จัดพิมพ์โดย - ThaiHealthความส งของน ำ อ ตราการไหล ค อ ปร มาณน ำท ไหลผ านท อส งน

พลง+งาน : ฉบบคดเปนทำเปน

พลงนำขนาดเลก

ผเขยน : อสาห บญบำรง

พมพครงแรก : พฤษภาคม 2553

จำนวน : 2,000 เลม

สนบสนนโดย ชดโครงการสนบสนน จดการความร และประเมนผล

โครงการวจยและพฒนา “พลงงานทางเลอกเพอสขภาพในชมชน”

สำนกงานกองทนสนบสนนการสรางเสรมสขภาพ (สสส.)

จดพมพโดย มลนธนโยบายสขภาวะ ทอย 87/495 หมบานภสสรรตนาธเบศร (ซอย 31)

ถ.บางกรวย-ไทรนอย ต.บางรกใหญ อ.บางบวทอง จ.นนทบร 11110

โทรศพท 02-920 9691-2 โทรสาร 02- 920 8845

ทปรกษาวชาการ : ดร.เดชรต สขกำเนด

บรรณาธการ : กลยา นาคลงกา

ออกแบบปก และรปเลมกชพร วรรณมณ

สจนต เจตนเกษตรกรณ

พมพทบรษท แดเนกซ อนเตอรคอรปอเรชน จำกด โทร 02-942 0195

พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก

pok.indd 2 1/7/2553 22:36:04

คำนำ “พลงงานตานวกฤต”หลายทานสงสยวาจะเปนไปไดอยางไรเพราะทกวนนพลงงาน

เองหรอเปลาทเปนตวกอวกฤตไมวาจะเปนการรบภาระจากราคาทสงขน ปญหามลพษจาก

ภาคการผลตพลงงาน บางครงทำใหเกดความขดแยงขนในสงคม...วกฤตเหลานตางสงผล

ตอการดำรงชวตของผคนหรอ เรยกงายๆวากระทบตอสขภาพทงทางกาย จตใจ สงคม

และปญญา... แตแททจรงแลว “พลงงาน”ยงมทางเลอกอนทประชาชนอยางเราๆ สามารถ

พงพาตนเองและสรางขนมาเองไดจากทรพยากรใกลบาน ผสมผสานกบภมปญญาชาวบาน

ทมอย...ทางเลอกนนอยในมอทานแลว

“พลง+งาน” ฉบบคดเปนทำเปนน ถอเปนฉบบพเศษทรวบรวมองคความร ของ

แตละเทคโนโลยพลงงานทางเลอก ตงแตประวตความเปนมา หลกการ การประยกตใช

ขนตอนการทำ การลงทนและผลตอบแทน ตลอดจนแหลงขอมลเพมเตม โดยทงหมดจะ

ผานการเขยนทเขาใจงาย เหมาะสำหรบผสนใจทจะลงมอปฏบตการพลงงานในบาน ชมชน

และองคกรของทาน หรอเพอศกษาหาความรเพมเตม ประกอบกบรปเลมทมขนาดกะทดรด

พกพาสะดวก เหมาะกบการนำไปเผยแพรและขยายผลทงนไดจดทำออกมาเปนชดการเรยน

รเทคโนโลยพลงงานทางเลอกเพอสขภาพในชมชน ทงหมด 10 เลม 10 เทคโนโลย

เนอหาในเลม เปนการถอดบทเรยนจากการเรยนรผาน “ชดโครงการสนบสนน

จดการความร และประเมนผลโครงการวจยและพฒนาพลงงานทางเลอกเพอสขภาพใน

ชมชน” ทคนควา พฒนาสาธต พลงงานทางเลอกในชมชนตางๆ ทวประเทศ และหวงจะให

งานวจยทเกดขนน เปนประโยชนตอผสนใจ สามารถนำไปใชไดจรงและขยายผลไปสการพง

พาตนเองดานพลงงานของประเทศไทยไดมากขน

ขอขอบพระคณสำนกงานกองทนสนบสนนการสรางเสรมสขภาพ (สสส.) ทเปด

โอกาสใหประชาชนเขาถงการพงพาตนเองดานพลงงานอนจะนำไปสสงคมแหงสขภาวะ

ขอบพระคณผเขยนทกๆ ทานทเสยสละเวลามารอยเรยงกลนกรองความรจนออกมาเปนชด

การเรยนรเลมนได หวงเปนอยางยงวาหนงสอเลมเลกๆ ททานถออยน จะเปนผชวยทเออ

ประโยชนและใหความร สำหรบการพงพาตนเองดานพลงงานของทกๆ ทาน

ขอบพระคณททานรวมเปนสวนหนงของปฏบตการทมงาน “ชดโครงการสนบสนน จดการความร และประเมนผล

โครงการวจยและพฒนาพลงงานทางเลอกเพอสขภาพในชมชน”


หนา

บทนำและความเปนมาของเทคโลย..............................................................................................3

หลกการโดยทวไปของเทคโนโลย.....................................................................................................5

แนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวม...........................................................................11

ขนตอนการสรางชดกงหนนำครวง...............................................................................................13

ประมาณการลงทนและผลตอบแทนเบองตน.............................................................................16

ตวอยางการใชประโยชนในประเทศไทย......................................................................................18

ขอพงระวงในการประยกตใชเทคโนโลย......................................................................................20

ศกยภาพการพฒนาในอนาคต.......................................................................................................23

แหลงขอมลเพมเตม.........................................................................................................................24

สารบญ2 พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก

พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก 3

เทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงนำเรมตงแตป ค.ศ. 1880 ซงเปนระบบผลต

ไฟฟากระแสตรงขนาดเลกในมลรฐวสคอนซนประเทศสหรฐอเมรกา และมการพฒนา

เรอยมาจนถงระดบโรงไฟฟาในป ค.ศ. 1891 ในเมองแฟรงคเฟรต ประเทศเยอรมน

จนถงปจจบนเทคโนโลยพลงนำผลตไฟฟามความกาวหนาอยางมากและมการตดตง

ใชงานทวโลกกวา 962 GW โดยประมาณ 15% ของพลงงานไฟฟาทวโลกในปจจบน

ไดมาจากพลงนำ ระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดใหญเปนระบบ ทมความมนคงในการ

จายพลงงาน มประสทธภาพสง และมอายการใชงานนาน แตอยางไรกตามการสราง

เขอนหรออางเกบนำ กจะมผลกระทบดานสงคมและสงแวดลอม ระยะหลงจงมการ

พฒนาระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดกลางและขนาดเลกเพมขน เนองจากไมจำเปน

ตองสรางเขอนหรออางเกบนำ จงไมมผลกระทบตอสงแวดลอม ดงจะเหนไดจากใน

ชวงทผานมามการตดตงระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกเพมขนกวา 7% โดยเฉพาะ

ในประเทศสาธารณรฐประชาชนจนและกลมประเทศลาตนอเมรกา สงผลใหปจจบนม

การตดตงระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกทวโลกรวมกวา 85 GW

เทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงนำเรมตงแตป ค.ศ. 1880 ซงเปนระบบผลต

บทนำและความเปนมาของเทคโนโลย บทนำแ

ละค

วามเป

นมาข

องเ

ทคโ

นโล

ย

บทนำ


กงหนนำมการประดษฐและพฒนามาเปนเวลานานเรมจากการสรางวงลอกงหนนำ

(Waterwheel) เพอการชลประทานในสมยกรกโบราณ พฒนาเพอบดเมลดพชผลทาง

การเกษตรในยโรปยคกลางจนถงป ค.ศ 1849 James B. Francis วศวกรชาวอเมรกน

ไดประดษฐกงหนฟรานซส (Francis turbine) ซงเปนกงหนแบบไหลผสมในแนวรศม

(radial-infl ow)เครองแรกขนสำหรบใชงานทระยะเฮด 10-100 m และไดมการใชงาน

อยางแพรหลายในระยะตอมา ป ค.ศ. 1879 Lester A. Pelton นกประดษฐชาวอเมรกน

ไดพฒนากงหนนำ เพลตนขน (Pelton turbine) ซงเปนกงหนนำแรงกระแทก (Impulse

turbines) ททำงานภายใตความดนบรรยากาศ สำหรบใชงานทระยะเฮด 90-900 m ซงม

การใชงานอยางแพรหลายในชวงศตวรรษท 19 จนถงปจจบน และผลจากความตองการ

พลงงานทสงขน ในชวงปลายศตวรรษท 19 Viktor Kaplanวศวกรชาวออสเตรยไดประดษฐ

กงหนนำคาปลานขน (Kaplan turbine) ในป ค.ศ. 1913 ซงเปนกงหนนำตามแนวแกน

(Axial turbines)ทใบพดปรบมมได เพอใชงานทระยะเฮดตำๆ ในชวง 3-9 m จนถงปจจบน

การพฒนากงหนนำยงคงดำเนนการอยางตอเนองในหลายๆ รปแบบเพอใหประสทธภาพ

เพมขน(ภาพท 1)

ภาพท 1 ววฒนาการของกงหนนำ ภาพท 1 ววฒนาการของกงหนนำ ภาพท 1 ววฒนาการของกงหนนำ

บทนำแล

ะความเป

นมาขอ

งเทคโน

โลย

ประวตความเปนมาของเทคโนโลย


การผลตไฟฟาจากพลงนำเปนกระบวนการเปลยนแปลงสภาพของนำจาก

สถานะพลงงานศกยในอางเกบนำเปนพลงงานจลนในทอสงนำเปนพลงงานกล

โดยกงหนนำและเปลยนเปนพลงงานไฟฟาโดยเครองกำเนดไฟฟาทตออยกบเพลาของ

กงหนดงแสดงในภาพท 2

การผลตไฟฟาจากพลงนำเปนกระบวนการเปลยนแปลงสภาพของนำจาก

หลกการโดยทวไปของเทคโนโลย

ภาพท 2 สวนประกอบของระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมาก

หลกการ

โดยทวไ

ปขอ

งเทคโ

นโล

ย

หลกการโดยทวไปของเทคโนโลยหลกการโดยทวไปของเทคโนโลย


พลงงานไฟฟาทผลตไดจากระบบพลงนำผลตไฟฟาจะขนอยกบพลงงานนำจากทอ

สงนำ ซงขนอยกบตวแปรทสำคญ 2 ตวแปร คอ อตราการไหล และระยะเฮดหรอระดบ

ความสงของนำ

อตราการไหล คอ ปรมาณนำทไหลผานทอสงนำภายใน 1 วนาท ซงอาจวดอยใน

หนวยลตรตอวนาท (l/s) หรอ ลกบาศกเมตรตอวนาท (m3/s)

ระยะเฮดรวม คอ ผล ตางของระดบความสงในแนวตงจากแหลงนำถงตำแหนง

ตดตงกงหนนำกบการสญเสยตางๆ ในระบบทอสงนำ มหนวยเปนเมตร (m)

กำลงไฟฟาทผลตไดจากระบบพลงนำผลตไฟฟา สามารถประเมนในเบองตนได

จากสมการ ดานลาง

(เมอกำหนดใหประสทธภาพรวมของระบบเทากบ 50%)

กำลงไฟฟาทผลตไดจากระบบพลงนำผลตไฟฟา สามารถประเมนในเบองตนได

พลงนำ (W) = 9.81 x ระยะเฮด (m) x อตราการไหล (l/s)

พลงนำ (kW) = 9.81 x ระยะเฮด (m) x อตราการไหล (m3/s)

พลงงานไฟฟา (kW) = 0.5 x พลงนำ (kW)

ขนาดของกงหนนำ

ปจจบนระบบพลงนำผลตไฟฟา ไมมการกำหนดกลมของขนาดท ชดเจนในแตละประเทศ

จะกำหนดนยามแตกตางกนไป เอกสารฉบบนยดตามรายงาน Renewable Energy 2007

Global Status Report ของ The World watch Institute

ซงแยกขนาดกงหนนำออกเปน 5 กลมดงน

1. กงหนนำผลตไฟฟาขนาดใหญ (Large hydro power) พกดกำลงไฟฟามากกวา 10 MW

2. กงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลก (Small hydro power) พกดกำลงไฟฟาระหวาง 1-10 MW

3. กงหนนำผลตไฟฟาขนาดมน (Mini hydro power) พกดกำลงไฟฟาระหวาง 100 kW-1 MW

4. กงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลกมาก (Micro hydro power) พกดกำลงไฟฟาระหวาง 1-100 kW

5. กงหนนำผลตไฟฟาขนาดจว (Pico hydro) พกดกำลงไฟฟาระหวาง 0.1-1 kW

หลกการโด

ยทวไป

ของเท

คโนโล

ย


สวนประกอบของอปกรณผลตไฟฟาจากพลงนำขนาดเลก

1.กงหนนำ (Hydraulic turbines)

ทำหนาทเปลยนพลงงานศกยหรอพลงงานจลน จากการเคลอนทของนำเปน

พลงงานกล เทคโนโลยกงหนนำขนาดเลกมากในปจจบนแบงไดเปน 2 ประเภท (ภาพท 3)

ตามลกษณะการทำงาน คอ

กงหนนำแรงกระแทก (Impulse Turbines)

เปนกงหนนำททำงาน ดวยแรงของกระแสนำ

จากหวฉดทเขากระแทกลกถวยทวางเปนแนว

วงกลมรอบตวหมนภายใตความดนบรรยากาศ

กงหนนำแรงกระแทกเหมาะกบ การใชงานท

ระยะเฮดสงๆซงจะมความเรวจำเพาะและอตราการ

ไหลตำโดยปกตจะออกแบบใหทำงานทระยะเฮดของนำ

มากกวา 30 m ขนไป (หรออาจจะนอยกวาในระบบขนาดจว)

กงหนนำแรงกระแทกทยงคงมการใชงานในปจจบน ไดแก

กงหนนำเพลตน (Pelton turbines) กงหนนำเทอรโก (Turgo turbines)

และกงหนนำครอสโฟส (Crossfl ow turbines) เปนตน

กงหนนำแรงสะทอน (Reaction Turbine)

พลงงานทใชในการขบเคลอนกงหนนำแบบนจะไดจากพลงงานจลนทอยในรป

ความเรวของนำและพลงงานศกยในรปของความดนนำททำใหเกดแรงยกทตวใบพด โดย

กระแสนำจะไหลไปตามทศทางของชองนำนำเขาไปหมนรอบกงหนนำแลวไหลออกทางทอ

ปลอยนำออกขณะทำงานใบพดทกใบจะมนำทวมอยตลอดเวลากงหนนำแบบนเหมาะ

กบการใชงานทระยะเฮดตำ( สามารถทำงานทระยะเฮดตำกวา 2 m ) ซงจะมความเรว

จำเพาะและอตราการไหลสงกงหนแรงสะทอนทยงคงใชงาน

ในปจจบนไดแกกงหนนำฟรานซส (Francis turbines) กงหนนำใบพด

(Propeller turbine) และกงหนนำคาปลาน (Kaplan turbines) เปนตน

หลกการ

โดยทวไ

ปขอ

งเทคโ

นโล

ย

ระยะเฮดสงๆซงจะมความเรวจำเพาะและอตราการ

ไหลตำโดยปกตจะออกแบบใหทำงานทระยะเฮดของนำ

มากกวา 30 m ขนไป (หรออาจจะนอยกวาในระบบขนาดจว)

กงหนนำแรงกระแทกทยงคงมการใชงานในปจจบน ไดแก

กงหนนำเพลตน (Pelton turbines) กงหนนำเทอรโก (Turgo turbines)

หลกการ

โดยทวไ

ปขอ

งเทคโ

นโล

ยกงหนแบบ Pelton

พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก 8 พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก8 พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก8 พลง+งาน ฉบบคดเปนทำเปน: พลงนำขนาดเลก

ภาพท 3 ประเภทของกงหนนำ

2.เครองกำเนดไฟฟากระแสสลบ (AC generators)

ทำหนาทเปลยนพลงงานกลทเพลาของเครองกำเนดไฟฟา (ตออยกบเพลาของ

กงหนนำ) เปนพลงงานไฟฟากระแสสลบ ซงแบงได 2 ประเภท คอ เครองกำเนดไฟฟา

ซงโครนส (Synchronous generators) และเครองกำเนดไฟฟาเหนยวนำ (Induction

generators)

ตวอยางของเครองกำเนดไฟฟาซงโครนส คอ ไดนาโม ซงเปนเครองกำเนดไฟฟา

ซงโครนสเฟสเดยวขนาดเลกทมใชงานทวไปภาพท 4 ก. ขอดของเครองกำเนดไฟฟาแบบน

คอเปนเทคโนโลยทคนเคยกบชาวบาน เนองจากมการนำมาใชงานเพอผลตไฟฟาในรปแบบ

ตางๆ มาเปนเวลานาน มคณสมบตในการรกษาระดบแรงดนไฟฟาด (Voltage regulation)

แตจะมขอเสยทมราคาแพง ตองการการบำรงรกษาบอย เนองจากมสลปรงและแปรงถาน

และผลจากปรากฎการณอาเมเจอรรแอคชนของขดลวดผลตไฟฟากระแสตรงทำใหเครอง

กำเนดไฟฟาซงโครนสหมนดวยความเรวตำกวาเครองกำเนดไฟฟาเหนยวนำ ทตนกำลงขบ

ขนาดเดยวกน ซงอาจจำเปนตองตดตงระบบเฟองทดเพมเตมในระบบ


ยทวไป

ของเท

คโนโล

ย


เครองกำเนดไฟฟาเหนยวนำเปนเครองกำเนดไฟฟาทนยมนำมาใชกบระบบพลงนำ

ผลตไฟฟาขนาดเลกในปจจบน เนองจากมหลากหลายขนาดใหเลอก อะไหลหาซอไดงายม

ราคาถกแขงแรงทนทานและตองการบำรงรกษานอย แตจะมขอดอยคอการนำมาใชงานใน

ลกษณะระบบอสระ (Off-grid) จำเปนตองมการนำตวเกบประจมาตอทขวไฟฟาเพอเพม

กระแสสรางสนามแมเหลกทสวนอยกบท ทจะทำใหเกดสนามแมเหลกหมนตดกบขว

แมเหลกทตวหมนและขอดอยทสำคญคอ การรกษาระดบแรงดนไฟฟาไมดกลาวคอขณะท

หมนดวยความเรวคงทแรงดนไฟฟาจะลดลงอยางรวดเรวเมอเพมโหลดเกนพกดใหกบ

เครองกำเนด

ก. เครองกำเนดไฟฟาซงโครนส

ตวอยาง ชดกงหนนำครวง

ชดกงหนนำครวงพฒนามาจากศกยภาพพลงนำและปรมาณความตองการ

ไฟฟาของแตละขนำในพนทหมบานครวงโดยความรวมมอระหวางมหาวทยาลยเทคโนโลย

พระจอมเกลาธนบรและกลมกงหนนำครวง ซงเปนการตอยอดนวตกรรมกงหนนำภมปญญา

ทองถนครวงมลกษณะเปนกงหนนำเพลตนตอรวมกบมอเตอรเหนยวนำ เพอผลตไฟฟาขนาด

1 kW ทอตราการไหล 10 l/s ระยะเฮด 30 m (สามารถนำไปใชงานทอตรา การไหลตำกวานได

แตตองปรบเปลยนขนาดหวฉด และกำลงไฟฟาทผลตไดจะลดลง) มความเหมาะสมและ

มนคงในการผลตไฟฟาสำหรบหมบานในชนบท ใชเทคโนโลยการผลตทไมซบซอน สามารถ

ผลตและซอมแซมไดเองโดยอาศยเทคโนโลยในชมชนดงภาพท 5

ข. เครองกำเนดไฟฟาเหนยวนำ

ภาพท 4 รปเปรยบเทยบเครองกำเนดไฟฟาซงโครนสและเครองกำเนดไฟฟาเหนยวนำ

หลกการ

โดยทวไ

ปขอ

งเทคโ

นโล

ย


สอบถามรายละเอยดหรอสงซอไดท กลมกงหนนำครวง 149/2 หม 10 ต. กำโลน อ.ลานสกา จ.นครศรธรรมราช 80000

คณการณ ขนทน โทร. 08-6120-6074 คณสภกด หตถ โทร. 08-9650-2107

คณสอง บญเฉลย โทร. 0-7553-3031 E-mail: [email protected]

Website http://kiriwongpicohydrogroup.spaces.live.com

ภาพท 5 สวนประกอบของชดกงหนนำครวง


ยทวไป

ของเท

คโนโล

ย

ตารางท 1 แสดงระยะเฮดทเหมาะกบกงหนนำขนาดเลกมากประเภทตางๆ


แนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวม

แนวท

างการ

ประ

ยกตใช

เทคโ

นโล

ยใน

ภาพ

รวม

แนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวมแนวทางการประยกตใชเทคโนโลยในภาพรวม

การประยกตใชระบบพลงนำผลตไฟฟา ตองคำนงถงระยะเฮดและกำลงไฟฟาท

ตองการเปนสำคญโดยกงหนนำแรงกระแทกเหมาะกบการใชงานทระยะเฮดสงๆและ

กงหนนำแรงสะทอนเหมาะกบการใชงานทระยะเฮดตำๆ ดงแสดงในตารางท 1 ขนาดทอ

สงนำจะขนอยกบกำลงไฟฟาทตองการ ซงจะใชในการคำนวณอตราการไหล ทใชสำหรบ

ผลตกำลงไฟฟาทตองการ

ตารางท 1 แสดงระยะเฮดทเหมาะกบกงหนนำขนาดเลกมากประเภทตางๆ

ประเภทของกงหนนำ ระยะเฮดสง (>10 m) ระยะเฮดปานกลาง (5-50 m) ระยะเฮดตำ (<5 m)

กงหนนำแรงกระแทก Pelton

Turgo

Multi-jet Pelton

cross-fl fl ffl low

multi-jet Pelton

Turgo

cross-fl ffl low

กงหนนำแรงสะทอน Francis

Pump-as-turbine

propeller

Kaplan


กำลงไฟฟาทผลตไดจากระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมาก สามารถประเมน

เบองตนไดจากกราฟกำลงทางกลทเพลากงหนนำ ดงแสดงในภาพท 6 ซงอาศยตวแปรท

สำคญ 2 ตวแปร คอ อตราการไหล และระยะเฮด โดยการลากเสนตรงเชอม ระหวาง เสน

ระยะเฮด (แกน Y) กบเสนอตราการไหล (แกน X) จดตดของเสนตรงทงสองอยในกรอบ

ขอบเขตชนดกงหนนำชนดใดแสดงวา กงหนนำชนดนนเหมาะกบอตราการไหลและระยะ

เฮด ดงกลาว (ตวอยางในรปคอกงหนนำเพลตน) และจดตดของทงสองเสนขางตนทเสน

กำลงทางกล (เสนเอยง) คอ ขนาดกำลงทางกลทเพลากงหนนำผลตได (ตวอยางในรป คอ

2.5 kW) โดยกำลงไฟฟาทผลตไดจากระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลก จะมคาประมาณ

70% ของกำลงทางกลดงกลาว

ภาพท 6 ชวงอตราการไหล และระดบหวนำทเหมาะสมกบกงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลก(ทมา: Jeremy Thake, “The Micro-hydro Pelton turbine manual”, 2000)

แนวท

างการป

ระยกตใชเท

คโนโล

ยใน

ภาพ

รวมภาพท 6 ชวงอตราการไหล และระดบหวนำทเหมาะสมกบกงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลกภาพท 6 ชวงอตราการไหล และระดบหวนำทเหมาะสมกบกงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลก

(ทมา: Jeremy Thake, “The Micro-hydro Pelton turbine manual”, 2000)


ภาพท 6 ชวงอตราการไหล และระดบหวนำทเหมาะสมกบกงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลก

แบงออกเปน 2 สวน คอ การพฒนาและสรางลกถวยเพลตนโดยมหาวทยาลย

เทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร และการประกอบชดกงหนนำโดยกลมกงหนนำครวง

1. การพฒนาและสรางลกถวยเพลตน

เปนขนตอนการวจยและพฒนาโดยนกวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม

เกลาธนบรเพอออกแบบลกถวยเพลตนใหเหมาะสมกบศกยภาพพลงนำในพนทครวง

ประกอบดวยขนตอนดงน

1.1การออกแบบและจำลองการทำงานของกงหนนำเพอหาขนาดทเหมาะสมทสภาวะ

การทำงานตางๆ กน โดยใชโปรแกรมคอมพวเตอร Computer Fluid Dynamic (CFD)

1.2 สรางแบบเพอใชในขนตอนการหลอแมพมพดวยโปรแกรมคอมพวเตอร SolidWorks

1.3 ขนตอนการสรางแมพมพดวยการขนรปโดยการหลอดวยวธ Loss Wax

(Investment Casting) ซงจะไดแมพมพสำเรจเพอนำไปฉดขผง และหลอลกถวยดวย

Stainless steel เกรด 304 หรอเหลกตอไป

ขนตอนการสรางชดกงหนนำครวง

ขนตอ

นการ

สรา

งชดกงห

นนำค

รวง


ขนตอนการสรางชดกงหนนำครวงขนตอนการสรางชดกงหนนำครวง


1.ออกแบบ 2.จำลองดวยโปรแกรม CFD 3.เขยนแบบดวยโปรแกรม SolidWorks

4.ขนรปแทงสปารค 5.แทงสปารคแมพมพตวผ 6.เตรยมแทงอะลมเนยมใสสลก

7.สปารคแมพมพตวเมย 8.แมพมพสำหรบหลอขนรป 9.ลกถวยเพลตน

ภาพท 7 ขนตอนการสรางลกถวยเพลตน

2. การประกอบชดกงหนนำโดยกลมกงหนนำครวง

เปนขนตอนการนำลกถวยเพลตนทไดจากขนตอนแรกมาประกอบเปนชดกงหนนำครวง

ซงประกอบดวยขนตอนดงน

2.1 นำลกถวยเพลตน 18 ลก มาประกอบเปนชดใบพด

2.2 สรางแทนเครองสำหรบวางมอเตอร และนำชดใบพดมาประกอบเขากบ

เพลามอเตอร

2.3 สรางฝาครอบกนนำ และประกอบหวฉด

2.4 ตดตงชดควบคม (อปกรณตดตอนตวเกบประจและชด ELC)และทดสอบระบบ

ขนตอ

นการส

รางชดกงห

นนำครวง

R50


1.ลกกถวยเพลตน 18 ลก 2.ประกอบเปนชดใบพด 3.สรางแทนเครอง

4.ประกอบตวเพลามอเตอร 5. สรางฝาครอบกนนำ 6.ประกอบกบหวฉด

7.ประกอบชดควบคม 8.ชดกงหนนำครวง 9.ตดตงและทดสอบ

ภาพท 8 ขนตอนการประกอบกงหนนำโดยกลมกงหนนำครวง

ตดตอสอบถามและสงซอ

ลกถวยเพลตน สำหรบกงหนนำเสนผานศนยกลาง

(PCD) ขนาด 100 mm และ 200 mm ไดท สถาบนพฒนาและฝกอบรมโรงงานตนแบบ

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร 83 หม 8 แขวงทาขาม เขตบางขนเทยน

กรงเทพฯ 10150 โทร. 0-2452-3456 (อตโนมต 13 คสาย) โทรสาร. 0-2452-3455

เวปไซด : http://www.pdti.kmutt.ac.th

ขนตอ

นการ

สรา

งชดกงห

นนำค

รวง


การศกษาผลตอบแทนเบองตนในการลงทนระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมาก

ดำเนนการใน 3 แนวทาง คอ การนำเขาเทคโนโลย การพฒนากงหนนำขนมาเองโดยชมชน

(กงหนนำครวง) และการนำระบบมอเตอร/ปม (PAT) มาประยกตใชงาน บนพนฐานเดยว

กนทพกดกำลงไฟฟา 1 kW

1. คาใชจายในการลงทน

ประกอบดวยคาวสดและอปกรณในการกอสรางระบบพลงนำผลตไฟฟาดงแสดง

ในตารางท 2 แตเนองจากทหมบานครวงมการตดตงระบบทอสงนำเพอการอปโภค และ

เกษตรกรรมไวแลวในทกพนท ดงนนรายการตนทนกรณการนำเขา เทคโนโลยและการ

พฒนาชดกงหนนำโดยชมชนจงไมจำเปนตองตดตงระบบทอสงนำเพมเตม สวนระบบ PAT

ซงตองการนำในปรมาณมากกวาในการผลตไฟฟา 1 kW จงตองใชทอสงนำทมขนาดใหญ

กวาทอนำทเดนเขาสวนเดมของชาวบานในปจจบน ดงนนจงมคาใชจายในการเดนทอสงนำ

ใหม

2. ผลตอบแทน

ผลตอบแทนในการตดตงระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมาก คอชาวบานมทาง

เลอกในเทคโนโลยการผลตไฟฟาสำหรบใชงานในพนทเกษตรกรรมเพอการอปโภคบรโภค

ชวยใหมความเปนอยทดขนมรายไดจากการทำเกษตรเพมขนลดคาใชจายในการจดหาเชอ

เพลง สงผลใหเกดความมนคงทางดานครอบครวและสงคมทองถน ผลประโยชนทางตรง

ประม

าณการล

งทนแล

ะผลตอ

บแท

นเบ

องตน


ประมาณการลงทนและผลตอบแทนเบองตน


ทเกดขนคอ ชาวบานมไฟฟาใชตลอด 24 ชวโมง คดเปนพลงงานไฟฟา 7,008 kWh (ยนต)/

ครวเรอน/ป (ทชวโมงทำงาน80%) เพยงพอสำหรบใชในกจกรรมประจำวน เชนมแสงสวาง

ตลอดคนมไฟฟาสำหรบการลอแมลงศตรผลไม มไฟฟาสำหรบรบขาวสารจากสอโทรทศน

วทยตลอดเวลา ไฟฟาสำหรบเครองมอการเกษตรขนาดเลก เปนตน

3. ผลการวเคราะหทางดานการเงน

การวเคราะหทางดานการเงนในการตดตงระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลก

เมอรวมผลประโยชนจากการผลตพลงงานไฟฟา 576 kWh (ยนต)/เดอน คดเปนคาไฟฟา

1,453 บาท/เดอน พจารณาทอายการใชงานของระบบ 10 ป คาบำรงรกษารายป 1,000

บาท ทอตราดอกเบย 7% และอตราเงนเฟอ 0.5% พบวาการพฒนากงหนนำขนมาใชเอง

โดยชมชนมความคมคาในการลงทนมากทสดเนองจากตนทนตลอดอายการใชงาน ตำทสดท

47,164 บาท ระยะเวลาคนทนสนทสดท 2 ป และอตราคาไฟฟาทผลตไดจาก ระบบตำทสดท

0.68 บาท/ยนต ซงตำกวาอตราคาไฟฟาของการไฟฟาสวนภมภาคประมาณ 4 เทา(ปจจบน

อตราคาไฟฟาของการไฟฟาสวนภมภาคสำหรบการใชไฟฟาภายในบานเรอนทอย อาศยเกน

400 หนวยขนไป อยทอตรา 2.9 บาท/ยนต)

ประ

มาณ

การ

ลงท

นแล

ะผลตอ

บแท

นเบ

องต

น

ตนทน นำเขา(บาท) พฒนาเอง(บาท) PAT(บาท)

1.คาใชจายลงทน

งานโยธา เชน ฐานรอง อาคาร ฯลฯ 10,000 10,000 10,000

งานไฟฟา เชน สายไฟฟา เสาไฟ ฯลฯ 5,000 5,000 5,000

กงหนนำขนาด 1 kW 80,000 25,000 25,000

ระบบทอและขอตอ - - 40,000

คาซอมบำรงรายป (1,000 บาท/ป) 1,000 1,000 1,000

ตนทนตลอดอายการใชงาน

(Life CyclCost)

102,164 47,164 87,164

2. ผลตอบแทน

คาไฟฟา (บาท/ป) 17,436 17,436 17,436

ระยะเวลาคนทน (ป) 3 2 3

อตราคาไฟฟา (บาท/ยนต) 1.47 0.68 1.26

ตารางท 2 แสดงผลการวเคราะหทางดานการเงน


แมวาเทคโนโลยพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากในปจจบน จะมราคาตอหนวย

พลงงานตำสด ในกลมพลงงานหมนเวยนดวยกน แตสำหรบประเทศไทยการนำเขา

เทคโนโลยกงหนนำจากตางประเทศเพอการผลตไฟฟาจะมคาใชจายสงถง 7-8 หมนบาท/

kW ทงนเนองจากไมมบรษทผผลตกงหนนำขนาดเลกในประเทศ การใชงานระบบ

พลงนำผลตไฟฟาจงจำเปนตองนำเขาเทคโนโลยเพยงอยางเดยว แมวาในปจจบนจะม

การนำเขากงหนนำผลตไฟฟาจากประเทศสาธารณรฐประชาชนจนทมราคาถกมาใช

งานแตจากการทดสอบพบวากำลงไฟฟาทผลตไดจะมคาตำกวาทกำหนดประมาณ 50%

ขณะทกงหนนำ นวตกรรมทองถนทพฒนาโดยชาวบานในพนทตางๆ ของประเทศกยงไม

เกดประสทธผลเทาทควรเนองจากชาวบานยงไมเขาใจในหลกการทางชลศาสตรเพยงพอ

ขนตอนการออกแบบไมไดคำนงถงตวแปรตางๆ ทเกยวของ สงผลใหแรงดนไฟฟาทออก

จากเครองกำเนดไฟฟาไมคงท ใชงานกบอปกรณขนาดกำลงไฟฟาสงๆ ไมได การใช

ประโยชนจงไมเกดประสทธผลเทาทควรจากเหตผลดงกลาวทำใหสถานะภาพการใช

ระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากในชวงทผานมาจงไมมการขยายออกไปสวงกวาง

มการใชงานในวงแคบๆ เฉพาะกลมทสนใจจรงๆ เทานน และระบบทตดตงสวนใหญ

เปนโครงการตดตงสาธตโดยหนวยงานภาครฐและ NGO ดงแสดงในตารางท 3

ตวอยางก

ารใชประโย

ชนใน

ประเท

ศไทย

แมวาเทคโนโลยพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากในปจจบน จะมราคาตอหนวย

ตวอยางการใชประโยชนในประเทศไทย


ตารางท 3 ตวอยางการตดตงระบบกงหนนำผลตไฟฟาขนาดเลกในประเทศ (<10 kW)

สถานทตดตง ขนาด ชนด รปแบบ ดำเนนการโดย

บานแมเหวย จ. ตาก 3 kW. PAT นำเขา กลมพลงไท

บานมอตตา จ.ตาก 2 kW. Turgo นำเขา กลมพลงไท

อทยานแหงชาตแมวงก 0.3 kW,

0.5 kW,

1 kW

Propeller นำเขา มหาวทยาลยนเรศวร

บานไรบน จ.สราษฏรธาน 0.3 kW,

0.5 kW.

Propeller

Turgo

นำเขา กลมพลงไท

บานครวง จ.นครศรธรรมราช 2x0.3 kW,

0.4 kW.

Impulse นวตกรรมทองถน ชาวบานครวง

บานบกแบก บานตะแบกงาม

จ.ชมพร

Impulse นวตกรรมทองถน ชาวบานพะโตะ

เหมองสมศกด จ.กาญจนบร - Impulse นวตกรรมทองถน -

บานครวง จ.นครศรธรรมราช 5x1 kW,

3x0.2 kW.

Pelton สรางเอง กลมกงหนนำครวง

ตวอ

ยาง

การ

ใชประ

โยชน

ในประ

เทศไ

ทย


การประยกตใชระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากตองคำนงถงหลายๆ ตวแปร

เชน อตราการไหล ระยะเฮด นอกจากนยงตองคำนงถงลกษณะภมประเทศและขอจำกด

ทางธรณวทยาประกอบดวย

1.ประเภทของกงหนนำจะตองเหมาะสมกบลกษณะภมประเทศทนำไปใชงาน

กลาวคอสำหรบภมประเทศทมความลาดชนสง(ระยะเฮดสง) ควรเลอกใชกงหนนำแรง

กระแทก สำหรบภมประเทศทมความลาดชนนอยแตมปรมาณนำมาก(อตราการไหลสง)

ควรเลอกใชกงหนนำแรงสะทอน

2.ขนาดของกงหนนำจะตองสมพนธกบระยะเฮดและอตราการไหลกรณของ

กงหนนำเพลตน(หรอชดกงหนนำครวง) ขนาดเสนผาศนยกลางสวนหมน (PCD) สามารถ

เลอกไดจากกราฟในภาพท 6 หรอคำนวณไดจากสมการ

เสนผานศนยกลางสวนหมน (mm) = เสนผานศนยกลางหวฉด (mm) / 0.11, H< 500 m

= เสนผานศนยกลางหวฉด (mm) / 0.15, H> 500 m

ขอพงระวงใน

การป


คโนโล

ย


การประยกตใชระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากตองคำนงถงหลายๆ ตวแปร

ขอพงระวงในการประยกตใชเทคโนโลย


แตเนองจากขนาด PCD มาตรฐานเปนตวเลขทหารดวย 50 ลงตว เชน 200, 250, 300,

400 mm เปนตน ดงนนผลทไดจาการคำนวณจะตองปรบใหไดตามตวเลขดงกลาว โดย

ยดหลกคาทใกลเคยงกวา

3.ขนาดหวฉดโดยปกตหวฉดจะมขนาดประมาณ 11% ของ PCD แตอยางไรก

ตามการนำกงหนนำไปใชงานทระยะเฮดและอตราการไหลแตกตางจากทกำหนด จะตอง

ปรบเปลยนขนาดหวฉดใหมทสมพนธกบอตราการไหลและระยะเฮดทจะนำไปใชงาน โดย

ขนาดหวฉดทเหมาะสม จะตองทำใหกงหนนำหมนขณะไมมโหลดดวย ความเรว 2 เทา

ของความเรวทำงานเครองกำเนดไฟฟา เชน เครองกำเนดไฟฟาทำงานท 1,500 rpm จะ

ตองออกแบบหวฉดใหกงหนนำหมนดวยความเรวขณะไมมโหลด 3,000 rpm ซงคำนวณ

ไดจากสมการ

4.ขนาดมอเตอรเครองกำเนดไฟฟาตวแปรทใชในการเลอกขนาดมอเตอร คอ ขนาด

กำลงไฟฟาและจำนวนขวแมเหลกทสมพนธกบความเรวในการหมนของกงหน นำปกตการ

นำมอเตอรมาใชเปนเครองกำเนดไฟฟา จะมประสทธภาพในการเปลยนพลงงานประมาณ

50-80% พกดกำลงมอเตอรและจำนวนขวแมเหลกคำนวณไดจากสมการขอ

พงร

ะวงใ

นการ

ประ

ยกตใช

เทคโ

นโล

ย


5.ขนาดตวเกบประจคาของตวเกบประจทนำมาตอเพอเพมสนาม แมเหลกตกคาง

ภายในมอเตอร เพอจะทำใหเกด Voltage build up ขนทขวของมอเตอร สามารถคำนวณ

ไดจากสมการ

ขนาดตวเกบประจ (uF) = 1.73 x แรงดนไฟฟาทพกด (V) x กระไฟฟาทพกด (A)

54.25

0.5

ขอพงระวงใน

การป


คโนโล

ย


ภาคใตของประเทศไทยทมลกษณะภมประเทศเปนภเขาสง ตงอยในเขตภมอากาศ

แบบคาบสมทร โดยไดรบอทธพลลมมรสมจากสองฝงทะเล ทงทะเลอนดามนและอาวไทย

จงทำใหเกดฝนตกชกตลอดทงป จงประกอบดวยแมนำลำคลองสายสนๆ หลายสายไหลจาก

ตนนำเทอกเขาลงสทะเลทงฝงอาวไทยและอนดามน เกดพนทลมนำมากมาย จงมศกยภาพ

ในการผลตไฟฟาจากพลงนำสง

แนวทางการพฒนาระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกมากในอนาคต ควรมงเนน

ไปทการออกแบบระบบใหมประสทธภาพในการเปลยนพลงงานสงขน โดยการพฒนาสวน

ลกถวยและหวฉดใหเหมาะสมกบการนำไปใชงานทระยะเฮดและอตราการไหลตางๆกน

และตนทนการผลตของระบบใหตำลง โดยการหลอขนรปเปนชดใบพดชนเดยวทนำไปสวม

กบเพลามอเตอรไดโดยตรง ทงนเนองจากระบบพลงนำขนาดเลกเปนเทคโนโลยทไมซบซอน

สามารถพฒนาและผลตโดยใชองคกรความรและทกษะทางวศวกรรมในประเทศได รวมถง

การพฒนากระบวนการสรางเครอขาย พลงงานนำขนาดเลกในประเทศ ซงจะเปนการสง

เสรมการใชงานระบบพลงนำผลตไฟฟาขนาดเลกโดยตรง โดยการสรางเครอขายความรวม

มอใน 2 ระดบ คอ เครอขายระดบชาวบาน โดยอาศยความสมพนธและความเอออาทรกน

ของชาวบานในแตละชมชนผานเครอขายทมอยกอนแลวและเครอขายความรวมมอระหวาง

หนวยงานทง ภาครฐและเอกชนทสนใจในการพฒนาและเผยแพรระบบพลงนำผลตไฟฟา

ในประเทศ

ศกยภาพ

การ

พฒ

นาใ

นอนาค

ต


ภาคใตของประเทศไทยทมลกษณะภมประเทศเปนภเขาสง ตงอยในเขตภมอากาศ

ศกยภาพ

การ

พฒ

นาใ

นอนาค

ต

ศกยภาพการพฒนาในอนาคต


1. อสาห บญบำรง สถาบนพฒนาและฝกอบรมโรงงานตนแบบมหาวทยาลยเทคโนโลย

พระจอมเกลาธนบร อเมลล [email protected] โทรศพท 081-456 4551

2. S.L. Dixon, “Fluid Mechanical and Thermodynamics of Turbomachinery”, Elsevier

Butterwort-Heinemann publications, UK, 2005.

3. The World watch Institute, “Renewable Energy2007 Global Status Report”, Paper

prepared for the Renewable Energy Policy Network for the 21st Century Network, 2008.

4. The World watch Institute, “Renewable Energy2009 update Global Status Re-

port”, Paper prepared for the Renewable Energy Policy Network for the 21st Century

Network, 2009.

5. Oliver Paish, “Small hydro power: technology and current status”, Renewable

and Sustainable Energy Reviews, Vol.6, 2002, pp. 537-556.

6. S.D.B. Taylor and D., “Sustainable markets for small hydro in developing coun-

tries”, Hydro power & Dums, Issue Three 2005.

7. Jeremy Thake, “The Micro-hydro Pelton turbine manual”, 2000.

8. Phillip Maher, “The Pico Power Pack: Fabrication and Assembly Instructions”,

[Online], http://www.tve.org/ho/doc.cfm?aid=871., [2009, May].

9. Border Green Energy Team [Online], http://www.bget.org/., [2009, May].

10.มลนธนโยบายสขภาวะ http://www.energygreenhealth.com โทรศพท 02-920 9691

โทรสาร 02- 920 8845

แหลงขอ

มลเพ

มเตม


แหลงขอมลเพมเตม

Documents

จัดพิมพ์โดย - ThaiHealthความส งของน ำ อ ตราการไหล ค อ ปร มาณน ำท ไหลผ านท อส งน