การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตก น้ำตกอาจเกิดจากน้ำตกตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ เช่น น้ำที่ตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาลงสู่หุบเขา กระแสน้ำในแม่น้ำไหลตกหน้าผา หรือน้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำซึ่งอาจจะตกจากเขื่อนทางช่องที่กำหนดให้หรือถูกส่งไปตามอุโมงค์หรือคลองส่งน้ำไปตกในที่สูงชันที่เหมาะสมตามธรรมชาติ เป็นต้น การสร้างเขื่อนกั้นแม่น้ำและให้น้ำตกไหลผ่านกังหันน้ำซึ่งติดอยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้ามีลักษณะต่างๆ กัน พัดลมไอน้ำ
การทำน้ำตกเพื่อผลิตไฟฟ้าอีกวิธีหนึ่ง คือ การทำน้ำตกโดยมีคลองส่งน้ำและท่อส่งน้ำ โดยน้ำจากอ่างเก็บน้ำ (ซึ่งอาจเป็นทะเลสาบตามธรรมชาติหรืออ่างที่เกิดจากการสร้างเขื่อน) จะไหลไปตามอุโมงค์เข้าสู่ท่อส่งน้ำซึ่งเอียงลาดลงสู่โรงไฟฟ้าด้านล่าง ปล่องที่ติดอยู่กับอุโมงค์เป็นตัวป้องกันความดันส่วนเกินที่เกิดจากน้ำไหลผ่านอุโมงค์และช่วยให้การควบคุมความเร็วของกังหันน้ำทำได้ดีขึ้น
ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ กังหันน้ำเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญยิ่งเพราะเป็นตัวรับพลังงานจลน์ของน้ำตกซึ่งมีผลทำให้กังหันหมุนได้ การหมุนของกังหันจะทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งต่ออยู่กับกังหันหมุน และผลิตกระแสไฟฟ้าออกมา กังหันน้ำมีรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่อาจแบ่งได้ 2 ประเภท ใหญ่ๆ คือ
1. กังหันน้ำแบบอิมพัลส์ Impulse turbines เป็นแบบที่หมุนได้ด้วยแรงกระแทกจากน้ำที่พุ่งออกมาจากหัวฉีด เช่น แบบเพลตัน Pelton เป็นต้น
2. กังหันน้ำแบบรีแอคชัน Reaction turbines เป็นแบบที่ทำงานโดยอาศัยแรงดันของน้ำตัวกังหันทั้งหมดจมอยู่ใต้น้ำในท่อ เช่น แบบฟรานซิส และ แบบแคแปลน เป็นต้น
กังหันน้ำแบบเพลตัน
เป็นแบบความเร็วรอบต่ำเหมาะสำหรับใช้กับน้ำตกที่มีเฮดสูงๆ คือ ตั้งแต่ 200 เมตร ขึ้นไป มีประสิทธิภาพร้อยละ 80 – 85 น้ำที่พุ่งออกจากหัวฉีดจะกระแทกครีบที่ขอบกังหันครีบมีลักษณะโค้งเว้ามีสันอยู่ตรงกลาง ซึ่งจะทำให้สายน้ำที่พุ่งมากระทบแยกออกเป็นสองส่วนและสะท้อนกลับ
กังหันน้ำแบบฟรานซิส
น้ำในท่อที่อยู่รอบกังหันจะถูกลิ้นบังคับให้เข้าสู่ตัวกังหันตามแนวรัศมีของกังหัน แล้วไหลผ่านครีบกังหันลงตามแนวแกนหมุนออกสู่ภายนอก กังหันแบบนี้เป็นแบบความเร็วรอบปานกลาง ใช้กับน้ำตกขนาดเฮด 25-400 เมตร มีประสิทธิภาพถึงร้อยละ 90
กังหันน้ำแบบแคแปลน
เป็นแบบความเร็วรอบสูง มีลักษณะคล้ายใบจักรเรือ แต่ละครีบสามารถปรับมุมเอียงได้เพื่อสะดวกในการควบคุมความเร็วรอบ เป็นแบบที่เหมาะกับน้ำตกเฮดต่ำ คือ 10-60 เมตร มีประสิทธิภาพมากกว่าร้อยละ 90
กังหันน้ำที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก เป็นแบบกังหันรีแอคชั่น ซึ่งมีครีบวิ่งแบบฟรานซิสได้กำลังงานสูงสุดถึง 115000 ล้านแรงม้า ระดับน้ำสูง 123.2 เมตร น้ำที่ไหลผ่านมีปริมาณ 75.8 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ความเร็ว 150 รอบต่อนาที เหนือตัวกังหันขึ้นไปเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขนาด 75 เมกะวัตต์ สามารถจ่ายไฟฟ้าส่วนใหญ่ให้แก่ภาคกลางของประเทศไทยได้ทั้งหมด
ยังมีกังหันน้ำอีกแบบหนึ่งซึ่งทำงานโดยอาศัยทั้งแรงกระแทกของน้ำและความดันของน้ำจึงไม่ได้จัดเป็นกังหันน้ำแบบอิมพัลส์หรือแบบรีแอคชั่น กังหันน้ำแบบนี้ คือแบบ ครอสโฟล ลักษณะเป็นครีบเรียงกันเป็นรูปทรงกระบอก น้ำจากท่อน้ำเข้าจะไหลเข้าสู่กังหันโดยมีลิ้นบังคับทิศทางให้ผ่านครีบด้านหนึ่งและไหลออกทางครีบอีกด้านหนึ่ง กังหันน้ำแบบนี้ออกแบบสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากๆ เพราะมีประสิทธิภาพปานกลางคือร้อยละ 60-80 แต่สร้างได้ง่ายและราคาถูกกว่าแบบอื่นๆ
ข้อมูลเพิ่มเติม : ประเภทของกังหันไอน้ำ พลังงานลม พลังงานน้ำ พัดลมไอน้ำ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น