนาด ต้ังแตํขนาดยํอย เชํน ในเครื่องคิดเลข ไปจนถึงขนาดใหญํอยํางโรงงานไฟฟ้ากาลังการผลิต 0.1 เมกะวัตต์ ข้ึนไป โดยให๎ประสิทธิภาพไมํตํางกัน ตํางจากพลังงานน้าหรือพลังงานนิวเคลียร์ทป่ี ระสทิ ธภิ าพของพลังงานจะข้นึ อยํกู บั ขนาดของระบบ • ปรับใช๎ได๎งํายที่สุด เพียงแคํติดต้ังบนหลังคาก็สามารถผลิตไฟฟ้าใช๎เองได๎ภายในครัวเรือน (ปริมาณไฟฟา้ สวํ นเกินยังสามารถสรา๎ งรายได๎ได๎ด๎วยโดยการขายใหก๎ ับกฟภ.) • ในประเทศที่สํงเสรมิ พลงั งานแสงอาทติ ย์ พลังงานแสงอาทติ ยส์ รา๎ งอาชพี ได๎มากกวําพลงั งานฟอสซิล • ราคาถูกลงมาเรอ่ื ยๆ และคาดวําจะเป็นพลงั งานราคาประหยดั ไดใ๎ นอนาคตข๎อเสีย • ผลผลิตท่ไี ด๎ไมสํ มา่ เสมอ • ผลิตที่ไหนต๎องใช๎ท่ีน่ัน เน่ืองจากยังต๎องใช๎เวลาและงบประมาณในการพัฒนาระบบสายสํงให๎มีประสทิ ธภิ าพ (พลงั งานแสงอาทติ ยท์ ่ีผลติ ได๎จงึ ยงั ไมนํ ิยมจํายออกไปยงั พืน้ ทีท่ ี่ไกลจากแหลํงผลิต) • ความเข๎มของพลังงานแสงอาทิตย์น้ันไมํสูง เม่ือต๎องการพลังงานในปริมาณมากๆ จึงจาเป็นต๎องใช๎แผงเซลล์แสงอาทติ ย์และพ้ืนท่ตี ดิ ต้ังทมี่ ากตามไปด๎วย

• แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์จะกลายเปน็ ขยะอเิ ลก็ ทรอนิกสจ์ านวนมหาศาลท่ตี ๎องหาทางกาจัดเมื่อหมดอายุการใช๎งานตวั อยาํ งของพลงั งานแสงอาทิตยใ์ นประเทศไทย ภาครัฐโดย กฟผ. เร่ิมทดลองใช๎แผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าตั้งแตํปี พ.ศ. 2521 ในระยะแรกเป็นโครงการต๎นแบบขนาดเล็กเพ่ือการผลิตไฟฟ้าให๎กับชุมชนในพ้ืนที่หํางไกล โดยอาศัยการนาเข๎าเทคโนโลยีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จากตํางประเทศ อาทิ สถานีพลังงานแสงอาทิตย์สันกาแพง จังหวัดเชียงใหมํ กาลังผลิต 0.029 เมกะวัตต์ และโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ผาบํอง จังหวัดแมํฮํองสอน กาลังผลิต 0.02 เมกะวัตต์เป็นตน๎ ปัจจุบัน ความก๎าวหน๎าของการผลิตและพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทยอยูํในภาคเอกชนเป็นสาคัญ โดยอาศัยการผลักดันและสนับสนุนจากภาครัฐในด๎านตํางๆ โดยเฉพาะมาตรการด๎านภาษีและการให๎สิทธิประโยชน์ตํางๆ เพื่อสร๎างแรงจูงใจในการลงทุน เชํน การยกเว๎นภาษีนาเข๎าวัตถุดิบผลิตแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ การสนบั สนนุ การก๎ูยืมเงินทุนและเงนิ หมนุ เวียนผํานสถาบันการเงนิ หน่ึงในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญํของภาคเอกชน คือ “โรงไฟฟ้าลพบุรีโซลําร์” ของบริษัทพัฒนาพลังงานธรรมชาติ จากัด (Natural Energy Development Co., Ltd. หรือ NED) ตั้งอยํูท่ีจังหวัดลพบุรี เปิดดาเนินการเมื่อปี พ.ศ. 2554 มีการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยีทินฟิล์ม(Amorphous Thin Film) ที่ผลิตโดยบริษัทผู๎ผลิตช้ันนาของโลกกวํา 520,000 แผง เพื่อจะเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทติ ยร์ ะบบโฟโต๎โวลทาอิคต๎นแบบของประเทศ ในระยะที่หนึ่ง มีกาลังผลิตไฟฟ้ากระแสตรง 73และกระแสสลับ 55 เมกะวัตต์ และระยะที่สองเพ่ิมอีก 11 และ 8 เมกะวัตต์ รวมสองระยะจะผลิตไฟฟ้ากระแสตรงได๎ 84 และกระแสสลบั ได๎ 63 เมกะวัตต์โรงไฟฟา้ พลงั งานแสงอาทติ ยอ์ น่ื ๆ ของภาคเอกชน โรงไฟฟา้ พลังงานแสงอาทติ ย์ จงั หวัดลาปาง (พ.ศ. 2551) โดยบรษิ ทั อเี อโซลําลาปาง จากัด กาลังผลิต128 เมกะวตั ต์ โรงไฟฟา้ บํอพลอย จังหวดั กาญจนบุรี (พ.ศ. 2555) กาลังผลิต 10 เมกะวัตต์ และโรงไฟฟ้า โคกสาโรงจังหวัดลพบุรี กาลังผลิต (พ.ศ. 2557) โดยบริษัทบํอพลอยโซลําร์ จากัด บริษัทเจเคอาร์พลังงาน จากัด และบรษิ ัทอาร์พวี พี ลังงาน จากดั โรงไฟฟา้ พลงั งานแสงอาทติ ย์ลพบุรีโซลําร์

พลงั งานขยะ ในหลวง รชั กาลท่ี 9 พระองค์ทรงสนพระราชหฤทยั เกยี่ วกับโครงการผลิตไฟฟ้าจากแก๏สขยะเป็นอยํางมาก โดยได๎พระราชทานงบประมาณจากมูลนิธิชัยพัฒนา จานวน 1 ล๎านบาท ให๎แกํคณะทางานของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ทาการศึกษาทดลองเกย่ี วกบั พลงั งานขยะ จนในปี พ.ศ. 2552 จงึ สามารถนามาผลิตไฟฟ้าได๎สาเร็จ จานวน 480,080 หนํวย ด๎วยการนาขยะมาทับถมกัน แล๎วใช๎ทํอฝังเข๎าไปในกองขยะ ดึงแก๏สมีเทนออกมาผลิตเปน็ กระแสไฟฟ้า นับเปน็ ต๎นแบบของการผลิตไฟฟ้าจากขยะ จนสามารถตํอยอดพัฒนาระบบใหม๎ ปี ระสทิ ธิภาพดขี นึ้ อยํางในปจั จบุ ัน พลังงานขยะ (waste-to-energy) จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนประเภท หน่ึง แม๎วําจะไมํได๎มีท่ีมาจากธรรมชาติ แตํขยะก็เป็นทรัพยากรท่ีเกิดขึ้น อยํูตลอดเวลา อีกท้ังยิ่งนับวันยิ่งสร๎างปัญหามลพิษตํอส่ิงแวดล๎อมในแงํ ของการกาจัดเพราะปริมาณที่เพ่ิมขึ้นอยํางตํอเน่ือง พลังงานจากขยะจึง เป็นหนึ่งในหัวข๎อยํอยสาคัญในเร่ืองของการจัดการขยะ นอกจากเพื่อแก๎ ปัญหาปริมาณขยะโดยตรง ยังเป็นการใช๎ทรัพยากรอยํางค๎ุมคําและได๎ พลงั งานกลบั คนื เข๎าสรํู ะบบ แนวความคิดก็คือการแปลงขยะให๎เป็นเชื้อเพลิงพลังงาน แบํง ออกเป็นขยะอินทรีย์ซึ่งเป็นท่ีมาของพลังงานชีวมวล และขยะทั่วไป โดย ทั่วไปมีทั้งการแปลงขยะเพ่ือเป็นผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิง และเป็นเช้ือเพลิงสาหรบั เตาเผาของโรงไฟฟ้าความเป็นมาของโครงการ ปีพุทธศักราช 2538 ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและส่ิงแวดล๎อมได๎มีโอกาสถวายรายงานเก่ียวกับการนาก๏าซจากหลุมฝงั กลบขยะ มาผลติ กระแสไฟฟา้ ด๎วยเครอื่ งยนตข์ นาดเลก็ ในวโรกาสเม่ือคร้ังเสด็จพระราชดาเนินทอดพระเนตรอุทยานวิจัยในงานวันเกษตรแหํงชาติประจาปี 2538 ด๎วยพระมหากรุณาธิคุณของพระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหวั ได๎พระราชทานแนวทางบาบดั และใชป๎ ระโยชน์จากขยะ ซ่ึงตีพิมพ์ในหนังสือมูลนธิ ชิ ัยพฒั นา ฉบบั เดือนเมษายน 2538 เก่ียวกับการกาจัดขยะครบวงจร โดยให๎แบงํ พื้นที่ฝงั กลบออกเป็น 2 สวํ น สวํ นแรก ให๎ใช๎แกส๏ จากขยะให๎หมดกํอน ตํอจากนัน้ ก็นาขยะไปรอํ นแยกสวํ นประกอบตําง ๆ สวํ นท่เี ปน็ สารปรบั ปรุงดินก็ใหน๎ าไปปลกู พชื สวํ นทีเ่ หลอื ที่ยงั สามารถใช๎เป็นเชอ้ื เพลงิ ได๎ให๎นาไปเผาเพื่อทจ่ี ะนาเอาพลงั งานความร๎อนไปใช๎ประโยชน์ เมื่อเกิดเถ๎าถาํ นข้ึนก็นาไปผสมกับวสั ดทุ ่ีเหมาะสมเพื่ออดั เป็นแทํง ซ่งึ อาจนาไปใชป๎ ระโยชน์ในการกอํ สรา๎ งตอํ ไปได๎ เม่ือพื้นทส่ี วํ นแรกวาํ งลง กส็ ามารถนาขยะมาฝังกลบไดใ๎ หมํ สํวนที่สอง ขณะที่ดาเนินการรํอนแยกขยะในพ้ืนที่สํวนแรกก็ใช๎ประโยชน์จากแก๏สควบคํูกันไปกํอนเมื่อแก๏สหมดแล๎ว จึงดาเนินการลักษณะเดียวกันกับที่ได๎ดาเนินการในพื้นที่สํวนแรก ซึ่งถ๎ากระทาได๎อยํางตํอเนื่องโดยจัดเวลาให๎เหมาะสม ก็จะนาให๎มีพื้นท่ีฝังกลบหมุนเวียนตลอดไป นอกจากพระรา ชทานพระราชดาริแนวทางการดาเนินงานดังกลําวที่คณะฯ ทางานได๎ยึดถือเป็นแนวปฏิบัติแล๎ว เม่ือวันที่ 31มกราคม 2538 พระบาทสมเด็จพระเจ๎าอยํูหัวได๎มีพระราชกระแสให๎ นายสุเมธ ตันติเวชกุล กรรมการและเลขานกุ ารมูลนธิ ชิ ยั พัฒนานาเงินท่มี ูลนิธินายห๎างโรงปนู หน่ึงทลู เกลา๎ ถวายเงนิ สมทบมูลนธิ ิชัยพฒั นา

รูปท่ี 28 และรูปท่ี 29 ภาพแสดงการผลติ กระแสไฟฟ้าจากขยะตามแนวพระราชดาริขนาด 230 kW. (ท่ี จ.นครปฐม)ศนู ยป์ ฏบิ ตั กิ ารวศิ วกรรมพลงั งานและสง่ิ แวดลอ๎ ม ไดส๎ นองพระราชดาริ ดาเนนิ การตามโครงการ มีรายละเอยี ดดงั น้ี 1.การศึกษาถึงวิธีการรวบรวมปรมิ าณก๏าซ และองคป์ ระกอบของกา๏ ซเพอื่ ไดม๎ ีปริมาณทีเ่ หมาะสมตํอการเดินเคร่ืองยนตผ์ ลติ กระแสไฟฟา้ 2.การวิจัยอุปกรณ์ทาความสะอาดก๏าซ (Scrubber) โดยเฉพาะซัลเฟอร์ Siloxane ความชื้นให๎เหมาะสมตอํ คณุ ลกั ษณะของก๏าซท่จี ะป้อนเข๎าสํูเครือ่ งยนต์ 3.การวิจัยเก็บข๎อมูลด๎านเทคนิค ในการดูลาบารุงรักษาระบบ ตั้งแตํระบบเก็บรวบรวมก๏าซ ระบบทาความสะอาดก๏าซ ระบบผลิตกระแสไฟฟ้า การจาหนํายกระแสไฟฟ้าเข๎าสํูระบบ ประกอบการวิเคราะห์ด๎านเศรษฐศาสตร์

รปู ที่ 30 ภาพแสดงการขยายผลการผลติ กระแสไฟฟา้ จากก๏าซขยะ ตามแนวพระราชดาริขนาด 1 MW. (หจก. ต.แสงชยั จ.สมทุ รปราการ)ผลการดาเนนิ การโครงการบาบดั และใชป๎ ระโยชนจ์ ากขยะ ตลอดระยะเวลาตั้งแตํ 2538 จนถึงปัจจุบัน ปี 2552 เป็นระยะเวลาประมาณ 14 ปีเทคโนโลยีท่ีนามาใช๎ ประกอบดว๎ ย ขน้ั ตอนท่ี 1 พัฒนาองค์ความรู๎ในการออกแบบระบบฝงั กลบอยาํ งถูกสุขลกั ษณะตามมาตรฐานสากล ขั้นตอนที่ 2 คิดค๎นและพัฒนานวัตกรรมการนาก๏าซจากขยะมาผลิตกระแสไฟฟ้าไห๎ได๎ท้ังปริมาณและคณุ ภาพตามศกั ยภาพของพื้นทฝ่ี งั กลบ ข้ันตอนที่ 3 คิดค๎นและพัฒนาวิธีการรื้อบํอขยะเกํามาแปรรูปเป็นสารปรับปรุงดิน วัสดุกํอสร๎างและพลงั งานรูปแบบตํางๆ ใหไ๎ ด๎ท้งั ปริมาณและคณุ ภาพตามหลกั สถติ ิ โดยมีหลกั การ ตามรูป รปู ที่ 31 วธิ ีการร้ือบํอขยะเกาํ มาแปรรูปเป็นสารปรับปรุงดนิ ผลการดาเนนิ งาน การดาเนนิ งานโครงการเรม่ิ ตัง้ แตปํ ี 2538 มีผลดาเนนิ งานดงั น้ี ข้ันตอนท่ี 1 ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและส่ิงแวดล๎อม เป็นท่ีปรึกษาออกแบบระบบฝังกลบขยะอยํางถกู หลักสุขาภิบาล ใหก๎ ับหนํวยงานตํางๆ ประมาณ 10 แหํง ตัวอยํางเชํน ในพื้นท่ีของบริษัท กลุํม 79จากัด ได๎เป็นที่ปรึกษาทางวิชาการออกแบบขยะขนาด 2,000 ตันตํอวัน ซ่ึงปัจจุบันโครงการดังกลําวได๎รับมาตรฐานสากลด๎านการฝังกลบอยํางถกู สุขลกั ษณะ (ISO 14001, 2004)

ข้นั ตอนที่ 2 พฒั นากระบวนการผลติ กระแสไฟฟ้าจากกา๏ ซขยะ โดยศนู ย์ฯ รํวมมือกบั บริษทั กลมุํ 79จากดั และบริษัทมินเซนแมชชีนเนอร่ี จากดั และหนวํ ยงานราชการตาํ งๆ รวบรวมแกส๏ ขยะเป็นหลุมดูดแกส๏แบบแนวนอน อัตราการดดู แก๏ส 150 ลูกบาศก์เมตรตอํ ชัว่ โมง ผลติ กระแสไฟฟา้ เครือ่ งยนต์ผลิตกระแสฟา้ขนาด 230 กโิ ลวัตตซ์ ่งึ ในปี 2552 ผลิตไฟฟ้าได๎ 480,000 ยูนิตเทคโนโลยผี ลติ เชอ้ื เพลงิ ขยะ (Refuse Derived Fuel : RDF) การใช๎ขยะมูลฝอยท่ีเก็บรวบรวมได๎เพื่อการเผาไหม๎โดยตรงมักกํอให๎เกิดความยุํงยากในการใช๎งานเนื่องจากความไมแํ นํนอนในองค์ประกอบตํางๆท่ปี ระกอบกนั ขึน้ เปน็ ขยะมูลฝอย ซ่ึงเปลี่ยนแปลงไปตามชุมชนและตามฤดูกาล อีกท้ังขยะมูลฝอย เหลําน้ีมีคําความร๎อนต่า มีปริมาณเถ๎าและความชื้นสูง สิ่งเหลําน้ีกํอความ ยํุงยากให๎กับผู๎ออกแบบโรงเผาและผู๎ปฎิบัติและควบคุมการเกิดผลกระทบตํอสิ่งแวดลอ๎ มไดย๎ าก การแปรรูปขยะมูลฝอยโดยผํานกระบวนการจัดการตํางๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบตั ิทางเคมีของขยะมลู ฝอยเพื่อทาให๎ กลายเป็นเช้ือเพลิงขยะ (Refuse Derived Fuel: RDF) จะสามารถแก๎ปัญหาดังกลําวมาข๎างต๎นได๎ ซึ่งเชื้อเพลิง ขยะท่ีได๎น้ันสามารถนาไปใช๎เป็นเช้ือเพลิงเพื่อผลติ พลงั งานได๎ตารางที่ 1 แสดงคุณลักษณะของเชอ้ื เพลิงขยะแตลํ ะชนดิ และระบบการเผาไหม๎ ชนิด กระบวนการการจัดการ ระบบการเผาไหม๎RDF 1 : MSW คดั แยกสํวนทีเ่ ผาไหมไ๎ ดอ๎ อกมาดว๎ ยมอื รวมทั้งขยะที่มีขนาด Stoker ใหญํ FBC, MFCRDF 2 : Coarse บดหรอื ตัดขยะมูลฝอยอยาํ งหยาบๆ StokerRDFRDF3 : Fluff RDF คดั แยกสวํ นทเี่ ผาไหม๎ไมํได๎ออก เชํน โลหะแก๎วและอนื่ ๆ มี FBC, PF การ บดหรือตดั จนทาให๎ 95% ของขยะมลู ฝอยที่คดั แยกRDF 4 : Dust RDF แล๎วมี ขนาดเลก็ กวํา 2 นว้ิ ขยะมลู ฝอยสวํ นทีเ่ ผาไหม๎ได๎ มาผาํ นกระบวนการทาให๎อยูํ ใน รปู ของผงฝุ่นRDF 5: Desnsified ขยะมูลฝอยสํวนท่เี ผาไหม๎ไดม๎ าผาํ นกระบวนการอัดแทงํ โดย FBC, MFCRDF ให๎ มีความหนาแนํนมากกวาํ 600 kg/m3RDF 6: RDF Slurry ขยะมูลฝอยสํวนทเ่ี ผาไหม๎ได๎ มาผาํ นกระบวนการให๎อยใํู น Swirl burner รูป ของ SlurryRDF 7 : RDF ขยะมูลฝอยสํวนทีเ่ ผาไหม๎มาผาํ นกระบวนการ Gasification Burner, IGCCSyngas เพ่อื ผลติ Syngas ท่สี ามารถใช๎เป็นเช้ือเพลิงก๏าซได๎

การแปรรปู ขยะเปน็ เชอื้ เพลงิ ขยะ เพื่อท่ีแปรรูปขยะเป็นเช้ือเพลิงน้ัน จาเป็นต๎องมีกระบวนการจัดการไมํวําจะมากหรือน๎อยข้ึนอยูํกับคุณสมบตั ิของเชอ้ื เพลิงขยะทต่ี อ๎ งการ กระบวนการการจัดการทั่วไปมีขน้ั ตอนดงั ตํอไปน้ี 1) การคัดแยกที่ แหลงํ กาเนดิ 2) การคัดแยกดว๎ ยมือหรือเคร่ืองจักร 3) การลดขนาด 4) การแยกขนาด 5) การผสม 6) การ ทาให๎แห๎งและการอัดแทงํ 7) การบรรจุและการเกบ็ ขั้นตอนตํางๆ ในการแปรรูปขยะเป็นเชื้อเพลิงนั้นขึ้นอยํูกับวํามีการจัดการขยะอยํางไร ตัวอยํางเชํนถ๎า ขยะได๎มีการคัดแยกสํวนที่สามารถนากลับมาใช๎ประโยชน์ใหมํได๎จากแหลํงกาเนิดกํอนอยํูแล๎ว ดังนั้นในกระบวนการแปรรูปขยะเป็นเช้ือเพลงิ ก็อาจจะไมํจาเป็นท่ีจะมีข้ันตอนการคัดแยกโลหะหรือแก๎วก็ได๎ โดยท่ัวไปขยะจะถกู นามาคดั แยกสวํ นที่นาไปกลับใช๎ซา๎ ได๎ (เชนํ โลหะ และแกว๎ ) และอินทรียส์ าร (เชนํ เศษ อาหาร) ที่ซึ่งมีความช้ืนสูงสํวนประกอบน้ีสามารถนาไปใช๎กับกระบวนการผลิตก๏าซชีวภาพ (Biogas) หรือ สารปรับปรุงคุณภาพดิน (Soil Conditioner) สํวนประกอบที่เหลือจะถูกนาไปลดขนาด สํวนใหญํประกอบด๎วย กระดาษเศษไม๎ พลาสติก ซ่ึงสามารถนาไปใช๎ในกระบวนการเผาไหม๎โดยตรงในรูปของ Coarse RDF หรือนามาผํานกระบวนการทาใหแ๎ หง๎ และการอัดแทํงเพื่อผลิตเป็น Densified RDF การเลือก พิจารณาวําจะใช๎เชื้อเพลิงขยะในแบบชนิดไหนข้ึนอยูํกับเทคโนโลยีของระบบการเผาไหม๎ สถานที่ท่ีตั้ง ระหวํางที่ผลิตเช้ือเพลิงขยะและสถานท่ที ี่ใช๎งานปรมิ าณและคณุ ลักษณะของเชอ้ื เพลงิ ขยะ ปรมิ าณของเช้ือเพลิงขยะทผ่ี ลิตได๎ตํอปริมาณขยะ 1 ตัน ขึ้นอยูํกับการจัดเก็บขยะกระบวนการท่ีใช๎ในการแปรรูปขยะ และคุณภาพของเชื้อเพลิงขยะที่ต๎องการ องค์ประกอบของเชื้อเพลิงขยะนั้นขึ้นอยูํกับองค์ประกอบของขยะท่ีนามาแปรรปู วิธีการจดั เก็บ และกระบวนการทใ่ี ชใ๎ นการแปรรูป คุณลักษณะที่สาคัญ ของเช้ือเพลิงขยะหลังจากการแปรรูปแล๎ว ได๎แกํ คําความร๎อน ปริมาณความชื้นปรมิ าณเถ๎า และปริมาณ ซัลเฟอรแ์ ละคลอไรด์ จะได๎วําคําความชนื้ ใน ขยะลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับขยะกํอนท่ีจะนามาแปรรูปและสงํ ผลใหค๎ าํ ความร๎อนมีคําสงู ขึ้นดว๎ ยวิธีการใช๎ประโยชนจ์ ากเชอื้ เพลงิ ขยะการใช๎ประโยชน์จากเชอ้ื เพลงิ ขยะในรปู ของพลังงาน มีดงั ตอํ ไปนี้ 1) ใช๎ในสถานท่ีแปรรูปขยะเปน็ เชอื้ เพลงิ ขยะ (On-site) โดยรวํ มกบั อุปกรณ์ท่ใี ช๎เปล่ียนเป็นพลังงาน เชํนเตาเผาแบบตะกรบั หรือเตาเผาแบบฟลูอดิ ไดซเ์ บด หรือ Gasification หรอื Pyrolysis 2) ใช๎ในสถานท่ีอ่ืนท่ีต๎องมีการขนสํง (Off-site) โดยมีอุปกรณ์การที่ใช๎เปลี่ยนเป็นพลังงาน เชํน เตาเผาแบบตะกรับ หรือเตาเผาแบบฟลอู ิดไดซเบดิ หรอื gasification หรือ Pyrolysis 3) เผาไหม๎รํวมกับเช้ือเพลงิ อื่น เชนํ ถาํ นหนิ หรอื ชีวมวล

4) เผาไหม๎ในเตาผลติ ปูนซีเมนต์ 5) ใช๎รวํ มกับถาํ นหนิ หรือชีวมวลในกระบวนการ Gasificationตัวอยาํ งเทคโนโลยีท่ใี ชเ๎ ปน็ สวํ นใหญํในปจั จบุ ันขยะอนิ ทรยี ์  ระบบหมักแบบปิด (anaerobic digestion) ไดก๎ ๏าซชีวภาพ  ระบบฝังกลบ (landfill gas) ไดก๎ ๏าซชีวภาพขยะ ทวั่ ไป และ ขยะ รีไซเคลิ  ระบบเตาเผา (incineration) ไดพ๎ ลงั งานความร๎อนเพื่อผลิตไฟฟา้  ระบบการสร๎างกา๏ ซ (gasification) ไดพ๎ ลงั งานความร๎อนเพื่อผลติ ไฟฟ้า  ระบบไพโรลซิ สิ (pyrolysis) ได๎สารประกอบท่นี าไปใชเ๎ ป็นวัตถดุ ิบ ในการผลติ นา้ มนั เชื้อเพลิง และ พลาสติก  ระบบเชอื้ เพลิงอดั แทงํ (refuse derived fuel) ไดเ๎ ชือ้ เพลิงพลงั งาน การผลิตพลังงานจากขยะจาเป็นต๎องใช๎เทคโนโลยี สะอาด ไมํเชํนนั้นจะกลายเป็นตัวการของปัญหาสิ่งแวดล๎อมเสียเอง เชํน โรงไฟฟ้าพลังงานขยะสํวนใหญํท่ีมีในปัจจุบันที่ใช๎เทคโนโลยีเตาเผาแบบ เดิมๆเทคโนโลยีสะอาดที่วําน้ีใชํวําไมํมีมลพิษเกิดข้ึนเลย แตํหมายถึง เทคโนโลยีที่มีอัตราการปลํอยคาร์บอนไดออกไซดต์ า่ ตวั อยาํ งลําสุดคอื เทคโนโลยีท่ีเรียกวํา plasma gasification (พลาสมําก๏าซซิฟิเคช่ัน) โรงไฟฟ้าพลังงานขยะเทคโนโลยีพลาสมําก๏าซซิฟิเคช่ัน เทคโนโลยีพลาสมําก๏าซซิฟิเคชั่นเป็นเทคโนโลยีที่มีความแตกตํางจากเทคโนโลยเี ตาเผาแบบเดมิ โดยส้นิ เชงิ นอกจากใช๎เตาเผาระบบปิด ควบคุมอากาศ ภายในเตาเผายังมีอุณหภูมิต่ากวําเทคโนโลยีแบบเดิมมาก โดยใช๎ความร๎อนจากหัวพลาสมําซึ่งมีความร๎อนสูงถึง 7,000-15,000 ºC เป็นคบเพลิงหลอมขยะจนทาให๎มวลสารของมันกลับสูํองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีโดยการแตกตัวออกเป็นของก๏าซท่ีมีความร๎อนสูง ถึง1,200 ºC จากนั้นจึงนาก๏าซท่ีได๎ไปผํานกระบวนการสกัดให๎เหลือ เพียงคาร์บอนไดออกไซด์คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรเจน หรือท่ี เรียกวําก๏าซสังเคราะห์ (synthesis gas) หรือ ซินก๏าซ ท่ีสามารถจะนาไป ใช๎กับเคร่ืองยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engines) หรือ เคร่ืองยนต์กังหันก๏าซเพื่อผลิตไฟฟา้ และความร๎อนตอํ ไปการผลิตพลงั งานโดยใช๎กระบวนการทางความรอ๎ น เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากขยะชุมชนโดยใช๎เตาเผาเป็นการเผาขยะในเตาที่ได๎มีการออกแบบมาเปน็ พิเศษเพ่ือให๎เข๎ากับลักษณะสมบัติของ ขยะ ที่มีอัตราความชื้นสูงและมีคําความร๎อนที่แปรผันได๎ การเผาไหม๎จะต๎องมีการควบคุมที่ดีเพื่อจะป้องกัน ไมํให๎เกิดมลพิษและการรบกวนตํอส่ิงแวดล๎อม เชํน ก๏าซพิษ เขมํากลน่ิ เปน็ ตน๎ กา๏ ซซึง่ เกิดจากการเผาไหม๎ จะได๎รับการกาจัดเขมําและอนุภาคตามที่กฎหมายควบคุม กํอนที่จะสํงออกสูํบรรยากาศ โดยจะมีขี้เถ๎าท่ี เหลือจากการเผาไหม๎ประมาณร๎อยละ 10 โดยปริมาตร และร๎อยละ 25-30 โดยน้าหนักของขยะทสี่ ํงเขา๎ เตาเผา ซ่ึงจะถกู นาไปฝังกลบหรือใชเ๎ ปน็ วัสดุปพู ืน้ สาหรบั การสร๎างถนน

สวํ นขเี้ ถา๎ ทม่ี ีสํวนประกอบของโลหะ อาจถูกนากลับมาใช๎ใหมํได๎ นอกจากน้ันสามารถท่ีจะนาพลังงานความร๎อนทไ่ี ด๎จากการเผาขยะมาใช๎ในการ ผลติ ไอนา้ หรือทาน้าร๎อน หรือผลิตกระแสไฟฟ้าได๎ ระบบการเผาไหม๎ชนิดเตาเผาขยะชุมชน จะแบํงออกเป็น 2 ประเภท คือ ระบบการเผาทาลายขยะมูลฝอยในสภาพท่ีรับเข๎ามาโดยไมํต๎องมีกระบวนการจัดการเบื้องต๎น หรือเรียกวํา การเผาไหม๎มวล และ ระบบการเผาทาลายขยะมูลฝอยทมี่ กี ารจัดการเบ้อื งตน๎ ระบบการเผาไหม๎มวล เป็นการเผาไหม๎ขยะมูลฝอยที่มีองค์ประกอบท่ีหลากหลายโดยไมํต๎องมีการจัดการเบือ้ งตน๎ กอํ น เทคโนโลยีปกตินจี้ ะเปน็ การเผาไหม๎ในเตาเผาแบบตระกรับทเ่ี คล่ือนทไ่ี ด๎ ซง่ึ เป็นเทคโนโลยีทใี่ ชก๎ ันแพรํหลายและได๎รบั การทดสอบแลว๎ และเปน็ ทีย่ อมรบั รองลงมาคอื เตาเผาแบบหมนุ จะเป็นระบบท่ีมีการจัดการขยะเบ้ืองต๎นกํอนจะเผาจะต๎องมีการลดขนาดการบดการตัดและคัดแยกกอํ นทาการเผา และ เตาเผาแบบฟลอู ิดไดซ์เบด เปน็ เทคโนโลยีใหมเํ พื่อกาจัดขยะมูลฝอยในวงจากัด โดยท่ัวไปใช๎ในอุตสาหกรรมการนาพลังงานกลบั มาใช๎ ประโยชน์หลักที่ได๎รับจากการเผาไหม๎ขยะมูลฝอยในเตาเผา คือ การนาเอาพลังงานท่ีมีอยูํในขยะมูลฝอยกลับมาใช๎ประโยชน์เพื่อใช๎ทดแทนเช้ือเพลิงฟอสซิล รูปแบบการนาพลังงานขั้นสุดท๎ายไปใช๎งานก็ข้ึนอยูํกบั ผู๎ตอ๎ งการใช๎พลงั งาน ณ โรงเผาขยะด๎วยวําเป็นอยาํ งไร อาจขนึ้ อยํกู บั สงิ่ ตํอไปนี้ 1.โครงขาํ ยระบบพลงั งาน เชนํ มีโครงขํายสายไฟฟ้า หรือมโี ครงขํายระบบนา้ รอ๎ น 2.รูปแบบการใช๎พลังงานตลอดทั้งปี ต๎องระลึกวําโรงงานเตาเผาขยะมูลฝอยชุมชนมักมีการการผลิตพลงั งานที่คอํ นข๎างจะไมํคงท่ี 3.ราคาของแหลงํ พลงั งานอื่นๆ และข๎อตกลงการซ้ือพลงั งานกับผ๎ูใช๎พลังงาน ประสิทธิภาพเชิงความร๎อนโดยรวมของโรงเผา ขยะมูลฝอยชุมชนซึ่งรวมถึงระบบการผลิตพลังงานข้นึ อยํูกบั พลังงานรูปสุดท๎ายที่ต๎องการใช๎งาน การผลิต กระแสไฟฟ้าจะให๎ประสิทธิภาพเชิงความร๎อนท่ีต่าและจะให๎ราคาขายพลงั งานทีส่ ูง ในขณะท่กี ารผลติ นา้ รอ๎ น เพื่อใช๎ในระบบเครือขํายน้าร๎อน จะได๎พลังงานที่มีราคา ขายพลังงานที่ไมํแพง แตํจะให๎ประสิทธิภาพเชิงความ ร๎อนท่ีสงู กวําและความยํงุ ยาก รวมทัง้ ตน๎ ทุนและความต๎องการการติดต้งั ดา๎ นเทคนิคคํอนขา๎ งตา่ กวาํ โดยใน ตารางขอ๎ มูลสรปุ ประสิทธิภาพท่ไี ด๎จากการนาพลงั งานกลบั มาใช๎ใหมสํ าหรับการใช๎พลังงานแตํละประเภท เทียบกับความร๎อนที่ใสํเข๎าไป หากสมมุติวําทราบคําความร๎อนของขยะท่ีเข๎าเผาจะทาให๎สามารถประมาณ ประสิทธภิ าพเชิงความร๎อนเพอื่ นามาประมาณปริมาณพลังงานที่สามารถนากลบั มาใช๎ได๎ รูปแบบของการนาไอนา้ ทีผ่ ลติ จากขยะแสดงดงั ตาราง

ตารางท่ี 2 สรุปประสิทธิภาพที่ได๎จากการผลิตพลังงานในรูปแบบตาํ งๆ รปู แบบการใช๎ พลังงานทน่ี ากลับมาใช๎ ประสิทธภิ าพโดยรวม พลงั งาน ความร๎อน 80% 80%ประสทิ ธิภาพโดยรวม ไอนา๎ 80% 80%ไอนา๎ เทํานั้น กาลงั ไฟฟ้า 35% 35%กาลังไฟฟา้ เทาํ นัน้ ไอนา๎ 0-75% 35-75%ไอน๎าและกาลงั รวม กาลังไฟฟ้า 0-35% ความร๎อน 60-65% 85%ความรอ๎ นและกาลัง กาลงั ไฟฟ้า 20-25%รวม

บทที่ 3 วธิ กี ารดาเนนิ งานการแบงํ หนา๎ ทใี่ นการทางาน1. ฝา่ ยจดั ทารูปเลํมโครงงานนางสาวศริ ริ ตั น์ เป็งดว๎ ง รหสั 60561075นายเศรษฐหิรัณย์ เขอ่ื นแก๎ว รหัส 60561099นางสาวสุพนิดา อนนั ต์ รหัส 60561150นางสาวสุธิดา ทองสบื สาย รหัส 605611362. ฝา่ ยจดั ทาส่ือในการนาเสนอนางสาวสดุ าภา ถงุ คา รหัส 60561129นางสาวสุนิกา กันทา รหัส 60561143นางสาวสุพชิ ญา ศรชี ยั พันธ์ุ รหัส 605611673. ฝ่ายนาเสนอโครงงานนางสาววิไลวรรณ์ ใหมํจนั ทร์ รหัส 60561044นางสาวศศวิ มิ ล พรมบึงลา รหสั 60561068นายศภุ กจิ อนิ ประดับ รหัส 60561082วัสดุ อปุ กรณ์ และโปรแกรมที่ใชใ๎ นการดาเนนิ โครงงาน 1. โปรแกรม Microsoft Word ใช๎สาหรับจัดทารูปเลํม 2. โปรแกรม Microsoft PowerPoint ใชส๎ าหรบั จดั ทาส่ือในการนาเสนอ 3. เคร่ืองคอมพวิ เตอร์สาหรับทางานทงั้ หมดขน้ั ตอนการดาเนนิ งาน 1. แบงํ หน๎าทใี่ นการทางานตามความสามารถของสมาชิกภายในกลํมุ แตํละคน โดยแบํงเปน็ ฝา่ ย จัดทารูปเลํมโครงงาน ฝ่ายจัดทาส่อื ในการนาเสนอ และฝ่ายนาเสนอโครงงาน 2. ฝ่ายจัดทารูปเลํมโครงงานศกึ ษาหาข๎อมูลเกี่ยวกับหวั ขอ๎ พลังงานทดแทนในพระราชดาริอยาํ ง ละเอียด 3. ฝ่ายจัดทารูปเลํมโครงงานรวบรวมขอ๎ มลู ที่เก่ียวข๎องกับหวั ขอ๎ ท่ีไดร๎ บั จากส่ือตาํ งๆ ท้ังจากส่อื อเิ ลก็ ทรอนิกส์ และหนังสือ 4. ฝ่ายจัดทารปู เลํมโครงงานนาข๎อมูลทร่ี วบรวมได๎มาจดั ทารูปเลํมโครงงาน และสงํ ข๎อมลู ใหฝ๎ ่าย จดั ทาสอ่ื ในการนาเสนอเพื่อจัดทาส่ือเพ่อื นาเสนอในรปู แบบของ PowerPoint เพือ่ ความนาํ สนใจ