นักวิจัย มข.สร้างระบบผลิตพลังงานไฟฟ้า จากพลังงานน้ำวนอิสระ สร้างง่าย ใช้ระดับหัวน้ำต่ำ มีประสิทธิภาพสูง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ช่วยผลิตกระแสไฟฟ้าเข้าถึงชุมชนโดยไม่ต้องสร้างเขื่อน

วานนี้ (16 ก.ค.) ที่ห้องสัมมนา ชั้น 1 ภาควิชาเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น (มข.) แถลงผลงานวิจัยระบบผลิตไฟฟ้าขนาดจิ๋วน้ำวนอิสระ โดย รศ.ดร.รัชพล สันติวรากร อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มข. เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าให้แก่ชุมชนในพื้นที่ต้นน้ำ ที่มีน้ำไหลผ่านตลอดปี ให้มีกระแสไฟฟ้าใช้ได้ โดยไม่ต้องสร้างเขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำที่ใช้เงินลงทุนสูง และทำลายระบบนิเวศดั้งเดิม ส่งผลกระทบก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพ ภูมิอากาศ และการรบกวนสัตว์ป่า เป็นต้น

สืบเนื่องจากปัจจุบันทุกประเทศทั่วโลกกำลังประสบปัญหาภาวะโลกร้อน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และเริ่มขาดแคลนพลังงาน สาเหตุหลักเนื่องมาจากพลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันเป็นพลังงานที่มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงเหล่านี้เมื่อเผาไหม้แล้วผลผลิตที่ได้จะประกอบด้วยก๊าซเรือนกระจก อันเป็นตัวการสำคัญที่ก่อให้เกิดสภาวะโลกร้อน นอกจากนั้นแหล่งพลังงานเหล่านี้นับวันจะเหลือน้อยลงทุกที

ระบบผลิตไฟฟ้าขนาดจิ๋วน้ำวนอิสระจึงตอบโจทย์สำหรับปัญหาการขาดแคลนพลังงาน และการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศโลกได้ โดยการพัฒนาเทคนิคการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานหมุนเวียน ที่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีกในระยะเวลาอันสั้น

รศ.ดร.รัชพลกล่าวว่า การพัฒนาระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กที่มีกำลังการผลิตตั้งแต่ 200 วัตต์ จนถึงระดับ 20 กิโลวัตต์ และใช้ระดับหัวน้ำไม่เกิน 2 เมตร โดยอาศัยเทคนิคการหมุนวนอิสระ (Free vortex) ของกระแสน้ำที่มีพลังงานจลน์ ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ การเกิดกระแสน้ำวนอิสระนั้นสามารถพบเห็นได้ทั่วไปในธรรมชาติ ถ้าได้รับการออกแบบที่เหมาะสมจะสามารถเพิ่มความเร็วของกระแสน้ำวนอิสระได้มากถึง 2.5 เท่า ซึ่งความเร็วของน้ำที่เกิดขึ้นในกระแสวนมีความสามารถสูงในการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้

ดังนั้นผลงานนี้จึงได้ทำการประดิษฐ์ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำวนอิสระ ซึ่งสามารถสร้างเครื่องต้นแบบผลิตไฟฟ้าขนาด 2 กิโลวัตต์ โดยมีการออกแบบบ่อน้ำวน กังหัน ระบบส่งกำลัง และระบบแจกจ่ายไฟฟ้าที่เหมาะสมได้เป็นผลสำเร็จ

โครงการวิจัยนี้ได้แบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ คือ 1. การออกแบบบ่อน้ำวน (whirlpool design) 2. การออกแบบกังหันน้ำ (vortex turbine) สำหรับใช้กับกระแสน้ำวนอิสระ และ 3. การทดสอบระบบผลิตไฟฟ้า สำหรับการออกแบบกังหันน้ำ มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างกังหันน้ำที่สามารถดึงพลังงานจากน้ำหมุนวนมาใช้ในการผลิตพลังงานกลได้

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการศึกษาลักษณะของการกระจายความเร็ว เพื่อให้ได้ขนาดและจำนวนใบของกังหันที่เหมาะสม จากการศึกษาพบว่ากังหันควรมีจำนวนใบพัด 5 ใบ และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.4-0.5D ซึ่งจะทำให้ได้พลังงานสูงสุด

ทั้งนี้ สามารถผลิตเป็นต้นแบบของจริงที่เขื่อนแม่จาง จ.ลำปาง ซึ่งเป็นพื้นที่ของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ระดับน้ำต่ำกว่า 1 เมตร เลือกพัฒนาระบบผลิตพลังงานน้ำ ที่สามารถใช้งานได้ในพื้นที่ที่ยากต่อการที่จะเดินสายส่งไฟฟ้าเข้าถึง นับว่าได้ผลดี ใช้งบประมาณ 200,000 บาท ต่อการทดลองการพัฒนาระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขนาดเล็กนี้ด้วย

ดังนั้น ผลงานนี้จึงมีความสำคัญ เนื่องจากเป็นระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำที่สร้างง่าย ใช้ระดับหัวน้ำต่ำ ประสิทธิภาพสูง มีศักยภาพในการขยายผลสูงมาก ทั้งในระดับประเทศและ ระดับภูมิภาคอาเซียน และยังเป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

 
ขอบคุณที่มาและภาพประกอบจาก : ผู้จัดการออนไลน์