เรื่อง พลังงานทดแทน

การผลติ น้ารอ้ นดว้ ยพลงั งานแสงอาทติ ย์

การกลัน่ น้าดว้ ยพลังงานแสงอาทติ ย์  ในพืนท่ีท่ีขาดแคลนแหล่งนาสะอาด สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยในการกล่ันนาให้ สะอาดเพ่อื ใช้ในการอปุ โภค บริโภคได้

เตาหุงตม้ ดว้ ยพลงั งานแสงอาทิตย์  เตาหุงต้มพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการรวมแสงอาทิตย์จากการสะท้อนแสง เช่นการใช้กระจกเงา หรือ โลหะสะท้อนแสงรูปพาราโบลา มารับแสงให้แสงสะท้อนมา รวมกันท่ีจดุ ๆ หน่ึง  แลว้ นาภาชนะหุงตม้ ทบ่ี รรจอุ าหารไปวางไวต้ รงบรเิ วณจดุ รวมแสง

3.2.2 การใชป้ ระโยชน์พลังงานแสงอาทติ ย์ โดยเปล่ียน พลงั งานแสงอาทิตย์เปน็ พลังงานไฟฟ้า  ปจั จบุ ันมีการใช้เซลลแ์ สงอาทติ ยใ์ นการเปล่ียนพลงั งานแสงอาทติ ย์เปน็ พลงั งานไฟฟา้ กจิ กรรมที่ 3.2 การเปล่ียนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟา้ 1. ต่อขัวทังสองของเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 2-3 โวลต์ เข้ากับขัวของ ไดโอดเปล่งแสง 2. น้าชุดอุปกรณ์ในข้อที่ 1 ไปวางไว้กลางแดด คู่กับไดโอดเปล่งแสงอีก ตัวทไ่ี ม่ต่อเขา้ กับเซลลแ์ สงอาทิตย์ 3. สังเกตการตดิ สวา่ งของไดโอดเปล่งแสงทงั สองอัน และท้ากิจกรรมข้อที่ 2 ซา้ อีก 2 ครงั 4. น้าชุดอุปกรณ์ในข้อที่ 1 ไปทดสอบกับแสงจากหลอดไฟ และสังเกต การติดสว่างของไดโอดเปลง่ แสง และทา้ กิจกรรมขอ้ นซี า้ อกี 2 ครัง

กจิ กรรมท่ี 3.2 การเปลีย่ นพลงั งานแสงอาทติ ย์เป็นพลังงานไฟฟ้า • ไดโอดเปลง่ แสงทังสองอัน ติดสวา่ งหรือไม่ อยา่ งไร • เมอ่ื เปลียนแหลง่ ก้าเนดิ แสงเปน็ แสงจากหลอดไฟ ไดโอดเปล่งแสงติดสวา่ งหรือไม่ • จากกจิ กรรมมพี ลังงานไฟฟ้าเกดิ ขนึ หรือไม่ อยา่ งไร • นักเรียนคิดว่า เซลล์แสงอาทิตย์ท้าหน้าทใี่ ดในวงจรดังกลา่ ว • การเปลยี่ นพลังงานแสงอาทิตย์เปน็ พลงั งานไฟฟา้ ในกจิ กรรมนมี ีข้อจ้ากดั หรือไม่ อยา่ งไร  เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่เปล่ียน พลงั งานแสงเป็นพลงั งานไฟฟ้า  เซลลแ์ สงอาทิตย์ มหี ลายรูปแบบ

3.2.2 การใช้ประโยชนพ์ ลังงานแสงอาทิตย์ โดยเปล่ยี นพลงั งาน แสงอาทติ ยเ์ ป็นพลงั งานไฟฟ้า  ปัจจบุ นั มีอปุ กรณ์เคร่ืองใช้หลายชนิดท่ีใชพ้ ลังงานไฟฟ้าจาก เซลลแ์ สงอาทิตย์ • ภ า ย ใ น บ้ า น ข อ ง นั ก เ รี ย น มี อุปกรณ์หรือเคร่ืองใช้ใดบ้าง ท่ีใช้ พลังานไฟฟ้าจากเซลลแ์ สงอาทติ ย์

3.2.2 การใช้ประโยชน์พลังงานแสงอาทติ ย์ โดยเปลย่ี นพลงั งานแสงอาทิตยเ์ ป็นพลังงานไฟฟ้า มกี ารจดั การอยา่ งไร กับเซลลแ์ สงอาทติ ยท์ ่ี หมดอายกุ ารใช้งาน

3.3 ข้อดี ขอ้ จา้ กัดและแนวทางการพัฒนาในการนา้ พลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์  พลงั งานแสงอาทิตยเ์ ปน็ พลังงานที่มมี หาศาล สามารถนา้ มาใช้ได้อยา่ งตอ่ เน่อื ง  การน้ามาใชป้ ระโยชน์ ไม่มีตน้ ทุนค่าเชอื เพลงิ ไมต่ ้องขนส่งเชอื เพลิง ใชป้ ระโยชน์ไดท้ กุ พนื ท่ี  การนา้ มาใช้ประโยชนโ์ ดยการเปล่ียนเปน็ พลังงานความร้อนและในการผลติ ไฟฟ้า ช่วย ทดแทนเชือเพลิงจากน้ามันดบิ กา๊ ซธรรมชาตแิ ละถ่านหิน ช่วยลดปัญหาการขาดแคลน พลงั งานไฟฟ้าในบรเิ วณทไ่ี มม่ สี ายส่ง  การน้ามาใช้ประโยชน์ยงั มีข้อจา้ กดั อยบู่ างประการ เช่น ใชไ้ ด้เฉพาะช่วงเวลา และไมม่ ี ความแนน่ อน ขึนอย่กู ับความเข้มรงั สดี วงอาทติ ยใ์ นแต่ละชว่ งเวลาและแต่ละพืนท่ี

3.3 ขอ้ ดี ข้อจ้ากดั และแนวทางการพฒั นาในการนา้ พลังงาน แสงอาทติ ย์มาใชป้ ระโยชน์ 1. ในทอ้ งถ่ินของนกั เรียน มคี วามเหมาะสมในการนา้ พลงั งานแสงอาทิตย์มาใช้ ประโยชนห์ รือไม่ อย่างไร 2. การใชป้ ระโยชนจ์ ากพลงั งานแสงอาทิตย์ ตอ้ งคา้ นงึ ถงึ ความเหมาะสมด้าน ใดบา้ ง 3. พลงั งานแสงอาทิตย์มคี วามส้าคัญแก่นักเรยี นอยา่ งไรบ้าง

1. เขียนสรุปหลักการทางวทิ ยาศาสตรข์ องพลังงานชวี มวลและการน้าพลังงาน ชีวมวลไปใช้ประโยชน์ 2. ส้ารวจตรวจสอบเพ่ือเขียนสรุปการน้าพลังงานชีวมวลไปใชพ้ ลังงานทดแทน 3. เขยี นสรุปข้อดี ข้อจา้ กัดและแนวทางการพัฒนาในการนา้ พลังงานชีวมวล ไปใชเ้ ปน็ พลงั งานทดแทน

เป็นแหล่งพลังงานท่ีสามารถน้ามาใช้ประโยชน์ได้ นอกเหนือจากดวงอาทิตย์ ลม น้า แล้วยังมี ส า ร อิ น ท รี ย์ ที่ ไ ด้ จ า ก สิ่ ง มี ชี วิ ต ห รื อ ที่ เ รี ย ก ว่ า ชีวมวล ซ่งึ สามารถน้ามาใชเ้ ปน็ พลังงาน จากภาพนักเรียนคิดว่ามีอะไรท่ี สามารถน้ามาท้าเป็นเชือเพลิงได้ บา้ ง

4.1 แหลง่ พลังงานชีวมวล  ชีวมวล (Biomass) หมายถงึ สารอนิ ทรยี ท์ ่ไี ดจ้ ากส่งิ มีชีวติ ท่ผี ่านการย่อยสลายตาม ธรรมชาติ  ชวี มวลมีองค์ประกอบพนื ฐานเปน็ ธาตุคาร์บอนและธาตไุ ฮโดรเจน  ธาตดุ งั กล่าวได้มาจากกระบวนการ ในการด้ารงชีวิตของสิง่ มชี ีวติ แล้วสะสมไว้ ถึงแม้จะยอ่ ยสลายแล้วก็ยังคงอยู่

4.1 แหล่งพลงั งานชีวมวล  ชวี มวลสามารถน้าไปใช้เป็นแหลง่ หมุนเวยี น (Renewable Energy) ทังในรูปของ เชอื เพลิงท่ีใหค้ วามรอ้ นโดยตรง และเปล่ียนเปน็ พลังงานไฟฟา้  และสามารถน้าเปน็ วตั ถดุ ิบส้าหรับการทา้ ผลิตภัณฑต์ า่ งๆ นกั เรยี นคิดวา่ ชวี มวลได้จาก แหล่งใดบ้าง ศึกษาจาก ภาพที่ 4.2 จากภาพท่ี 4.2 ให้นักเรียน ยกตวั อย่างชีวมวล อย่างนอ้ ย 3 ตวั อย่าง

4.1 แหล่งพลังงานชีวมวล พื ช แ ต่ ล ะ ช นิ ด ใ ห้ ชี ว ม ว ล ท่ี น้าไปใช้เป็นเชือเพลิงเหมือน หรอื ต่างกันอย่างไร

กิจกรรมท่ี 4.1 ชวี มวลในท้องถน่ิ  ใหน้ กั เรยี นสา้ รวจวา่ ในท้องถ่ินหรอื ชุมชนของตนเองมชี ีวมวลอะไรบา้ ง มีการใชป้ ระโยชนจ์ ากชีวมวลอะไรบา้ ง และใชอ้ ย่างไร ชีวมวลเป็นแหลง่ พลังงานไดอ้ ย่างไร

4.2 การใช้ชีวมวลเพือ่ ผลติ พลังงาน  พืนที่ส่วนใหญ่ของประเทศใช้ในการเกษตรกรรม จึงมีพืชผลและวัสดุเหลือทิงทาง การเกษตร รวมทงั อตุ สาหกรรมเปน็ จ้านวนมาก  อดีต ชีวมวลถูกทิงให้เป็นปุ๋ยอินทรีย์ภายในพืนที่การเพาะปลูก บางครังก็ก้าจัดโดยการ เผา ซ่งึ เปน็ การสร้างมลพิษใหก้ บั สิง่ แวดล้อม  ชีวมวลมีคุณสมบัติสามารถน้ามาใช้เป็นเชือเพลิงอย่างดีและให้ความร้อนในปริมาณที่ สามารถนา้ มาใชป้ ระโยชนท์ างดา้ นพลังงานได้ นักเรียนคิดว่าชีวมวลท่ีเป็น เชือเพลิงให้ความร้อนโดยตรง ควรมีลักษณะอยา่ งไร

4.2.1 การน้าชวี มวลมาใชเ้ ป็นเชือเพลงิ โดยตรง  ปัจจบุ ันไดม้ กี ารนา้ ชีวมวลมาใชป้ ระโยชนใ์ นชีวติ ประจ้าวันอยู่เสมอ โดยมาใช้เป็นเชือเพลิง ในการเผาไหม้โดยตรง (Direct Combustion) เพ่ือให้ได้ความร้อนส้าหรับหุงต้มอาหาร อบแหง้ อาหาร ให้ความอบอนุ่ แก่ร่างกาย กิจกรรมที่ 4.2 เชอื เพลิงจากชวี มวล  น้าเศษก่ิงไม้ในบริเวณบ้านหรือโรงเรียนมาชั่งให้ได้น้าหนัก 100 กรัม จ้านวน 2 ชุด และน้าเศษกิ่งไม้หนึ่งชุดไปตากแดด 12 ชั่วโมง หลังจากนันน้าเศษกิ่งไม้ทัง 2 ชุด มา เผาเพ่ือเปรียบเทยี บลกั ษณะการติดไฟของชีวมวลท่ีตากแดดและไม่ตากแดด การติดไฟของชีวมวลที่ตากแดดและ ไม่ตา กแดด แตกต่ างกัน หรือไ ม่ อย่างไร

4.2.1 การนา้ ชวี มวลมาใชเ้ ป็นเชอื เพลงิ โดยตรง  การน้าชีวมวลมาใช้เป็นเชือเพลิงโดยตรงนัน จ้าเป็นต้องมีปรับปรุงคุณภาพชีวมวลก่อน น้ามาใช้งาน เพอื่ สะดวกตอ่ การใชง้ าน  วสั ดชุ ีวมวลทเ่ี ปน็ เศษเหลือทิงทางการเกษตร เชน่ เปลอื ก กง่ิ ใบ และราก หากน้ามาใช้ เปน็ เชอื เพลงิ โดยตรงนันมนั จะประสบปัญหาจากขนาดและรูปรา่ งของชวี มวลที่แตกตา่ งกัน  ชีวมวลท่ีน้ามากองรวมกันแบบหลวมๆ มีน้าหนักต่อปริมาตรต้่า แต่ถ้าจะน้ามาใช้เป็น เชอื เพลิงตอ้ งใหม้ ปี รมิ าณมากพอจึงจะได้พลงั งานความรอ้ นเพยี งพอกบั การใช้ต่อครัง  ดังนันการน้ามาใช้งานจึงจ้าเป็นต้องน้ามาอัดเข้าด้วยกัน เพ่ือเพิ่มความหนาแน่นให้ได้ น้าหนกั ตอ่ ปรมิ าตรเพ่ิมสูงขึน เม่ือน้ามาเผาไหม้จะท้าให้ได้ปริมาณความร้อนต่อปริมาตร ของเชือเพลงิ สูงขนึ  รูปร่างของชีวมวลอัดที่ได้มีจะมีรูปแบบเดียวกัน สะดวกต่อการบรรจุหีบห่อ การจัดเก็บ การขนส่ง และ สะดวกตอ่ การใช้

4.2 การใช้ชีวมวลเพอื่ ผลิตพลงั งาน นกั เรียนคดิ ว่าประสิทธิภาพของเชือเพลิงทไ่ี ด้ จากชวี มวลขึนอยูก่ บั คณุ ภาพของขวี มวลอยา่ ง เดยี วหรือไม่ อยา่ งไร นักเรียนคดิ ว่า อปุ กรณส์ ้าหรบั เผาไหมช้ ีวมวล สามารถเพมิ่ ประสิทธภิ าพของเชอื เพลิงได้ อยา่ งไรบา้ ง

4.2 การใช้ชีวมวลเพ่อื ผลิตพลงั งาน  เตาอ่ังโล่ หรือ เตาถ่าน ปัจจุบันมีการ ออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงขึน เรียกว่า เตามหาเศรษฐี โดยมีข้อเปรียบเทยี บดังนี นักเรียนคิดว่าจะเลือกใช้เตาแบบใด ในการใช้เชือเพลิงแกลบอัดแท่ง พร้อมบอกเหตผุ ล

4.2.2 การน้าชวี มวลมาใชเ้ ปน็ เชือเพลงิ ในรปู แบบอ่ืนๆ ชีวมวลมสี ถานะของแข็ง แตช่ ีวมวลบางประเภทจะไม่สามารถน้าไปใชไ้ ด้โดยตรง ตอ้ งน้ามา ผ่านกระบวนการแปรรูปก่อนจงึ จะน้ามาใชป้ ระโยชนไ์ ด้ กิจกรรมท่ี 4.3 แปรรปู ชีวมวลด้วยการหมกั และการกลั่น  อา่ น วิเคราะห์ และสรปุ ประเด็นจากข้อมูลการหมักและการกลั่นที่กา้ หนดให้  รว่ มแสดงความเห็นจากขอ้ มูลดงั กล่าว ในคา้ ถามทา้ ยกิจกรรม อา่ นข้อมลู ในหนังสือเรียน หนา้ 87-88

4.2.2 การน้าชวี มวลมาใช้เปน็ เชือเพลงิ ในรปู แบบอน่ื ๆ  ทา้ ไมจึงกลา่ วว่า การหมกั ชีวมวลเป็นกระบวนการแปรรูปของชีวมวลนนั  ผลิตภัณฑ์ท่ีได้จากการหมักชีวมวล คืออะไร เหมือนหรือแตกต่างจากชีวมวลตัง ต้น และนักเรียนคิดว่า ผลิตภัณฑ์ที่ได้สามารถน้าไปใช้เป็นเชือเพลิงได้หรือไม่ อย่างไร  ถ้าต้องการผลิตภัณฑ์ที่เป็นแอลกฮอล์ควรเลือกชีวมวลท่ีมีสมบัติอย่างไร เพราะ เหตุใด

4.2.2 การน้าชวี มวลมาใชเ้ ปน็ เชือเพลิงในรปู แบบอ่นื ๆ  ชีวมวลเมื่อน้าไปแปรรูปจะได้ผลิตภัณฑ์ เช่น เอทานอล เครื่องส้าอาง สี แล็ก เกอร์ ยาเคลือบน้ามัน ครีมขัดรองเท้า เรซิน และเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ สารเคมีและชีวเคมี  แอลกฮอล์ที่มีความบริสุทธิ์ร้อยละ 99.5 น้ามาผสมกับนา้ มนั เบนซินไร้สารตะก่ัว ใน อัตรา 10:90 จะได้เป็น น้ามันแก๊ส โซฮอล์ (Gasohol) : E10

4.2.2 การน้าชวี มวลมาใช้เป็นเชอื เพลงิ ในรูปแบบอื่นๆ  มีหลายประเทศท่หี นั มาใชน้ ้ามนั แกส๊ โซฮอลก์ ันอยา่ งแพรห่ ลาย เชน่ บราซลิ จีน ออสเตรเลีย แคนาดา สวเี ดน  ไทยก็ใชน้ า้ มันแก๊สโซฮอลเ์ ปน็ เชือเพลงิ ทดแทนน้ามัน ลดการขาดดลุ การค้าทตี่ อ้ งนา้ เขา้ น้ามนั จากต่างประเทศ  ทา้ ให้ผลผลติ ทางการเกษตรจของไทย ทา้ ใหร้ าคาผลติ การเกษตรมนั่ คง  นา้ มนั แกส๊ โซฮอลช์ ว่ ยให้เผาไหม้ในเครื่องยนต์สมบูรณม์ ากขึนจงึ ช่วยลดมลพษิ ทางอากาศ นกั เรยี นคดิ ว่า ชวี มวลสามารถ แปรรูปในลักษณะอน่ื ได้อกี หรือไม่

กจิ กรรมท่ี 4.4 แปรรปู ชีวมวลด้วยการสกดั  อา่ น วิเคราะห์ และสรุปประเด็นจากข้อมลู การหมักและการกลัน่ ท่กี า้ หนดให้  รว่ มแสดงความเห็นจากขอ้ มูลดงั กล่าว ในค้าถามทา้ ยกิจกรรม อา่ นขอ้ มูลในหนงั สอื เรียน หนา้ 90-91

กจิ กรรมท่ี 4.4 แปรรูปชีวมวลดว้ ยการสกัด  ท้าไมจงึ กลา่ ววา่ การสกดั ชีวมวลเป็นกระบวนการแปรรูปของชีวมวล นนั  ผลติ ภณั ฑ์ท่ไี ด้จากการสกัดชีวมวล คืออะไร นักเรียนคิดว่าสามารถ น้าไปใช้เป็นเชอื เพลงิ ได้หรือไม่ อย่างไร  ทา้ ไมจึงกล่าววา่ นา้ มนั ไบโอดเี ซล น้าไปใชเ้ ป็นเชือเพลงิ ทดแทนเพื่อ ลดการใชพ้ ลงั งานจากปโิ ตรเลียม นกั เรยี นมีความคิดเห็นสนบั สนุน หรอื ไม่ อย่างไร

กจิ กรรมท่ี 4.4 แปรรปู ชีวมวลดว้ ยการสกัด นกั เรียนคิดวา่ ชีวมวลทเ่ี ป็นมลู สตั ว์ สามารถแปรรูปและนา้ ไปใช้เป็นแหลง่ พลังงานได้ หรือไม่อยา่ งไร กิจกรรมท่ี 4.5 แปรรปู ชวี มวลใหอ้ ยใู่ นสถานะก๊าซ  อ่าน วเิ คราะห์ และสรุปประเด็นจากข้อมลู การผลติ ก๊าซจากชีวมวล  รว่ มแสดงความเหน็ จากขอ้ มลู ดงั กลา่ ว ในคา้ ถามทา้ ยกิจกรรม อา่ นขอ้ มลู ในหนงั สือเรยี น หนา้ 93-94

กจิ กรรมท่ี 4.4 แปรรปู ชีวมวลด้วยการสกัด  กระบวนการทท่ี ้าให้เกิดการแปรรูปชวี มวลนี คอื กระบวนการใด  ผลติ ภณั ฑท์ ่ไี ด้จากการแปรรปู ชีวมวลดังกล่าว คอื อะไร นกั เรยี นคดิ ว่า สามารถน้าไปใชเ้ ปน็ เชือเพลงิ ไดห้ รือไม่ อยา่ งไรน  ชวี มวลประเภทใดบ้างทส่ี ามารถน้ามาแปรรปู ไดผ้ ลิตภัณฑด์ ังกล่าว และ ทา้ ไมจึงกลา่ ววา่ การแปรรูปชีวมวลประเภทนเี ป็นการดูแลรกั ษา สงิ่ แวดลอ้ มทางหนึง่ • พลังงานชีวมวลใชป้ ระโยชน์ไดอ้ ย่างไรบา้ ง ใหย้ กตวั อยา่ ง

4.3 ผลการน้าพลังงานชีวมวลไปใช้ประโยชน์และแนวทางการพฒั นา  ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานท่ีมาจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่ไม่มีวันหมดไปต่างจาก นามันดิบหรือถ่านหินท่ตี ้องอาศยั การทับถมกนั เปน็ เวลาหลายลา้ นปี  ชีวมวลสามารถผลิตได้ภายในประเทศ และช่วยสร้างงานและรายได้จากการพัฒนา อุตสาหกรรมชนิดใหม่และเป็นการใช้วัตถุดิบในท้องถิ่น เกษตรกรมีรายได้เพิ่มขึนจาก การจาหน่ายชีวมวลสู่ผู้ใช้ และยังช่วยลดการนาพลังงานจากต่างประเทศ เป็นการสร้าง ความมั่นคงดา้ นพลังงาน  พลังงานชีวมวลก็มีข้อจากัดคือ ชีวมวลและพลังงานชีวมวลมีการเก็บรักษาและการขนส่ง ทย่ี าก ต้องการพนื ทใ่ี นการเก็บรกั ษาขนาดใหญ่  ยงั มีปญั หาด้านการจัดหาหรอื รวบรวมชีวมวลในปรมิ าณทต่ี อ้ งการใช้ให้คงทต่ี ลอดปี

กิจกรรมที่ 4.6 พลงั งานชีวมวลในทอ้ งถ่นิ ของเรา o ให้นักเรียนช่วยกันระดมความคิดว่า ถ้าชุมชนที่นักเรียนอยู่ไม่สามารถใช้พลังงานจาก เชือเพลงิ ซากดกึ ดา้ บรรพไ์ ด้เลย o นกั เรียนจะเลือกชีวมวลในท้องถ่ินประเภทใดมาผลิตเป็นพลังงานและให้เหตุผลประกอบว่า พลังงานชีวมวลมขี ้อดีและข้อจ้ากดั อะไรบา้ ง

1. เขียนสรปุ ความหมายของพลงั งานนิวเคลียร์ พรอ้ มทงั ยกตัวอย่างแหลง่ กา้ เนดิ พลงั งาน นวิ เคลยี ร์ 2. ระบุความสา้ คัญพรอ้ มทงั ยกตัวอยา่ งการนา้ พลังงานนวิ เคลียรไ์ ปใช้ประโยชน์ 3. เขยี นสรุปขอ้ ดี ขอ้ จ้ากดั และแนวทางการพฒั นาในการน้าพลังงานนวิ เคลยี ร์ไปใช้เป็น พลังงานทดแทนในการผลิตไฟฟ้า

 พลังงานนวิ เคลยี ร์เปน็ พลังงานทีม่ อี ยู่ในธรรมชาติรอบตวั เรา  ดิน หิน พืชและสัตว์ ล้วนมีองค์ประกอบท่ีให้ก้าเนิดรังสีท่ีส่งผ่านพลังงานนิวเคลียร์ไปยัง ส่งิ แวดล้อม  ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งก้าเนิดพลังงานนิวเคลียร์ขนาดใหญ่ที่ส่งผ่านพลังงานจากปฎิกิริยา นวิ เคลยี ร์ส่วนหนึ่งมาหลอ่ เลียงส่ิงมีชวี ติ บนโลก  การน้าพลังงานนิวเคลียร์มาผลิตไฟฟ้าเพื่อทดแทนการใช้เชือเพลิงดึกด้าบรรพ์ สามารถ ช่วยตอบสนองความต้องการด้านพลังงานของประเทศ  ผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์จะมีต้นทุนการผลิตต่อหน่วยไฟฟ้าต้่า มีประสิทธิภาพและ มีเสถยี รสูง และไมป่ ล่อยสารทเ่ี ป็นพิษต่อสิง่ แวดล้อม นกั เรยี นคดิ วา่ พลงั งานนวิ เคลียร์ เกิดขนึ จากส่วนใดของสารในธรรมชาติ

5.1 ความหมายและแหลง่ กา้ เนิดพลงั งานนิวเคลียร์  สงิ่ ตา่ งๆ รอบตวั เรา รวมทงั ตวั เรา ล้วนประกอบขนึ จากสว่ นเลก็ ๆ จา้ นวนมาก ให้ นักเรียนส้ารวจสงิ่ ของรอบตัวแล้วยกตัวอย่างมา 1 ชนิด วา่ สงิ่ ของดงั กล่าวประกอบขึน ดว้ ยสว่ นเลก็ ๆ อะไรบา้ ง กจิ กรรม 5.1 ส้ารวจสว่ นเล็กๆ ที่ประกอบขนึ เปน็ ไสด้ นิ สอด้า 1. ใหน้ กั เรยี นหาวิธกี ารเพอ่ื ใหไ้ ด้สว่ นทค่ี ดิ วา่ เลก็ ท่ีสุดของไส้ดนิ สอดา้ 2. เปรียบเทียบขนาดของส่วนที่เลก็ ทส่ี ดุ ของไสด้ นิ สอด้าที่ไดใ้ นขอ้ 1 กับของเพอื่ น เพ่อื ดู วา่ ใครมสี ว่ นเล็กท่สี ดุ ของไสด้ ินสอดา้ • นักเรยี นคดิ ว่าสว่ นเล็กๆ ของไส้ดนิ สอดา้ ทไี่ ดจ้ ากกิจกรรมนยี งั สามารถแบง่ ให้เลก็ ลง ไดอ้ กี หรือไม่ • นักเรยี นคดิ ว่าหากมีเครอื่ งมอื ท่สี ามารถแบง่ ไสด้ นิ สอดา้ ตอ่ ไปเรือ่ ยๆ ผลจะเปน็ อย่างไร

5.1 ความหมายและแหลง่ ก้าเนิดพลังงานนวิ เคลยี ร์  ดิโมครตี สั (Democritus) :นกั ปรชั ญาชาวกรีก: กล่าววา่ ทุกสิ่งทุกอยา่ งประกอบขนึ จากส่วน ท่ีเล็กมากจนไม่สามารถมองเหน็ ได้ โดยสว่ นดังกลา่ วมชี อ่ื ว่า ปรมาณูหรืออะตอม (ATOM)  วิทยาการมากขึน พบว่าอะตอมของ ธาตุทุกชนิด ยังประกอบด้วยส่วน ส้ า คั ญ 2 ส่ ว น คื อ นิ ว เ ค ลี ย ส (Nucleus) และ อนุภาคอิเล็กตรอน (Electron)

5.1 ความหมายและแหล่งกา้ เนิดพลังงานนวิ เคลยี ร์  ต่อมาพบว่า ภายในนิวเคลียสของธาตุทุกชนิด ยังประกอบด้วยอนุภาคท่ีเล็กลงไปอีก คือ นิ ว ต ร อ น ( Neutron) แ ล ะ โ ป ร ต ร อ น (Proton)  โดยธาตุต่างชนิดกันจะมีจ้านวนโปรตรอน ตา่ งกัน  ธาตุชนิดเดียวกันจะมีจ้านวนโปรตรอนเท่ากัน แตจ่ า้ นวนนวิ ตรอนไมเ่ ท่ากันกไ็ ด้  อะตอมของธาตชุ นดิ เดยี วกันทมี่ ีจ้านวนนิวตรอน ไมเ่ ทา่ กันเรียกวา่ ไอโซโทป (Isotope)

5.1 ความหมายและแหลง่ กา้ เนดิ พลงั งานนวิ เคลยี ร์  ธาตุท่ีมีอัตราส่วนของจ้านวนนิวตรอนและโปรตอนในนิวเคลียสไม่เหมาะสม จะอยู่ใน สภาวะที่ไม่เสถียรในธรรมชาติ จึงต้องสลายตัวให้รังสีออกมาเพ่ือให้ได้ ธาตุใหม่ ท่ีอยู่ใน สภาวะท่ีเสถียรมากขึน  เราเรียกการเปล่ียนแปลงนีว่า การสลายตัว (Decay) และเรียกการสลายตัวให้รังสี ออกมาอย่างตอ่ เนือ่ งนวี า่ กัมมนั ตภาพรงั สี (Radioactivity)  สว่ นธาตทุ สี่ ลายตัวตามธรรมชาตเิ ราเรียกวา่ ธาตกุ มั มันตรงั สี (Radioactive Element)  ธาตุกัมมนั ตรงั สีบางชนิดสลายตัวเร็ว บางชนดิ สลายตวั ช้า เชน่ o ธาตุไอโอดนี -131 สลายตวั เหลือครึง่ หน่งึ ใช้เวลาเพียง 8 วนั o ธาตยุ ูเรยี เนยี ม-235 สลายตวั เหลอื ครงึ่ หนึ่งใชเ้ วลาเพยี ง 700 ล้านปี  ระยะเวลาที่ธาตุกัมตรังสีใช้ในกระบวนการสลายตัวเพื่อลดจ้านวนนิวเคลียสให้เหลือ ครึง่ หนง่ึ ของจ้านวนนวิ เคลยี สตงั ตน้ เรยี กว่า ครง่ึ ชีวิต (Half life)

5.1 ความหมายและแหลง่ ก้าเนิดพลังงานนิวเคลยี ร์  ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นธาตุไฮโดรเจน และ เนื่องจากบนดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงหลายล้านองศาเซลเซียส จึงท้าให้นิวเคลียสของ ธาตุไฮโดรเจนเกิดการรวมตัวกัน กลายเป็นนิวเคลียสใหม่ และให้พลังงานจ้านวน มหาศาลออกมาในรปู ของพลังงานแสงอาทติ ย์ การเปลยี่ นแปลงของนวิ เคลียสดงั กล่าว นเี รยี กวา่ การรวมตวั หรือการหลอม นิวเคลยี ส (Fusion) นักเรียนคิดว่ายงั มีปรากฎการณ์ในธรรมชาติอ่ืนอีกหรือไมท่ ที่ ้าให้นิวเคลียสของธาตุเปล่ียนแปลงได้

5.1 ความหมายและแหลง่ ก้าเนดิ พลงั งานนิวเคลียร์  มนุษย์สามารถท้าให้นิวเคลียสเปลียนแปลงได้ โดยการยังนิวตรอนไปยังนิวเคลียสของ ธาตุบางชนิด ท้าให้นิวเคลียสแตกออกมาเป็นธาตุใหม่ 2 ธาตุ พร้อมกับให้พลังงาน จ้านวนมหาศาลออกมาด้วย ก า ร เ ป ล่ี ย น แ ป ล ง ข อ ง นิ ว เ ค ลี ย ส ดังกล่าวนีเรียกว่า การแตกตัวหรือ การแบง่ แยกนิวเคลียส (Fission) นกั เรยี นคิดวา่ ปัจจุบันมนุษยส์ ามารถท้าให้นวิ เคลยี สของธาตุเปลีย่ นแปลงไดห้ รือไม่ อย่างไร

5.1 ความหมายและแหลง่ กา้ เนิดพลังงานนวิ เคลยี ร์  กระบวนการเปล่ียนแปลงนิวเคลียสของธาตุทังแบบรวมตัว แตกตัว และสลายตัวคือ กระบวนการทีถ่ ูกเรียกวา่ ปฎิกริ ยิ านวิ เคลยี ร์ (Nuclear Reaction)  พลงั งานทีไ่ ด้จากปฏกิ ิรยิ านวิ เคลยี ร์ เรียกวา่ พลังงานนวิ เคลียร์ (Nuclear Energy) ปั จ จุ บั น ม นุ ษ ย์ น้ า พ ลั ง ง า น นิ ว เ ค ลี ย ร์ ม า ใ ช้ ป ร ะ โ ย ช น์ อยา่ งไรบ้าง

5.2 การใช้พลังงานนวิ เคลยี รใ์ นการผลติ ไฟฟา้ กิจกรรมท่ี 5.2 การใช้ไฟฟ้าในบา้ นเรือน  จากภาพนักเรียนคิดว่าในอดตี กบั ในปัจจบุ นั มีการใชไ้ ฟฟา้ เปลยี นแปลงอยา่ งไร เพราะเหตใุ ด  นกั เรียนคิดวา่ ในอนาคต บา้ นของนักเรยี นมีแนวโนม้ การใช้ไฟฟา้ มากขึนหรอื นอ้ ยลง เพราะเหตุใด  นอกเหนือจากการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านเรือนแล้ว นักเรียนคิดว่ามีกิจกรรมใดท่ีต้องใช้ไฟฟ้าอีกบ้าง จงยกตวั อย่าง

5.1 ความหมายและแหล่งกา้ เนดิ พลังงานนวิ เคลยี ร์ ประชากรมากขึน การใช้ไฟฟา้ สงู ขึน

5.1 ความหมายและแหลง่ ก้าเนดิ พลงั งานนิวเคลยี ร์ การใชพ้ ลงั งานไฟฟา้ ในชว่ ง 10 ปี

5.1 ความหมายและแหลง่ ก้าเนิดพลังงานนิวเคลียร์ o การใช้ไฟฟา้ ภาคครวั เรอื นต่อคนในรอบ 10 ปี มากขึนหรือน้อยลง เพราะเหตุใด o จากกราฟ ในปี พ.ศ. 2552 การใชไ้ ฟฟ้าทังหมดของประเทศลดลงเป็นเพราะเหตใุ ด o จากกราฟ ในปี พ.ศ.2552 ท้าไมการใช้ไฟฟา้ ทังหมดของประเทศลดลงแตก่ ารใชไ้ ฟฟ้า ในภาคครัวเรอื นจึงไมล่ ดลง o จากกราฟ ในปี พ.ศ. 2554 การใช้ไฟฟ้าทังหมดของประเทศรวมทังภาคครัวเรือน ลดลง เป็นเพราะเหตใุ ด

สถานการณ์การผลติ พลงั งานไฟฟา้ ของประเทศไทย จากภาพประเทศไทยใชเ้ ชือเพลิง ชนดิ ใดผลิตไฟฟ้ามากท่สี ุด นั ก เ รี ย น คิ ด ว่ า ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย จ ะ มี ความม่ันคงด้านพลังงานไฟฟ้าใน อ น า ค ต ห รื อ ไ ม่ ถ้ า ยั ง ใ ช้ ก๊ า ซ ธรรมชาติเป็นเชือเพลิงหลักในการ ผลติ ไฟฟ้า

สถานการณก์ ารผลติ พลังงานไฟฟ้าของประเทศไทย  เชอื เพลิงที่ใชผ้ ลติ ไฟฟา้ นนั เป็นปัจจยั ที่สง่ ผลต่อความมั่นคงดา้ นพลงั งาน ดังนันการเลือกใช้ เชอื เพลงิ ควรมคี วามหลากหลาย  ไม่ควรพงึ่ พาเชือเพลิงชนดิ ใดชนดิ หนึ่งมากเกนิ ไป เพราะหากเกิดปัญหาขาดแคลนเชือเพลิง ชนดิ ดงั กลา่ ว อาจจะส่งผลกระทบตอ่ การผลติ ไฟฟา้ หรือ ต้นทุนการผลติ ที่สูงขนึ ได้ นกั เรยี นคิดว่า เม่อื ยามท่เี ชือเพลงิ ชนดิ ใดมีปริมาณมาก หรือราคาถกู เราก็น้าเชอื เพลิงชนดิ นันมาผลติ ไฟฟา้ เก็บไว้ใชย้ ามขาดแคลนได้หรอื ไม่  การผลิตไฟฟ้าแตกต่างจากการผลิตพลังงานรูปแบบอ่ืน เพราะเม่ือผลิตแล้วต้องจ่ายออก ทันที ไมส่ ามารถผลิตเกินแลว้ เกบ็ ไวใ้ ช้ได้  โรงไฟฟ้าฐานเป็นโรงไฟฟา้ ขนาดใหญ่ สามารถเดนิ เคร่ืองไดต้ ลอด 24 ชั่วโมง

กจิ กรรมท่ี 5.3 โรงไฟฟ้าใหม่  ศกึ ษาข้อมูลองค์ประกอบส้าคัญในการเลือก เชอื เพลิงส้าหรบั โรงไฟฟา้ ใหม่  สมมติว่าเป็นผู้บริหารประเทศ ท่ีมีความ เป็นต้องสร้างโรงไฟฟ้าใหม่ โดยค้านึงถึง ปัจจยั ต่างๆ ท่เี ก่ียวขอ้ ง

กจิ กรรมที่ 5.3 โรงไฟฟ้าใหม่ • เชือเพลิงชนิดใดทนี่ ้ามาผลิตไฟฟา้ แล้วทา้ ใหเ้ กดิ คาร์บอนไดออกไซดใ์ นกระบวนการ ทังหมดของโรงไฟฟ้านอ้ ยท่สี ุด • เชอื เพลิงชนดิ ใดบ้างท่ีท้าให้ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้ามีราคาถกู • ในการก่อสรา้ งโรงไฟฟา้ ใหม่ของนักเรียน จะพิจารณาจากองค์ประกอบใดบา้ ง ทา้ ไมจึงเลือกองคป์ ระกอบดงั กลา่ ว เพราะเหตุใด • นักเรียนคิดว่าพลังงานหมุนเวยี น สามารถน้ามาใชเ้ ป็นเชือเพลิงในโรงไฟฟ้าฐาน ไดห้ รอื ไมอ่ ย่างไร • นักเรยี นคดิ ว่าเชอื เพลงิ ใดเหมาะสม ที่จะนา้ มาใชเ้ ปน็ เชอื เพลงิ ในโรงไฟฟ้าฐาน เพราะเหตใุ ด

แผนภาพเปรยี บเทียบการทา้ งานของโรงไฟฟ้า โรงไฟฟา้ เชือเพลิงดกึ ด้าบรรพ์ โรงไฟฟา้ เชือเพลงิ นวิ เคลยี ร์

สว่ นประกอบส้าคัญของโรงไฟฟา้ พลงั งานนิวเคลยี ร์  กระบวนการผลิตไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ ได้แก่ส่วนผลิตไอน้า ส่วนผลิตไฟฟ้า และ ส่วนระบายความร้อน

ส่วนประกอบสา้ คัญของโรงไฟฟา้ พลงั งานนวิ เคลียร์  โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ใช้เชือเพลิงเป็นธาตุยูเรเนียม ท่ีมียูเรเนียม-235 ผสมอยู่รอ้ ยละ 3 ถึงร้อยละ 5 ของยูเรเนยี มทงั หมด  เชือเพลิงยูเรเนียมแบบนี 1 กิโลกรัม ผลิตไฟฟ้าได้ 300,000 หน่วย (ถ่านหิน 1 กโิ ลกรัมผลิตไฟฟ้าได้ 3 หนว่ ย กา๊ ซธรรมชาติ 1 กิโลกรมั ผลติ ไฟฟ้าได้ 6 หนว่ ย) ระเบดิ นวิ เคลยี ร์ มยี เู รเนียม-235 ปนอยูม่ ากกว่ารอ้ ยละ 90