| รหัสโครงการ : | R000000647 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | การพัฒนาระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์ |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | Development of a water pumping system using solar energy in Rai Saeng Arun, Pasin Limited Partnership, Bang Muang Subdistrict, Mueang District, Nakhon Sawan Province |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | ระบบสูบน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 10000 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 10,000.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 15 ธันวาคม 2566 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 30 มิถุนายน 2567 |
| ประเภทของโครงการ : | งานวิจัยประยุกต์ |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | อื่นๆ |
| กลุ่มวิชาการ : | อื่นๆ |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | ในปัจจุบันปัญหาหลักของเกษตรกรในอดีตจนถึงปัจจุบันที่สำคัญประการหนึ่งคือการขาดแคลนน้ำเพื่อเกษตรกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตพื้นที่เกษตรที่อาศัยน้ำฝน ซึ่งเป็นพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศที่อยู่ในเขตที่มีฝนค่อนข้างน้อย และส่วนมากเป็นนาข้าวและพืชไร่ เกษตรกรยังคงทำการเพาะปลูกได้ปีละครั้งในช่วงฤดูฝนเท่านั้น และมีความเสี่ยงกับความเสียหายอันเนื่องมาจากความแปรปรวนของดิน ฟ้า อากาศ และฝนทิ้งช่วง แม้ว่าจะมีการขุดบ่อหรือสระเก็บน้ำไว้ใช้แต่ก็ไม่มีขนาดแน่นอน หรือมีปัจจัยอื่นๆ ที่เป็นปัญหาให้มีน้ำใช้ไม่เพียงพอ อีกทั้งประเทศไทยยังมีแหล่งพลังงานของตนเองน้อยมากต้องพึ่งพาพลังงานจากต่างประเทศถึงร้อยละ 60 ของความต้องการพลังงานพาณิชย์ทั้งหมด และก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ในประเทศก็มีอยู่ ไม่เพียงพอกับความต้องการใช้ภายในประเทศในระยะยาว ดังนั้น การใช้ทรัพยากรพลังงานที่มีอยู่ อย่างจำกัด ควรให้มีการใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งสัดส่วนการผลิตไฟฟ้าโดยก๊าซธรรมชาติ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของ กฟผ. สูงมาก หากมีการส่งเสริมให้ใช้เพิ่มมากขึ้น จะก่อให้เกิดความเสี่ยง ต่อระบบไฟฟ้าของประเทศ เพราะระบบการผลิตไฟฟ้า จะพึ่งพาก๊าซธรรมชาติมากเกินไป ซึ่งการพึ่งพาพลังงานชนิดใดชนิดหนึ่ง มากเกินไป จะก่อให้เกิดความเสี่ยง ในการจัดหาพลังงานของประเทศ เช่น หากเกิดกรณีปัญหา ความขัดแย้งทางการเมืองระหว่างประเทศ เกิดสงคราม ระบบท่อส่งก๊าซขัดข้อง หรือ ปริมาณ สำรองเหลือน้อย เป็นต้น อาจทำให้การจัดหาพลังงานจากแหล่งอื่น หรือ ชนิดอื่นมาทดแทนได้ ไม่ทันกับความต้องการ ซึ่งจะส่งผลกระทบ ต่อความมั่นคงของประเทศโดยอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักในระบบผลิตไฟฟ้า และระบบการผลิตของภาคอุตสาหกรรมรวมทั้งการดำเนินกิจกรรมต่างๆต้องหยุดชะงักไปด้วย (http://www.eppo.go.th/doc/doc-AlterFuel.html)
ศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของจังหวัดนครสวรรค์ มีศักยภาพที่สูงอยู่ในบริเวณที่มีความเข้มแสงอาทิตย์ที่สูงพอที่จะสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้าจ่ายให้กับระบบสูบน้ำในพื้นที่เขตตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ได้ ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะทำงานวิจัยเรื่องการวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานและทดสอบประสิทธิภาพระบบสูบน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคา สำหรับใช้ในการเพาะปลูกและทำเกษตรกรรมของไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์ โดยมีการออกแบบระบบสูบน้ำดัวยพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาทดแทนระบบการสูบน้ำโดยใช้พลังงานไฟฟ้าเดิมของสถานประกอบการ เพื่อให้ระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบสูบน้ำทดแทนระบบเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถประหยัดพลังงานประหยัดต้นทุนค่าไฟฟ้าให้กับสถานประกอบการได้ เพื่อสนับสนุนนโยบายการใช้พลังงานทดแทนของแผนพัฒนาพลังงานทดแทนของประเทศไทย และเพื่อให้เกิดการพัฒนาอย่างยั่งยืน รวมถึงดำเนินการวิจัยที่ตอบสนองต่อการใช้ประโยชน์ในการพัฒนาเศรษฐกิจชุมชนอย่างแท้จริง โดยสามารถนำผลงานวิจัย (Output) ของงานวิจัย เรื่องการพัฒนาระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์ ไปถ่ายทอดองค์ความรู้เทคโนโลยีให้แก่ชุมชนได้ เพื่อเป็นการส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน เพื่อให้ชาวบ้านในชุมชน ผู้สนใจมาศึกษาเป็นต้นแบบและสามารถนำไปประยุกต์พัฒนาต่อยอดสร้างระบบสูบน้ำจากพลังงานทดแทนใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
|
| จุดเด่นของโครงการ : | มีการออกแบบระบบสูบน้ำดัวยพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาทดแทนระบบการสูบน้ำโดยใช้พลังงานไฟฟ้าเดิมของสถานประกอบการ เพื่อให้ระบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบสูบน้ำทดแทนระบบเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถประหยัดพลังงานประหยัดต้นทุนค่าไฟฟ้าให้กับสถานประกอบการได้ |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 2.1 เพื่อพัฒนาระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์
2.2 เพื่อหาอัตราการใช้พลังงานของระบบระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์
2.3 เพื่อวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์
|
| ขอบเขตของโครงการ : | ขอบเขตพื้นที่ : ไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์
ขอบเขตเวลา : การเก็บรวบรวมข้อมูลโดยการทดสอบในช่วงเวลา 09.00 ถึง 16.00 น.
ขอบเขตกลุ่มตัวอย่าง : ปริมาณน้ำที่สูบ อัตราการใช้พลังงานในการสูบน้ำ
ตัวแปรต้น : ความเข้มแสงอาทิตย์
: กำลังที่ใช้ในการสูบน้ำ
ตัวแปรตาม : แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ได้
: อัตราการใช้พลังงาน
: ปริมาณน้ำที่สูบในแต่ละวัน
ตัวแปรควบคุม : ขนาดระบบของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
: ขนาดกำลังไฟฟ้าของปั๊มน้ำ
|
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | 7.1 ได้ระบบสูบน้ำจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ
7.2 ได้ผลอัตราการใช้พลังงานของระบบสูบน้ำจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ
7.3 ได้ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งบนหลังคาในไร่แสงอรุณ
7.4 ได้ต้นแบบการถ่ายทอดเทคโนโลยีด้านพลังงานทดแทนให้กับชุมชน และสร้างแหล่งการเรียนรู้เพื่อให้เห็นภาพได้ชัดในบริเวณชุมชน
|
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | สมาน เสนงาน (2525) ได้ออกแบบและสร้างกังหันแบบ เพื่อทดสอบสมรรถนะของกังหันลมสูบน้ำแบบกงล้อจักรยาน ต้นแบบที่สร้างขึ้นเป็นขนาดกังหันเส้นผ่าศูนย์กลาง 3.0 เมตร มีขอบล้อและดุมล้อสำหรับขึง๙ลวดขึ้นเป็นโครงกังหันแล้วใช้สังกะสียึดติดกับซี่ลวดเป็นใบพัด จำนวน 25 ใบ ทำมุมใบเฉลี่ย 30 องศาสำหรับความเร็วลม 4 เมตรต่อนาทีจากปลายเพลากังหันมีข้อเหวี่ยงช่วงชัก 60 มม. ต่อกับก้านชักซึ่งเป็นท่อประปาขนาด 1 นิ้ว จากยอดหอคอยลงมาขับปั๊มสูบน้ำที่สร้างจากกระบอกสูบเหล็กกล้า และลูกสูบยาง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง1 7/8 นิ้ว การทดสอบสมรรถนะได้ผลว่า สามารถใช้งานได้ดีโดยมีประสิทธิภาพสูงสุดประมาณ 23% และสามารถส่งน้ำได้ความสูง 12 เมตร ให้อัตราไหลสูงสุด 9 ลิตรต่อนาที ที่ความสูงน้ำ 8 เมตร ความเร็วลม 6 เมตร สรุปได้ว่า กังหันลมแบบนี้สามารถใช้งานได้ดีเหมาะสำหรับความเร็วลมต่ำๆ โดยสามารถเริ่มทำงานได้ตั่งแต่ความเร็วลมลม 2 เมตรต่อวินาที ขึ้นไปสำหรับส่วนที่ควรดัดแปลงปรับปรุงได้แก่ การใช้จำนวนใบพัดหรือพื้นที่ใบพัดให้เหมาะสมกับความเร็วลมของแต่ล่ะท้องที่ และควรใช้ลูกสูบหนังกระบอกสูบทองเหลือง เพื่อเพิ่มระดับการส่งน้ำให้สูงขึ้นและอายุการใช้งานที่นานขึ้น
ฉัตรชัย ปัญญา (2541) ได้ศึกษาและนำพลังงานลมมาใช้ในการสูบน้ำและพัฒนาปรับปรุงระบบต่างๆให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยมีความสูงรับลม 9 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด 4 เมตร จำนวนใบพัด 20 ใบ เป็นชนิดใบตรงมีมุมปะทะ 4 องศา ออกแบบให้สามารถทำงานที่ความเร็วลมต่ำสุด 2 เมตรต่อวินาที ระบบส่งกำลังแบบลูกเบี้ยวและใช้สกอทช์โยคในการขับปั๊มซึ่งใช้ปั๊มแบบลูกสูบทำงานแบบจังหวะเดียว จากการทดลองกังหันลมที่ได้ออกแบบและพัฒนาขึ้นนี้สามารถใช้งานได้ดีโดยขึ้นอยู่กับความเร็วลมมีอัตราการไหลเฉลี่ยของน้ำ 20.4 ลิตรต่อนาที ที่ความเร็วลมเฉลี่ย 3.1 เมตรต่อวินาที
ศราวุธ สุขเจริญ (2543) ได?ทําการวิจัย เรื่อง การออกแบบและสร?างกังหันลมแกนตั้ง ผลการวิจัยกล่าวว?าการออกแบบและสร?างกังหันลมแกนตั้งอัตราเร็วรอบต่ำสําหรับผลิตกระแสไฟฟ?าโดยใช?วัสดุที่เป?นเหล็กทุกส?วนจึงมีความแข็งแรงทนทานมาก สามารถหมุนด?วยอัตราเร็วรอบสูงได?โดยไม?เกิดความเสียหาย และพบว?ากังหันลมที่สร?างขึ้นนี้ให?ประสิทธิภาพต่ำ คือ ประมาณ 3–6 % และอัตราเร็วที่ได?ค่อนข้างช?าอันเนื่องมาจากปัจจัย คือ ลม สถานที่ตั้ง และน้ำหนัก
วิกันดา ศรีเดช (2551) ได้ทําการวิจัยเรื่อง การกําหนดลักษณะใบกังหันลมเพื่อ ผลิตพลังงานให้ได้มากที่สุดในสถิตลมเฉพาะพื้นที่ ผลการวิจัยกล่าวว่า กังหันลมมักจะถูก ออกแบบให้เปลี่ยนพลังงานลมที่อัตราเร็วค่าหนึ่งไปเป็นพลังงานกลให้ได้มากที่สุด โดยคํานึงถึง ตัวแปรออกแบบ (Design variable) หลายตัว เช่น ขนาดใบ อัตราเร็วรอบ ความสอบ (Taper) มุมบิดใบ (Twist angle) อัตราส่วนความเร็วปลายใบ (Tip speed ratio) และ มุมเผิน (Pitch angle) มุมเผินที่กําหนดเป็นสิ่งสําคัญยิ่งเพราะจะส่งผลโดยตรงต่อค่ามุมปะทะ (Angle of attack) ที่ใบกังหนกระทำต่อลม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อแรงลมที่กระต่อกังหัน ดังนั้นมุมเผินที่ดีที่สุดในแต่ละพื้นที่หรือภูมิประเทศย่อมแตกต่างกันแม้ว่าอัตราเร็วลมเฉลี่ยจะเท่ากันก็ตาม เพราะสถิติลมในแต่ละพื้นที่จะมีความแตกต่างกัน ทําให้อัตราเร็วลมที่ให้ ความหนาแน่นพลังงานสูงสุดมีต่างกันงานวิจัยนี้มุ่งหามุมเผินที่ดีที่สุดของใบกังหันโดยใช้ วิธีการเชิงทฤษฎีร่วมกับสถิติลมเฉพาะพื้นที่เพื่อให้ได้งานรายปีสูงสุด ทฤษฎีสําคัญที่ใช้คือ ทฤษฎี Blade element momentum ร่วมกับแบบจําลองชดเชยการสูญเสียการไหล เพื่อปรับแก้การไหลเชิงอุดมคติให้สอดคล้องกับความเป็นจริงยิ่งขึ้น ได้พัฒนาโปรแกรม คอมพิวเตอร์ในภาษา MATLAB เพื่อใช้เปรียบเทียบผลการทำนายกับผลการทดลองของ กังหันลมในสองลักษณะคือกังหันลมแบบใบตรงและกังหันลมแบบใบบิด ได้ใช้โปรแกรม คำนวณหามุมเผินที่ดีที่สุดในสถิติลมอันหนึ่ง โดยการปรับมุมเผินไปจนกระทั่งได้งานรายปีสูงสุด จากนั้นได้คํานวณหามุมเผินที่ดีที่สุดในกรณีที่สถิตลมเปลี่ยนไปจากเดิมโดยยังมีอัตราเร็วลม เฉลี่ยเท่าเดิมแต่มีความเบ้ของสถิติลมต่างไปจากเดิม พบว่ามุมเผินที่ดีที่สุดเปลี่ยนไปจากเดิม ทั้งนี้น่าเป็นสาเหตุจากการที่ค่าอัตราเร็วลมที่ให้ความหนาแน่นกําลังงานลมสูงสุดเปลี่ยนไป 7 ตามความเบ้ของสถิติลม พบว่าการปรับมุมเผินเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลให้ได้งานรายปี ต่างกันพอสมควรในสถิติลมที่มีความเบ้แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบของกังหันลม ได้มากพอสมควร
พิชิต พรหมสุรินทร์ (2552) ลมเป?นปรากฏการณ?ทางธรรมชาติ ซึ่งเกิดจากความแตกต?างของอุณหภูมิความกดดันของบรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิ่งเหล?านี้เป?นป?จจัยที่ก?อให?เกิดความเร็วลมและกําลังลมเป?นที่ยอมรับโดยทั่วไปว?าลมเป?นพลังงานรูปหนึ่งที่มีอยู?ในตัวเอง ซึ่งในบางครั้งแรงที่เกิดจากลมอาจทําให?บ?านเรือนที่อยู?อาศัยพังทลายต?นไม?หักโค?นลง สิ่งของวัตถุต?างๆ ล?มหรือปลิวลอยไปตามลม ฯลฯในปัจจุบันมนุษย?จึงได?ให?ความสําคัญและนําพลังงานจากลมมาใช?ประโยชน?มากขึ้น เนื่องจากพลังงานลมมีอยู?โดยทั่วไป ไม?ต?องซื้อหาเป?นพลังงานที่สะอาดไม?ก?อให?เกิดอันตรายต?อสภาพแวดล?อมและสามารถนํามาใช?ประโยชน?ได?อย?างไม?รู?จักหมดสิ้น สําหรับการนําเอาพลังงานลมมาใช?งานได?อย?างหลากหลายรูปแบบ การนําลมมาสร?างเป?นเครื่องสูบน้ำก็ยังเป?นวิธีหนึ่งที่มีความนิยมกันเป?นอย?างมาก เนื่องจากเป?นการลดการใช?พลังงานที่ไม?จําเป?นลงได?อย?างถูกต?องและทําให?การใช?พลังงานได?อย?างเต็มประสิทธิภาพ โดยอาศัยหลักการในการหมุนของกังหันแบบแนวนอนที่ใช?วัสดุในการจัดทําจากแหล?งที่หาได?ในชุมชน ทําให?สร?างได?ง?ายและมีต?นทุนในการผลิตน้อย ซึ่งเหมาะเป?นอย?างมากที่จะนํามาใช?ในชุมชน หรือบ?านเรือนที่ต?องการลดการใช?พลังงานไฟฟ?า หรือ น้ำมันในการป??มน้ำจากเครื่องป??มน้ำได?เป?นอย?างถาวร
ภวินท์ ลิมปิจํานงค์ (2555) ศึกษาและวิเคราะห์โมเดลโครงสร้างของใบพัดกังหันลม หลายๆ รูปแบบด้วยวิธีการทางไฟไนท์เอลิเมนต์ โดยทําการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมทางไฟไนท์เอลิเมนต์ เพื่อหาค่าพลังงานที่ลมถ่ายทอดให้กับใบกังหันลมที่มีค่ามากที่สุดจากพลังงานลมอย่างเหมาะสมกับลมในประเทศไทย หรือประเทศในแถบร้อนที่ มีความเร็วลมเฉลี่ยอยู่แค่เพียง 4-5 เมตรต่อวินาทีเท่านั้น ดังนั้นการวิเคราะห์โมเดลโครงสร้างของใบพัดกังหันลมในหลายๆรูปแบบ จะกําหนดความเร็วขา เข้าอยู่ที่ 5 เมตรต่อวินาที และทําการออกแบบโมเดลใบกังหันเพื่อทําการวิเคราะห์ทั้งสิ้น 4 แบบ โดยจะทําการปรับเปลี่ยนมุมรับลม และ ความยาวของใบกังหันที่สภาวะต่างกัน เพื่อศึกษาดูผลกระทบที่ เกิดขึ้นกับตัวใบพัด กังหันแต่ละแบบ โดยสิ่งที่จะศึกษาจากโปรแกรมทางไฟไนท์เอลิเมนต์ก็คือ ความเร็วลมขณะที่ลมปะทะใบกังหัน และ ความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไปแล้ว เพื่อนํามาคํานวณหาพลังงานที่ลมถ่ายทอดให้กับตัวใบกังหัน เพื่อเลือกใบพัดกังหันลมที่สามารถรับพลังงานจากลมได้มากที่สุด ซึ่งการทดลองนี้จะกําหนดตัวแปรต่างๆ ดังนี้คือ รูปแบบของใบพัดกังหันลม,มุมรับลมของใบพัดกังหันลม และความยาวของใบพัดกังหันลม จากการทดลองพบว่า โมเดลใบพัดกังหันลมทุกแบบ มีมุมรับลมที่เหมาะสมที่สุดคือ 10 องศา โดย ใบพัดแบบที่สามารถรับพลังงานจากลมได้มากที่สุดคือใบพัดแบบที่ 3 ซึ่งสามารถรับพลังงานจากลมได้ 10.1051 watt จากนั้นจึงทดลองนําใบพัดแต่ละแบบที่มุมรับลม 10 องศา มาทดลองที่ความยาวต่างๆ และ ได้ผลการทดลองว่า ใบพัดกังหันลมที่เหมาะสมที่สุดคือ ใบพัดกังหันลมแบบที่ 3 ที่มุมรับลม 10 องศา มีความ ยาว 2.75 เมตร สามารถรับพลังงานจากลมได้ 14.70774 watt ซึ่งจากการทดลองพบว่า ถ้าเพิ่มมุมรับลมที่ มากขึ้น จะทําให้ความเร็วความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไปแล้วมีค่ามากขึ้น และถ้าหากใบพัดมีความ ยาวที่มากเกินไปจะทําให้กังหันลมสามารถหมุนได้ช้าลงทําให้ความเร็วความเร็วลมหลังจากที่ผ่านตัวใบกังหันไป แล้วมีค่ามากขึ้นเช่นเดียวกัน ซึ่งนั่นหมายถึงใบพัดสามารถรับพลังงานจากลมได้น้อยลงนั่นเอง จึงจําเป็นที่จะต้องออกแบบใบพัดกังหันลม ที่มีมุมรับลม และความยาวเหมาะสมกับความเร็วลมเฉลี่ยที่กําหนดขึ้นมาด้วย
พงษ์จักรี คำแสน (2550) ระบบสูบน้ำเพื่อการเกษตรด้วยเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้เสริมกับระบบเดิม โดยระบบใหม่นี้ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 75 วัตต์ 36 แผง รวมกำลังไฟฟ้าเอาต์พุต 2,700 วัตต์ เครื่องสูบน้ำมอเตอร์กระแสตรง (Centrifugal) ขนาด 1.5 แรงม้า จำนวน 2เครื่อง และท่อส่งน้ำขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5 นิ้ว ระยะทาง 30 เมตร จำนวน 1 ชุด โดยเครื่องสูบน้ำจะทำงานในเวลากลางวันด้วยไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ สูบน้ำได้วันละ 170 ลูกบาศก์เมตร เข้าท่อน้ำชลประทานที่ระดับยกน้ำ 6.4 เมตร
ทินกร คำแสน (2549) โดยใช้ Solar Pump ชนิดสูบน้ำผิวดิน รุ่นที่มีขนาดท่อดูดและส่งน้ำ 3 นิ้วเท่ากันที่มีอัตราการไหลในระดับยกน้ำไม่เกิน 6 เมตรแผงโซ่ล่าเซลล์ขนาด 120 วัตต์จำนวน 8 แผงจะมีกำลังไฟฟ้าเอาต์พุต 960 วัตต์ เป็นต้นกำลังไฟฟ้าเดินเครื่องสูบน้ำที่มีอัตราการไหล 260 ลิตรต่อนาที ซึ่งอัตราการไหลระดับนี้จะอยู่ในช่วงความยาวช่วงคลื่นแสง (Wave Length) ที่เหมาะสมเท่านั้นซึ่งจะมีค่าเฉลี่ยชั่วโมงรับแสงในย่านดังกล่าวต่อปี ราววันละ 4.5 ชั่วโมง ดังนั้นจึงคำนวณเป็นค่าเฉลี่ยปริมาณน้ำที่สูบได้ต่อวัน 70 ลูกบาศก์เมตร หรือปีละ 25,200 ลบ.ม.
ชัยนุสนธ์ เกษตรพงศ์ศาล (2547) งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการจำลองแบบระบบสูบน้ำแบบผสมผสานพลังงานแสงอาทิตย์โดยอาศัยข้อมูลอุตุนิยมวิทยาของจังหวัดพัทลุงในช่วงระยะเวลา 1 ปี (ม.ค.-ธ.ค. 2552) เป็นอินพุทให้กับโปรแกรมTRNSYS16.01 พบว่าค่าความเข้มรังสีอาทิตย์รวมบนพื้นราบมีค่าอยู่ในช่วง 490-620 W/m2 และค่าความเข้มรังสีอาทิตย์รวมบนพื้นราบเฉลี่ยรายเดือนประมาณ 446.70 W/ m^2อัตราเร็วลมมีค่าอยู่ในช่วง 3.20-4.45 m/s และค่าอัตราเร็วลมเฉลี่ยรายเดือนประมาณ 2.94 m/s และอุณหภูมิแวดล้อมมีค่าอยู่ในช่วง 28-29 ? อุณหภูมิแวดล้อมเฉลี่ยรายเดือนมีค่าประมาณ 28.45 co ผลการจำลองแบบพบว่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ในเดือนมกราคมมีกำลังผลิตไฟฟ้าเฉลี่ยเท่ากับ 500 W ได้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยรายปีเท่ากับ 407.64 Wโดยกำลังไฟฟ้าส่วนใหญ่สำหรับประจุแบตเตอรี่เพื่อป้อนกำลังไฟฟ้าให้กับปั๊มได้มาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์คิดเป็นร้อยละ 85.80 สามารถสูบน้ำได้เฉลี่ยต่อเดือนเท่ากับ 1,098 m^3 และมีปริมาตรการสูบน้ำทั้งปีเท่ากับ 13,176 m^3
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (2543) พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาลบนพื้นที่1ตารางเมตรเราจะได้พลังงานประมาณ 1,000 วัตต์หรือเฉลี่ย 4-5 กิโลวัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน ซึ่งมีความหมายว่าในวันหนึ่งๆบนพื้นที่เพียง1ตารางเมตรนั้นเราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ 1กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง4-5ชั่วโมงนั่นเองถ้าเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานร้อยละ15ก็แสดงว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะมีพื้นที่ 1ตารางเมตรจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้150วัตต์หรือเฉลี่ย 600-750 วัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน
สมชาย สุวราห์วรรณ (2543) งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาด้านเทคนิค และเศรษฐศาสตร์ ของระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อตรงเพื่อการเกษตร ระบบประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ของ บริษัท Solar ARCO ขนาด 47 Wp จำนวน 15 แผง ต่อแบบ อนุกรม 3 แผง และขนานกัน 5 ชุด ชุดมอเตอร์/ปั๊มน้ำของบริษัท McDonald โมเดล 150307 DSU สายไฟขนาด 25 mm2 ความยาว 306 เมตร ท่อน้ำชนิด PVC ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 นิ้ว ความยาว 260 m และถังพักน้ำขนาด24 m3 ผลการทดสอบระบบสูบน้ำระบบที่ 4 ในภาคสนามระยะสั้น พบว่าประสิทธิภาพสูงสุดของระบบเท่ากับ 1.7% ของชุดมอเตอร์ / ปั๊มน้ำเท่ากับ 24% และของแผง
|
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีเครื่องสูบน้ำ
เครื่องสูบน้ำหรือ ปั๊มน้ำ เป็นอุปกรณ์สำหรับขับเคลื่อนของเหลวหรือก๊าซผ่านทางระบบท่อปิด (Pipe) ไปสู่จุดหมายการใช้งานที่ต้องการโดยการเพิ่มความดันและเพิ่มพลังงานให้แก่ของไหลนั้นๆ เป็นผลให้ของเหลว นั้นเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง หรือจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง แต่กลไกที่ใช้ในการเพิ่มพลังงานให้ของเหลวไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะใบพัด อาจเป็นได้ทั้งใบพัด (Impeller) เกลียว (Screw) ลูกสูบ (Piston) ไดอะแฟรม (Diaphragm) เฟือง (Gear) และกลไกอื่นๆ ซึ่งสามารถที่จะถ่ายทอดพลังงานให้กับของเหลวได้ ซึ่งเครื่องแต่ละแบบมีความเหมาะสมในการใช้งานต่างๆ แตกต่างกันออกไป การเลือกใช้จะต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องเครื่องสูบน้ำทำงานโดยใช้พลังงานไฟฟ้า ความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องสูบน้ำ จะช่วยให้ทราบถึงแนวทางในการใช้งานและบำรุงรักษาเครื่องสูบน้ำอย่างถูกวิธีจะทำให้ประหยัดน้ำและไฟฟ้า
เครื่องสูบน้ำ
เครื่องสูบน้ำ เป็นเครื่องจักรกลที่ทำหน้าที่ถ่ายโอนและเพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวเพื่อให้ของเหลวนั้นไหลผ่านระบบท่อปิดจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งหรือจากที่ต่ำไปยังที่ สูงเครื่องสูบน้ำสามารถจำแนกประเภทตามลักษณะการเพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวหรือการไหลของของเหลวได้ดังต่อไปนี้
- เครื่องสูบน้ำแบบเซนติฟูกัล (Centrifulgal Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับของเหลวโดยอาศัยแรงเหวี่ยงหนีจุดศูนย์กลาง
- เครื่องสูบน้ำแบบโรตารี่ (Rotary Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับของเหลวโดยอาศัยการหมุนของฟันเฟืองรอบแกนกลาง
- เครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบชัก (Reciprocating Pump) เป็นเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มพลังงานให้กับของเหลวโดยอาศัยการอัดของเหลวนั้นโดยตรงในกระบอกสูบ
ตารางที่ 1 แสดงคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบต่าง ๆ
ที่มา : พงศ์ธร (2531)
จากตารางที่ 1 แสดงคุณลักษณะเฉพาะของเครื่องสูบน้ำแบบต่าง ๆ เช่น ระยะหัวน้ำในการดูด การส่ง ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำ โมเมนต์บิดเริ่มต้น ความเร็วรอบในการขับเครื่องสูบน้ำ และชนิดของวัสดุที่นำผลิตเครื่องสูบน้ำ เพื่อนำมาประกอบกับการเลือกใช้ร่วมกับกังหันลมรวมทั้งเพื่อให้ได้ความเหมาะสมและประสิทธิภาพมากที่สุด
จากตารางที่ 1 ได้เลือกใช้เครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ (Piston Pump) หรือเรียกโดยทั่วไปว่าปั๊มมือโยก มาใช้ร่วมกับกังหันลมสูบน้ำที่มีเพลาขับวางอยู่ในแนวระดับ เนื่องจากจากความเร็วรอบในการใช้งานไม่สูงจนเกินไป การส่งถ่ายกำลังงานและโมเมนต์บิดทำได้ง่าย โดยการเปลี่ยนการหมุนของเพลาขับในแนวนอน ผ่านข้อเหวี่ยงลงมาเป็นการเคลื่อนที่ขึ้นลงในแนวดิ่ง ประกอบกับเครื่องสูบน้ำชนิดนี้มีราคาถูกประมาณราคา 500-650 บาทและหาได้ง่ายในชนบท
ภาพที่ 1.1 เครื่องสูบน้ำลูกสูบแบบมือโยก
ที่มา : วณิชย์ (2536)
การทำงานของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ
ภาพที่ 1.2 แสดงการทำงานของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ
ที่มา : วณิชย์ (2536)
1. ภาพที่ 9 A แสดงจุดเริ่มต้นการทำงานของเครื่องสูบน้ำ ตัวลูกสูบจะถูกยกขึ้น อากาศภายนอกไม่สามารถผ่านลูกสูบเข้าไปได้ เนื่องจากมีน้ำเป็นตัวซีลอยู่ ทำให้ภายในกระบอกสูบเกิดสูญญากาศขึ้น และลดความดันของอากาศบนผิวน้ำในท่อดูดลง ความดันบรรยากาศบนผิวน้ำในบ่อขณะนี้จะสูงกว่าความดันอากาศบนน้ำในท่อดูด ด้วยเหตุนี้จะเกิดแรงที่กระทำต่ออากาศในท่อดูดและน้ำในท่อด้านบนตามทิศทางการขึ้นของลูกสูบ สำหรับที่ว่างในกระบอกสูบที่อยู่ใต้ลูกสูบจะถูกแทนที่ด้วยอากาศในท่อ ซึ่งเป็นอากาศที่เหลืออยู่ในท่อดูด
2. ที่ตำแหน่งบนสุดของกระบอกสูบในขณะที่ลูกสูบหยุด ลิ้นกันกลับ (Check Valve) จะปิดด้วยน้ำหนักของตัวมันเอง ดังนั้นช่องว่างในกระบอกสูบจะประกอบด้วยอากาศ
3. จากนั้นลูกสูบจะถูกกดลง ตามภาพที่ 9B จะทำให้ลิ้นกันกลับปิด เนื่องจากอากาศในกระบอกสูบกดลิ้นและอีกส่วนหนึ่งจะออกทางลิ้นที่ลูกสูบซึ่งจะเปิดขึ้น เนื่องจากความดันมากกว่าความดันบรรยากาศเหนือลูกสูบ
4. ภาพที่ 9C ลูกสูบจะเริ่มยกขึ้นหลังจากอากาศถูกดูดออกหมดแล้ว น้ำจะเข้ามาแทนที่ทันทีในกระบอกสูบใต้ลูกสูบ
5. เมื่อทั้งกระบอกสูบและท่อดูดเต็มไปด้วยน้ำแล้ว ลิ้นกันกลับจะปิด
6. จากนั้นจะกดลูกสูบลง ดังภาพที่ 9D ลิ้นที่ลูกสูบจะยกขึ้นทำให้น้ำผ่านขึ้นบนลูกสูบได้
7. เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นจากตำแหน่งล่างสุดของกระบอกสูบแล้วหยุดนั้น ลิ้นกระบอกสูบจะปิด ดังนั้นจะมีน้ำขังอยู่บนลูกสูบ ดังภาพที่ 9E
8. เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นเรื่อย ๆ น้ำที่อยู่บนลูกสูบจะล้นออกทางปากพวยกาของเครื่องสูบน้ำดังภาพที่ 9F ขณะเดียวกันลิ้นกันกลับจะถูกเปิดโดยแรงของน้ำที่ผ่านเข้าสู่กระบอกสูบจากนั้นการทำงานของเครื่องสูบจะทำงานซ้ำตามกระบวนการข้างต้นเป็นวัฏจักร
สมการพื้นฐานสำหรับการคำนวณเครื่องสูบน้ำแบบสูบชัก
สมการที่ใช้ในการคำนวณเกี่ยวกับอัตราการไหลของเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ ขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัวด้วยกัน ได้แก่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (Dp) ช่วงชักของลูกสูบ (S) อัตราการชักขึ้นชักลงต่อนาที (N) และประสิทธิภาพเชิงปริมาตร (?vol) ซึ่งเป็นร้อยละของปริมาตรของน้ำที่สูบขึ้นมาได้จริงในการที่เครื่องสูบทำงานครบ 1 รอบเทียบกับปริมาตรทางทฤษฎี โดยอัตราการไหลของน้ำสามารถหาความสัมพันธ์ได้ดังนี้
สมการในการหาอัตราการไหลของน้ำสำหรับเครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบ (วณิชย์, 2536) หาได้จาก
q = ((??D?_P^2)/4)(S)(N) ?_vol/60
เมื่อ
q คือ อัตราการไหลของน้ำ (ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที)
Dp คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (เมตร)
S คือ ระยะชักของลูกสูบ (เมตร)
N คือ ความเร็วรอบของลูกสูบ (รอบต่อนาที)
?vol คือ ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร
กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ
แรงที่กระทำบนลูกสูบของเครื่องสูบน้ำแบบมือโยกนั้น มีค่าเท่ากับน้ำหนักของแท่งน้ำที่มีพื้นที่หน้าตัดเท่ากับพื้นที่ของกระบอกสูบคูณกับความสูงของหัวน้ำ (Lysen , 1982) สามารถเขียนสมการได้ดังนี้
F_(p ) = ?_w gH(?/4)D_P^2
เมื่อ
F_(p ) คือ แรงที่ใช้ในการยกลูกสูบของเครื่องสูบน้ำ (นิวตัน)
H คือ ระยะหัวน้ำ (เมตร)
D_P คือ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ (เมตร)
เมื่อนำก้านสูบต่อเข้ากับข้อเหวี่ยงของกังหันลม เพื่อให้ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นลงได้อย่างต่อเนื่อง โมเมนต์บิด(Torque) ที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำนั้นจะมีค่าเท่ากับแรงที่ใช้ยกลูกสูบคูณกับระยะแขนของข้อเหวี่ยง ผลจากการเคลื่อนที่ของข้อเหวี่ยงจะมีผลทำให้โมเมนต์บิดที่ได้อยู่ในรูป sine สามารถเขียนสมการได้ดังนี้
Q_P = ?_w gH(?/4) D_P^2 1/2 S sine(?t) เมื่อ 0<?t<?
Q_P = 0 เมื่อ ?< ?t<2?
เมื่ออินทิเกรตจะได้ค่าของทอร์กเฉลี่ยเท่ากับ
(Q_P ) ? = 1/? ?_w gH(?/4) D_P^2 1/2 S
หรือ
(Q_P ) ? = 1/? ?_w gH?_S
เมื่อ
?_S คือ ปริมาตรของน้ำที่ได้จากการสูบน้ำในการทำงานครบ 1 รอบ
กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ สามารถคำนวณได้จากความเร็วเชิงมุมและโมเมนต์
บิด สามารถเขียนสมการได้ดังนี้
(P_P ) ? = Q_P ? = ?/2? ?_w gH?_S
หรือ
(P_P ) ? = q ?_w gH
โดยที่
Q_P คือ ค่าทอร์กที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ
(P_P ) ? คือ กำลังงานที่ใช้ในการขับเครื่องสูบน้ำ
การวิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์
การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ระหว่างพลังงานลมกับพลังงานรูปอื่น ๆ ที่ต้องการเลือกใช้ต้องประมาณการค่าใช้จ่ายทุกอย่างตลอดการใช้งานของกังหันลม เพื่อนำมาเปรียบเทียบหาตัวเลขต้นทุนการสูบน้ำ สิ่งที่จะต้องนำมาคิดเป็นค่าใช้จ่ายต้นทุนการสูบน้ำโดยกังหันลม มีดังนี้
- ราคาต้นทุนกังหันลมและถังเก็บน้ำ
- ราคาค่าติดตั้ง
- ค่าอะไหล่ตลอดอายุการใช้งานของกังหันลม
- ค่าบำรุงรักษาแต่ละปี
- มูลค่าคงเหลือ (เมื่อสิ้นอายุการใช้งาน)
- อัตราดอกเบี้ยเงินกู้
การตัดสินใจเลือกใช้ระบบการสูบน้ำแบบใดแบบหนึ่งนั้น จำเป็นต้องอาศัยการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์เพื่อเปรียบเทียบความคุ้มทุนและความเป็นไปได้ การเปรียบเทียบว่าควรเลือกใช้การสูบน้ำแบบไหนเหมาะสมที่สุด มีหลักการพิจารณาดังต่อไปนี้
มูลค่าเทียบเท่าประจำปีของเงินทุนแต่ละระบบ (Annual Cost)
มูลค่าเทียบเท่าประจำปีของเงินทุนแต่ละระบบหมายถึงผลรวมของค่าลงทุนเฉลี่ยประจำปีกับค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและการบำรุงรักษา
AC = P ( a/p, i , n ) + ?C
โดยที่
AC = มูลค่าเทียบเท่าของเงินลงทุน หรือ ค่าใช้จ่ายประจำปี(Annual Cost)ที่ใช้ในการเปรียบเทียบ
P = เงินลงทุนในครั้งแรก
a/p = ปัจจัยอัตราดอกเบี้ยเงินลงทุน
i = อัตราดอกเบี้ยเงินกู้ยืมต่อปี
n = จำนวนปีในการกู้ยืมเงินลงทุน
?C = ค่าใช้จ่ายประจำปีคิดที่สิ้นปี ได้แก่ ค่าซ่อมบำรุง ค่าดำเนินการ
เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์
ปัจจุบันเทคโนโลยีการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นที่ยอมรับ มี 2 แบบ คือ เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์(Photovoltaic หรือ Solar Cell) และเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยระบบรวมแสงอาทิตย์ (Concentrating Solar Power)
1. เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ในปัจจุบันเป็นที่นิยมใช้กันมากขึ้น เพราะการติดตั้งและการดูแลรักษาค่อนข้างสะดวก อีกทั้งอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนานคือประมาณ 20 ปี เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกเป็น 3 แบบคือ
1.1 ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าจาก โดยมีหลักการทำงานแบ่งได้เป็น 2 ช่วงเวลา กล่าวคือ ช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดพร้อมทั้งประจุพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่พร้อมๆ กัน ส่วนในช่วงกลางคืน เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ได้รับแสงแดดจึงไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ ดังนั้น พลังงานจากแบตเตอรี่ที่เก็บประจุไว้ในช่วงกลางวันจะถูกจ่ายให้แก่โหลดจึงสามารถกล่าวได้ว่า ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้โหลดได้ทั้งกลางวันและกลางคืน อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิด Stand alone เป็นต้น
1.2 ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย (PV Grid connected system) เป็นระบบที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบจำหน่ายไฟฟ้าโดยตรง มีหลักการทำงาน 2 ช่วง คือ ในช่วงเวลากลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงแดดสามารถผลิตไฟฟ้าจ่ายให้แก่โหลดได้โดยตรง โดยผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ และหากมีพลังงานไฟฟ้าส่วนที่เกินจะถูกจ่ายเข้าระบบจำหน่ายไฟฟ้า สังเกตได้เนื่องจากมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจะหมุนกลับทาง ส่วนในช่วงกลางคืนเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ กระแสไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายไฟฟ้าจะจ่ายให้แก่โหลดโดยตรง สังเกตได้จากมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าจะหมุนปกติ จึงเหมาะใช้ในเขตเมืองหรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นกระแสสลับชนิดต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า เป็นต้น
การประยุกต์ใช้ปั๊มน้ำร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ในปัจจุบันนี้ การใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์นั้นมีมากมายหลากหลายรูปแบบ ซึ่งขึ้นอยู่กับผู้ใช้แต่ละคนว่าจะมีความคิดสร้างสรรค์ นำเอาเทคโนโลยีประเภทนี้มาประยุกต์ใช้ให้เหมาะกับการใช้งานของตนเองอย่างไรบ้าง ซึ่งวันนี้เรามีตัวอย่างพอสังเขปมานำเสนอให้เห็นภาพของการประยุกต์ดัดแปลงใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์กัน ดังนี้
1.รูปแบบปั๊มน้ำโซล่าเซลล์แบบเคลื่อนที่ คือการนำเอาเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์มาติดตั้งไว้บนรถเข็นเพื่อความสะดวกในการเคลื่อนย้ายไปสูบน้ำบริเวณต่างๆ นั่นเอง เพราะบริบทของพื้นที่ทำการเกษตรของเกษตรกรแต่ละคนนั้นแตกต่างกันไปบางคนโชคดีมีเรือกสวนไร่นาอยู่ในพื้นที่บ้านพักอาศัยของตนเองรวมเป็นแปลงเดียว การนำเอาเครื่องสูบน้ำ พร้อมแผงโซล่าเซลล์ติดตั้งไว้กับรถเข็น หรือพาหนะอื่นใดที่สามารถเคลื่อนย้ายได้สะดวก นำไปสูบน้ำที่นาโน้น แล้วกลับมาสูบต่อที่ไร่นี้ได้ ก็เป็นการประยุกต์ใช้งานที่น่าสนใจไม่น้อยทีเดียว ซึ่งปัจจุบันก็สามารถพบเห็นการประยุกต์ใช้งานเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์รูปแบบนี้ได้ค่อนข้างแพร่หลาย
2.รูปแบบใช้แบตเตอรี่เพื่อการใช้ไฟฟ้าอเนกประสงค์ แม้การสร้างเครื่องสูบน้ำโซล่าเซลล์ไว้ใช้งานนั้น เราจะไม่แนะนำให้ซื้อแบตเตอรี่มาต่อพ่วง เนื่องจากมีค่าอุปกรณ์ต่อพ่วง ค่าบำรุงรักษา และค่าเปลี่ยนใหม่เพิ่มเติม แต่สำหรับเกษตรกรหรือผู้ใช้บางคน ก็มีความจำเป็นต้องใช้เครื่องสูบน้ำสูบน้ำในเวลากลางคืนซึ่งไม่มีแสงอาทิตย์ แผงโซล่าเซลล์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ เครื่องสูบน้ำจึงทำงานไม่ได้ การซื้อแบตเตอรี่มาต่อพ่วงจึงเป็นทางออกที่จำเป็น เพื่อใช้ในการเก็บสำรองไฟฟ้าที่แผงโซล่าเซลล์ผลิตได้ในเวลากลางวันไว้สำหรับใช้ในเวลากลางคืน
ไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์
ปัจจุบันในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นเครื่องปรับอากาศ เครื่องซักผ้า วิทยุ โทรทัศน์ รถยนต์ ฯลฯ ต่างมีไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นตัวควบคุมการทำงาน (Controller) ของอุปกรณ์ต่างๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์คือ อุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำที่รวบรวมฟังก์ชั่นการทำงานต่างๆ ไว้ภายในตัวของมันเอง โดยมีโครงสร้างใกล้เคียงกับคอมพิวเตอร์ คือ ภายในประกอบด้วยหน่วยรับข้อมูลและโปรแกรม หน่วยประมวลผล หน่วยความจำ หน่วยแสดงผล ซึ่งส่วนประกอบเหล่านี้มีความสมบูรณ์ในตัวของมันเอง ทำให้มีขนาดเล็กและสามารถเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ที่เชื่อมต่อกับตัวมันง่ายต่อการนำไปประยุกต์ใช้งาน
ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) มาจากคำ 2 คำ คำหนึ่งคือ ไมโคร ( Micro ) หมายถึงขนาดเล็กและคำว่าคอนโทรลเลอร์ (controller) หมายถึงตัวควบคุมดหรืออุปกรณ์ควบคุมดังนั้นไมโคร คอนโทรลเลอร์จึงหมายถึงอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กแต่ในตัวอุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กนี้ได้บรรจุความ สามารถที่คล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ที่คนโดยส่วนใหญ่ค้นเคยกล่าวคือภายในไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รวมเอาซีพียู,หน่วยความจำและพอร์ตซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของระบบคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกันโดยทำการบรรจุเข้าไว้ในตัวถังเดียวกัน
|
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | สถานที่ทำการทดลอง ไร่แสงอรุณ หจก.ภาสิน ต.บางม่วง อ.เมือง จ.นครสวรรค์
ระยะเวลา วิธีดำเนินการวิจัย เป้าหมาย
เดือนที่ 1 กิจกรรมศึกษาและเก็บรวบรวมข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ ปริมาณน้ำที่ต้องการใช้ ระยะความสูงเฮดของน้ำ ความเข้มแสงอาทิตย์
สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ข้อมูลเบื้องต้นของปริมาณน้ำที่ต้องการใช้ ระยะความสูงเฮดของน้ำ ความเข้มแสงอาทิตย์
เดือนที่ 2 กิจกรรมออกแบบระบบสูบน้ำ คำนวณหาขนาดของปั๊มสูบน้ำ และออกแบบการวางระบบท่อสูบน้ำ
สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ผลการออกแบบระบบสูบน้ำ คำนวณหาขนาดของปั๊มสูบน้ำ และออกแบบการวางระบบท่อสูบน้ำ
เดือนที่ 3และ4 กิจกรรมออกแบบขนาดกำลังไฟฟ้าของระบบการผลิตไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อจ่ายให้กับระบบสูบน้ำ
สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ผลการออกแบบขนาดกำลังไฟฟ้าของระบบการผลิตไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์
เดือนที่ 5 กิจกรรมออกแบบภาพรวมของระบบและติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้แบบภาพรวมของระบบ และได้ระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์
เดือนที่ 6 กิจกรรมปรับปรุงแก้ไขและทดสอบประสิทธิภาพของระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ผลการปรับปรุงและผลการทดสอบระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์
เดือนที่ 7และ 8 กิจกรรมทดสอบประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ผลการทดสอบประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์
เดือนที่ 9 กิจกรรมการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ ได้ผลการการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์
เดือนที่ 10-12 สังเคราะห์งานวิจัยและสรุปผลการดำเนินงานและสรุปผลงานวิจัยและทำรายงานผลการวิจัยฉบับสมบูรณ์
ได้ผลการสังเคราะห์งานวิจัยและได้รายงานผลการวิจัยฉบับสมบูรณ์ และได้ระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์บริเวณสถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ เพื่อเป็นศูนย์การเรียนรู้และถ่ายทอดเทคโนโลยีให้ชุมชน
|
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | ได้ผลการสังเคราะห์งานวิจัยและได้รายงานผลการวิจัยฉบับสมบูรณ์ และได้ระบบสูบน้ำด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์บริเวณสถานที่ ไร่แสงอรุณ ตำบลบางม่วง อำเภอเมือง จังหวัดนครสวรรค์ เพื่อเป็นศูนย์การเรียนรู้และถ่ายทอดเทคโนโลยีให้ชุมชน |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 80 ครั้ง |