รายละเอียดโครงการวิจัย
กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด

รหัสโครงการ :R000000362
ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :การออกแบบและสร้างเครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน
ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :Development of Milking Machine System for Economic Sufficiency type by use the Biogas an Energy Source
คำสำคัญของโครงการ(Keyword) :โคนม (Dairy Cows), เครื่องรีดนมโค (Milking Machine), ก๊าซชีวภาพ (Biogas), การประหยัดพลังงาน (Saving Energy)
หน่วยงานเจ้าของโครงการ :คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
ลักษณะโครงการวิจัย :โครงการวิจัยเดี่ยว
ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
ประเภทโครงการ :โครงการวิจัยใหม่
สถานะของโครงการ :propersal
งบประมาณที่เสนอขอ :400000
งบประมาณทั้งโครงการ :400,000.00 บาท
วันเริ่มต้นโครงการ :01 ตุลาคม 2558
วันสิ้นสุดโครงการ :30 กันยายน 2559
ประเภทของโครงการ :งานวิจัยประยุกต์
กลุ่มสาขาวิชาการ :วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี
สาขาวิชาการ :สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย
กลุ่มวิชาการ :วิศวกรรมอุสาหกรรมวิจัย
ลักษณะโครงการวิจัย :ระดับชาติ
สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : ไม่สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์
สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ
นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา :นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา
เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต
ความสำคัญและที่มาของปัญหา :ภาคกลางของประเทศมีหลายจังหวัดที่ประกอบธุรกิจการเพาะเลี้ยงสัตว์เศรษฐกิจ ได้แก่ ไก่ สุกร โคเนื้อและโคนม การเลี้ยงโคนมถือเป็นสัตว์เศรษฐกิจอีกชนิดหนึ่งที่หน้าสนใจ เป็นธุรกิจหมุนเวียนให้ผลตอบแทนเร็วและมีต้นทุนในการเลี้ยงต่ำ เนื่องจากใช้วัตถุดิบทางการเกษตรเป็นอาหาร จังหวัดที่มีการเลี้ยงโคนมมากที่สุดคือ จังหวัดสระบุรี และลพบุรี สำหรับจังหวัดนครสวรรค์ จากข้อมูลประชากรโคนมรายอำเภอประจำปี 2555 พบว่าอำเภอตากฟ้า มีจำนวนเกษตรกรผู้เลี้ยงและจำนวนโคนมมากที่สุด ศูนย์รับน้ำนมอยู่ที่สหกรณ์โคนมตากฟ้า จำนวนเกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม 220 ราย และปริมาณน้ำนม 21 ตันต่อวัน (กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์, 2556) ทำให้เกิดเป็นธุรกิจหมุนเวียนภายในจังหวัดที่ให้ผลผลิตสูง การเลี้ยงโคนมในปัจจุบันมีขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้มีแม่โคที่สามารถให้นมเป็นจำนวนมาก การรีดนมจึงเป็นวิธีการที่จำเป็นในการนำน้ำนมออกมาจากแม่โค การรีดนมเดิมใช้มือเป็นวิธีการที่ละเอียดอ่อนแต่รีดได้ช้า ดังนั้นเกษตรกรจึงหันไปใช้เครื่องรีดนมกันมากขึ้น เพราะการรีดนมด้วยเครื่องรีดนมให้ความสะดวก รวดเร็ว และมีความปลอดภัยในการรีด รวมทั้งการประหยัดแรงงาน อย่างไรก็ตามการรีดนมโคโดยใช้เครื่อง ยังพบปัญหาการใช้พลังงานไฟฟ้าสูง ทำให้ต้นทุนในการเลี้ยงโคนมสูง ดังนั้นจึงสนใจที่จะนำแนวทางนำเอาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน ได้แก่ แสงอาทิตย์ ลม น้ำ และก๊าซชีวภาพ เข้ามาใช้เพื่อแก้ปัญหา จากนโยบายและแผนพลังงานภายใต้กรอบการจัดทำแผนพลังงานทดแทน 15 ปี ของกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (2556) ที่กระทรวงพลังงานได้เตรียมจัดทำไว้สำหรับปี พ.ศ. 2551-2560 ซึ่งในปี พ.ศ. 2560 ได้เริ่มกำหนดเป้าหมายให้มีการใช้พลังงานก๊าซชีวภาพ เพื่อผลักดันให้โครงสร้างพื้นฐานรองรับการใช้ก๊าซชีวภาพ มีความพร้อมในทุกด้านตั้งแต่ก่อนที่จะเริ่มมีการใช้ ก๊าซชีวภาพ จนกระทั่งเติบโตแพร่หลายเข้าสู่ยุคของการใช้ก๊าซชีวภาพ อย่างเต็มรูปแบบ เพื่อลดการพึ่งพาพลังงานนำเข้าและเทคโนโลยีนำเข้าให้มากที่สุด โดยแนวทางในการพัฒนาและแก้ปัญหาดังกล่าว ควรส่งเสริมให้มีการใช้เทคโนโลยีพลังงานสะอาด (Clean Energy) และ เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น ก๊าซชีวภาพมาใช้ เพื่อให้สอดคล้องกับนโยบายและแผนพลังงานดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นที่จะออกแบบและสร้างเครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน ที่สามารถลดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าและลดต้นทุนการผลิตสำหรับเกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม สามารถลดการขาดแคลนพลังงาน ลดมลพิษจากการใช้พลังงาน รวมทั้งก่อให้เกิดการประหยัดการนำเข้าและเกิดความมั่นคงทางด้านพลังงานของประเทศ
จุดเด่นของโครงการ :ลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพการรีดนมโค
วัตถุประสงค์ของโครงการ :6.1 เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน 6.2 เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องรีดนมโค ที่ใช้ระบบก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร ทดแทนพลังงานไฟฟ้า 6.3 เพื่อวิเคราะห์หาต้นทุนของเครื่องรีดนมโค ที่ใช้ระบบก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร ทดแทนพลังงานไฟฟ้า
ขอบเขตของโครงการ :การพัฒนาระบบก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนพลังงานไฟฟ้า โดยมีระบบก๊าซชีวภาพแบบถุงหมักพีวีซี ขนาดกว้าง 1.7 เมตร ยาว 3.80 เมตรและ ลึก 0.75 เมตร ซึ่งสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้า ใช้ในการรีดนมโคได้อย่างน้อย 2 ชั่วโมง สำหรับเครื่องรีดนมโค ที่มีขนาดพิกัด 0.75 KW 220 V 50 Hz
ผลที่คาดว่าจะได้รับ :11.1 ได้ต้นแบบระบบบ่อหมักก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องรีดนมโค 11.2 ได้เครื่องรีดนมโค ที่ประหยัดพลังงานไฟฟ้าและลดต้นทุนการผลิต 11.3 ได้ระบบเครื่องรีดนมโคแบบเศรษฐกิจพอเพียง นวัตกรรมใหม่ที่สามารถจดสิทธิบัตร/อนุสิทธิบัตร โดยอนุญาตให้หน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนใช้สิทธิในเทคโนโลยี (Technology licensing) ได้
การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ :9.1 โคนม (Dairy Cow) กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ สรุปข้อมูลและสถิติจำนวน โคนม ประจำปี 2555 ว่ามีจำนวนโคนมทั้งหมด 560,659 ตัว และแยกตามประเภทต่างๆ แสดงในภาพที่ 1 โดยเมื่อพิจารณาการเลี้ยงโคนมรายเขตพบว่า ในพื้นที่เขต 1 ซึ่งประกอบด้วยจังหวัด สระบุรี ลพบุรี สุพรรณบุรี อ่างทอง ชัยนาท สิงห์บุรี พระนครศรีอยุธยา และปทุมธานี มีจำนวนโคนมมากที่สุด โดยมี 173,289 ตัว คิดเป็น 30.91% รองลงมาคือในพื้นที่เขต 7 และเขต 3 ตามลำดับ (ตารางที่ 1 และภาพที่ 2) โดยจังหวัดที่มีจำนวนโคนมมากที่สุด คือ จังหวัดสระบุรี มีโคนม จำนวน 104,372 ตัว คิดเป็น 18.62% รองลงมาคือจังหวัดนครราชสีมา ลพบุรี ราชบุรี และประจวบคีรีขันธ์ ตามลำดับ (ตารางที่ 2) และจากข้อมูลในตารางที่ 3 และ ภาพที่ 3 พบว่าจำนวนการเลี้ยงโคนมเฉลี่ยต่อครัวเรือนในปี 2554 เพิ่มขึ้นจากปี 2553 เพิ่มขึ้น 1 ตัวต่อครัวเรือน และมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นต่อไปในอนาคต สำหรับจังหวัดนครสวรรค์ จากข้อมูลประชากรโคนมรายอำเภอประจำปี 2555 พบว่าอำเภอตากฟ้า มีจำนวนเกษตรกรผู้เลี้ยงและจำนวนโคนมมากที่สุด ศูนย์รับน้ำนมอยู่ที่สหกรณ์โคนมตากฟ้า จำนวนเกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม 220 ราย และปริมาณน้ำนม 21 ตันต่อวัน ภาพที่ 1 จำนวนโคนมแยกตามประเภทในปี 2556 ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2557) ตารางที่ 1 จำนวนโคนมแยกตามประเภทรายเขตในปี 2555 ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2557) ภาพที่ 2 จำนวนโคนมรายเขตในปี 2556 ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2557) ตารางที่ 2 จังหวัดที่มีจำนวนโคนมในปี 2555 มากที่สุด 10 อันดับแรก ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2557) ตารางที่ 3 จำนวนโคนมและเกษตรกรผู้เลี้ยงระหว่างปี 2545-2556 ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2556) ภาพที่ 3 จำนวนโคนมและเกษตรกรผู้เลี้ยงระหว่างปี 2545-2556 ที่มา: กลุ่มสารสนเทศและข้อมูลสถิติ ศูนย์สารสนเทศ กรมปศุสัตว์ (2557) 9.2 การรีดนมโค การรีดนมโคเป็นการกระทำอย่างใดอย่างหนึ่งเพื่อที่จะเอานมออกจากเต้านมของแม่โค น้ำนมส่วนมากจะถูกขับออกมาโดยการกระตุ้นทางระบบประสาทและฮอร์โมนพร้อมๆ กับการรีด นั่นคือ การทำให้ภายในหัวนมเกิดมีแรงอัดดันจนทำให้รูหูนมเปิดออก น้ำนมซึ่งอยู่ภายในจึงไหลออกได้ การรีดนมโคมีอยู่ 2 วิธีคือ 9.2.1 การรีดนมโคด้วยมือ กระทำได้โดยการ ใช้นิ้วหัวแม่มือ นิ้วชี้บีบหรือรีดหัวนมตอนบน เพื่อเป็นการปิดทางนมเป็นการกันไม่ให้น้ำนมในหัวนมหนีขึ้นไปอยู่ตอนบน ต่อมาก็ใช้นิ้วที่เหลือ (กลาง, นาง, ก้อย) ทำการบีบไล่น้ำนมตั้งแต่ตอนบนเรื่อยลงมาข้างล่างจะทำให้ภายในหัวนมมีแรงอัดและน้ำนมจะถูกดันผ่านรูนมออกมาและเมื่อขณะที่ปล่อยช่องนิ้ว (หัวแม่มือ, นิ้วชี้) ที่รีดนัวนมตอนบนออก น้ำนมซึ่งมีอยู่ในถุงพับนมข้างบนจะไหลลงมาส่วนล่าง เป็นการเติมให้แก่หัวนมอีกเป็นเช่นนี้ตลอดระยะเวลาที่รีดจนกระทั่งน้ำนมหมด 9.2.2 การรีดนมโคด้วยเครื่อง เครื่องรีดนม เป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้เก็บรวมน้ำนมที่โคนมผลิตได้ ถ้าหากว่าเครื่องรีดนมทำงานอย่างไม่ถูกต้อง ชิ้นส่วนบางชิ้นสึกหรอ หรือเสื่อมคุณภาพ น้ำนมที่ผลิตได้ก็จะลดลง ดังนั้น การระวังรักษาให้เครื่องรีดนมทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับฟาร์มโคนม (ภาพที่ 4) ภาพที่ 4 การรีดนมโคด้วยเครื่อง ที่มา: บัญญัติ เศรษฐฐิติ (2557) เครื่องรีดนมมีส่วนประกอบที่สำคัญต่าง ๆ ซึ่งจะต้องอยู่ในสภาพดี เพื่อทำให้การรีดนมได้ผลอย่างเต็มที่ ส่วนประกอบที่สำคัญดังกล่าวได้แก่ 1) ปั๊มลม เป็นหัวใจสำคัญของระบบรีดนมด้วยเครื่อง ซึ่งทำหน้าที่สร้างสูญญากาศให้เกิดขึ้นภายในท่อลม-ถังรองรับน้ำนม-และชุด หัวรีดนม กล่าวคือ ปั๊มลมจะสูบอากาศออกจากท่อลมอย่างรวดเร็ว ทั้งนี้อัตราการสูบมีหน่วยวัดเป็นลูกบาศก์นิ้วต่อนาที โดยมีมาตรวัดลมเป็นตัวตรวจสอบ ระดับสูญญากาศที่จำเป็นในการรีดนมขึ้นอยู่กับย่อห้อของเครื่องรีดนมส่วนใหญ่จะมีค่าตั้งแต่ 10-15 นิ้วปรอท 2) ท่อลม ที่ใช้กับเครื่องรีดนมส่วนใหญ่เป็นท่อเหล็กอาบสังกะสี หรือท่อพลาสติกแข็งเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อลมควรจะมีขนาดพอเหมาะไม่ควรมีข้องอหรือท่อแยกมากเกินไป และอย่าลดขนาดของท่อทางเข้าของอากาศที่ต่อกับปั๊ม 3) ก๊อกปิดเปิดลม ปั๊มที่มีอัตราการสูบอากาศที่พอเพียง รวมทั้งท่อลมที่มีขนาดพอเหมาะ จะไม่มีประโยชน์ ถ้าหากว่าก๊อกปิดเปิดลมสึกหรอหรือมีเศษนมที่แห้งอุดตันอยู่ เพราะเหตุว่าก๊อกนี้เป็นทางผ่านของอากาศเข้าไปในท่อลมตลอดจนระบบรีดนมทั้งหมด 4) วาล์วควบคุมลม คือ ลิ้น ซึ่งเปิดให้อากาศเข้าหรือปิดไม่ให้อากาศเข้าไปในท่อลมเพื่อรักษาระดับสูญญากาศให้คงที่อยู่เสมอการทำงานของวาล์วควบคุมลม ส่วนใหญ่จะใช้หลักการของตุ้มน้ำหนักที่ปล่อยให้อากาศเข้าไปในท่อ เมื่อสุญญากาศภายในท่อสูงกว่าระดับที่ต้องการ วาล์วควบคุมลมที่ดีควรจะสามารถปรับระดับสูญญากาศให้คงที่ได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ค่อยจะปล่อยให้ระดับสูญญากาศสูงหรือตํ่ากว่าระดับที่ตั้งไว้ 1 นิ้วปรอท 5) มาตรวัดลม เป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ในการตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องรีดนม โดยจะเป็นตัวบอกค่าระดับสูญญากาศ ภายในท่อลมไม่ว่าจะอยู่บริเวณไหน ทั้งนี้การติดตั้งมาตรวัดลมควรจะอยู่ในแนวดิ่ง เพื่อทำให้การอ่านค่าระดับสูญญากาศเป็นไปอย่างถูกต้อง 6) อุปกรณ์จัดจังหวะรีด อุปกรณ์นี้เป็นวาล์วอัตโนมัติซึ่งทำ ให้หัวรีดนมเกิดจังหวะดูดและปล่อยสลับกัน 7) กระปุกรวมน้ำนม ทำหน้าที่รับนํ้านมที่ไหลมาจากหัวรีดนมทั้งสี่ก่อนที่จะไหลต่อไปยังถังรองรับนํ้านม ดังนั้นกระปุกรวมนํ้านมและท่อส่งนํ้านมไปยังถังรองรับนํ้านม จึงควรจะมีขนาดใหญ่พอที่จะไม่ทำ ให้นํ้านมล้นขึ้นไปจนถึงหัวนมของโค นอกจากนั้นยังต้องสามารถถอดล้างและทำ ความสะอาดได้โดยง่าย 8) ยางเต้ารีด เป็นชิ้นส่วนเดียวของเครื่องรีดนมที่สัมผัสกับหัวนม ยางเต้ารีดที่ดีควรจะเป็นท่อยางที่สวมหัวนมได้โดยที่ขอบยางไม่บีบรัดฐานของหัวนม 9) ท่อยางหรือท่อพลาสติก ในระบบรีดนมนั้นจำ เป็นต้องอาศัยท่อยางหรือท่อพลาสติกเป็นท่อลมและท่อส่งนํ้านมกันมาก ดังนั้น จึงควรจะรักษาอายุของท่อเหล่านี้ให้ยาวนานเพื่อเป็นการลดต้นทุนการดำ เนินงาน 10) ถังลม หรือเรียกว่าถังดักสิ่งสกปรกเป็นสิ่งจำ เป็นสำ หรับระบบรีดนมเพราะมีหน้าที่ป้องกันปั๊มลม นอกจากนั้นยังทำ หน้าที่สกัดกั้นความชื้น นํ้า หรือนํ้านมที่อาจจะมาจากท่อลมดังนั้นจึงควรติดตั้งอยู่ใกล้กับปั๊มให้มากที่สุด ถังนี้ควรจะสะอาดอยู่เสมอ โดยทั่ว ๆ ไปต้องเทและล้าง 2 ครั้งต่อปี แต่ถ้าพบว่ามีนํ้านมอยู่ในถังก็จำ เป็นต้องล้างท่อลมด้วย 11) วาล์วระบายความชื้น วาล์วนี้จะตั้งอยู่ ณ จุดที่ต่ำที่สุดของระบบท่อลม เพื่อที่ความชื้นหรือน้ำจะได้ไหลไปรวมกันและไหลออกไป เครื่องรีดนมส่วนใหญ่จะติดตั้งวาล์วระบายความชื้นอัตโนมัติไว้ 1 ตัว หรือหลายตัวที่ท่อลม 12) วาล์วสำหรับเปิดล้าง วาล์วนี้สามารถเปิดกว้างได้มากเพื่อความสะดวกในการล้างทำความสะอาดท่อลมโดยทั่วไป จะติดตั้งอยู่กึ่งกลางระหว่างก๊อกปิดเปิดลม 2 ตัวสุดท้ายของท่อลมที่ต่อกันแบบวงจรปิด 13) หัวรีดนม ซึ่งประกอบด้วยกระบอกดูดนมและยางเต้ารีด 9.2.3 ปัญหาที่พบบ่อยในการรีดนมโค 1) ถ้ารู้ว่าโคตัวใดเป็นโรคเต้านมอักเสบให้ทำการรีดหลังโคตัวอื่น ๆ เพื่อป้องกันการกระจายของโรค และควรรีดเต้าที่อักเสบทีหลังสุด และให้ระวังการเช็ดล้างเต้านม 2) ถ้าโคตัวใดเป็นแผลหรือเป็นฝีที่หัวนม ขณะที่ทำการรีดนมแม่โคอาจแสดงอาการเจ็บปวด อาจทำร้ายคนรีดได้ในกรณีเวลารีดควรแตะต้องแผลให้น้อยที่สุดและควรรีบจัดการรักษาใส่ยาหรือใช้ขี้ผึ้งทา หลังรีดนมเสร็จแล้วควรล้างมือให้สะอาดด้วย 3) ถ้ามีโคตัวใดนมรั่ว ซึ่งเกิดจากเต้านมคัดซึ่งเป็นเพราะกล้ามเนื้อวงแหวนที่รัดรูหัวนมไม่แข็งแรงพอหรือค่อนข้างเสื่อมสมรรถภาพ กรณีที่ไม่มีแนวทางแก้ไขอาจใช้จุกปิดหรืออุดรูหัวนม หรือใช้วิธีรีดนมให้ถี่ขึ้นก็ได้ 4) ถ้าพบว่าแม่โคบางตัวให้น้ำนมที่มีสีผิดปกติเกิดขึ้น กล่าวคือ น้ำนมอาจเป็นสีแดงหรือมีสีเลือดปนออกมา ซึ่งอาจเป็นเพราะเส้นเลือดฝอยในเต้านมแตกซึ่งไม่เป็นอันตรายใด ๆ จะค่อย ๆ หายไปเองในไม่ช้า น้ำนมที่ได้ควรนำไปให้ลูกโคกินไม่ควรบริโภค 5) ถ้าพบว่าแม่โคตัวใดเตะเก่ง ขณะทำการรีดจะต้องใช้เชือกมัดขา ซึ่งควรค่อย ๆ ทำการฝึกหัดให้เคยชิน โดยไมต้องใช้เชือกมัด เพราะวิธีการมัดขารีดนมไม่ใช่เป็นวิธีการที่ดีจะทำให้วัวเคยตัว 9.3 ก๊าซชีวภาพ (Biogas) ก๊าซชีวภาพ เป็นสสารที่อยู่ในรูปของก๊าซ เกิดจากการย่อยสลายของซากสิ่งมีชีวิต ทั้งซากพืช ซากสัตว์และของเสียจากสัตว์ รวมถึงขยะมูลฝอยที่เป็นขยะอินทรีย์ โดยกระบวนการย่อยสลายทั้งหมดเกิดขึ้นจากการทำงานของจุลินทรีย์ชนิดต่างๆ ในสภาวะที่ไร้อากาศ ก๊าซชีวภาพสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติถ้ามีสภาพที่เหมาะสม หรือเกิดขึ้นในระบบผลิตก๊าซชีวภาพที่สร้างขึ้น ก๊าซชีวภาพมีส่วนผสมระหว่าง ก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีก๊าซมีเทนประมาณ 65% และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 35% เนื่องจากก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซที่มีการนำไปใช้เป็นพลังงานทดแทนได้หลายอย่าง เช่น ใช้ประโยชน์ในการหุงต้ม ใช้ประโยชน์ในการให้แสงสว่าง และใช้ประโยชน์ในการเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องจักรกลหรือเครื่องจักรไฟฟ้า โดยก๊าซชีวภาพ 1 ลูกบาศก์เมตรมีค่าความร้อน 21.5 MJ หรือเท่ากับความร้อนของก๊าซหุงต้ม 0.46 กิโลกรัมหรือไฟฟ้า 1.2 kWh และถ่าน 1.6 กิโลกรัม (มูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม, 2555) 9.3.1 การสร้างบ่อหมักก๊าซชีวภาพแบบถุงหมักพีวีซี การผลิตก๊าซชีวภาพแบบหมักพีวีซีเป็นขนาดที่เหมาะสมกับเกษตรกรรายย่อย ซึ่งเลี้ยงสัตว์ประมาณ 10 - 20 ตัว ควรใช้ถุงพลาสติกพีวีซี ความยาว 6 เมตร เส้นรอบวง 5.25 เมตร (ขนาดของบ่อดินมีความกว้าง 2 เมตร ยาว 4 เมตร ลึก 1 เมตร) มีปริมาณ รวม 7.8 ลูกบาศก์เมตร แยกเป็นส่วนของเหลว 5.9 ลูกบาศก์เมตร ก๊าซ 1.7 ลูกบาศก์เมตร สามารถผลิตก๊าซชีวภาพต่อวันได้ 35 % ของของเหลวหรือเท่ากับ 2 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งเพียงพอต่อการนำก๊าซจำนวนนี้ไปใช้กับเตาหุงต้มสำหรับใช้ทำอาหารในครัวเรือนได้พอดี (ใช้ก๊าซ 0.15 ต่อลูกบาศก์เมตร ต่อชั่วโมง) ในมูลสัตว์ทั่วไปมีของแข็งประมาณ 15% ซึ่งในบ่อหมักต้องการน้ำที่มีส่วนผสมของของแข็งประมาณ 3 % ดังนั้นการผลิตก๊าซดังกล่าวต้องใช้สัดส่วนของมูลและน้ำที่เท่ากับ 1 : 1 ถึง 1 : 4 ส่วน จึงควรเติมมูลสัตว์วันละ 24 ลิตร และใช้น้ำวันละ 24 - 96 ลิตร โดยขั้นตอนในการสร้างบ่อหมักก๊าซชีวภาพ มีดังนี้ 1) ศึกษาระบบการทำงานของบ่อหมักก๊าซชีวภาพ (ภาพที่ 5) ภาพที่ 5 ระบบการทำงานของบ่อหมักก๊าซชีวภาพ ที่มา: มูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม (2557) 2) การเตรียมพื้นที่ พื้นที่ที่จะทำการสร้างบ่อหมัก ควรเป็นพื้นที่ลาดเอียงต่ำกว่าระดับคอกสัตว์เล็กน้อย เพื่อให้มูลสัตว์ไหลระบายเข้าบ่อเอง แต่หากไม่คำนึงระดับของบ่อหมักกับคอกสัตว์ อาจจะทำเป็นบ่อชนิดตักมูลสัตว์มาเติมก็ได้ โดยขนาดของหลุมที่จะขุด ควรมีขนาดกว้างด้านบน 2 เมตร ยาว 4 เมตร ลึก 1 เมตร (สำหรับการเลี้ยงสัตว์ขนาดเฉลี่ยปานกลางจำนวน 10 - 15 ตัว หรือเท่ากับบ่อเก็บมูลปริมาณ 7 - 8 ลูกบาศก์เมตร) ขุดเป็นสี่เหลี่ยมคางหมูให้ฐานของบ่อมีพื้นที่หน้าตัดที่แคบกว่าเล็กน้อย ควรขุดด้านหัวและท้ายของบ่อเป็นแนวสำหรับวางท่อรับและระบายมูลด้วย โดยให้ทางเข้ามูลมีระดับสูงกว่าทางระบายมูลออกเล็กน้อย (ภาพที่ 6) ภาพที่ 6 การเตรียมพื้นที่บ่อก๊าซชีวภาพ ที่มา: มูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม (2557) 3) การเตรียมวัสดุอุปกรณ์และการประกอบถุงหมักพีวีซี วัสดุอุปกรณ์ที่นอกเหนือจากพลาสติกพีวีซี ควรจัดหาวัสดุอุปกรณ์ที่หาได้ง่ายท้องถิ่น เพื่อประหยัดต้นทุนและนำสิ่งที่อยู่รอบตัวมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด เมื่อจัดเตรียมวัสดุอุปกรณ์ครบแล้ว ก็เริ่มประกอบถุงหมักพีวีซี ซึ่งมีขั้นตอนต่างๆ ในการดำเนินงาน ดังนี้ (ภาพที่ 7) ขั้นตอนที่ 1 ตัดพลาสติกพีวีซีที่มีขนาดกว้าง 1.8 เมตร ยาว 6 เมตร จำนวน 3 ชิ้น โดยมีข้อควรระวังในขั้นตอนนี้ คือ ควรวางแผ่นพลาสติกบนพื้นราบ ที่ไม่มีกรวด หิน หรือทราย เพราะจะทำให้พลาสติกเป็นรอยขีดข่วน หรือรั่วได้ ขั้นตอนที่ 2 วางแผ่นพลาสติกที่ตัดแล้วทั้ง 3 ชิ้น ตามแนวยาวให้ด้านข้างทับกันประมาณ 3 นิ้ว จากนั้นติดพลาสติกเข้าด้วยกันด้วยกาวอีแว็ป ใช้มือกดหรือรีดบริเวณที่ทากาวเบาๆ เพื่อทำให้พลาสติกติดกันแน่นขึ้นและเป็นการตรวจสอบรอยรั่วข้อแนะนำสำหรับเกษตรกรหรือผู้ที่สนใจทั่วไป คือ ไม่ควรทากาวให้หนาเกินไป เพราะกาวจะทำให้พลาสติกย่น เกิดเป็นรูรั่วได้ ขั้นตอนที่ 3 เมื่อติดกาวครบทั้ง 3 ชิ้น แล้วถุงที่ได้จะมีลักษณะเป็นทรงกระบอกให้ติดชุดส่งก๊าซจากตัวถุง โดยเลือกบริเวณที่จะติดให้อยู่ส่วนกลางของถุง พับถุงเป็นรูปสามเหลี่ยมแล้วตัดด้วยกรรไกรกว้าง 1 ซ.ม. จากนั้นติดชุดส่งก๊าซให้เกลียวในพีวีซีอยู่ด้านในถุง และเกลียวนอกพีอีสำหรับต่อกับสายส่งก๊าซอยู่ด้านนอก ควรระวังไม่ให้ปลายของเกลียวนอก - ใน ขีดข่วนกับถุง ขั้นตอนที่ 4 ผูกท่อพีวีซีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 4 นิ้ว ความยาว 1.2 เมตร ที่ปลายทั้งสองข้างของถุง แล้วรัดด้วยยางในรถจักรยานยนต์เก่า ให้ปลายของท่อพีวีซีเข้าไปในถุงประมาณ 2 ใน 3 ส่วนของความยาวของท่อ ควรระวังไม่ให้ปลายท่อขดหรือขีดกับพลาสติก ควรยกทั้งท่อและถุงไว้ ไม่ควรลากบนพื้นดิน ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้ถุงรั่ว ขั้นตอนที่ 5 การทดสอบการรั่วของถุงด้วยท่อไอเสียของรถยนต์ โดยการสอดปลายท่อเข้าที่ปลายท่อไอเสีย ส่วนท่ออีกฝั่งและทางเดินของท่อก๊าซให้ปิดด้วยถุงพลาสติกเพื่อป้องกันลมออก แล้วเร่งเครื่องยนต์นานประมาณ 5 – 10 นาที ถุงจะพองตัวขึ้น (นอกจากการใช้ท่อไอเสียของรถยนต์แล้ว อาจใช้เครื่องพ่นเมล็ดพืชหรือปุ๋ยแทนก็ได้) และหลังจากนั้นให้ช่วยกันยกถุงที่ได้นี้ไปยังบ่อที่ขุดเตรียมไว้แล้ว ควรระวังไม่ให้ถุงเกี่ยวโดนกิ่งไม้ หรือของปลายแหลม ขั้นตอนที่ 6 นำถุงลงหลุมและจัดวางถุงให้ดี ต่อสายยางเข้ากับชุดต่อส่งก๊าซที่ถุง แล้วเติมน้ำให้ท่วมปลายท่อด้านในของถุงทั้งสองด้าน และพลาสติกที่ปลายท่อพีวีซีทั้งสองด้าน ขั้นตอนที่ 7 ทำบ่อหรือทางเข้าของมูลสัตว์และบ่อล้น ที่ปลายท่อท่อพีวีซีทั้งสองด้าน ขั้นตอนที่ 8 ประกอบสายส่งก๊าซ พร้อมกับติดตั้งขวดปรับแรงดันและดักน้ำ โดยให้จุดแรกอยู่ใกล้กับบ่อหมัก ถ้าระยะทางระหว่างบ่อกับจุดที่จะใช้ก๊าซอยู่ไกลมาก ก็สามารถติดตั้งขวดตักน้ำอีกหลายๆ จุดก็ได้ ข้อควรระวัง คือ ระยะทางอาจทำให้แรงดันก๊าซน้อยลง ควรเลือกบริเวณที่วางถุงให้อยู่ใกล้กับเตาหุงต้ม หากแรงดันก๊าซน้อยอาจใช้แผ่นไม้กระดานทับด้วยถุงทรายวางเป็นคานถ่วงน้ำหนักให้เกิดแรงกด ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งที่สามารถช่วยให้ก๊าซแรงขึ้น และที่สำคัญควรหมั่นตรวจสอบระดับน้ำในขวดดักน้ำให้เต็มเสมอ เพระถ้าน้ำแห้งก๊าซจะระบายออกทางช่องระบายน้ำของขวด ขั้นตอนที่ 9 ติดตั้งท่อส่งก๊าซและอุปกรณ์ควบคุมก๊าซ บริเวณใกล้เคียงกับเตาหุงต้ม ภาพที่ 7 การเตรียมพื้นที่บ่อก๊าซชีวภาพ ที่มา: มูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม (2557) 9.3.2 ข้อควรปฏิบัติก่อนนำก๊าซชีวภาพไปใช้งาน การปรับปรุงคุณภาพก่อนนำไปใช้งาน มีข้อควรพิจารณา ดังนี้ 1) การดักน้ำท่อส่งก๊าซ ปกติก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้มักมีความชื้นสูงเกือบถึงจุดอิ่มตัว เมื่อก๊าซชีวภาพไหลผ่านท่อส่งก๊าซที่มีอุณภูมิต่ำจะทำให้ความชื้น (ไอน้ำ) ในก๊าซกลั่นตัวเป็นหยดน้ำและสะสมจนอุดตันทางเดินของก๊าซ ดังนั้นจึงแก้ไขด้วยการติดตั้งชุกดักไอน้ำ เพื่อกำจัดหรือลดปริมาณน้ำในท่อส่งก๊าซ 2) การปรับตัวลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ จะปฎิบัติก็ต่อเมื่อมีความจำเป็น เช่น ในกรณีที่ก๊าซชีวภาพที่ได้มีสัดส่วนของก๊าซมีเทนต่ำมากจนอยู่ในระดับจุดไฟติดยาก คือ กรณีมีปริมาณน้อยกว่า 45 % อย่างไรก็ดี ในระบบผลิตก๊าซชีวภาพสำหรับฟาร์มสัตว์นั้นไม่มีปัญหาในเรื่องนี้ ดังนั้นการลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์จึงไม่จำเป็น 3) การปรับลดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟต์ ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟต์ที่ปนเปื้อนในก๊าซชีวภาพนั้น มีคุณสมบัติเป็นก๊าซพิษเมื่อสัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำ เพราะจะเปลี่ยนสภาพเป็นกรดซัลฟูริค ซึ่งเป็นสาเหตุของฝนกรดหรือไอกรดที่สามารถกัดกร่อนโลหะและวัสดุอุปกรณ์ได้ ดังนันการลดปริมาณก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ก่อนนำไปใช้ประโยชน์ จึงเป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไป และจะช่วยยืดอายุการใช้งานของวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ อีกด้วย 9.3.3 การใช้ก๊าซชีวภาพผลิตกระแสไฟฟ้า การใช้ก๊าซชีวภาพผลิตกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องรู้ก่อนว่าขนาดบ่อหมักสามารถบรรจุก๊าซได้กี่ลูกบาศก์เมตรและจำนวนที่ใช้กระแสไฟฟ้าในฟาร์ม จากนั้นจึงคำนวณหาอุปกรณ์ที่จะใช้ ดังกรณีตัวอย่างบ่อก๊าซชีวภาพ ขนาดบ่อหมักซึ่งมีปริมาตร 170 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งชุดของเครื่องยนต์ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังนี้ (กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, 2555) 1) เครื่องยนต์ ใช้เครื่องยนต์เบนซิน 4 สูบ ความจุของกระบอกสูบ เท่ากับ 198 ลูกบาศก์เซนติเมตร สัดส่วนการอัดอากาศต่อก๊าซชีวภาพ 8.2:1 มีกำลัง 91 แรงม้า ที่ 4,800 รอบ/วินาที แรงบิดสูงสุด เท่ากับ 160 นิวตันเมตร ที่ 3,200 รอบ/นาที 2) เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุด เท่ากับ 3.3 กิโลวัตต์ ใช้ไฟ 3 สาย แรงขับเคลื่อนไฟฟ้า 380 โวลท์ ปริมาณไฟฟ้า 30 แอมแปร์ 3) เครื่องควบคุมวงจรไฟฟ้า วัตถุประสงค์ที่ติดตั้ง เพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าตกหรือสูงเกินไปหรือในกรณีแรงเคลื่อนไฟฟ้าต่ำ หรือสูงไม่เป็นไปตามปกติ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชุดนี้ได้ออกแบบมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 30-50% ของปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ต้องการใช้โดยผลิตได้ 1.4 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อแก๊ส 1 ลูกบาศก์เมตร กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้กับเครื่องสูบน้ำขนาด 15 แรงม้า เครื่องผสมอาหาร 5 แรงม้า เครื่องบดอาหารขนาด 20 แรงม้า ซึ่งโดยปกติจะทำงาน ไม่พร้อมกัน ภาพที่ 8 การผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้พลังงานก๊าซชีวภาพ ที่มา: กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (2557)
ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด :เครื่องรีดนมโค ที่มีประสิทธิภาพ สามารถลดปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้า การเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการเลี้ยงโคนม สร้างชุมชนที่เข้มแข็งและเกิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน
วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :13.1 ศึกษาปัญหาและประสิทธิภาพระบบเครื่องรีดนมโค ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน จากเกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม 13.2 ออกแบบและสร้างระบบก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร ขนาดบ่อหมัก 10 ลูกบาศก์เมตร ได้ก๊าซชีวภาพ 2.5 ลูกบาศก์เมตร เท่ากับกำลังไฟฟ้า 3 kWh เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องรีดนมโค ที่มีขนาดพิกัด 0.75 KW 220 V 50 Hz 13.2.1 โครงสร้างของบ่อหมักก๊าซชีวภาพ (ภาพที่ 9) ประกอบด้วย 1) บ่อหมักก๊าซชีวภาพแบบถุงหมักพีวีซี ขนาดกว้าง 1.7 เมตร ยาว 3.80 เมตรและ ลึก 0.75 เมตร 2) ถุงพลาสติกพีวีซี ความยาว 6 เมตร เส้นรอบวง 5.25 เมตร 3) บ่อเติมมูล ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 60-100 เซนติเมตร มีท่อเติมเอียง 60๐ 4) บ่อรับกาก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 60-100 เซนติเมตร มีท่อเติมเอียง 45๐ 5) ติดตั้งท่อส่ง ชุดกับดักน้ำและวาว์ลควบคุม ภาพที่ 9 โครงสร้างของบ่อหมักก๊าซชีวภาพ 13.2.2 โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ภาพที่ 10) และระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ที่เป็นแหล่งจ่ายพลังงาน สำหรับเครื่องรีดนมโค (ภาพที่ 11) ภาพที่ 10 โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ภาพที่ 11 โครงสร้างของระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 13.2.3 ส่วนประกอบของระบบเครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน (ภาพที่ 12) ภาพที่ 12 ส่วนประกอบของเครื่องรีดนมโค 13.3 ทดสอบการทำงานของระบบบ่อหมักก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องรีดนมโค ดังนี้ 1) ตรวจวัดปริมาณก๊าซมีเทน เพื่อหาปริมาณก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้สูงสุดต่อวัน 2) ทดสอบการทำงานของเครื่องยนต์ต้นกำลัง 3) ตรวจวัดค่าแรงดันไฟฟ้าที่ออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4) ตรวจวิเคราะห์หาค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานของเครื่องยนต์ต้นกำลังหลังทดสอบการใช้ก๊าซชีวภาพ โดยผู้เชี่ยวชาญ 13.4 การหาประสิทธิภาพของเครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน ดังนี้ 1) ทดสอบการทำงานของเครื่องรีดนมโค เช่น ตรวจเช็คการทำงานของปั๊มลม ตรวจวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ตรวจเช็คการทำงานของอุปกรณ์จัดจังหวะรีด อัตราส่วนของจังหวะรีดและความถี่ของจังหวะรีด 2) วิเคราะห์การใช้พลังงานของเครื่องรีดนมโค เช่น พลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ผลิตได้ต่อวัน พลังงานก๊าซชีวภาพและวิเคราะห์หาระยะเวลาการทำงานแบบต่อเนื่องของระบบเครื่องรีดนมโค 13.5 วิเคราะห์หาต้นทุนการพัฒนาเครื่องรีดนมโคแบบเศรษฐกิจพอเพียง โดยใช้ก๊าซชีวภาพ จากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เป็นแหล่งพลังงาน 13.6 จัดทำรายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์
คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :17.1 ผลสำเร็จเบื้องต้น (P) - ได้ระบบก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตร เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องรีดนมโค 17.2 ผลสำเร็จกึ่งกลาง (I) - ได้เครื่องรีดนมโค โดยใช้ก๊าซชีวภาพจากมูลสัตว์และเศษวัสดุทางการเกษตรเป็นแหล่งพลังงาน 17.3 ผลสำเร็จตามเป้าหมาย (G) - ลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพการรีดนมโค
จำนวนเข้าชมโครงการ :1247 ครั้ง
รายชื่อนักวิจัยในโครงการ
ชื่อนักวิจัยประเภทนักวิจัยบทบาทหน้าที่นักวิจัยสัดส่วนปริมาณงาน(%)
นายจุติพรรษ์ อนิวรรตกูล บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยหัวหน้าโครงการวิจัย40
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ธีรพจน์ แนบเนียน บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย30
นายโกเมน หมายมั่น บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย15
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ถิรายุ ปิ่นทอง บุคลากรภายในมหาวิทยาลัยผู้ร่วมวิจัย15

กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด