พลังงานเพื่อชีวิต

พลงั งานเพือ่ ชวี ติ มนุษย์ นำพลังงำนมำใชใ้ นกำรดำรงชวี ิตต้ังแตส่ มัยโบรำณ เริม่ จำกกำรใชไ้ ฟฟ้ำท่ีเกิดจำกกำรเสียดสี ของไม้หรือหินเพ่ือให้เกิดควำมอบอุ่น แสงสว่ำง และกำรหุงต้มอำหำร มนุษย์เริ่มรู้จักทำกังหัน วิดน้ำ ทำกังหันลมเพ่ือยกของหนักและบดเมล็ดธัญญำพืช พลังงำนเป็นปัจจัยสำคัญในกำรส่งเสริม สวัสดิภำพและควำมผำสุกของประชำชนแต่ละประเทศทั่วโลก พลังงำนมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรง กับควำมม่ันคงของประเทศทั้งทำงกำรเมือง กำรทหำร กำรเศรษฐกิจและสังคม ปัจจุบันมีกำรใช้พลังงำน มำกขึ้นในกำรพัฒนำเศรษฐกิจทุกสำขำเช่น อุตสำหกรรม กำรคมนำคมขนส่ง กำรไฟฟ้ำ เป็นต้น ปริมำณกำรใชพ้ ลงั งำนมีควำมสัมพันธ์กับฐำนะทำงเศรษฐกจิ ของแต่ละประเทศ ประโยชน์ของพลงั งาน จาแนกประโยชนข์ องพลงั งานได้ ดงั นี้ - พลังงำนในอำหำร จำเปน็ สำหรบั สง่ิ มชี ีวิตทำใหเ้ จรญิ เตบิ โตสำมำรถเคลื่อนไหวได้ - พลังงำนในระบบนเิ วศ พลังงำนจำกแสงอำทิตยพ์ ืชนำไปใชใ้ นกระบวนกำรสงั เครำะห์แสง - กำรสำธำรณปู โภค เช่น กำรผลิตไฟฟ้ำในปจั จุบนั ใชพ้ ลงั งำนจำกน้ำมนั ก๊ำซธรรมชำติ เป็นต้น - กำรค้ำ พลังงำนรูปแบบต่ำง ๆ เช่น น้ำมันดิบ ก๊ำซธรรมชำติ ถ่ำนหิน เป็นสินค้ำสำคัญ ทีท่ ำรำยได้ให้กับประเทศผผู้ ลิต - กำรผลติ พลงั งำนเปน็ ปัจจยั สำคัญในกำรผลิตทำงเกษตรกรรม เช่น กำรเก็บเกย่ี วผลผลิต - กำรขนส่งและกำรสอ่ื สำร ทำใหส้ ะดวกรวดเร็วมำกขนึ้ - กำรแพทย์ เช่น กำรใช้พลังงำนจำกรังสีเอกซ์เรย์จำกแสงเรเซอร์ในกำรตรวจรักษำ และกำรทำศัลยกรรมโรคต่ำง ๆ - อำนวยควำมสะดวกในชีวิตประจำวัน เคร่ืองใช้ต่ำง ๆ ในชีวิตประจำวัน ต้องอำศัยพลังงำน เครื่องมือจึงจะทำงำนได้ - กำรทหำร ประเทศท่ีมีควำมก้ำวหน้ำในกำรผลิตพลังงำนเพ่ือนำมำใช้ประโยชน์ในทำงกำรทหำร เช่น สหรัฐอเมรกิ ำ ความหมายของพลังงาน พลังงำน (Energy) หมำยถึง ควำมสำมำรถของสิ่งใดสิ่งหนึ่งท่ีจะทำงำนได้งำน (Work) เป็นผล ของกำรกระทำของแรงเป็นเหตุให้สิ่งนั้นเคล่ือนท่ี เช่น เปลวไฟที่เผำกำน้ำจะเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ และแรงดันไอน้ำจะดันฝำกำน้ำเผยอ ข้ึนได้ งำนเช่นนี้เรียกว่ำ พลังงำน รถไฟเคลื่อนท่ีได้เพรำะมีพลังงำน มนษุ ย์เดินไดเ้ พรำะมีพลังงำน รูปแบบของพลงั งาน 1. พลงั งำนเคมี พลงั งำนเคมี เกิดขน้ึ เมอื่ เกดิ ปฏกิ ริ ิยำเคมี ถ้ำขณะท่ีเกิดปฏิกิริยำเคมีน้ันมีควำมร้อนเกิดขึ้น เรำมีช่ือเรียกปฏิกิริยำ เช่นนี้ว่ำ เอกโซเทอร์มิค (exothermic) และในทำงตรงกันข้ำมเรียก เอนโดเทอร์มิค

(endothermic) ถ้ำขณะท่ีเกิดปฏิกิริยำควำมร้อนหำยไปน่ันคือเย็นลงกว่ำปกติหรือต้องกำรควำมร้อนช่วย ในปฏกิ ริ ิยำนนั้ 2. พลังงำนควำมรอ้ น พลงั งำนควำมรอ้ น ได้จำกวัตถุท่ีมีอุณหภูมิสูงแต่มิใช่ว่ำพลังงำนควำมร้อนข้ึนอยู่กับอุณหภูมิเพียงอย่ำงเดียว แต่ขึ้นอยู่กับมวลหรือปริมำณเน้ือสำรด้วย ท้ังนี้เป็นเพรำะอะตอมและโมเลกุลของสำรใด ๆ ก็ตำมไม่เคยอยู่ น่ิงสนิท มีกำรเคล่ือนไหวเร็วบ้ำงช้ำบ้ำงตลอดเวลำ ถ้ำเคล่ือนไหวเร็ว พลังงำนจลน์สูง อุณหภูมิของวัตถุ ก็สูงตำมไปด้วย และถ้ำมีอะตอมเป็นจำนวนมำกพลังงำนที่มีอยู่ก็มำก น่ันคือถ้ำมวลมำกพลังงำนมำกด้วย นน่ั เอง 3. พลังงำนกล พลังงำนกล หมำยถึง พลังงำนท่ีได้จำกเคร่ืองกล เช่น เคร่ืองจักรไอน้ำ เคร่ืองยนต์ที่ใช้น้ำมันต่ำง ๆ หรือ เครือ่ งยนต์ดีเซลเปน็ ตน้ จำกกำรศึกษำอย่ำงละเอียดเรำจะพบว่ำพลังงำนกลจำกเครื่องกลนี้เป็นกำรแปรรูป มำจำกพลังงำนควำมร้อน และนอกจำกนั้นควำมฝืดหรือควำมเสียดทำน (friction) ในเครื่องกลแต่ละชนิด จะก่อให้เกิดควำมร้อน ซง่ึ เป็นเหตุให้ประสิทธิภำพ (efficiency) ของเคร่ืองกลตกต่ำ วิศวกรจึงต้องพยำยำม หำทำงลดควำมเสยี ดทำนของเครื่องกลเพื่อเพ่ิมประสิทธิภำพ 4. พลังงำนไฟฟำ้ พลังงำนไฟฟ้ำ หมำยถึง พลังงำนที่ได้จำกปฏิกิริยำเคมีแบบหนึ่งอันมีผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ำข้ึนได้ และกระแสไฟฟ้ำท่ีเกิดข้ึนนี้จะไหลผ่ำนควำมต้ำนทำนไฟฟ้ำได้ถ้ำต่อให้เป็นวงจร ผลจำกกระแสไฟฟ้ำ ดงั กล่ำวอำจทำให้เกิดผลตำ่ ง ๆ กนั ดงั เช่น กอ่ ใหเ้ กิดอำนำจแม่เหล็ก เกิดควำมรอ้ นหรือแสงสว่ำง เป็นตน้ แหล่งของพลังงาน แหล่งของพลังงำน กำรท่ีมนุษย์สำมำรถนำพลังงำนรูปแบบต่ำงๆ ดังท่ีกล่ำวมำแล้วนั้น มำใช้ประโยชน์ มนุษย์สำมำรถนำพลังงำนมำใช้จำกสิ่งท่ีให้พลังงำนหรือส่ิงท่ีมีพลังงำนสะสมอยู่ ซ่ึงเรียกว่ำ แหล่งของพลงั งำน โดยท่ัวไปแหล่งพลังงำนสำมำรถจำแนกประเภทได้ 2 ประเภท คอื 1. แหล่งพลังงำนใช้แล้วหมดไป (non - renewable energy) หรือ พลังงำนส้ินเปลือง เป็นแหล่ง พลังงำนที่ไม่สำมำรถนำมำใช้ได้อีก เมื่อนำมำใช้แล้วจะหมดส้ินไปเรื่อยๆ ต้องใช้เวลำนำนนับล้ำนๆ ปี จึงจะสำมำรถเกิดข้ึนอีก เช่น น้ำมนั ดิบ ก๊ำซธรรมชำติ ถ่ำนหนิ หนิ นำ้ มัน เปน็ ตน้ 2. แหล่งพลังงำนใช้ไม่หมด (renewable energy) หรือ พลังงำนหมุนเวียน เป็นแหล่งพลังงำน ทสี่ ำมำรถนำมำใชไ้ ดเ้ ร่ือยๆ เช่น แสงอำทติ ย์ ลม นำ้ ชวี มวล(เช่น ฟืน แกลบ ชำนอ้อย และมูลสัตว์) เป็นต้น และที่ว่ำใช้ไม่หมดก็เพรำะสำมำรถหำมำทดแทนได้ เช่น ปลูกป่ำเอำไม้มำทำฟืน หรือปล่อยน้ำจำกเข่ือน มำป่ันไฟ แล้วไหลลงทะเล กลำยเป็นไอ และเป็นฝนตกลงมำสู่โลกอีก หรือแสงอำทิตย์ที่ได้รับ จำกดวงอำทิตย์อย่ำงไม่มีวันหมดส้ิน เป็นต้น เม่ือพิจำรณำกำรนำพลังงำนจำกแหล่งพลังงำนต่ำงๆมำใช้ ในปัจจุบัน จะพบว่ำแหล่งพลังงำนท่ีมนุษย์ใช้มำกท่ีสุดมักเป็นแหล่งพลังงำนสิ้นเปลือง ซึ่งถือว่ำเป็นแหล่ง พลังงำนหลัก ซ่ึงพลังงำนเหล่ำน้ีก่อให้เกิดปัญหำด้ำนมลพิษมำกมำย และนับวันแหล่งพลังงำนเหล่ำน้ี มีแต่จะหมดไปเรื่อยๆ จึงต้องมีกำรพัฒนำเสำะหำแหล่ งพลังงำนอ่ืนเพ่ือให้มีพลังงำนเพียงพอ ต่อควำมต้องกำร เช่น แสงอำทิตย์ น้ำ ชีวมวล ดังนั้นแหล่งพลังงำนหมุนเวียนจึงมีอีกช่ือหน่ึงคือ แหลง่ พลังงำนทดแทน

แหล่งพลังงาน ชนดิ ต่างๆ แหล่งพลังงำนใช้แลว้ หมดไป หรอื พลงั งำนส้นิ เปลอื ง - ปิโตรเลียม (นำ้ มนั ดบิ และกำ๊ ซธรรมชำติ) - ถ่ำนหิน - หนิ น้ำมัน แหล่งพลังงำนใช้ไม่หมด หรอื พลังงำนหมนุ เวยี น - แสงอำทติ ย์ - นำ้ - ลม - ชีวมวล - ควำมรอ้ นใตพ้ ิภพ - ปฏิกิริยำนิวเคลียร์ หนว่ ยพลงั งำน หนว่ ยท่ใี ชว้ ดั ปรมิ ำณพลงั งำนที่นยิ มใช้มี 2 หน่วยคอื - บีทียู ( BTU = British thermal unit) เป็น หน่วยวัดปริมำณพลังงำนในระบบอังกฤษ 1บีทียู หมำยถึง ปริมำณควำมร้อนที่พอดีทำให้น้ำบริสุทธิ์มวล 1ปอนด์ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจำก 14.5 องศำ ฟำเรนไฮต์ เปน็ 15องศำเซลเซียล - กิโลแคลอรี หรือแคลอร่ี เป็น หน่วยวัดปริมำณพลังงำนในระบบเอสโอ 1กิโลแคลอร่ี คือ ปริมำณควำมร้อนม่ีพอดีทำให้น้ำบริสุทธ์ิมวล 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพ่ิมข้ึนจำก15 องศำเซลเซียส เป็น16 องศำเซลเซียสที่ระดับทะเลปกติ 1บที ยี ู = 252 แคลอรี พลังงานมาจากไหน พลังงำนมำจำกไหน แหล่งพลังงำนมีอยู่หลำยชนิดที่สำมำรถทำให้โลกเรำเกิดกำรทำงำน และหำกศึกษำวิเครำะห์ในเชิงลึกแล้วจะพบว่ำแหล่งต้นตอของพลังงำนท่ีใช้ทำงำนในชีวิตประจำวัน สว่ นใหญ่ก็ล้วนมำจำกพลังงำนอันมหำศำลที่แผ่จำกดวงอำทิตย์มำสู่โลกเรำน่ีเอง พลังงำนจำกดวงอำทิตย์น้ี นอกจำกจำกจะสำมำรถใช้ประโยชน์จำกแสงและควำมร้อนในกำรทำงำนโดยตรง เช่น กำรให้แสงสว่ำง กำรให้ควำมรอ้ นควำมอบอุ่น กำรตำกแห้งตำ่ ง ๆ แลว้ กย็ ังกอ่ ใหเ้ กดิ แหล่งพลังงำนอน่ื ๆ อีกมำกมำย เชน่ - พลงั งำนแสงอำทติ ย์ พลังงำนแสงอำทิตย์ คือ แสงสว่ำงและควำมร้อนท่ีถูกสร้ำงข้ึนโดยดวงอำทิตย์ ทุกๆวันดวงอำทิตย์จะผลิต พลังงำนได้เป็นจำนวนมหำศำล รวมท้ังแหล่งผลิตพลังงำนแสงอำทิตย์นั้นไม่มีวันหมดอีกด้วย นอกจำกน้ี พลังงำนแสงอำทิตย์ยังถือเป็นพลังงำนสะอำด และเป็นพลังงำนทำงเลือกสำหรับมนุษย์ใช้แทนที่พลังงำน จำกฟอสซิล อกี ด้วย - พลงั งำนน้ำ พลังงำนน้ำจะสำมำรถนำมำใช้ประโยชน์ได้ต้องมีกำรกักเก็บน้ำไว้ เพื่อเป็นกำรสะสมกำลัง โ ด ย ก ำ ร ก่ อ ส ร้ ำ ง เ ขื่ อ น ห รื อ ฝ ำ ย ปิ ด ล ำ น้ ำ ท่ี มี ร ะ ดั บ ค ว ำ ม สู ง เ ป็ น พ ลั ง ง ำ น ศั ก ย์ แ ล ะ ผั น น้ ำ เ ข้ ำ ท่ อ ไ ป ยั ง เคร่อื งกังหันนำ้ ขบั เครอ่ื งกำเนิดไฟฟำ้ พลงั น้ำ

- พลังงำนลม พลังงำนลม ซึ่งเป็นแหล่งพลังงำนท่ีเติบโตเร็วที่สุดในโลก เป็นเทคโนโลยีท่ีลวงตำว่ำเรียบง่ำย เบื้องหลังอำคำรสูง เพรียว และใบพัดท่ีหมุนอย่ำงสม่ำเสมอ คือ วัสดุน้ำหนักเบำท่ีทำงำนร่วมกัน อย่ำงซับซ้อน กำรออกแบบด้ำนกำรเคลื่อนไหวของอำกำศ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุม โดยคอมพิวเตอร์ พลังงำนถูกส่งถ่ำยจำกปีกหมุน ผ่ำนเกียร์ ซึ่งบำงคร้ังปฏิบัติงำนในควำมเร็วที่ไม่แน่นอน จำกน้ันสง่ ไปยงั เครื่องกำเนิดไฟฟำ้ (กงั หนั ลมบำงตวั ไม่สง่ ผำ่ นเกยี รแ์ ต่ใชก้ ำรขบั เคล่อื นโดยตรงแทน) ขอ้ ดีของพลงั งำนลม - เปน็ มติ รตอ่ ส่งิ แวดลอ้ ม โดยลดระดบั กำรปลอ่ ยกำ๊ ซคำรบ์ อนไดออกไซต์ทีก่ อ่ ให้เกิดภำวะโลกร้อน น่ีเป็นประโยชน์ด้ำนส่ิงแวดล้อมที่สำคัญที่สุดของกำรผลิตพลังงำนลม นอกจำกน้ีพลังงำนลมยังปรำศจำก สำรกอ่ มลพษิ อ่นื ๆ ทีเ่ กิดจำกเชอ้ื เพลิงฟอสซลิ และโรงไฟฟ้ำนวิ เคลยี ร์อกี ดว้ ย