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

นิวซีแลนด์มอบสถานะบุคคลให้แม่น้ำของ ชาวเมารี

“แม่น้ำสายใหญ่ ไหลจากเทือกเขาลงสู่ทะเล ข้าคือแม่น้ำ แม่น้ำคือข้า” ด้วยคำกล่าวนี้ ชนเผ่าเมารีแห่งฟังกานุยในนิวซีแลนด์ประกาศสายสัมพันธ์ที่ไม่อาจตัดขาด ของตนกับแม่น้ำที่เปรียบดังบรรพชน แม่น้ำสายนี้เกิดจากทุ่งหิมะของภูเขาไฟสามลูกทางตอนกลางของเกาะเหนือ ชนเผ่าเมารีกลุ่มต่างๆ มีตำนานเล่าขานว่า น้ำตาหยดหนึ่งของนภบิดรหรือเทพแห่งท้องฟ้าตกลงสู่ตีนเขาลูกที่สูงที่สุดในบรรดาขุนเขาเหล่านี้ นั่นคือภูเขารัวพีฮูอันโดดเดี่ยว และแม่น้ำสายนี้จึงถือกำเนิดขึ้น แม่น้ำที่เอ่อท้นเพราะได้น้ำจากแควมากมายไหลคดเคี้ยวดุจปลาไหลแหวกว่ายผ่านแดน แห่งขุนเขา ตลอดระยะทาง 290 กิโลเมตรสู่ทะเล หากเดินทางตามถนนสูงชันเลียบแม่น้ำสายนี้ เราจะเห็นนักพายเรือแคนูลอยล่องไปตามช่วงที่นิ่งสงบของแม่น้ำ เป็นหนึ่งเดียวกับกระแสน้ำ กิ่งไม้ใบไม้ และฟองคลื่นขาว ก่อนจะจ้วงไม้พายลึกทะยานผ่านช่วงที่สายน้ำเชี่ยวกราก นี่คือแม่น้ำที่ชนพื้นเมืองแห่งฟังกานุยควบคุม ดูแล และพึ่งพามากว่า 700 ปี นี่คือ อาวาทูพัว แม่น้ำแห่งพลังศักดิ์สิทธิ์ของพวกเขา แต่เมื่อผู้ตั้งถิ่นฐานชาวยุโรปมาถึงในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้า อำนาจตามประเพณีของชนเผ่าต่างๆก็ถูกลดทอน และท้ายที่สุดก็สูญสิ้นไปด้วยกฎหมายของรัฐบาล นับแต่นั้น ชนพื้นเมืองได้แต่เฝ้ามองแม่น้ำของพวกเขาทรุดโทรมและถูกย่ำยี แก่งน้อยใหญ่ ถูกระเบิดเพื่อเปิดร่องน้ำให้เรือกลไฟของนักท่องเที่ยวแล่นได้สะดวกขึ้น และเปิดทางสู่การยึดครองที่ดินที่อยู่ลึกเข้าไป กรวดก้นแม่น้ำถูกขุดไปทำหินโรยทางรถไฟและทำถนน ที่น่าเศร้าที่สุดคือน้ำจากต้นน้ำถูกผันไปยังพื้นที่ลุ่มน้ำต่างๆในโครงการโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ที่ขยายตัว ทำให้กระแสน้ำตามธรรมชาติในลำน้ำตอนบนแห้งเหือด ซึ่งถือเป็นการดูหมิ่นทางวัฒนธรรมอย่างถึงแก่น เพราะตามคติความเชื่อของเมารี หัวคือส่วนศักดิ์สิทธิ์ที่สุดของบุคคล และสำหรับพวกเขา แม่น้ำสายนี้คือบุคคล เป็น ทูพูนา หรือบรรพบุรุษคนหนึ่งจริงๆ แต่เมื่อวันที่ 20 มีนาคม […]

กว่าจะมาเป็นเจน กูดดอลล์

เรื่อง โทนี เกอร์เบอร์ ภาพถ่าย ฮูโก ฟาน ลาวิค “ฉันต้องขอโทษด้วย ถ้าใครเคยได้ยินเรื่องนี้มาแล้ว” เจน กูดดอลล์ บอกผู้ฟังในห้องบรรยายเมื่อปี 2015 แต่บางครั้ง “เรื่องบางเรื่องได้ยินซ้ำก็เข้าท่านะคะ” เธอเสริม ผู้คนจำเรื่องเล่าทั่วๆไปเกี่ยวกับชีวิตของเจน กูดดอลล์ ได้แทบจะในทันที เพราะความถี่ที่มีคนเขียนถึง แพร่ภาพออกอากาศ หรือเปิดเผยต่อโลกด้วยวิธีการอื่นๆ เรื่องมีประมาณว่า หญิงสาวชาวอังกฤษคนหนึ่งทำวิจัยชิมแปนซีในแอฟริกาและกลายเป็นผู้ปฏิวัติวงการไพรเมตวิทยา แต่เธอทำได้อย่างไร ผู้หญิงที่มีความหลงใหลในสิงสาราสัตว์ แต่ไม่มีพื้นฐานการทำงานวิจัยอย่างเป็นทางการใดๆ สามารถโลดแล่นในโลกวิทยาศาสตร์และโลกของสื่อที่ผู้ชายเป็นใหญ่ เพื่อสร้างการค้นพบมากมายในสายงานของเธอ และกลายเป็นคนดังระดับโลกในขบวนการเคลื่อนไหวด้านการอนุรักษ์ได้อย่างไร ต่อไปนี้คือคำตอบ เจนเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางเพราะภาพยนตร์สารคดีเรื่อง มิสกูดดอลล์กับชิมแปนซีป่า (Miss Goodall and the Wild Chimpanzees) ของเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ซึ่งออกอากาศเมื่อปี 1965 เธอไม่ได้ดูภาพยนตร์เรื่องนี้นานมากแล้ว แต่ผมกำลังเปิดให้เธอดูบนแล็ปท็อปคอมพิวเตอร์ นักไพรเมตวิทยาวัย 83 ปีในปีนี้ กำลังพินิจพิจารณาตัวเธอเองตอนอายุ 28 ปี สาวน้อยเจนในจอภาพกำลังเดินป่าในเขตสงวนพันธุ์สัตว์ป่ากอมเบสตรีม (Gombe Stream Game […]

ป่าชายเลน ผืนใหญ่ที่สุดในโลก : ซุนดาร์บันส์

ป่าชายเลนขนาดใหญ่ที่สุดในโลกนาม ซุนดาร์บันส์ (Sundarbans) หยัดยืนอยู่ดั่งกำแพงสีเขียวที่คอยดูดซับคลื่นพายุซัดฝั่ง และลดทอนกำลังพายุไซโคลน สำหรับชาวบ้าน ป่าผืนนี้ยังเป็นแหล่งอาหารอันอุดมสมบูรณ์ คำถามคือจะอีกนานเพียงใด

ผึ้ง : ความลับของมวลหมู่ภมร

ผึ้ง : ความลับของมวลหมู่ภมร การทดลองที่ช่างภาพทำกับรังผึ้งตามธรรมชาติได้ผลลัพธ์เป็นภาพถ่ายที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ผึ้งป้องกันตัวเอง รักษาความอบอุ่นหรือความเย็น และอยู่กันเป็นสังคมอย่างไร