พลังงานน้ำ นวัตกรรมพันปีที่เป็นแหล่งพลังงานทดแทนอนุภาพมหาศาลในปัจจุบัน

พลังงานน้ำ นวัตกรรมพันปีที่กลายเป็นแหล่งพลังงานทดแทนอนุภาพมหาศาลในปัจจุบัน

พลังงานน้ำ เป็นพลังที่มีอนุภาพมหาศาล ถูกมนุษย์นำมาใช้มานานนับศตวรรษ ในปัจจุบัน พลังงานน้ำ ถูกใช้เพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง

พลังงานน้ำ ได้ถูกใช้ประโยชน์มาแล้วหลายร้อยปี ทั้งกังหันน้ำสำหรับยกน้ำขึ้นสู่ที่สูงเพื่อใช้ประโยชน์ในครัวเรือน หมุนเครื่องจักรในโรงงานสีข้าว โรงงานทอผ้า และโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยปัจจุบันนิยมใช้ในการผลิตไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า ไฟฟ้า พลังงานน้ำ

พลังงานน้ำ (Hydropower) เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งโดยอาศัยกำลังจากการเคลื่อนที่ของน้ำ พลังงานของมวลน้ำที่เคลื่อนที่ได้ถูกมนุษย์นำมาใช้มานานนับศตวรรษ โดยได้มีการสร้างกังหันน้ำ (Water Wheel) เพื่อใช้ประกอบการงานต่าง ๆ

ชาวอินเดียและโรมัน มีการประยุกต์ใช้กังหันน้ำในการโม่แป้งจากเมล็ดพืช ส่วนในจีนและตะวันออกมีการใช้พลังงานน้ำในการวิดน้ำเพื่อการชลประทาน โดยในช่วงทศวรรษที่ 1830 ซึ่งเป็นยุคที่การสร้างคลองเฟื่องฟู ก็ได้มีการประยุกต์เอาพลังงานน้ำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือขึ้นและลงจากเขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง

อย่างไรก็ตามเนื่องจากการประยุกต์ใช้พลังงานน้ำในยุคแรกนั้นเป็นการส่งต่อพลังงานโดยตรง (Direct Mechanical Power Transmission) ทำให้การใช้พลังงานน้ำต้องอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน เช่น น้ำตก เป็นต้น แต่ในปัจจุบันนี้พลังงานน้ำได้ถูกใช้เพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้ากันอย่างกว้างขวาง ทำให้สามารถส่งต่อพลังงานไปใช้ในที่ห่างจากแหล่งน้ำได้

พลังงานน้ำ, เขื่อน
ผิวน้ำเหนือเขื่อนเขื่อนซานเสียต้าป้า หรือเขื่อนสามผา ประเทศจีน เป็นเขื่อนอเนกประสงค์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ภาพถ่ายโดย YISHANG SHI/UNSPLASH

ประเภทของพลังงานน้ำ

01 พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง

มีพื้นฐานมาจากพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบที่ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ สำหรับในการเปลี่ยนพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า คือเลือกแม่น้ำหรืออ่าวที่มีพื้นที่เก็บน้ำได้มากและพิสัยของน้ำขึ้นน้ำลงมีค่าสูง แล้วสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าว เมื่อน้ำลงมวลน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ การไหลเข้าออกของน้ำต้องควบคุมให้ไหลผ่านกังหันน้ำที่ต่อเชื่อมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อกังหันน้ำหมุนก็จะได้ไฟฟ้าออกมา

02 พลังงานคลื่น

เป็นการเก็บเกี่ยวเอาพลังงานที่ลมถ่ายทอดให้กับผิวน้ำในมหาสมุทร เกิดเป็นคลื่นวิ่งเข้าสู่ชายฝั่งและเกาะแก่งต่างๆ เครื่องผลิตไฟฟ้าพลังงานคลื่นจะถูกออกแบบให้ลอยตัวอยู่บนผิวน้ำหันเข้าหาคลื่น การใช้คลื่นเพื่อผลิตไฟฟ้านั้นจะได้ผลก็ต่อเมื่ออยู่ในโซนที่มียอดคลื่นเฉลี่ยอยู่ที่ 8 เมตรขึ้นไป และบริเวณนั้นต้องมีแรงลมด้วย

Wave Roller ทุ่นลอยน้ำไฮโดรลิค ยอดคลื่นจะทำให้ลูกลอยขยับขึ้นลง ทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า ประเทศโปรตุเกส ภาพโดย AW-ENERGY OY

03 พลังงานน้ำตก

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำตก ทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตกตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ เช่น น้ำตกจากทะเลสาบบนเทือกเขา หรือน้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำ โดยการกำเนิดไฟฟ้าจะมีกำลังมากน้อยขึ้นอยู่กับความสูงของน้ำและอัตราการไหลของน้ำที่ปล่อยลงมา

ดังนั้นการผลิตพลังงานน้ำประเภทนี้จำเป็นต้องมีบริเวณที่เหมาะสมและการสร้างเขื่อนนั้นจะต้องลงทุนอย่างมาก อย่างไรก็ตามจากการสำรวจคาดว่าทั่วโลกสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานน้ำมากกว่าพลังงานทดแทนประเภทอื่น

พลังงานน้ำ, เขื่อน
มวลน้ำถูกปล่อยที่ความสูง 400 ฟุต ของเขื่อนดีทรอยต์ รัฐออริกอน สหรัฐฯ ซึ่งตั้งอยู่ท่ามกลางอากาศหนาวเหน็บ บริเวณเชิงเขา ภาพโดย DAN MEYERS/UNSPLASH

ความกังวลที่ยังคงอยู่ของพลังงานน้ำ

พลังงานน้ำยังมีความไม่แน่นอนเกิดขึ้น เช่น หน้าแล้งหรือกรณีที่ฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล อีกทั้งการพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง และยังทำให้เสียพื้นที่ของป่าไปบางส่วน

ไฟฟ้าพลังงานน้ำส่วนใหญ่มาจากการสร้างเขื่อน สิ่งก่อสร้างขนาดใหญ่นี้ย่อมส่งผลต่อพื้นที่ทางธรรมชาติ มนุษย์จำเป็นต้องพิจารณาในบริบทว่าเขื่อนดังกล่าวก่อสร้างอย่างไร มีผลกระทบต่อระบบนิเวศน์มากน้อยเพียงใด และมีการพูดคุยกับชุมชนเพื่อหาทางออกร่วมกัน อีกทั้งต้องคำนึงถึงเขื่อนต่าง ๆ ที่อยู่เหนือลำน้ำเดียวกันอีกด้วย

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำของไทย

โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่เราเห็นเป็นภาพของเขื่อนต่าง ๆ ไม่ใช่ทุกแห่งจะมีวิธีการผลิตไฟฟ้าเหมือนกันทั้งหมด โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ติดตั้งอยู่ตามเขื่อนต่างๆ ในประเทศไทยนั้น แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท

01 โรงไฟฟ้าพลังน้ำจากอ่างเก็บน้ำ (Conventional)

โรงไฟฟ้าประเภทนี้เป็นโรงไฟฟ้าที่พบเห็นกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โดยมีหลักการทำงานคือ กักเก็บน้ำที่อ่างเก็บน้ำของเขื่อน และเมื่อมีความต้องการไฟฟ้าเกิดขึ้นก็จะปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าประเภทนี้เน้นการชลประทานเป็นหลัก ขณะที่การผลิตไฟฟ้าเป็นจุดประสงค์รอง ในประเทศไทยพบได้หลายแห่ง เช่น เขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก เขื่อนสิริกิต์ จังหวัดอุตรดิตถ์ และเขื่อนวชิราลงกรณ จังหวัดกาญจนบุรี

พลังงานน้ำ, เขื่อน
เขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก ภาพจาก การท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย

02 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบน้ำไหลผ่านตลอดปี (Run-of-the-river)

โรงไฟฟ้าประเภทนี้ไม่ได้มีการกักเก็บน้ำไว้ทางต้นน้ำ แต่ปล่อยให้น้ำไหลผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อน้ำไหลผ่านก็จะผลิตไฟฟ้าได้ทันที ซึ่งหากมีปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้มากเกินไปก็จะไม่สามารถกักเก็บไว้ได้ เช่น เขื่อนปากมูล จังหวัดอุบลราชธานี

03 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ (Pumped-Storage)

การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังน้ำประเภทนี้เปรียบเสมือนได้กับเป็นแบตเตอรี่พลังน้ำ โดยหลักการการผลิตไฟฟ้านั้นเหมือนกับโรงไฟฟ้าจากอ่างเก็บน้ำ ทว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้จะสามารถสูบน้ำกลับขึ้นไปที่อ่างเก็บน้ำด้านบนได้ เพื่อปล่อยน้ำลงมาผลิตไฟฟ้าอีกครั้ง เกิดการวนของมวลน้ำแบบนี้เรื่อยไป เช่น โรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา จังหวัดนครราชสีมา

พลังงานน้ำ, เขื่อน
น้ำตกไนแอการา บนพรมแดนระหว่างประเทศแคนาดาและสหรัฐอเมริกา ภาพโดย EDWARD KOOREY/UNSPLASH

อย่างไรก็ตาม แม่น้ำขนาดใหญ่ที่มีความคดโค้งตามธรรมชาติเป็นส่วนสนับสนุนระบบนิเวศ ซึ่งส่งผลต่อความอุดมสมบูรณ์ของสัตว์ป่าและภูมิทัศน์แวดล้อม มีจำนวนลดน้อยลงอย่างมาก ปัจจุบันทั่วโลกหลงเหลือแม่น้ำที่ไหลอย่างอิสระและมีความยาวเกิน 1 พันกิโลเมตร เพียงร้อยละ 37 เท่านั้น

เนื่องจากตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา แม่น้ำเหล่านี้ถูกสร้างเขื่อนแหล่งกักเก็บน้ำและสาธารณูปโภคพื้นฐานต่าง ๆ เพื่อความยั่งยืนของทรัพยากรธรรมชาติและระบบนิเวศ มนุษย์จำเป็นต้องสร้างความสมดุลระหว่างหาประโยชน์จากพลังมหาศาลของสายน้ำ และปล่อยให้หลั่งไหลไปตามธรรมชาติ เพื่อให้โครงสร้างสิ่งแวดล้อมยังคงอุดมสมบูรณ์ต่อไปเท่านาน

สืบค้นและเรียบเรียง ปาณิสรา สันติมิตร
(โครงการสหกิจศึกษากองบรรณาธิการเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย)

ข้อมูลอ้างอิง


เรื่องอื่น ๆ ที่น่าสนใจ : เมื่ออิสรภาพของ แม่น้ำ ส่งผลโดยตรงต่อความอุดมสมบูรณ์ของระบบนิเวศและผู้คน

เรื่องแนะนำ

รู้หรือไม่ มนุษย์กินพลาสติกเข้าไปทีละนิดโดยไม่รู้ตัว

แม้ พลาสติก จะมีมากมายในแหล่งน้ำ อากาศ หรือแม้แต่อาหารทั่วๆ ไป แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่ามันจะส่งผลต่อสุขภาพของเราหรือไม่ พลาสติก ชิ้นเล็ก ซึ่งบรรดานักวิทยาศาสตร์เรียกว่าไมโครพลาสติกนั้นมีอยู่ในทุกที่ ไม่ว่าจะอยู่ใต้มหาสมุทร ผสมปนเปไปกับทรายบนชายหาด หรือปลิวไปกับสายลม ก็สามารถเข้ามาอยู่ในตัวเราได้ทั้งนั้น เมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมา มีการพบไมโครพลาสติกในตัวอย่างอุจจาระคนอาสาสมัคร 8 คน ที่เข้าร่วมในการทดลองนำร่องที่ค้นคว้าว่ามนุษย์บริโภคพลาสติกโดยไม่ได้ตั้งใจมากขนาดไหน ในขณะนี้ มีงานวิจัยที่เผยแพร่ในวารสาร Environmental Science and Technology กล่าวว่า มีความเป็นไปได้ว่ามนุษย์อาจบริโภคอนุภาคไมโครพลาสติกที่มีอยู่ทุกที่ตั้งแต่ 39,000 – 52,000 อนุภาคต่อปี นอกจากนี้ ยังมีไมโครพลาสติกที่เราหายใจเข้าไป ซึ่งเป็นจำนวนราว 74,000 อนุภาค วิธีการวัดจำนวนพลาสติก อนุภาคไมโครพลาสติกคือชิ้นส่วนของพลาสติกที่มีขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตร แต่ก็มีจำนวนไม่น้อยที่มีขนาดเล็กจนต้องมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ งานศึกษาชิ้นนี้เป็นการตรวจสอบจำนวนไมโครพลาสติกที่ปรากฏอยู่ในเบียร์ เกลือ อาหารทะเล น้ำตาล แอลกอฮอล์ และน้ำผึ้ง ซึ่งว่าพบไมโครพลาสติกในอาหารมีเพียงร้อยละ 15 ของปริมาณแคลอรี่ที่แนะนำต่อวัน ต่อคน นักวิจัยยังศึกษาถึงจำนวนไมโครพลาสติกที่ปะปนอยู่ในน้ำดื่มและอากาศ พบว่า คนที่ได้รับแนะนำว่าให้ดื่มน้ำประปาพบว่าได้รับไมโครพลาสติกเข้าสู่ร่างกายถึง 4,000 อนุภาคต่อปี ในขณะที่คนที่ดื่มเฉพาะน้ำบรรจุขวด […]

ขยะอิเล็กทรอนิกส์ (e-Waste)

ขยะอิเล็กทรอนิกส์ (e-Waste) ซากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดต่าง ๆ ทั้งที่ใกล้หมดอายุการใช้งาน ล้าสมัย ในยุคที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้พัฒนาระบบการสื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกทิ้งมีปริมาณเพิ่มสูงขึ้นทุกปี ขยะอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Waste หรือ E-waste) คือ ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเครื่องใช้ไฟฟ้าและซากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดต่าง ๆ ทั้งที่ใกล้หมดอายุการใช้งาน ล้าสมัย และไม่เป็นที่ต้องการของเจ้าของอีกต่อไป ซึ่งกลายเป็นขยะถูกทิ้งหรือถูกส่งต่อไปยังสถานีรีไซเคิล ซาเล้ง หรือร้านรับซื้อของเก่า เพื่อนำไปคัดแยกชิ้นส่วนและกำจัดเศษซากของอุปกรณ์ที่เหลือ ในยุคที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้พัฒนาระบบการสื่อสารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว ได้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อพฤติกรรมของกลุ่มผู้บริโภค โดยเฉพาะการเปลี่ยนถ่ายเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งยิ่งกว่าที่เคย ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกทิ้งมีปริมาณเพิ่มสูงขึ้นทุกปี โดยเฉพาะในประเทศไทยที่ยังขาดความตระหนักรู้ ความเข้าใจ และระบบการบริหารจัดการซากผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ชิ้นส่วนของขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีส่วนประกอบของสารอันตรายถูกปล่อยปละละเลยและถูกทิ้งรวมไปกับขยะทั่วไป โดยปราศจากการขัดแยก การจัดการกับชิ้นส่วนต่าง ๆ และการกำจัดที่เหมาะสม จนกลายเป็นภัยต่อระบบนิเวศและสิ่งแวดล้อม ขยะอิเล็กทรอนิกส์สามารถจำแนกออกเป็น 10 ประเภท ตามระเบียบ WEEE (Waste from Electronic and Electronic Equipment) ของสหภาพยุโรป ดังนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ภายในครัวเรือน เช่น ตู้เย็น เครื่องซักผ้า […]