ไฟฟ้าพลังงานน้ำ (Hydroelectric power)

ไฟฟ้ าพลงั งานน้า เรียบเรยี งโดย นาย อนุวฒั น์ หลากจติ ร์ สาขาวชิ าไฟฟ้ากาลัง วทิ ยาลัยเทคนคิ สโุ ขทยั

1. ไฟฟา้ พลงั นา้ (Hydroelectricity)พลังน้ำ (Hydropower)พลังนา คือ พลงั หรอื กาลงั ทเี่ กดิ จากการไหลของนา ซึ่งเป็นพลังทมี่ ีอนุภาพมาก หากไมส่ ามารถควบคุมได้ พลงันานันกส็ ามารถทาให้เกดิ ความเสียหายแก่ชวี ติ และทรัพยส์ ินไดอ้ ยา่ งกว้างขวาง ดงั ตวั อย่างเช่น การเกดิอทุ กภยั ในบริเวณทีล่ าดเชิงเขา หรือบรเิ วณทม่ี ีความลาดชันสูง และการเกิดสึนามิ เป็นตน้ ในทางตรงกันข้ามหากสามารถควบคมุ พลงั นาไดต้ ามแนวทางท่เี หมาะสม พลังนาอันมหาศาลนนั กส็ ามารถนามาใช้เปน็ ประโยชน์แก่มนษุ ยชาติได้พลงั นาได้ถกู ใชป้ ระโยชนม์ าแลว้ หลายร้อยปี กงั หันนาสาหรบั ยกนาขึนสูท่ ี่สงู เพื่อใช้ประโยชนใ์ นครวั เรือนและการชลประทาน เพอ่ื หมนุ เครื่องจักรในโรงงานสีข้าว โรงงานทอผ้า โรงงานเลอื่ ยไม้ และโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ในปจั จุบนั นิยมใชใ้ นการผลติ ไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า ไฟฟ้าพลงั นาหลักการท้างานของไฟฟา้ พลังนา้ไฟฟ้าพลงั นา คอื ไฟฟา้ ที่เกดิ จากพลังนา โดยใชพ้ ลงั งานจลนข์ องนาซึ่งเกิดจากการปล่อยนาจากทีส่ ูงหรอื การไหลของนา หรอื การขึน-ลงของคลื่น ไปหมนุ กังหนั นา (Turbine) และเคร่อื งกาเนดิ ไฟฟา้ โดยพลงั งานทไ่ี ดจ้ ากไฟฟา้ พลังนานี ขนึ อยู่กับปริมาณนา ความแตกต่างของระดับนา และประสทิ ธิภาพของกังหันนาและเคร่ืองกาเนิดไฟฟา้ กาลงั ไฟฟา้ และพลงั งานจากพลังนา สามารถคานวณได้จากสมการ ดงั นีนอกจากตัวแปรท่ีใชใ้ นการคานวณกาลังไฟฟ้าแล้ว ควรต้องทาความรู้จกั Plant Factor ซง่ึ หมายถงึ สดั ส่วนของพลังงานที่ผลิตไดใ้ นช่วงเวลาหน่ึงต่อพลังงานท่ีคาดวา่ จะผลิตไดเ้ ตม็ ตามศกั ยภาพในช่วงเวลาทังหมด โดยปกตทิ ่วั ไป ค่า Plant Factor จะตา่ กวา่ 1 หรือ ต่ากวา่ 100% ทังนเี นือ่ งจากการปิดโรงไฟฟา้ เพื่อซ่อมและบารงุ รักษาประจาปี นอกจากนี ยังผนั แปรตามปจั จัยอื่นๆ อีก อาทิ ความมากน้อยของปรมิ าณนา (แหล่ง

เชือเพลงิ ) และการออกแบบ หากออกแบบโรงไฟฟา้ พลงั นาใหเ้ ดินเครื่องเปน็ ระยะเวลาท่ียาวขนึ คา่ PlantFactor ย่อมสูงกวา่ โรงไฟฟ้าพลังนาทมี่ ีระยะเวลาเดนิ เคร่ืองท่สี นั กว่า โดยปกติทวั่ ไป หากโรงไฟฟา้ พลังนามีขอ้ จากดั ด้านปริมาณนา โรงไฟฟา้ พลงั นานัน จะผลติ ไฟฟ้าเพอื่ ตอบสนองเฉพาะในชว่ งเวลาทมี่ คี วามต้องการไฟฟา้ สงู สดุ เพราะเป็นช่วงเวลาทใ่ี หค้ ่าตอบแทนสูงสดุ ในประเทศไทย ช่วงทีม่ ีการใช้ไฟฟา้ มาก คือ วันทางานในช่วงเวลา 9:00-12:00 น. 13:00-15:00 น. และ 19:00-21:00 น.รปู แบบของไฟฟ้าพลังน้าโดยทั่วไป รปู แบบของไฟฟ้าพลงั นาทน่ี ิยมใชก้ นั แพร่หลาย มี 3 ประเภท คือ 1. ไฟฟ้าพลงั นา้ จากอา่ งเก็บน้า อ่างเกบ็ นาจะทาหนา้ ท่รี วบรวมและเกบ็กกั นา เม่ือปลอ่ ยนาจากอา่ งเกบ็ นาลงสู่ทตี่ ่าโดยแรงดึงดดู ของโลก พลังนาทีเ่ กิดจากการไหลจะหมนุ กังหนั นา(Turbine) และเคร่อื งกาเนิดไฟฟา้ ในกรณีทเ่ี ป็นอ่างเกบ็ นาขนาดใหญ่ จะทาใหส้ ามารถบรหิ ารจดั การนาไดส้ ะดวก ดงั นนั ในเชงิ เศรษฐศาสตรห์ รอื ธุรกิจแลว้ โรงไฟฟ้าพลงั นาประเภทนี มกั ผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูง ซ่ึงเปน็ ช่วงท่ใี ห้ค่าตอบแทนสูงปริมาณไฟฟา้ ที่ผลิตได้จากโรงไฟฟา้ พลังนาจากอ่างเก็บนาจะผนั แปรตามปริมาณนาทป่ี ล่อยจากอ่างเกบ็ นาและความแตกตา่ งระหวา่ งระดับนาในอ่างเกบ็ นาและระดบั นาที่ปล่อย (ดา้ นทา้ ยนา)โดยทวั่ ไป โครงการไฟฟ้าพลังนาส่วนใหญจ่ ะเป็นในรปู แบบของไฟฟ้าพลงั นาจากอ่างเก็บนา ในประเทศไทยก็เชน่ เดยี วกัน เช่น โรงไฟฟา้ พลงั นาเข่ือนภูมิพล (แม่นาปงิ จงั หวัดตาก) โรงไฟฟา้ พลังนาเข่ือนสิรกิ ติ ์ิ (แมน่ าน่านจังหวัดอุตรดิตถ์) และโรงไฟฟ้าพลังนาเข่ือนศรนี ครนิ ทร์ (แมน่ าแควใหญ่ จงั หวดั กาญจนบุรี) เปน็ ตน้

2. ไฟฟา้ พลงั น้าแบบ Run-of-the-river โรงไฟฟา้ พลงั นาประเภทนี เปน็ รูปแบบท่ีไม่มีอา่ งเก็บนาเปน็ องคป์ ระกอบ จงึ ไมม่ ีการบรหิ ารจดั การนา ดังนัน โรงไฟฟ้าพลังนาแบบ Run-of-the-river จะทางานตลอดเวลาตามปริมาณนาทีไ่ หลในแม่นา เน่ืองจากโรงไฟฟ้าพลังนาแบบRun-of-the-river มกั สร้างอยใู่ นบริเวณพนื ที่ค่อนขา้ งราบ และมีอาคารสาหรับทดนาให้สงู ขึน ดว้ ยข้อจากัดดา้ นภมู ิประเทศ ทาให้ความแตกตา่ งระหวา่ งระดับนาท่ีทดขนึ กบั ระดับทีป่ ล่อยทางด้านท้ายนามีความแตกตา่ งกันไม่มากนัก ดังนนั ปรมิ าณไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงไฟฟา้ พลังนาแบบ Run-of-the-river จงึ ผนั แปรตามปริมาณนาเป็นสาคญัโรงไฟฟ้าพลงั นาแบบ Run-of-the-river มกั กอ่ สรา้ งในบรเิ วณทมี่ ปี รมิ าณนาค่อนขา้ งมาก และมีนาไหลตลอดปี แตม่ ีภูมิประเทศไมเ่ หมาะสมที่จะกอ่ สรา้ งอ่างเกบ็ นา โรงไฟฟา้ ประเภทนใี นประเทศไทย ได้แก่ โรงไฟฟ้าเขอ่ื นปากมูล (แมน่ ามลู จังหวัดอุบลราชธานี)3. ไฟฟา้ พลงั น้าแบบสูบกลบั เป็นรปู แบบการผลิตไฟฟ้าท่ีตอบสนองช่วงเวลาท่มี ีความต้องการไฟฟา้ สูงสดุโดยการถ่ายเทนาระหวา่ งอ่างเกบ็ นาทม่ี รี ะดับแตกต่างกนั ในชว่ งเวลาท่มี ีความต้องการไฟฟา้ น้อย ปริมาณไฟฟา้ ส่วนเกนิ ในระบบจะถกู นามาใช้ในการสูบนาไปยังอา่ งเก็บนาที่อยู่สงู กว่า เมื่อถงึ ชว่ งเวลาทีม่ ีความต้องการใชไ้ ฟฟา้ มาก นาจะถกู ปล่อยกลบั ลงมายังอ่างเก็บนาท่อี ยู่ต่ากว่าและผลิตไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าทีผ่ ลติ ได้จึงผันแปรตามปริมาณนา และความแตกต่างของระดับนาของอ่างเกบ็ นาทงั สอง

ตัวอยา่ งโรงไฟฟา้ พลังนาแบบสบู กลับในประเทศไทย คือ โรงไฟฟ้าเขอ่ื นลาตะคองชลภา-วัฒนา โดยใชเ้ ข่ือนลาตะคอง (แมน่ าลาตะคอง จังหวัดนครราชสมี า) ซ่ึงเป็นอ่างเกบ็ นาท่ีมีอยู่เดมิ และบรหิ ารจัดการนาโดยกรมชลประทาน เปน็ อ่างเก็บนาตัวล่าง และกอ่ สร้างอ่างเก็บนาตัวบนเพ่มิ เติมบนเขายายเทย่ี ง รูปแบบโรงไฟฟ้าเขอ่ื นลาตะคองชลภาวัฒนา เปน็ การเพิ่มประสิทธภิ าพการใชน้ าใหก้ ับอ่างเกบ็ นาท่ีมีอยแู่ ลว้ และยงั เพ่มิประสิทธภิ าพในระบบการผลิตไฟฟา้ ไดอ้ ีกดว้ ยประโยชน์ของโรงไฟฟ้าพลังนา้ทรพั ยากรนาเปน็ แหลง่ เชอื เพลงิ ธรรมชาติหมุนเวียนของโรงไฟฟ้า พลงั งานนา (Renewable NaturalResource) โดยแตกต่างจากแหลง่ เชอื เพลงิ ธรรมชาตปิ ระเภทอ่ืนๆ ซึ่งมีปริมาณจากัด เช่น นามัน กา๊ ซ และถา่ นหนิ เปน็ ต้น จากวฏั จักรอุทกวิทยา เม่ือฝนตกลงมา นาฝนสว่ นหน่ึงจะถกู เก็บกักตามทลี่ ่มุ ต่างๆ ทงั บนพนื ดินและตามใบไม้ต่างๆ และซึมลงส่ใู ตด้ ิน โดยนาสว่ นเกินกจ็ ะไหลลงสแู่ มน่ า และในที่สุดกไ็ หลลงส่ทู ะเลสาหรับนาทีไ่ หลลงสู่ใต้ดิน บางสว่ นก็ถูกขังอยู่ใต้ชันดนิ เปน็ นาบาดาล บางส่วนก็ไหลกลับลงสแู่ มน่ า นาทอ่ี ยู่บนผวิ ดินในท่ตี า่ งๆ และในทะเล จะระเหยกลายเปน็ ไอนา ซ่ึงรวมถงึ การคายนาของพชื ดว้ ย และเม่ือมีสภาวะที่

เหมาะสม ไอนาเหล่านนั ก็จะรวมตัวเป็นเมฆและกลั่นตัวเปน็ หยดนาตกลงมาเป็นฝน วนเวยี นตามวฏั จกั รอย่างไมม่ ีที่สนิ สดุนาเปน็ ทรพั ยากรธรรมชาตหิ มุนเวียน ไม่ต้องเสยี ค่าใชจ้ ่าย ไม่ก่อใหเ้ กิดมลภาวะเมื่อใช้ในการผลิตไฟฟา้ พลังนานอกจากนี โรงไฟฟา้ พลงั นายังมอี ายุการใชง้ านคอ่ นข้างยาวกวา่ โรงไฟฟ้าประเภทอืน่ ๆ ซ่ึงผลติ ไฟฟ้าจากนามนักา๊ ซ และถ่านหิน ในปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังนาเขอื่ นภูมิพลมีอายุการใชง้ านประมาณ 14-46 ปี (ติดตังเครื่องกาเนิดไฟฟ้าไม่พร้อมกัน มีจานวนทังสนิ 8 ชดุ ชุดท่ี 1 และ 2 ใช้งานในปี 2507 ชดุ ที่ 8 ใชง้ านในปี 2539) นอกจากนี ค่าบารุงรักษาและค่าดาเนนิ การยงั ต่ากว่าอีกดว้ ย ดงั นัน โรงไฟฟ้าพลงั นาจงึ มีความเหมาะสมในเชิงเศรษฐกิจสูง เมื่อเปรียบเทยี บกบั โรงไฟฟ้าประเภทอนื่ ๆการทีโ่ รงไฟฟา้ พลงั นาไม่ได้ใช้ฟอสซลิ เปน็ แหล่งเชือเพลงิ จึงไม่ก่อให้เกดิ ก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์ ซง่ึ เป็นGreenhouse Gas และเป็นหนึ่งในหลายๆ ปัจจยั ทท่ี าให้เกิดภาวะโลกร้อนอัตลักษณข์ องโรงไฟฟ้าพลังนาท่ีโดดเด่น คอื เปดิ ปุ๊บ ติดป๊ับ ซ่งึ โรงไฟฟา้ ประเภทอน่ื ๆ ไมส่ ามารถทาได้ ดังนนัโรงไฟฟ้าพลังนา จึงมปี ระสทิ ธผิ ลต่อการรกั ษาความมัน่ คงของระบบไฟฟา้ ในกรณเี กิดเหตุสดุ วสิ ัย เชน่ ในกรณีท่รี ะบบสง่ เชอื เพลงิ (กา๊ ซธรรมชาต)ิ สาหรับโรงไฟฟ้าพลงั ความรอ้ นเสียอย่างกระทันหนั ในชว่ งวันทางานโรงไฟฟ้าพลงั นาก็สามารถเขา้ มาเสรมิ ได้ทันที ซึ่งหากใชโ้ รงไฟฟ้าประเภทอน่ื ๆ ผลิตไฟฟ้าเพมิ่ เติมเพ่ือเสริมในส่วนท่ีขาดหายไปแล้ว ก็จะต้องใชเ้ วลาเพอ่ื ใหเ้ คร่ืองจักรทางานได้เตม็ ที่ โดยชว่ งเวลาทีร่ อนัน อาจทาความเสยี หายใหก้ ับเศรษฐกจิ ของประเทศ ตวั อยา่ งเช่นเม่อื มปี ัญหาจากแหล่งผลติ ก๊าซธรรมชาติยาดานาในประเทศพม่า ลดลง 1,100 ล้านลกู บาศก์ฟุตในช่วงเดอื นสงิ หาคม 2552 ทีผ่ ่านมาการไฟฟา้ ฝ่ายผลิตแหง่ ประเทศไทย จึงพึ่งไฟฟา้ พลงั นามากขึน โดยปลอ่ ยนาจากเข่ือนศรนี ครินทร์มากขึนตอ่ เนอ่ื ง และเป็นระยะเวลายาวขนึ เป็นตน้ขอ้ เสียของโรงไฟฟ้าพลงั น้า

จดุ ออ่ นท่สี าคัญทีส่ ดุ ของโรงไฟฟ้าพลังนา คือ ตอ้ งมีอา่ งเก็บนา ซง่ึ การก่อสร้างอา่ งเก็บนาก่อให้เกดิความขดั แย้ง ในสงั คมมากมายเน่อื งจากผลกระทบตา่ งๆ ท่ีเกดิ ขึน โดยเฉพาะผลกระทบด้านสังคมกับประชาชนท่อี าศยั และมที ่ดี นิ ทากนิ ในบริเวณพืนที่อา่ งเก็บนาและพนื ทีก่ ่อสรา้ ง และผลกระทบด้านสงิ่ แวดลอ้ มโดยผลกระทบดงั กล่าว เป็นหัวข้อสาคัญท่กี ่อให้เกิดความขัดแย้งในสงั คมระหว่างผู้ท่เี หน็ ดว้ ย (ไดร้ บั ประโยชน์)และผทู้ ี่ไมเ่ ห็นดว้ ย (เสยี ประโยชน์)ผลกระทบจากการก่อสรา้ งอา่ งเก็บนา น่าจะไมเ่ ก่ียวข้องโดยตรงกบั การก่อสร้างโรงไฟฟา้ พลงั นา เพราะประเทศไทยเปน็ ประเทศเกษตรกรรม นาจึงเปน็ สิง่ ท่ีจาเปน็ ตอ่ ประชาชนและเศรษฐกจิ ของประเทศ ดังนัน การเก็บกักนาเพ่ือตอบสนองต่อความต้องการจงึ เปน็ สงิ่ ที่ต้องดาเนนิ การ โดยปกติตามธรรมชาติ ฝนจะตกไม่สมา่ เสมอตลอดทังปี โดยเฉล่ียในชว่ งฤดฝู น (พฤษภาคม-ตุลาคม) จะมีฝนประมาณ 80-90% ของปรมิ าณฝนทังปี และจะมีฝนเพียง 10-20% ในช่วง 6 เดอื นท่ีเหลือ (ภาคใต้จะมีชว่ งฤดฝู นยาวกวา่ ภาคอนื่ ๆ โดยสนิ ฤดูฝนประมาณเดือนธันวาคม-มกราคม) นอกจากนี ในช่วงฤดฝู นเองก็อาจเกิดเหตุการณ์ฝนทิงช่วง และด้วยความผนัแปรทางธรรมชาติ ปรมิ าณฝนในแตล่ ะปีก็จะมีความแตกตา่ งกัน บางปีมาก บางปีน้อย บางปปี านกลางและหากโชคร้ายมีฝนน้อยติดตอ่ กนั หลายๆ ปี ดงั ตัวอย่างรูปแบบนาท่าของลาอซี ูในล่มุ นาแมก่ ลอง จงั หวดักาญจนบรุ ี ดว้ ยเหตกุ ารณ์ธรรมชาติเหล่านี ไมส่ ามารถควบคมุ หรอื เปลีย่ นแปลงได้ ดังนัน การเกิดอุทกภยั ในฤดฝู นและขาดแคลนนาในฤดูแลง้ จึงมีโอกาสเกิดขนึ ได้ตลอดเวลาหากไม่มเี คร่ืองมือในการบริหารจัดการนาที่เหมาะสม ซ่งึ ในปจั จบุ นั อา่ งเก็บนาทีม่ ีขนาดทเี่ หมาะสมคือเคร่อื งมือหนึง่ ทม่ี ปี ระสทิ ธผิ ลในการบริหารจัดการนา โดยเก็บกักนาในชว่ งนามาก เพื่อบรรเทาอทุ กภัยและเพ่ือสารองไว้ใชใ้ นช่วงท่ขี าดแคลนนาดว้ ยเหตุผลดงั กลา่ ว การก่อสรา้ งอา่ งเกบ็ นาจึงมีความจาเป็นเพื่อบรรเทาและแก้ไขปญั หาเร่ืองนาของประเทศไมใ่ ชเ่ พื่อการผลติ ไฟฟ้าพลังนา แต่การติดตังไฟฟา้ พลังนาของเข่ือนตา่ งๆ เปน็ การเพ่มิ ประสิทธิภาพในการใช้นา เพิ่มมลู ค่านา ลดภาวะมลพิษและโลกรอ้ น และทาให้การกอ่ สร้างอา่ งเก็บนาสามารถคืนทุนได้เรว็ ขนึ ดังนนัแนวคิดในการติดตังโรงไฟฟ้าพลงั นาที่อาคารองค์ประกอบโครงการชลประทานตา่ งๆ ที่มีอยใู่ นปจั จุบนั ซง่ึ การ

ไฟฟา้ ฝา่ ยผลติ แห่งประเทศไทยกาลังดาเนินการอยโู่ ดยไดร้ บั ความรว่ มมือจากกรมชลประทานนัน จึงเป็นแนวทางทถ่ี ูกต้อง และควรเร่งขยายการดาเนินการปริมาณไฟฟา้ พลังนา้เนื่องจากไฟฟ้าพลงั นาเป็นพลังงานทางเลือกที่มีความคมุ้ ค่าทางเศรษฐกิจ และมีประโยชน์ในหลายๆ ด้าน ดงั ท่ีไดก้ ล่าวไว้แลว้ ในข้างต้น ดังนัน โรงไฟฟา้ พลงั นาจึงมกี ารพัฒนาอย่างกวา้ งขวาง ในปี 2549 ท่วั โลกมีการตดิ ตงัไฟฟา้ พลังนารวมทังสนิ 777,000 MW สามารถผลติ ไฟฟ้าได้ประมาณ 2,998 TWh (ยังไม่รวม Three GorgesDam ในประเทศจนี ซงึ่ เป็นเขอ่ื นไฟฟา้ พลงั นาทใ่ี หญ่ท่ีสุดในโลก) เปน็ สดั สว่ นประมาณ 20% ของปรมิ าณไฟฟ้าโลก และเป็นสัดสว่ นประมาณ 88% ของปรมิ าณไฟฟ้าท่ีผลิตจากพลงั งานหมุนเวียนหลงั จากประเทศจีนก่อสร้าง Three Gorges Dam แลว้ เสรจ็ ประเทศจนี เป็นประเทศที่มเี ข่อื นไฟฟ้าพลงั นาใหญท่ ส่ี ุดในโลก รองลงมา ได้แก่ Itaipu Dam ซง่ึ ตงั อยบู่ ริเวณชายแดนระหวา่ งประเทศปารากวยั และประเทศบราซลิ และลาดับสาม ไดแ้ ก่ Guri Dam ในประเทศเวเนซูเอล

แหลง่ ข้อมูลอา้ งองิเข้าถึงไดจ้ าก http://www.yp.co.th/2010-10-03-06-35-34/88.html(วนั ท่สี ืบค้น : 26 กรกฎาคม 2560)