2.1 กระบวนการผลิตไฟฟ้าในประเทศไทย
ระบบการผลิตไฟฟ้าในประเทศไทย ต้องใช้โรงไฟฟ้าประเภทต่าง ๆ เพื่อรองรับการผลิตจากแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน ซึ่งโรงไฟฟ้า แบ่งเป็นประเภทต่าง ๆ ดังนี้
- โรงไฟฟ้าพลังความร้อน เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงต้มน้ำ เพื่อสร้างไอน้ำแรงดันสูงมาเป็นพลังงานขับเคลื่อนกังหัน และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ใช้เชื้อเพลิงได้หลายขนาด เช่น ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน น้ำมันเตาเหมาะสำหรับเดินเครื่องเป็นโรงไฟฟ้าฐาน ที่ใช้เดินเครื่องผลิตไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมง
- โรงไฟฟ้าพลังน้ำ ใช้แรงดันของน้ำจากเขื่อนและอ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้าในยุคแรกๆ ของประเทศไทยจะเป็นแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โดย กฟผ. จะเป็นผู้รับผิดชอบในการดูแลการปล่อยน้ำ ทั้งเพื่อผลิตไฟฟ้าและการชลประทาน แต่ปัจจุบันการสร้างเขื่อนขนาดใหญ่เพื่อผลิตไฟฟ้าได้ด้วยนั้น จะมีข้อจำกัดในด้านความเหมาะสมของภูมิประเทศ
บทที่ 2 กระบวนการผลิตไฟฟ้าและนวัตกรรม
- โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซเป็นเครื่องต้นกำลัง ซึ่งได้พลังงานจากการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างก๊าซธรรมชาติ หรือน้ำมันดีเซล กับความดันสูงจากเครื่องดันอากาศในห้องเผาไหม้ เกิดเป็นไอร้อนที่ความดันและอุณหภูมิสูง ไปขับดันใบกังหัน และเพลากังหันไปขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า เครื่องกังหันก๊าซ เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน เปลี่ยนสภาพพลังงานเชื้อเพลิงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิง โดยทำการอัดอากาศให้มีความดันสูง 8-10 เท่า และส่งอากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ ทำให้เกิดการขนาดตัว เกิดแรงดัน และอุณหภูมิสูง ส่งอากาศเข้าไปหมุนเครื่องกังหันก๊าซ เพลาของเครื่องกังหันก๊าซ จะต่อกับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำ และได้กระแสไฟฟ้า
- โรงไฟฟ้าดีเซล เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทหนึ่ง ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิง หลักกการทำงานคล้ายกับเครื่องยนต์ดีเซล ที่ถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ที่ถูกอัดอากาศ มีอุณหภูมิที่เรียกว่า "จังหวะอัด" ในขณะเดียวกันน้ำมันดีเซลที่ถูกฉีดเข้าไปจะทำให้การสันดาปกับอากาศที่มีความร้อนสูง เกิดการระเบิดดันลูกสูบเคลื่อนที่ลงไปเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งต่อกับเพลาของเครื่องยนต์ที่ต่อกับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เกิดการเหนี่ยวนำด้วยกระแสไฟฟ้า
- เขื่อนที่เป็นเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าแห่งแรกของประเทศไทยคือ เขื่อนภูมิพล เป็นเขื่อนอเนกประสงค์แห่งแรกของประเทศไทย เดิมชื่อเขื่อนยันฮี ต่อมาเมื่อวันที่ 25 กรกฏาคม 2500 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้พระราชทาน พระปรมาภิไธย ให้เป็นชื่อเขื่อนว่า เขื่อนภูมิพล ลักษณะของเขื่อน เป็นเขื่อนคอนกรีตโค้งเพียงแห่งเดียวในประเทศไทย และ เอเชียอาคเนย์ และเป็นอันดับ 8 ของโลกสร้างปิดกั้นลำน้ำปิง ที่บริเวณเขาแก้ว อำเภอสามเงา จังหวัดตาก อ่างเก็บน้ำสามารถรองรับน้ำได้สูงสุด 13,462 ล้านลูกบาศก์เมตร
เขื่อนภูมิพล เป็นเขื่อนคอนกรีตโค้งสร้างปิดกั้นลำน้ำปิง ที่บริเวณเขาแก้ว อำเภอสามเงา จังหวัดตาก มีรัศมีความโค้ง ๒๕๐เมตร สูง ๑๕๔ เมตร ยาว ๔๘๖ เมตร ความกว้างของสันเขื่อน ๖ เมตร อ่างเก็บน้ำสามารถรองรับน้ำได้สูงสุด ๑๓,๔๖๒ล้านลูกบาศก์เมตร อาคารโรงไฟฟ้าได้ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่ ๑-๒ กำลังผลิตเครื่องละ ๗๐,๐๐๐ กิโลวัตต์ ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่ ๓-๖ กำลังผลิตเครื่องละ ๗๐,๐๐๐ กิโลวัตต์ และเครื่องที่ ๗ กำลังผลิต ๑๑๕,๐๐๐ กิโลวัตต์ ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่ ๘ แบบสูบกลับ ขนาดกำลังผลิต ๑๗๑,๐๐๐ กิโลวัตต์ เขื่อนภูมิพลมีกำลังการผลิตติดตั้งทั้งสิ้น ๗๗๙.๒ เมกกะวัตต์ และก่อสร้างเขื่อนแม่ปิงตอนล่าง สามารถจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบได้
โรงไฟฟ้าพลังน้ำเขื่อนภูมิพล มีหลักการผลิตกระแสไฟฟ้า คือ จะใช้แรงดันน้ำที่กักเก็บในอ่างเก็บน้ำ (Reservoir) มาดันให้กังหันน้ำ(Turbine) ให้หมุนโดยกังหันน้ำซึ่งเป็นตัวต้นกำลังต่อเชื่อมกับส่วนที่หมุน(Rotor) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า(Generator) ด้วยแกน shaft ในแนวตั้ง ทำให้ Rotor หมุนตามด้วยความเร็วรอบที่เท่ากันกับ Turbine ๑๕๐ รอบต่อนาที เมื่อป้อนไฟฟ้ากระแสตรง(Excite)เพื่อกระตุ้นให้ขดรวดของ Rotor (Rotor winding)จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นที่ Rotor winding เมื่อสนามแม่เหล็กหมุนตัดกับขดรวดที่อยู่กับที่ (Stator winding) แรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่ Stator winding ที่ระดับ ๑๓,๘๐๐ โวลต์ และแปลงแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นไปที่ระดับ ๒๓๐,๐๐๐ โวลต์ ด้วยหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า ก่อนที่จะส่งไฟฟ้าที่ผลิตได้เข้าระบบไฟฟ้าของประเทศ
ประโยชน์ ของการระบายน้ำจากเขื่อนภูมิพล เขื่อนภูมิพลมีภารกิจหลัก คือ ระบายน้ำ ผลิตไฟฟ้า ให้ตรงตามแผนที่ กรมชลประทานกำหนดมาให้ โดยปริมาณน้ำที่ระบายออกไปจากเขื่อนจะถูกนำไปใช้ ประโยชน์หลายด้าน ทั้งด้านการเกษตรที่อุปโภค-บริโภค คมนาคม ท่องเที่ยว รวมทั้งผลักดันลำน้ำเดิมจังหวัดกำแพงเพชร และจังหวัดนครสวรรค์ สนับสนุนพื้นที่เพาะปลูกได้ถึง ๙.๕ ล้านไร่ ในพื้นที่ จังหวัดตาก
ไฟฟ้าในประเทศไทยเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่ 50 เฮิร์ตซ์ มีทั้งระบบ 1 เฟส แรงดัน 220 โวลต์ ซึ่งใช้ในบ้านอยู่อาศัย และระบบ 3 เฟส แรงดัน 380 โวลต์ ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม และแรงดันขนาด 11, 22, 33, 69, 115, 230 และ 500 กิโลโวลต์ สำหรับการส่งจ่ายไฟฟ้าภายในประเทศ ความถี่ 50 เฮิร์ตซ์ คือ ใน 1 วินาที ขั้วแม่เหล็กเหนือและขั้วแม่เหล็กใต้ จะหมุนครบรอบตัดผ่านขดลวดตัวนำบนสเตเตอร์ครบ 50 ครั้ง ในกรณีที่โรเตอร์มีขั้วแม่เหล็ก 2 ขั้ว ความเร็วรอบของโรเตอร์จะหมุน 3,000 รอบต่อนาที แต่ถ้ามีขั้วแม่เหล็ก 4 ขั้ว ความเร็วรอบจะลดลงเหลือ 1,500 รอบต่อนาที โดยมีความถี่คงที่
2.2 การส่งไฟฟ้าและกระจายไฟฟ้า
เมื่อโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้า(Power generation) ผลิตกระแสไฟฟ้าแล้วส่งไปยังหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงดันกระแสไฟฟ้าให้สูงขึ้นทำให้สามารถส่งกระแสไฟฟ้าเป็นระบบทางไกล ๆได้และก่อนจะจ่ายให้ผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องผ่านหม้อแปลงอีกครั้งเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าลงให้พอดีกับลักษณะการใช้งานคือ 220 โวลต์
1.ระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า (Transmission Line) - การส่งไฟฟ้าระบบทางไกล ๆจะเกิดปัญหาจากการสูญเสียแรงดันและกำลังไฟฟ้าเนื่องจากความต้านทานของสายไฟ และการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ดังนั้น เพื่อแก้ไขปัญหาจึงต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นสำหรับประเทศไทยในการส่งกำลังไฟฟ้าต้องเพิ่มแรงดันถึง 230,000 โวลต์
1.1 ลักษณะของสายไฟฟ้าแรงสูง จำเป็นจะต้องใช้สายไฟที่มีขนาดใหญ่เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเดินได้สะดวก ดังนั้นจึงลดน้ำหนักของสายไฟด้วยการใช้วัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดีและมีน้ำหนักเบา เช่น อะลูมิเนียม
1.2 เสาส่งไฟฟ้าแรงสูง จะต้องมีความแข็งแรงและมีความสูงของเสาตามพิกัดขนาดแรงดันไฟฟ้านั้น ๆ เสาไฟฟ้าแรงสูงอาจจะใช้เสาไม่หรือคอนกรีต
2.การจ่ายกระแสไฟฟ้า (Distribution)
2.1.ระบบจำหน่วย ในระบบส่งกำลังไฟฟ้าก่อนที่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าถึงบ้านผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องลดแรงดันไฟฟ้าเสียก่อน โดยผ่านสถานีย่อย(Sub-station) สายนี้เรียกว่าสายป้อน(Feeder)และสายที่ต่อจากสายป้อนที่จะส่งไปด้วยแรงดันไฟฟ้า 12 กิโลโวลต์ สายส่งระดับนี้จะกระจายไปตามถนนสายต่าง ๆและต่อเข้าหม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อลดแรงดันระบบนี้เรียกว่าระบบจำหน่วย(Distribution System)จากนั้นหม้อแปลงไฟฟ้าจะแปลงแรงดันไฟฟ้าจาก 12,000 โวลต์ ลงเป็น 220 โวลต์สำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าเฟสเดียว และเป็น 380 โวลต์ สำหรับระบบจ่ายไฟฟ้าสามเฟสแล้วแต่ชนิดของผู้ใช้ไฟฟ้า ไฟฟ้าในระบบจำหน่วยเป็นไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงก่อนที่จะนำไปสู่บ้านเรือนประชาชนจะต้องลดแรงดันโดยผ่านสถานีย่อย ไฟฟ้าแรงสูงนี้มีอันตรายมากดังนั้นจึงต้องใช้ลูกถ้วย (Pininsutator)ทำหน้าที่เป็นฉนวนให้สายไฟฟ้าแรงสูงสัมผัสส่วนของเสาลูกถ้วยที่ใช้อาจมีขนาดแตกต่างกันแล้วแต่ลักษณะการใช้งาน
2.2.ระบบสายบริการ หมายถึงระบบไฟฟ้าทีต่อจากหม้อแปลงไฟฟ้าไปยังบ้านพักอาศัยทั่วไปหม้อ แปลงไฟฟ้านี้จะติดตั้งไว้บนเสาไฟฟ้า สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทีใช้กระแสไฟฟ้ามากจะต้องหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ จึงต้องมีสถานที่โดยเฉพาะ(Plot Form)สายไฟฟ้าบริการที่จะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ ไฟฟ้า หรือตามถนนสายต่างๆมีหลายระบบดังนี
2.2.1.ระบบไฟฟ้าเฟสเดียว 2 สาย หมายถึง ระบบที่ใช้สายไฟ 2 สายต่อออกจากหม้อ แปลงไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ไฟฟ้าหรือถนนสายต่างๆ ระบบนี้นิยมใช้ในชนบทที่มีบ้านอยู่ห่างไกลกัน และใช้ปริมาณไฟฟ้าน้อย
2.2.2. ระบบไฟฟ้าเฟสเดียว 3 สาย ระบบนี้จะมีสายไฟฟ้า 3 สายนิยมใช้ในท้องถิ่นที่มีผู้ใช้ไฟฟ้ามากขึ้น และใช้กับหม้ออแปลงขนาดใหญ่ขึ้น
2.2.3 3. ระบบไฟฟ้าสามเฟส 3 สาย ไฟฟ้าระบบเฟส นี้จะใหแรงดันกระแสไฟฟ้า 380 โวลต์ดังนั้น จึงใชอุ้ปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้า แบบ 3 เฟสเท่านั้น ซึ่งมีสายไฟฟ้า 3 สาย
2.3 วิวัฒนาการของหลอดไฟฟ้า
อย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหลอดไฟดวงแรกของโลกประดิษฐ์โดย โทมัส เอวา เอดิสัน แล้วกว่าจะมีหลอดไฟหลากหลายประเภทให้เราได้เลือกใช้กันอย่างทุกวันนี้ วิวัฒนาการของหลอดไฟตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบันผ่านอะไรมาบ้าง
ก่อนมีหลอดไฟดวงแรก
แรกเริ่มก่อนที่จะมีการประดิษฐ์หลอดไฟ แสงสว่างที่เราใช้ก็คือแสงไฟจากตะเกียงและเทียนไข ซึ่งอย่างที่ทราบกันครับว่าอุปกรณ์เหล่านี้เป็นความคลาสสิคที่ไม่ค่อยสะดวกในการใช้งานสักเท่าไหร่
หลอดไฟยุคโบราณ มากกว่า 100 ปีมาแล้ว :: "หลอดไฟดวงแรกของโลก"มากกว่า 100 ปี ที่เหล่านักวิทยาศาสตร์ถกเถียง และสร้างทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับการ หลอดไส้ และนั่นก็เป็นแนวคิดที่ โทมัส เอวา เอดิสัน นำมาพัฒนาต่อ จนเราได้หลอดไฟมาใช้กันจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งหลอดไฟในยุคแรกไส้ทำจากคาร์บอน ทำให้อายุการใช้งานไม่ยาวนาน ต่อมาจึงได้เปลี่ยนเป็น ไส้ทังสเตน เป็นเทคโนโลยีอายุราว 100 ปี ที่เรายังมีใช้กันอยู่ในปัจจุบัน
หลอดไฟยุคกลาง 80 ปีมาแล้ว "หลอดก๊าซปรอท"ต่อมาก็มีการพัฒนาหลอดไฟให้เป็นหลอดแก้วที่บรรจุก๊าซปรอท และเคลือบฟอสฟอรัส ร่วมถึงสารประกอบอื่นๆ เช่น เมทัล ที่ผิวแก้วด้านใน หลอดไฟในยุคนี้ยังคงปล่อยแสง UV และความร้อนออกมาในปริมาณมาก แต่ก็มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
หลอดไฟยุคปัจจุบัน "หลอดไฟ LED"
หลอดไฟ LED ( Light Emitting Diode ) เป็นการพัฒนาจากแนวคิดสารกึ่งตัวนำ ไดโอด ซึ่งเคยเป็นเพียงแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ จนสามารถนำมาใช้ได้จริง และก็นับเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ มีการพัฒนา LED อย่างต่อเนื่อง จนกลายเป็นหลอดไฟที่ทั้งประหยัด และอัจฉริยะ สามารถทำงานได้หลากหลายฟังก์ชั่น แล้วยังปลอดภัย ไม่มีปล่อยความร้อน และแสง UV ออกมา
เปรียบเทียบคุณภาพของหลอดไฟแบบต่างๆ