โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) จัดทำโดย นางสาววชิราภรณ์ พรมคำแหง นางสาวณัฐกานต์ แสงรี นางสาวสุนิตา แก้ววงษา ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 ครูที่ปรึกษา นางสาวเอิ้มอ้อ อิ้มพัฒน์ ตำแหน่ง ครูวิทยฐานะ ครูชำนาญการพิเศษ นายเทิดศักดิ์ ลานนท์ ตำแหน่ง ครูวิทยฐานะ ครูชำนาญการ โรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ อำเภอวานรนิวาส จังหวัดสกลนคร สังกัดองค์การบริหารส่วนจังหวัดสกลนคร
กิตติกรรมประกาศ โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) สำเร็จลุล่วงไปได้ด้วยดี จึงขอกราบขอบพระคุณอย่างสูงยิ่ง นายนนทชัย เวยสาร ผู้อำนวยการโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ ได้ให้การสนับสนุนงบประมาณในการจัดทำ โครงงาน นายพิทักษ์ สร้อนสนธิ์ รองผู้อำนวยการโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ได้ให้กำลังใจอย่างใกล้ชิด ขอขอบพระคุณนายประณีต หลงเคน และนายณรงค์ศักดิ์ นามฮุง ได้ให้ความอนุเคราะห์จัดทำเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ขอขอบพระคุณนายพิทักษ์ ไชยชนะ ได้ให้ความช่วยเหลือตรวจสอบระบบแผงโซล่าเซลล์ ขอบคุณนายณฐวัฒน์ บุระเนต ได้ช่วยจัดทำเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ขอขอบพระคุณ คณะครูและนักเรียน ได้ให้ร่วมกันประเมินความพึงพอใจที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ขอขอบพระคุณนางสาวเอิ้มอ้อ อิ้มพัฒน์ และนายเทิดศักดิ์ ลานนท์ ครูที่ปรึกษาโครงงาน ที่ได้ให้คำชี้แนะ และกำกับดูแลการดำเนินการทดลองจนแล้ว เสร็จ และขอขอบพระคุณบิดา มารดา และผู้ปกครองของพวกเราทุกท่านที่ได้สนับสนุน และส่งเสริมให้พวกเรา จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) จนสำเร็จลุล่วงไปด้วยดี นางสาววชิราภรณ์ พรมคำแหง นางสาวณัฐกานต์ แสงรี นางสาวสุนิตา แก้ววงค์ษา คณะผู้จัดทำ ก
โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) ผู้จัดทำ 1. นางสาววชิราภรณ์ พรมคำแหง 2. นางสาวณัฐกานต์ แสงรี 3. นางสาวสุนิตา แก้ววงค์ษา ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 ครูที่ปรึกษา 1. นางสาวเอิ้มอ้อ อิ้มพัฒน์ ครู วิทยฐานะ ครูชำนาญการพิเศษ 2. นายเทิดศักดิ์ ลานนท์ ครู วิทยฐานะ ครูชำนาญการ โรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ สังกัดองค์การบริหารส่วนจังหวัดสกลนคร ปีการศึกษา ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2566 บทคัดย่อ พลังงานเชื้อเพลิงจัดเป็นพลังงานสิ้นเปลืองอีกรูปหนึ่ง ที่นำมาเผาไหม้แล้วจะให้พลังงานความร้อนออกมา คณะผู้จัดทำโครงงานจึงมองเห็นความสำคัญของแหล่งพลังงานที่ครัวเรือนเหลือใช้ นั้นก็คือน้ำมันพืชที่มีคุณภาพต่ำ ที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่สูง ปนเปื้อนน้ำและเศษอาหาร ส่งผลให้มีค่าความเป็นกรดที่สูง (Acid value) จากการสลายตัวของไตรกลีเซอร์ไรด์เป็นกรดไขมันอิสระ (Free fatty acid) จากกระบวนการสลายตัวด้วยน้ำ (Hydrolysis) จึงมีความจำเป็นที่ต้องทิ้งไป คณะผู้จัดทำจึงนำกลับมาเปลี่ยนรูปให้เป็นพลังงานความร้อน โดยใช้ พลังงานหมุนเวียนประเภทพลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวกระตุ้นให้เปลี่ยนรูปพลังงาน จึงจัดทำเป็นโครงงาน เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) ขึ้นมา เพื่อประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน เปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้ น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิงกับแหล่งพลังงานความร้อนอื่น และศึกษาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อ เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยศึกษาและสืบค้นแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับหลักการและการทำงานของเตาไฟ ออกแบบ เตา เตรียมวัสดุและอุปกรณ์ นำเหล็กท่อกลม แผ่นเพลตเหล็ก เหล็กกล่อง ท่อเหล็กกลม เชื่อมต่อเข้ากัน และต่อ พัดลมเป่าอากาศ พัดลมดูดควัน และประกอบชุดแผงโซลาเซลล์ แบตเตอรี่และตัวแปลงไฟ จากนั้นใช้เครื่องวัด อุณหภูมิอินฟราเรด ระบบดิจิตอล วัดความร้อนของเตาชนิดต่าง ๆ ใช้เครื่องวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) วัดปริมาณการบ่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และให้คณะครู บุคลากร และนักเรียนโรงเรียนธาตุทองอำนวย วิทย์ จำนวน 30 คน ทำแบบทดสอบความพึงพอใจที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน จากการศึกษาพบว่า เตารักษโลก รักษ์พลังงาน มีค่าใช้จ่ายต้นทุนการผลิตอยู่ในระดับกลาง แต่สามารถใช้ งานได้ตลอด ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นหลังการใช้งาน และลดต้นทุนรายจ่ายค่าพลังงานเชื้อเพลิง อุณหภูมิเฉลี่ยของ พลังงานความร้อนของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงานจะเพิ่มขึ้นตามระดับแรงดันอากาศ ระยะเวลาน้ำเดือดและ การปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะมีปริมาณลดลง ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันอากาศ และอุณหภูมิพลังงาน ความร้อนของเตาเพิ่มขึ้น และบุคลากรในโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์มีความพึงพอใจมากถึงมากที่สุด คิดเป็นร้อย ละ 97.09 ซึ่งคุณภาพด้านวัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน ได้รับความพึงพอใจมากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 100 รองลงมา วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน และความเหมาะสมของราคาวัสดุที่ นำมาใช้งาน ตามลำดับ ข
สารบัญ กิตติกรรมประกาศ ก บททคัดย่อ ข สารบัญ ค สารบัญตาราง ง สารบัญภาพ จ บทที่ 1 บทนำ 1 1.1 ที่มาและความสำคัญ 1 1.2 วัตถุประสงค์ 1 1.3 สมมติฐาน 1 1.4 ขอบเขตการศึกษา 1 1.5 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 2 1.6 นิยามศัพท์ 2 บทที่ 2 เอกสารที่เกี่ยวข้อง 3 2.1 ไขมันและน้ำมัน (fats and oils) 3 2.2 เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ 8 2.3 ความดันอากาศ 11 2.4 การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ 12 2.5 ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับความพึงพอใจ 19 2.6 โครงงานวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง 20 บทที่ 3 วิธีการดำเนินงาน 22 3.1 วัสดุ อุปกรณ์ 22 3.2 วิธีการดำเนินงาน 22 บทที่ 4 ผลการดำเนินงาน 29 บทที่ 5 สรุปและอภิปรายผล 34 5.1 สรุปผลและอภิปรายผล 34 5.2 ปัญหา อุปสรรค 34 5.3 ข้อเสนอแนะ 35 บรรณานุกรม 36 ภาคผนวก 26 ภาคผนวก ก ขั้นตอนการผลิตถ่านกัมมันต์และศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพ ของแผ่น foots ดูดซับกลิ่น 27 ภาคผนวก ข แบบวัดความพึงพอใจของผู้ทดลองใช้ที่มีต่อแผ่น foots ดูดซับกลิ่น 31 ค
สารบัญตาราง ตารางที่ 2.1 แสดงกรดไขมันที่เปนสวนประกอบของน้ำมันและไขมันบางชนิด 5 4.1 แสดงการเปรียบเทียบราคาเตาและพลังงานเชื้อเพลิงของเตาชนิตต่าง ๆ 30 4.2 แสดงผลการศึกษาพลังงานความร้อนที่แปรผกผันกับระดับแรงดันอากาศของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 30 4.3 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ใช้น้ำเปล่าและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน 31 4.4 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ที่ใช้น้ำพืชและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน 31 4.5 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตาต่างชนิดกัน โดยใช้น้ำเปล่าและน้ำมันพืช เป็นตัวอย่างทดสอบ 32 4.6 แสดงผลความพึงพอใจต่อ “เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง” ของบุคลากรในโรงเรียน จำนวน 30 คน 33 ง
สารบัญภาพ ภาพที่ 2.1 แสดงน้ำมัน สถานะของเหลว 3 2.2 แสดงโครงสร้างของกรดไขมันอิ่มตัว 6 2.3 แสดงปฏิกิริยาการเผาไหม้ 10 2.4 แสดงสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ 12 2.5 แสดงรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนที่ผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ 13 2.6 แสดงรังสีแสงอาทิตย์ 14 2.7 แสดงการเปรียบเทียบรังสีอาทิตย์กับพื้นที่รับรังสี 14 2.8 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบจ่ายโหลดโดยตรง 10 2.9 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระทำงานร่วมกับแบตเตอรี่ 10 2.10 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า 15 2.11 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน 16 2.12 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ก่อนได้รับแสง 17 2.13 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อเริ่มได้รับแสง 17 2.14 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อได้รับแสงและเกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า 17 3.1 แสดงการออกแบบเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 23 3.2 แสดงการเชื่อมท่อเหล็กกลมกับแผ่นเพลต 24 3.3 แสดงการประกอบชุดฐานของเตาไฟ 24 3.4 แสดงการเชื่อมต่อท่อส่งอากาศและท่อส่งน้ำมัน 24 3.5 แสดงการประดิษฐ์ชุดเก็บและปล่อยน้ำมัน 24 3.6 แสดงการประกอบชุดเก็บและปล่อยน้ำมันเข้ากับท่อส่งน้ำมัน 25 3.7 แสดงการประกอบพัดลมเป่าอากาศเข้ากับท่อส่งอากาศ 25 3.8 การประกอบชุดพัดลมดูดควัน เข้ากับชุดเตา 25 3.9 แสดงการประกอบชุด แผงโซลาเซลล์ แบตเตอรี่และตัวแปลงไฟเข้ากับชุดพัดลมเป่าและดูดอากาศ 26 4.1 แสดงเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง 30 จ
บทที่ 1 บทนำ 1.1 ที่มาและความสำคัญ พลังงาน ถือเป็นหัวใจสำคัญในการพัฒนาประเทศ ซึ่งครอบคลุมวิถีชีวิตของคนในทุกด้าน แต่ความ ต้องการพลังงานของโลกเพิ่มมากขึ้นในทุก ๆ ปีเนื่องจากสาเหตุสำคัญ คือ จำนวนประชากรบนโลกเพิ่มมากขึ้น และมีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นปัญหาที่เกิดขึ้น คือ ทำอย่างไรจึงจะจัดหาพลังงานให้เพียงพอแก่ความต้องการโดย ต้องคำนึงถึงความปลอดภัย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้พลังงานนั้นด้วย จึงคิดหาพลังงานจากแหล่ง พลังงานทดแทนหรือพลังงานหมุนเวียน เพื่อมาทดแทนพลังงานฟอสซิล ซึ่งมีปริมาณจำกัดและปริมาณน้อยลง นอกจากนี้ปัญหาที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล คือ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก ซึ่งเป็นผลกระทบและปัญหาที่ต้องแก้ไขโดยเร็ว นอกจากนี้ พลังงานเชื้อเพลิงจัดเป็นพลังงานสิ้นเปลืองอีกรูปหนึ่ง ที่นำมาเผาไหม้แล้วจะให้พลังงานความ ร้อนออกมา ซึ่งคนส่วนใหญ่นิยมใช้ก๊าซธรรมชาติ ถ่าน ฟืน และไฟฟ้า เป็นต้นกำเนิดของพลังงานความร้อน ซึ่ง มองข้ามแหล่งพลังงานที่เหลือใช้ในครัวเรือน คณะผู้จัดทำโครงงานจึงมองเห็นความสำคัญของแหล่งพลังงานที่ ครัวเรือนเหลือใช้นั้นก็คือน้ำมันพืชที่มีคุณภาพต่ำที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่สูง ปนเปื้อนน้ำและเศษอาหาร ส่งผลให้มีค่าความเป็นกรดที่สูง (Acid value) จากการสลายตัวของไตรกลีเซอร์ไรด์เป็นกรดไขมันอิสระ (Free fatty acid) จากกระบวนการสลายตัวด้วยน้ำ (Hydrolysis) จึงมีความจำเป็นที่ต้องทิ้งไป คณะผู้จัดทำจึงนำกลับมา เปลี่ยนรูปให้เป็นพลังงานความร้อน โดยใช้พลังงานหมุนเวียนประเภทพลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวกระตุ้นให้เปลี่ยน รูปพลังงาน จึงจัดทำเป็นโครงงาน เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) ขึ้นมา วัตถุประสงค์ 1.2.1 เพื่อประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง 1.2.2 เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็น เชื้อเพลิงกับแหล่งพลังงานความร้อนอื่น 1.2.3 เพื่อศึกษาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 1.3 สมมติฐาน เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง สามารถให้พลังงานความร้อนได้ดีเทียบเท่ากับแหล่ง พลังงานความร้อนอื่น สามารถส่งเสริมการรักษ์โลก รักษ์พลังงาน และได้รับความพึงพอใจในระดับ ดี 1.4 ขอบเขตการศึกษา 1.4.1 น้ำมันมือสอง คือ น้ำมันพืชที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่สูง ปนเปื้อนน้ำและเศษอาหาร 1.4.2 ระยะเวลา ตั้งแต่วันที่ 29 พ.ค. – 30 มิ.ย. 2566 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2566 1.4.3 สถานที่ศึกษา โรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ อำเภอวานรนิวาส จังหวัดสกลนคร
1.4.4 ตัวแปรที่เกี่ยวข้อง ตัวแปรต้น เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ตัวแปรตาม สามารถให้ความร้อนได้ดี และลดการเกิดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ตัวแปรควบคุม ปริมาณเชื้อเพลง(น้ำมันมือสอง) ระยะห่างระหว่างภาชนะกับฐานเตา ระดับ แรงดันอากาศ ปริมาณน้ำ จำนวนผู้ทดลอง 1.5 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 1.5.1 สามารถนำของเหลือใช้นำกลับมาแปรรูปกลับมาใช้ใหม่ 1.5.2 สามารถนำมาประดิษฐ์เป็นเครื่องใช้ในครัวเรือนที่ประหยัด และคุ้มค่า รักโลก รักษ์พลังงาน 1.6 นิยามศัพท์ เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน หมายถึง เตาน้ำมันพืชที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่สูง ปนเปื้อนน้ำและ เศษอาหาร ตัวเตาประดิษฐ์จากเศษเหล็ก และพลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวกระตุ้นให้เกิดพลังงานกล ให้เตาทำงาน เปลี่ยนรูปพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อน มลพิษในอากาศ หมายถึง ปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในอากาศขณะแหล่งกำเนิดพลังงาน ความร้อนทำงาน
บทที่ 2 เอกสารที่เกี่ยวข้อง โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) ผู้จัดทำโครงงานได้ศึกษาค้นคว้าจากเอกสาร และผลการศึกษาโครงงาน วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องมาประกอบการทำโครงงานในครั้งนี้ ตามลำดับต่อไปนี้ 2.1 ไขมันและน้ำมัน 2.2 เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ 2.3 ความดันอากาศ 2.4 การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ 2.5 ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับความพึงพอใจ 2.6 โครงงานที่เกี่ยวข้อง 2.1 ไขมันและน้ำมัน (fats and oils) น้ำมันและไขมันหรือลิปด (lipid) เปนกลุมของสารอินยที่เปนไข มัน (fat) หรือสารที่มีลักษณะไขมันเกิดขึ้นโดยธรรมชาติ ลิปดมทั้งในพืช และสัตว ไขมัน น้ํามัน (oil) ไข (wax) และสารประกอบอีกหลายชนิดจัด รวมกันเปนลิปด แมวาลิปดจะมีโครงสรางโมเลกุลแตกตางกันอยางมากก็ ตาม การที่จัดเปนกลุมเดียวกันเพราะมีลักษณะการละลายคลายคลึงกัน โดยทั่วไปลิปดละลายในตัวทําละลายอินทรียไมมีขั้ว (nonpolar solvent; เชน คลอโรฟอรม อีเธอร เบนซีน และอื่นๆ) แตไมละลายในน้ำ การที่ลิปดมีสมบัติการละลายในตัวทําละลาย ชนิดตางๆ ได ทําใหสามารถบอกความแตกตางไดวาสารใดเปนลิปด คารโบไฮเดรต หรือโปรตีนในระหวางกลุมของสารตางๆ ที่เปนลิปด ดวยกันนั้นไดแก ไขมันธรรมชาติ(natural fats) ฟอสโฟลิปด (phospholipids) ซีรีโบไซด (cerebosides) สเตีย รอยด (steroids) และไลโปโปรตีน (lipoproteins) สารประกอบอื่นๆ ซึ่งอาจจะพิจารณาไดวาเปน ลิปดไดอีก เชน วิตามิน A D E และ K ลิปดเปนสวนประกอบที่สําคัญอยางหนึ่งในอาหาร เปนสารที่ใหพลังงานแกรางกายสูงกวาคารโบไฮเดรต และเปนแหลงของกรดไขมันที่จําเปนตอรางกาย และยังชวยดูดซึมวิตามินพวกที่ละลายไดในไขมัน ชวยปองกันการ กระทบกระเทือนของอวัยะภายใน นอกจากนั้นลิปดยังเปนสารประกอบที่แสดงบทบาทสําคัญมากในแงโครงสราง หนาที่และเปนสวนประกอบของเยื่อหุมเซลล (cell membrane) เนื่องจากลิปดมีลักษณะการละลายจําเพาะ จึง ทําหนาที่ขัดขวางการแลกเปลี่ยนสารจากภายในเซลลไปยังของไหลนอกเซลล (extracellular fluid) นอกจากนั้น ลิปดยังสามารถเกิดเปนไลโปโปรตีนเชิงซอนกับโปรตีนและเอนไซมตางๆ ทําใหสมบัติทางเคมีและหนาที่ของเยื้อหุ มเซลลนั้นซับซอนมากขึ้น ภาพ 2.1 แสดงน้ำมัน สถานะของเหลว ที่มา : https://www.trueplookpanya.com/ learning/detail/34049 สืบค้นเมื่อ : 31 พฤษภาคม 2566
1. ประเภทของลิปด ลิปดอาจแบงออกไดเปนสองกลุม กลุมที่หนึ่งเปนพวกไขมัน น้ํามัน และไข ซึ่งเปนสารสามารถแยก สลายหรือ saponified ไดดวยสารละลายเบส กลุมที่สองเปนกลุมลิปดที่ไมสามารถแยกสลายไดดวยเบส เชน สเตีย รอยด โคเลสเตอรอล (cholesterol) เปนตน นอกจากนี้ลิปดยังสามารถแบงตามลักษณะ การเกิดไดอีกเปน simple lipids, compound lipids และ derived lipids ดังนี้ ลิปดอยางงาย (Simple lipids) เปนเอสของกรดไขมัน (fatty acids) กับแอลกอฮอลชนิด ตาง ๆ ลิปดชนิดนี้ยังสามารถแบงยอยเปน 1. ไขมันและน้ำมัน (fats and oils) น้ำมันและไขมันเปนเอสเทอรของกลีเซอรอลและกรด ไขมันโซยาว (fatty acid) ถาเปนของเหลวที่อุณหภูมิหองเรียกวาน้ำมัน (oil) ถาเปนของแข็งที่อุณหภูมิหองเรียกว าไขมัน (fat) กรดไขมันเปนไดทั้งชนิดอิ่มตัวและไมอิ่มตัว เนื่องจากกรดไขมันมีเปนจํานวนมากจึงทําใหมีไขมันสัตว และน้ำมันพืชในธรรมชาติมากมายหลายชนิดตามไปดวย หมูไฮดรอกซิลทั้งสามหมูของกลีเซอรอลสามารถถูกเอ สเทอริไฟดโดยกรดไขมันชนิดตาง ๆ กัน ทําใหเกิดเปนโมโน ไดหรือไตรกลีเซอไรด เอสเทอรของกลีเซอรอล (ไขมัน และน้ำมัน) นั้นเปนกลีเซอไรด ไตรเอสเทอรของกลีเซอรอลเปนกลีเซอไรด เปนลิปดที่หมูไฮดรอกซิลทั้งสามหมูในกลีเซอรอล ถาถูกเอ สเทอริไฟดดวยกรดไขมันชนิดเดียวกันจะเปนกลีเซอไรดชนิดเชิงเดี่ยว (simple glyceride) แตถาถูกเอสเทอริไฟดด วยกรดไขมันตางชนิดกันจะใหกลีเซอไรดเชิงผสม (mixed glyceride) ตัวอยางเชน กลีเซอไรดทั้งชนิดเชิงเดี่ยวและชนิดเชิงผสมเปนองคประกอบของน้ํามันและไขมันที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ น้ำมันและไขมันในธรรมชาติสวนใหญเปนชนิดกลีเซอไรดเชิงผสมมากกวาที่จะเปนเชิงเดี่ยว และสวนประกอบของ ไขมันจะระบุเปนจํานวนรอยละของกรดไขมันที่มีอยูในสารนั้น ๆ ตัวอยางเชน น้ำมัน โอลีฟจะมีกรดโอเลอิก ประมาณรอยละ 83 กรดไลโนเลอิกรอยละ 7 กรดพาลมิติกรอยละ 6 และกรดสเตียริกรอย 4 รายละเอียดของกรด ไขมันมีอยูในน้ำมันและไขมันดังในตาราง
ตาราง 2.1 แสดงกรดไขมันที่เปนสวนประกอบของน้ำมันและไขมันบางชนิด กรดอินทรียที่ไมมีความแตกตางกันอยางชัดเจน ทั้งนี้ขึ้นอยูกับจุดหลอมเหลวของสาร หรือ ขึ้นอยูกับโครงสรางของหมูR ของกรดไขมัน โดยทั่วไปเมื่อหมูR เปนกรดไขมันอิ่มตัวจะไดกลีเซอไรดที่ เปนของแข็งและเมื่อ R เปนกรดไขมันไมอิ่มตัวกลีเซอไรดที่ไดจะเปนของเหลว ดังนั้งในน้ํามันหมูR จะเปนหมูที่ไมอิ่มตัวมีพันธะคูระหวางคารบอน-คารบอนหลายพันธะคูสวนในไขมันหมูR มีพันธะคูคาร บอนคารบอนนอย แสดงชนิดของกรดไขมันที่มีอยูในน้ํามันและไขมัน กรดไขมันขนาดใหญจะพบใน ไขมันสัตวมากกวาในไขมันพืช ตามปกติไขมันสัตวจะมีกรดพาลมิติก (palmitic acid) หรือกรดสเตียริก (stearic acid) ไขมันพืชสวนใหญจะมีกรดไขมันไลโนเลอิก (linoleic acid) ซึ่งกรดไขมันนี้พบนอยมาก ในไขมันสัตว กรดไขมันไมอิ่มตัวสวนใหญจะอยูในรูปแบบซีส-ไอโซเมอร ทั้งนี้เพราะมีพันธะคูคารบอนคารบอน ตัวอยางเชน กรดริซิโนเลอิก (ricinoleic acid) ซึ่งเปนองคประกอบของน้ำมันระหุง (castor oil) จะอยูในรูปซีส-ไอโซเมอร ดังนี้ 2. ไข (waxes) เปนเอสเทอรของกรดไขมันกับแอลกอฮอลที่ไมใชกลีเซอรีน ไขแตกตางจากไขมัน และน้ำมันที่ตางกันก็เปนเอสเทอร แตไมเปนเอสเทอรของกลีเซอรอล ไขเปนเอสเทอรของกรดไขมันโซยาวและแอ ลกอฮอลที่มีหมูไฮดรอกซิล 1 หมู(monohydric alcohol) ทั้งกรดและแอลกอฮอลจะมีความยาวของตั้งแต 16 ถึง 36 คารบอนอะตอม และทั้งคูจะมีคารบอนอะตอมเปนเลขคูสูตรทั้วไปของไขเหมือน เชน เอสเทอร์ มีจุดหลอมเหลวอยูระหวาง 310-373 K เมื่อนําเอาไขไป saponified โดยเบสจะให
ผลผลิตที่ไมละลายในน้ำ (โดยเฉพาะแอลกอฮอลโซยาวที่เกิดขึ้น) ซึ่งแตกตางจากไขมันและน้ำมัน ไขอาจจะมีสาร อื่นเจือปนอยูบางเล็กนอย (เชน กรดไขมันและสเตียรอยด) ตามปกติไขจะเปราะและมีความแข็งมากกวาไขมันไข นําไปใชประโยชนอยางอื่นมากมาย อาทิเชน สารขัดมัน ขัดรองเทา เทียนไข และเครื่องสําอาง เปนตน ไขมีอยูดวยกันสองชนิด คือ ขี้ผึ้ง (beeswax) และเทียนไข (spermaceti) ขี้ผึ้งจะมีสูตร C15H31CO2C30H61 สวนใหญเปนเอสเทอร Ceryl myristate สวนเทียนไขนั้นไดจากน้ํามันในสองของปลาวาฬ สวนใหญเปนเอสเทอร Cetyl palmitate, C15H31CO2C16H33 ไขคารนูบา(Carnauba Wax) ซึ่ง เคลือบอยูตามใบของตนปาลมคารนูบา (Carnauba) ที่พบในประเทศบราซิลนั้นสวนใหญจะเปน Myricyl Cerotate (C25H51CO2C31H63) สมบัติทั่วไปของไขมันและน้ำมัน 1. ไขมันและน้ำมันละลายได้ดีในเฮกเซน เพราะเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว 2. ไขมันหรือน้ำมัน 1 โมเลกุล เกิดจากกลีเซอรอล 1 โมเลกุล รวมตัวกับกรดคาร์บอกซิลิก (carboxylic acids) หรือกรดไขมัน 3 โมเลกุล ไขมันที่พบส่วนใหญ่เป็นไตรกลีเซอไรด์ 3. กรดไขมันอิ่มตัวมีพันธะเดี่ยวระหว่างคาร์บอนอะตอมเท่านั้น กรดไขมันไม่อิ่มตัวจะมีพันธะคู่อย่างน้อย 1 พันธะ 4. กรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดเพิ่มขึ้น ตามจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่ เพิ่มขึ้น 5. กรดไขมันที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนเท่ากัน แต่มีจำนวนพันธะคู่แตกต่างกัน จำนวนพันธะคู่ที่เพิ่มขึ้น จะทำให้จุดหลอมเหลวลดลง ยิ่งพันธะคู่มากจุดหลอมเหลวยิ่งต่ำ 6. กรดไขมันอิ่มตัว ได้แก่ ลอริก ไมริสติก ปาล์มิติก สเตียริก กรดไขมันไม่อิ่มตัว ได้แก่ ปาล์มิโตเลอิก โอเล อิก ไลโนเลอิก ไลโนเลนิก 7. กรดไขมันอิ่มตัว มีสูตรทั่วไป คือ CnH2nO2 กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่ 1 พันธะ มีสูตรทั่วไป คือ CnH(2n-2)O2 กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่ 2 พันธะ มีสูตรทั่วไป คือ CnH(2n-4)O2 ภาพ 2.2 แสดงโครงสร้างของกรดไขมันอิ่มตัว ที่มา : https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/34049 สืบค้นเมื่อ : 31 พฤษภาคม 2566 8. การบริโภคอาหารประเภทไขมันหรือน้ำมัน จะถูกน้ำดีเปลี่ยนเป็นอิมัลชันก่อน จากนั้นเอนไซม์ไลเปสจะ เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ได้กรดไขมันและกลีเซอรอล ซึ่งจะถูกร่างกายดูดซึมไปใช้ ถ้าใช้ไม่หมดจะเปลี่ยนเป็นไขมัน สะสมไว้ในเนื้อเยื่อ และตามอวัยวะต่างๆ ทำให้เป็นโรคอ้วน
9. ไขมันและน้ำมันเมื่อทิ้งไว้นานๆ จะเกิดการเหม็นหืน ซึ่งสามารถป้องกันได้โดย เก็บที่อุณหภูมิต่ำ ปิด ภาชนะให้สนิท เพื่อไม่ให้สัมผัสกับออกซิเจนและไอน้ำในอากาศ รวมถึงเติมสารป้องกันการเหม็นหืน เช่น BHA BHT หรือ วิตามินอี เป็นต้น 10. ไขมันหรือน้ำมันที่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว สามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน เรียกว่าปฏิกิริยา ไฮโดรจีเนชัน จะเปลี่ยนน้ำมันที่มีสถานะเป็นของเหลวให้เป็นของแข็ง ใช้ในกระบวนการทำเนยเทียม (มาร์การีน) 11. เมื่อต้มไขมันหรือน้ำมันกับสารละลายเบส จะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ได้เกลือของกรดไขมันหรือสบู่ และกลีเซอรอล ปฏิกิริยานี้เรียกว่า สะปอนนิฟิเคชัน (saponification) หน้าที่ของน้ำมัน 1. เป็นโครงสร้างหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ 2. เป็นแหล่งพลังงานให้พลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรีต่อกรัม 3. ช่วยป้องกันการสูญเสียความร้อนของร่างกาย 4. ป้องกันการสูญเสียน้ำ ทำให้ผิวหนังชุ่มชื้น ไม่หยาบกร้าน 5. ทำให้ขน ผม เล็บ สุขภาพดี 6. ช่วยละลายและดูดซึมวิตามิน A, D, E และ K การเกิดกลิ่นเหม็นหืน การป้องกัน เติมสารกันเหม็นหืน (Antioxidiant) เช่น วิตามิน E วิตามิน C สาร BHT Saponification เป็นปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสไขมันและน้ำมันด้วยเบส เป็นปฏิกิริยาที่เกิดจากไขมันและ น้ำมันกับด่าง เกิดเกลือของกรด ไขมัน (สบู่) กับกลีเซอรอล ดังนี้ วิธีจัดการกับน้ำมันที่ใช้แล้ว 1. นำมาใช้ซ้ำหรือรียูส (Reuse) - น้ำมันกลับมาใช้ซ้ำ แต่ควรใช้ซ้ำแค่เพียงหนึ่งหรือสองครั้งเท่านั้น ไม่เช่นนั้นอาจนำไปสู่โรค ร้ายแรงอย่างมะเร็งได้ - นำไปผสมกับขนมปังเก่า ข้าว หรือธัญพืช เพื่อใช้เลี้ยงไก่และหมูได้ - นำน้ำมันที่ใช้แล้วมาใช้แทนน้ำมันตะเกียงได้ - นำน้ำมันที่ใช้แล้วมาใช้แทนครีมโกนหนวดหรือโกนขน - นำไปผสมเป็นปุ๋ยอาหารของไส้เดือนดิน และนำไปฉีดไล่แมลงได้
2. นำไปแปรรูปหรือรีไซเคิล (Recycle) - นำไปแปรรูปเป็นน้ำมันไบโอดีเซล ใช้แทนน้ำมันปิโตรเลียมไร้สารพิษและย่อยสลายได้เองตาม ธรรมชาติด้วย 3. กำจัดทิ้ง - นำน้ำมันเทใส่กระป๋องที่แล้วนำไปแช่จนแข็ง - นำน้ำมันเทใส่ถุงหรือภาชนะแล้วปิดให้แน่นสนิท จากนั้นก็นำไปทิ้งใส่ถังขยะ - เทผสมน้ำมันลงในทราย ทรายแมว แป้ง หรือขี้เลื่อย เหนียวติดกันเป็นก้อน 2.2 เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ เชื้อเพลิง หมายถึง สารที่สามารถเผาไหมไดโดยงายเมื่อทําปฏิกิริยากับอากาศหรือออกซิเจน และความร อนที่เกิดขึ้นจากการเผาไหมนั้นสามารถนํามาใชงานอยางไดคุมคาทางเศรษฐกิจ ดังนั้น การจะนําสิ่งใดมาใชเปนเชื้อ เพลิงไดนั้น จําเปนตองสามารถผลิตไดเปนจํานวนมาก สามารถจัดหามาใชไดอยางสะดวกเก็บรักษาขนสงและใช งานไดงาย นอกจากนี้สารที่เกิดจากการเผาไหม (เชน ไอเสียขี้เถา เปนตน) ตองไมทําใหเกิดมลพิษ ตอสิ่งแวดลอม เชนทางอากาศ ทางน้ำ ฯลฯ เชื้อเพลิงสามารถแบงออกไดตามสภาพทางกายภาพ เปนเชื้อเพลิงกาซ เชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง 2.2.1 เชื้อเพลิงกาซ เชื้อเพลิงกาซเปนเชื้อเพลิงที่อยูในสถานะกาซภายใตอุณหภูมิและความดันปกติแบงออกเปน กาซธรรมชาติซึ่งเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ขอดี 1) เทียบกับเชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลวแลวแมวาปริมาณอากาศสวนเกิน (Excess air) จะมีนอยก็ ยังสามารถเผาไหมสมบูรณไดงายกวา เผาไหมไดอยางมีเสถียรภาพ มีประสิทธิภาพในการเผาไหมสูง 2) นอกจากการอุน (Preheat) อากาศที่ใชในการเผาไหม (Combustion air) แลวยังสามารถอุนตัว เชื้อเพลิงเองไดอีกดวย ดังนั้น แมวาเชื้อเพลิงจะมีคาความรอนคอนขางต่ำแตก็สามารถเผาไหมใหอุณหภูมิสูงได 3) สามารถปรับระดับการเผาไหมไดสะดวกดวยวาลวปรับ ดังนั้น จึงสามารถจุดไฟและดับไฟไดงายและ สามารถปรับอัตราสวนระหวางเชื้อเพลิงและอากาศไดตามที่ตองการ รวมทั้งยังสามารถใชระบบ ควบคุมอัตโนมัติระบบควบคุมอุณหภูมิใหความรอนเฉพาะที่หรือใหความรอนกระจายทั่วสม่ําเสมอ หรือปรับสภาพ บรรยากาศภายในเตาเผาไดสะดวกอีกดวย 4) ไมมีขี้เถาเปนสวนประกอบในเชื้อเพลิง 5) มีสวนผสมของกํามะถันนอยมากจึงไมทําใหเกิดมลพิษทางอากาศคือซัลเฟอรไดออกไซด ขอเสีย 1) เทียบกับความรอนที่ไดเทากัน ตองใชปริมาตรมากกวาเชื้อเพลิงอื่นๆ จึงไมสะดวกในการขนสงลําเลียง 2) การเก็บกักกาซตองใชถังกาซ จึงมีคาใชจายดานสิ่งกอสรางสูง 3) ราคาคาเชื้อเพลิงแพงกวาเชื้อเพลิงเหลว 4) ตองควบคุมความปลอดภัยอยางเขมงวดเนื่องจากมีอันตรายจากการรั่วไหลและการระเบิด
2.2.2 เชื้อเพลิงเหลว เชื้อเพลิงเหลว หมายถึง เชื้อเพลิงที่อยูในสถานะของเหลวภายใตอุณหภูมิและความดันปกติ เชื้อเพลิงเหลวที่ใชกันทั่วไปในปจจุบันเกือบทั้งหมดจะเปนเชื้อเพลิงปโตรเลียม การผลิตเชื้อเพลิงเหลวจะนําน้ํามันดิบ ที่ขุดไดจากบอน้ํามัน มากลั่น แยกสลาย (แยกสลายดวย Catalyst แยกสลายดวยการทําปฏิกิริยากับไฮโดรเจน เป นตน) ทําAlkylation กลั่นลําดับสวน ฯลฯ เพื่อแปรรูปเปนผลิตภัณฑปโตรเลียมที่เหมาะสมกับวัตถุประสงคการใช งานแตละประเภท ขอดี 1) มีคาความรอนสูง 2) ราคาถูกเทียบตอคาความรอนหนึ่งหนวย 3) จัดเก็บและขนสงสะดวกไมคอยเสื่อมสภาพระหวางการจัดเก็บ 4) ประสิทธิภาพในการเผาไหมสูง 5) มีขี้เถานอย 6) เผาไหมงายใชระบบควบคุมอัตโนมัติไดงาย ขอเสีย 1) อุณหภูมิในการเผาไหมสูง ทําใหเกิดความรอนในบางจุดที่อาจสูงเกินไปไดงาย 2) น้ำมันหนักจะมีองคประกอบของกํามะถันมากเปนสาเหตุของมลพิษทางอากาศไดงาย 3) หัวเผาเชื้อเพลิง (Burner) บางชนิดจะทําใหเกิดเสียงดังไดงาย 2.2.3 เชื้อเพลิงแข็ง เชื้อเพลิงแข็ง หมายถึง เชื้อเพลิงที่ใชงานในสภาพที่เปนของแข็ง เชื้อเพลิงแข็งหลักๆ ไดแก เชื้อเพลิงธรรมชาติเชน ถานหิน ลิกไนต ถานพีท ไมฯลฯ และเชื้อเพลิงที่ไดจากการนําเชื้อเพลิงธรรมชาติมาเผาถาน (Carbonization) เชน ถานโคก (Coke) ถานเซมิโคก (Semi-coke) ถานลิกไนตโคก (Lignite coke) ถานไมเปนตน ปฏิกิริยาเคมีของการเผาไหม้ ปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction) เป็นปฏิกิริยาร่วมระหว่างองค์ประกอบ 3 สิ่ง คือ เชื้อเพลิง (Fuel) ออกซิเจน (Oxygen) และความร้อน (Heat) ในสภาวะที่เหมาะสมแล้วให้พลังงานออกมาใน รูปของพลังงานความร้อนและพลังงานแสงสว่าง ปฏิกิริยาการเผาไหม้ไฮโดรเจน จะได้น้ำและพลังงาน 2H2 + O2 → 2H2O + พลังงาน ปฏิกิริยาการเผาไหม้แอลกอฮอล์ จะได้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และความร้อน 2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O + ความร้อน ปฏิกิริยาการเผาไหม้เชื้อเพลิงมีเทน จะได้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และความร้อน CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + ความร้อน
ภาพ 2.3 แสดงปฏิกิริยาการเผาไหม้ ที่มา : https://www.trueplookpanya.com/ dhamma/content/82155 สืบค้นเมื่อ : 31 พฤษภาคม 2566 การเผาไหม้แบบสมบูรณ์และการเผาไหม้แบบไม่มบูรณ์ การเผาไหม้ก็คล้ายกับปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ นั่นคือ มันมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์และไม่สมบูรณ์ 1. การเผาไหม้ที่สมบูรณ์เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารไฮโดรคาร์บอน (สารไฮโดรคาร์บอนสูญสีย อิเล็กตรอน) โดยทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ซึ่งจะได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ออกมา เท่านั้น และเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำกระจายไปในอากาศ จึงไม่เหลือผลิตภัณฑ์ใดอยู่เลย การเผาไหม้แบบสมบูรณ์นี้เกิดขึ้นได้เมื่อมีปริมาณออกซิเจนมากพอจะเผาไหม้สารไฮโดรคาร์บอนจนหมด อย่างสมบูรณ์ เช่น การจุดเทียนไข 2. การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนไม่มีประสิทธิภาพมากพอหริอปริมาณไม่ มากพอ ที่จะทำให้เชื้อเพลิงเปลี่ยนไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำได้ทั้งหมด ดังนั้น จึงเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ บางอย่างหลงเหลืออยู่นอกจากน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ นั่นคือ คาร์บอนมอนอกไซด์ หรือเขม่าของคาร์บอน ตัวอย่างการเผาไม้ที่ไม่สมบูรณ์ เช่น การเผาถ่านหิน การเผาไหมของเชื้อเพลิงเหลว 1. วิธีเผาไหมประเภทตาง ๆ วิธีเผาไหมเชื้อเพลิงเหลวแบงไดเปน 4 ประเภท ได้แก่ 1) Liquid surface combustion 2) Wick combustion 3) Evaporating combustion 4) Spray combustion 1) Liquid surface combustion เปนการถายเทความรอนจากเปลวไฟดวยการแผรังสีหรือดวยการพา ความรอนใหแกผิวหนาของเชื้อเพลิงทําใหเกิดการระเหยแลวนําไอระเหยที่เกิดขึ้นไปสัมผัสกับอากาศทําใหเกิดการ เผาไหมแบบ Diffusion combustion ขึ้นเหนือผิวหนาของของเหลวแบงเปน Pot combustion ซึ่งจะวางภาชนะ ใสเชื้อเพลิงไวในกระแสอากาศที่ไหลผานผิวหนาเชื้อเพลิงแลวทําใหเกิด Boundary layer combustion ซึ่งจะให เกิดเปลวไฟลามขนานกับผิวหนาของเหลว 2) Wick combustion จะนําเชือกขนาดใหญที่ทําจากฝายหรือใยแกวหรือผาหนาจุมลงไปในน้ํามัน เพื่อดูดเชื้อเพลิงขึ้นมาดวยปรากฏการณ Capillary แลวใชการพาความรอนหรือการแผรังสีจากเปลวไฟถายเท ความรอนใหระเหยและเผาไหม 3) Evaporating combustion จะใหความรอนดวยเปลวไฟแกเชื้อเพลิงที่ไหลอยูในทอ ทําใหเชื้อเพลิง เหลวระเหยและเผาไหมดวยวิธีเดียวกับเชื้อเพลิงกาซ 4) Spray combustion จะใชหัวฉีดพนเชื้อเพลิงเหลวใหเปนละอองเล็กๆ ที่มีขนาดไมกี่μm ถึงหลายร อย μm เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการระเหยแลวนําไปเผาไหมวิธีนี้นิยมใชกันมากที่สุดในอุตสาหกรรม ตอไปนี้จะอธิบาย การเผาไหมดวยหัวฉีด
2.3 ความดันอากาศ ความดันอากาศหรือความดันบรรยากาศ หมายถึง ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับ แรงดันนั้น ในการพยากรณ์อากาศ เรียกความดันอากาศว่า "ความกดอากาศ" อากาศที่ปกคลุมโลกเราเป็นชั้นๆ เรียกว่าชั้นบรรยากาศ บรรยากาศแต่ละชั้นมีส่วนประกอบและปริมาณของแก๊สแตกต่างกัน เนื่องจากอากาศเป็น สารซึ่งมีมวล จึงถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดเช่นเดียวกับที่กระทำต่อวัตถุอื่นๆ น้ำหนักของอากาศที่กดลงบนพื้น โลก เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกในแนวตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เรียกว่า "ความดันอากาศหรือความดันบรรยากาศ" ความดันอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และความดันอากาศ ณ บริเวณต่างๆ จะไม่เท่ากัน ซึ่งขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ กล่าวคือ บริเวณใดที่มีอุณหภูมิสูง อากาศจะขยายตัวทำให้ความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศโดยรอบจึง ลอยตัวสูงขึ้น ทำให้ความดันอากาศบริเวณนั้นต่ำกว่าบริเวณใกล้เคียง และเกิดเป็นบริเวณความกดอากาศต่ำ ซึ่งจะ เป็นบริเวณที่อากาศไม่ดี มีเมฆและฝนมาก ส่วนบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ ความหนาแน่นจะสูงกว่าอากาศโดยรอบจึง จมตัวลง ทำให้ความดันบริเวณนั้นสูงกว่าบริเวณใกล้เคียงเกิด จึงเป็นบริเวณความกดอากาศสูง ซึ่งจะมีเมฆน้อยและ สภาพอากาศดี จากการที่ความดันของอากาศเกิดจากน้ำหนักของอากาศ ฉะนั้นยิ่งสูงจากพื้นโลกของมวลอากาศยิ่ง มีน้อย นั่นคือ ความดันของอากาศจะลดลงตามระดับความสูง ดังนั้นแล้วความดันอากาศจะมีค่ามากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับพื้นที่ ถ้าพื้นที่มากจะทำให้อากาศจะมีแรงดันมาก 1. อากาศมีแรงดันทุกทิศทาง 2. ความดันอากาศหรือความดันบรรยากาศ คือ ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดัน นั้นหรือสูตร 3. แรงดันอากาศมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับพื้นที่ ถ้าพื้นที่ (A) มากอากาศจะมีแรงดัน (F) มากกว่าพื้นที่น้อย แต่ความดัน (P) จะมีค่าน้อย เมื่อพื้นที่มาก ทั้งนี้เป็นไปตามสมการ P = F/A 4. ความสัมพันธ์ระหว่างความดันอากาศกับความสูงจากระดับน้ำทะเล เป็นดังนี้ 4.1 ที่ความสูงระดับเดียวกัน ความดันอากาศมีค่าเท่ากัน หลักการนี้ได้นำไปใช้ทำเครื่องมือวัด แนวระดับในการก่อสร้าง 4.2 เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ความดันของอากาศมีค่าลดลง หลักการนี้นำไปใช้ทำเครื่องมือวัดความ สูง เรียกว่า แอลติมิเตอร์ ประโยชน์ของความดันอากาศ 1. การดูดน้ำออกจากขวดโดยใช้หลอดดูด 2. การดูดของเหลวเข้าหลอดหยดหรือเข็มฉีดยา 3. การเจาะกระป๋องนมต้องเจาะ 2 รู เพื่อให้อากาศในกระป๋องนมมีความดันอากาศเท่ากับความดัน ภายนอกกระป๋องนมทำให้สามารถเทนมออกจากกระป๋องนมได้ 4. การถ่ายของเหลวโดยสายยางจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่งที่อยู่ต่างระดับกัน เรียกว่า กาลักน้ำ 5. การใช้แป้นยางดูดติดกับกระจกเพื่อยึดสิ่งของให้ติดกับกระจก เนื่องจากความดันอากาศภายนอก มากกว่าความดันอากาศภายในแป้นยาง จึงกดหัวแป้นยางให้ดูดติดกับกระจก
2.4 การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์หมายถึง รังสีจากดวงอาทิตย์ที่มาถึงโลก พลังงานนี้สามารถแปลงเป็นความร้อนและ ไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์คือ พลังงานจากดวงอาทิตย์ดังแสดงในรูปที่ 1 “พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy)”เป็นภาษาละตินและแปลว่า “เกี่ยวข้องกับดวงอาทิตย์” หากปราศจาก แหล่งพลังงานอันทรงพลังนี้ก็จะไม่มีสิ่งมีชีวิต พลังงานแสงอาทิตย์ถือว่าเป็นพลังงานหมุนเวียนเนื่องจากมีปริมาณ มาก 2.4.1 ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์ 1) พลังงานแสงอาทิตย์นั้นไร้ขีดจ ากัด และจะไม่หมดไป 2) เทคโนโลยีที่ใช้แปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าไม่ได้ก่อให้เกิดควัน (คาร์บอนไดออกไซด์และมลพิษ ทางอากาศอื่น ๆ) 3) การใช้งานพลังงานจากแสงอาทิตย์ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม 2.4.2 สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ ในแต่ละส่วนของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์มีระดับพลังงานที่แตกต่างกัน แสงในส่วนที่มองเห็น ได้ของสเปกตรัมแสงสีแดงจะมีพลังงานต่ำสุดและแสงสีม่วงพลังงานสูงสุด ในส่วนของแสงที่มองไม่เห็นของสเปกตรัม โฟตอนในช่วงอัลตราไวโอเลตซึ่งท าให้ผิวเป็นสีแทน มีพลังงาน มากกว่าช่วงแสงที่มองเห็นได้แสงในช่วงที่อินฟราเรดทำในเรา รู้สึกร้อน มีพลังงานน้อยกว่าโฟตอนในพื้นที่ที่มองเห็นการ เคลื่อนที่ของแสงจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งนั้นสามารถอธิบายได้ ดีที่สุดว่าเป็นการเคลื่อนที่ของคลื่นและชนิดของการแผ่รังสีแต่ แบบสามารถอธิบายโดยความยาวคลื่น ความยาวคลื่นคือ ระยะทางจากจุดสูงสุดของคลื่นหนึ่งไปถึงจุดสูงสุดของคลื่นลูก ถัดไป การแสดงการแผ่รังสีปริมาณพลังงานที่แตกต่างกัน ยิ่ง ความยาวคลื่นมากเท่าไหร่ก็ยิ่งใช้พลังงานน้อยเท่านั้น ตัวอย่างเช่น แสงสีแดงมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าดังนั้นจะมี พลังงานน้อยกว่าแสงสีม่วง ดังแสดงในภาพ 2.4 ภาพ 2.4 แสดงสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/default/files/ คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานรังสีทั้งหมดออกมาในรูปของสเปกตรัมของความยาวคลื่นที่อยู่ในช่วงประมาณ 2x10-7ถึง 4x10-6 เมตร พลังงานส่วนใหญ่อยู่ในช่วงของแสงที่มองเห็น แต่ละความยาวคลื่นสอดคล้องกับความถี่ และพลังงาน โดยที่ความยาวคลื่นสั้น (ความถี่สูง) จะมีพลังงานสูง (แสดงในรูปของ eVหรืออิเล็กตรอนโวลต์; 1 อิเล็กตรอนโวลต์ คือปริมาณของพลังงานจลน์ ที่เกิดขึ้นจากการที่อิเล็กตรอนอิสระเดินทางผ่านความต่างศักย์จาก ไฟฟ้าสถิตขนาด 1โวลต์ในสุญญากาศ)ทุกวินาทีดวงอาทิตย์จะปลดปล่อยพลังงานความร้อนจ านวนมหาศาลออกสู่ ระบบสุริยะ โลกได้รับพลังงานนี้เพียงเล็กน้อย มีค่าเฉลี่ย 1,367 วัตต์ต่อตารางเมตร ที่ขอบด้านนอกของชั้น
บรรยากาศโลกชั้นบรรยากาศดูดซับและสะท้อนการแผ่รังสีนี้ รังสีนี้ส่วนใหญ่เป็นรังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลต โดยปริมาณของพลังงานแสงอาทิตย์ที่กระทบพื้นผิวโลกทุกนาทีนั้นมากกว่าปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ประชากร มนุษย์โลกบริโภคในหนึ่งปีชั้นบรรยากาศของโลกและก้อนเมฆปกคลุมดูดซับ สะท้อน และกระจาย รังสีดวงอาทิตย์ บางส่วนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามมีพลังงาน แสงอาทิตย์ที่ส่องผ่านโดยตรงและแพร่กระจายจำนวน มหาศาลไปถึงพื้นผิวของโลกและสามารถใช้ในการผลิตไฟฟ้า ได้ดังแสดงในภาพ 2.5 ภาพ 2.5 แสดงรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนที่ผ่านเข้าสู่ชั้น บรรยากาศ ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/ default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 พลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ย 1,367 วัตต์ต่อตารางเมตร ส่องตรงมาที่ชั้นบรรยากาศนอกโลก แม้ว่าชั้น บรรยากาศจะดูดซับและสะท้อนรังสีเหล่านี้ แต่ก็ยังมีพลังงานจำนวนมหาศาลที่มาถึงพื้นผิวโลก ปริมาณแสงแดดที่ กระทบพื้นโลกแตกต่างกันไปตาม ภูมิภาค ฤดูกาล เวลาของวัน สภาพภูมิอากาศ และมลพิษทางอากาศ เมื่อแสงแดด ถึงโลกจะมีการกระจายอย่างไม่สม่ าเสมอในแต่ละภูมิภาค โดยพื้นที่บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรจะได้รับรังสีแสงอาทิตย์ มากกว่าบริเวณอื่น ๆ แสงแดดจะแตกต่างกันไปตามฤดูกาลในขณะที่แกนหมุนของโลกที่เปลี่ยนไปจะ ยืดหรือลด ระยะเวลาในแต่ละวันเมื่อฤดูกาลเปลี่ยนแปลง ปริมาณพลังงานที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตได้ จะขึ้นอยู่กับพลังงาน แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ คุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์นั้นว่าสามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ มากน้อยเพียงใด ซึ่งเรียกว่าประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ ถูกก าหนดด้วยปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้หาร ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้ามาที่แผงนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามในการวิจัยและพัฒนาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาใน การปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้สามารถแข่งขันกับเทคโนโลยีการผลิตพลังงานแบบเดิมได้มาก ขึ้น 2.4.3 รังสีและการฉายรังสี รังสีแสงอาทิตย์ (Solar Radiation) รังสีแสงอาทิตย์หมายถึง พลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ดังแสดงในรูปที่ 4 ส่วนใหญ่ ประกอบด้วยพลังงานกัมมันตภาพรังสีและแสง - การแผ่รังสีที่ไม่สะท้อนหรือกระจัดกระจาย แต่ถึงพื้นผิวโลกโดยตรงเรียกว่ารังสีโดยตรง (Direct radiation) GB - รังสีที่กระจัดกระจายที่มาถึงพื้นผิวโลกเรียกว่ารังสีกระจาย (Diffuse radiation) GD - รังสีสะท้อน (Reflected radiation) GRคือ รังสีสะท้อนกลับเข้าสู่วงโคจรเมื่อถึงโลก รังสีจากดวงอาทิตย์ไม่สามารถมองเห็นได้ทั้งหมด การแผ่รังสีสามารถมาในรูปของรังสีอินฟราเรด ที่มองไม่เห็น หรือรังสีอัลตราไวโอเลต ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ยังสามารถใช้ส่วนของรังสีที่มองไม่เห็นผลิต กระแสไฟฟ้าได้
ภาพ 2.6 แสดงรังสีแสงอาทิตย์ ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/ default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 รังสี การแผ่รังสีของแสงอาทิตย์จะท าให้เกิดพลังงานขึ้น และหน่วยสำหรับการวัดก าลังคือวัตต์ (W) อย่างไรก็ตาม ปริมาณพลังงานขึ้นอยู่กับความเข้มของรังสีจากดวงอาทิตย์ และขนาดของพื้นที่ผิวที่รับแสงพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้นจะได้รับ พลังงานมากขึ้น ดังนั้นการฉายรังสีจึงมีหน่วยวัดเป็น วัตต์ต่อ ตารางเมตร (W/m²) โดยพื้นที่ 2 ตารางเมตร ได้รับพลังงาน แสงอาทิตย์ (W)2 เท่ามากกว่าพื้นที่ 1 ตารางเมตร ดังแสดงใน ภาพ 2.7 แสดงการเปรียบเทียบรังสีอาทิตย์กับพื้นที่รับรังสี ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/ default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์% 20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 การฉายรังสี การฉายรังสีเป็นมาตรวัดพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งวัดพลังงานเป็น Wh (วัตต์ชั่วโมง) หรือ kWh (กิโลวัตต์ ชั่วโมง) พลังงานแสงอาทิตย์เป็นผลของก าลังงานแสงอาทิตย์และเวลา ซึ่งวัดเป็น Wh/m² (วัตต์ชั่วโมงต่อ ตารางเมตร) หรือเป็น kWh/m² (กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตร) ช่างเทคนิคพลังงานแสงอาทิตย์จ าเป็นต้องรู้ว่า สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้มากแค่ไหนในหนึ่งวัน ดังนั้นเราจึงวัดพลังงานแสงอาทิตย์ในหน่วย วัตต์ชั่วโมงต่อ ตารางเมตรต่อวัน หรือ กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน 2.4.4 การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบ่งออกเป็น 3 ระบบ คือ 2.4.4.1 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV stand alone system) เป็นระบบ ผลิตไฟฟ้าที่ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้าดังแสดง ในภาพ 2.8 อุปกรณ์ ของระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่อใช้งานตรงกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรงและอีกรูปแบบหนึ่งคือ นำมาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ (Solar charge controller) ซึ่งต่อ อยู่ถัดมาและกำลังไฟฟ้าตามที่ต้องการใช้งานของโหลด ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากอุปกรณ์ควบคุมการประจุสามารถนำ ได้ใช้งานโดยการต่อกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรงได้เลยและในขณะเดียวกัน ถ้ากำลังไฟฟ้าเหลือก็สามารถนำไปชาร์ตเข้า แบตเตอรี่ (ควรเลือกใช้เป็นแบตเตอรี่แบบ Deep cycle) และถัดมาเป็นอุปกรณ์แปลงผันพลังงานเพื่อเปลี่ยนไฟฟ้า กระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ โดยโหลดที่ใช้จะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ ดังแสดงใน ภาพ 2.9
ภาพ 2.8 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ ภาพ 2.9 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ แบบจ่ายโหลดโดยตรง แบบอิสระทำงานร่วมกับแบตเตอรี่ ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 2.4.4.2 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า (PV grid connected system) ระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าดังแสดงในภาพ 2.10 อุปกรณ์ของระบบ สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งนำมาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอินเวอร์เตอร์โดยต่อผ่าน กล่องต่อสายและเบรกเกอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและ กำลังไฟฟ้าตามที่ต้องการใช้งานของโหลด ซึ่ง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้สามารถนำไปใช้งานได้ โดยตรงโดยการต่อกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือแปลง เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งสามารถ นำไปใช้กับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับและในขณะเดียวกัน ก็สามารถต่อกับระบบโครงข่ายไฟฟ้า ผ่านสวิตช์ตัดตอน และมิเตอร์กิโลวัตต์-ชั่วโมง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมืองหรือ พื้นที่ที่มีระบบโครงข่ายไฟฟ้าเข้าถึง ภาพ 2.10 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 2.4.4.3 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) ระบบผลิต ไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ อุปกรณ์ของระบบที่สำคัญประกอบด้วย แผงเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งนำมาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอุปกรณ์แปลงผันพลังงานแบบผสมผสาน (Hybridge inverter) โดยสามารถใช้งานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กังหันลมผลิตไฟฟ้าและแบตเตอรี่ดังแสดงใน ภาพ 2.11 โดยไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้อาจจะนำไปใช้กับซึ่งสามารถนำไปใช้กับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ 230Vac และ ในขณะเดียวกันก็สามารถต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้า
ภาพ 2.11 แสดงระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 2.4.5 หลักการพื้นฐานของไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์เป็นขบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง โดยเมื่อ แสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงาน กระทบกับสารกึ่งตัวนำจะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน พลังงานจากแสงจะท าให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า (อิเล็คตรอน) ขึ้นในสารกึ่งตัวนำจึงสามารถต่อ กระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานภาพ 2.12 ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์จากภาพ 2.12 N-type ซิลิคอน คือ สารกึ่งตัวนำที่ได้การโดปด้วยสารฟอสฟอรัสท าให้มีคุณสมบัติเป็นตัวให้อิเล็กตรอนเมื่อรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ติดอยู่ด้านหน้าของเซลล์แสงอาทิตย์และชั้นถัดมาคือ P-type ซิลิคอนคือสารกึ่งตัวน าที่ได้การโดปด้วยสารโบรอน ทำให้โครงสร้างของอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอน (โฮล) เมื่อรับพลังงานจากแสงอาทิตย์จะทำหน้าที่เป็นตัวรับ อิเล็กตรอน เมื่อนำสารทั้ง 2 ชนิดมาประกบกันด้วย P-N junction จึงทำให้เกิดเป็น "เซลล์แสงอาทิตย์" ในสภาวะ ที่ยังไม่มีแสงแดด N-type ซิลิคอนซึ่งอยู่ด้านหน้าของเซลล์ส่วนประกอบส่วนใหญ่พร้อมจะให้อิเล็กตรอน แต่ก็ยังมี โฮลปะปนอยู่บ้างเล็กน้อยและบริเวณด้านหน้าของ N-type จะมีแถบโลหะเรียกว่า Front Electrode ทำหน้าที่ เป็นตัวรับอิเล็กตรอน P-type ซิลิคอนซึ่งอยู่ด้านล่างของเซลล์โครงสร้างส่วนใหญ่เป็นโฮลแต่ยังคงมีอิเล็กตรอน ปะปนบ้างเล็กน้อยด้านล่างของ P-type ซิลิคอนจะมีแถบโลหะเรียกว่า Back Electrode ทำหน้าที่รวบรวมโฮลดัง แสดงในภาพ 2.13 เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบแผง แสงอาทิตย์จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอนและโฮลทำให้ เกิดการเคลื่อนไหว เมื่อพลังสูงพอทั้งอิเล็กตรอนและโฮลจะวิ่งเข้าหาเพื่อจับคู่กันอิเล็กตรอนจะวิ่งไปยังชั้น N-type และโฮลจะวิ่งไปยังชั้น P-type ดังแสดงในภาพ 2.13 อิเล็กตรอนวิ่งไปรวมกันที่ Front Electrode และโฮลวิ่งไป รวมกันที่ Back Electrode เมื่อมีการต่อวงจรไฟฟ้าจาก Front Electrode และ Back Electrode ให้ครบวงจรก็ จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เนื่องจากทั้งอิเล็กตรอนและโฮลจะวิ่งเพื่อจับคู่กันดังแสดงในภาพ 2.14
ภาพ 2.12 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์ก่อนได้รับแสง ภาพ 2.13 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อเริ่มได้รับแสง ภาพ 2.14 แสดงเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อได้รับแสงและเกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า ที่มา : https://webkc.dede.go.th/testmax/sites/default/files/คู่มือ% 20การผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์%20BLN_0.pdf สืบค้นเมื่อ : 3 มิถุนายน 2566 2.4.6 ปัจจัยที่กำหนดประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์หรืออัตราการแปลงผัน หมายถึง จำนวนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ เข้ามาจะถูกแปลงผันเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์จะอยู่ ในช่วงร้อยละ 11-15 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบัน ใช้การตัวรวบรวมหลายจุดต่อ (multijunction concentrator) และแปลงผันพลังงานได้ร้อยละ 44.0 ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้ามาเป็น พลังงานไฟฟ้า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในตลาดสหรัฐอเมริกาในปัจจุบัน คือ รุ่น SunPower SPR327NE-WHT-D ที่มีประสิทธิภาพโมดูลร้อยละ 20.1 และรุ่น SunPower SPR-343J-WHT-D ซึ่งในเดือน มิถุนายน ปี 2556 แผงเซลล์แสงอาทิตย์รุ่น SunPower X21-345 ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ทำสถิติสูงสุดร้อยละ 21.5 ซึ่ง ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับอิทธิพลจากตัวแปรทั้งหมด ดังต่อไปนี้ 1) ประเภทแผงพลังงานแสงอาทิตย์ - แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ท าจากซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงสุด ท าให้เป็น แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพที่สุด - แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์นั้นมักจะไม่ค่อยมีประสิทธิภาพเท่าแผงเซลล์ แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์แต่ก็ไม่แตกต่างกันมากนัก - แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางในปัจจุบันค่อนข้างมีประสิทธิภาพต่ าแต่ก็มีราคาต่ ากว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางใช้พื้นที่มากกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนหรือโพลี- คริสตัลซึ่งเป็นสาเหตุที่ไม่เหมาะสำหรับครัวเรือนส่วนใหญ่
2) การยึดและการติดตั้งแผง การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ การติดตั้งแผงจะต้อง คำนวณว่าแผงควรจะติดตั้งให้มีความชันและความลาดเอียงจากพื้นกี่องศาและหันหน้าไปทางทิศใด (โดยทั่วไปใน ประเทศไทยจะติดตั้งให้ระนาบแผงเซลล์แสงอาทิตย์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน) การยึดและติดตั้งแผงนั้นมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแผงหรือทั้งระบบถ้าติดตั้งไปผิดทิศหรือความ ชันแผงจากพื้นไม่เหมาะสม กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะลดลงไปอย่างมาก 3) ความเข้มของแสง กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง หมายความ ว่า เมื่อความเข้มของแสงสูง กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะสูงขึ้นหรืออีกนัยหนึ่งจะกล่าวว่า กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จะสูงขึ้นแต่แรงดันไฟฟ้าที่ผลิตได้แทบจะไม่แปรไปตามความเข้มของแสงมากนัก ความเข้มของแสงที่ใช้วัดเป็นมาตรฐานคือความเข้มของแสงที่วัดบนพื้นโลกในสภาพอากาศปลอดโปร่ง ปราศจาก เมฆหมอกและวัดที่ระดับน้ำทะเลในสภาพที่แสงอาทิตย์ตั้งฉากกับพื้นโลก ตัวอย่างเช่น ความเข้มแสงมีค่าเท่ากับ 100 เมกะวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร หรือ 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตร ซึ่งมีค่าเท่ากับ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถ้าแสงอาทิตย์ทำมุม 60 องศากับพื้นโลกความเข้มของแสงจะมีค่าเท่ากับประมาณ 75 เมกะวัตต์ต่อตาราง เซนติเมตร หรือ 750 วัตต์ต่อตารางเมตร ซึ่งมีค่าเท่ากับ AM 2 กรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นจะใช้ค่า AM 1.5 เป็นมาตรฐานในการวัดประสิทธิภาพของแผง 4) อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่แปรตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่ แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วทุก ๆ 1 องศาเซลเซียส ที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลทำให้ แรงดันไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5 และในกรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐานที่ใช้กำหนดประสิทธิภาพของแผง แสงอาทิตย์คือ ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เช่น กำหนดไว้ว่าแผงแสงอาทิตย์มีแรงดันไฟฟ้าที่วงจรเปิด (Open Circuit Voltage หรือ Voc) ที่ 21 โวลต์ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ก็จะหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าที่จะได้จาก แผงแสงอาทิตย์ เมื่อยังไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้า ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส จะเท่ากับ 21 โวลต์ถ้าอุณหภูมิสูง กว่า 25 องศาเซลเซียส เช่น อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะทำให้แรงดันไฟฟ้าของแผงแสงอาทิตย์ลดลงร้อยละ 2.5 (ร้อยละ 0.5 x 5 องศาเซลเซียส) นั่นคือ แรงดันของแผงแสงอาทิตย์ที่ Voc จะลดลง 0.525 โวลต์(21 โวลต์xร้อยละ 2.5) เหลือเพียง 20.475 โวลต์(21 โวลต์– 0.525 โวลต์) สรุปได้ว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แรงดันไฟฟ้าก็จะลดลง ซึ่งมีผลท าให้ก าลังไฟฟ้าสูงสุดของแผงแสงอาทิตย์ลดลงด้วย 5) วัสดุประกอบแผง วัสดุที่นำมาประกอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น กระจกก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจก ที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงให้น้อยที่สุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ด้านใน 6) เงาบดบังแสง การติดตั้งแผงที่เหมาะสมแล้วเงาที่บดบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในบางส่วนก็มีผลต่อประสิทธิภาพ โดยรวมของทั้งระบบด้วยเพราะโดยส่วนมากแล้ว ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดันที่ออกแบบ ไว้ เมื่อมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงแค่หนึ่งแผงก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหล ได้ ดังนั้นควรมั่นใจว่าการติดตั้งแผงต้องไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ไมโครอินเวอร์เตอร์ที่ติดตั้งที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละแผงสามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ ถูกเงาบดบังจะใช้ไม่ได้เพียงแผงเดียวเท่านั้นแต่แผงอื่นจะยังสามารถใช้งานได้อยู่ดังนั้นการติดตั้งแผงเซลล์ แสงอาทิตย์จะต้องทำการวิเคราะห์ร่มเงาในสถานที่ที่จะทำการติดตั้ง
7) อายุการใช้งาน ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นจะค่อย ๆ ลดลงตามอายุการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5 ทุก ๆ ปี ผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์มักเสนอการ รับประกันว่าการจ่ายพลังงานจะสูงกว่าร้อยละ 80 หลังจาก 25 ปี 2.5 ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับความพึงพอใจ ความหมายของความพึงพอใจ ความพึงพอใจ (Satisfaction) ได้มีผู้ให้ความหมายของความพึงพอใจไว้หลายความหมาย ดังนี้ พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตสถาน (2542) ได้ให้ความหมายของความพึงพอใจไว้ว่า พึงพอใจ หมายถึง รัก ชอบใจ และพึงใจ หมายถึง พอใจ ชอบใจ วิรุฬ (2542) กล่าวว่า ความพึงพอใจเป็นความรู้สึกภายในจิตใจของมนุษย์ที่ไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่ กับแต่ละบุคคลว่าจะมีความคาดหมายกับสิ่งหนึ่งสิ่งใดอย่างไร ถ้าคาดหวังหรือมีความตั้งใจมากและได้รับการ ตอบสนองด้วยดีจะมีความพึงพอใจมากแต่ในทางตรงกันข้ามอาจผิดหวังหรือไม่พึงพอใจเป็นอย่างยิ่ง เมื่อไม่ได้รับ การตอบสนองตามที่คาดหวังไว้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ตั้งใจไว้ว่าจะมีมากหรือน้อยสอดคล้องกับ ฉัตรชัย (2535) กล่าว ว่า ความพึงพอใจหมายถึงความรู้สึกหรือทัศนคติของบุคคลที่มีต่อสิ่งหนึ่งหรือปัจจัยต่างๆที่เกี่ยวข้อง ความรู้สึก พอใจจะเกิดขึ้นเมื่อความต้องการของบุคคลได้รับการตอบสนองหรือบรรลุจุดมุ่งหมายในระดับหนึ่ง ความรู้สึก ดังกล่าวจะลดลงหรือไม่เกิดขึ้น หากความต้องการหรือจุดมุ่งหมายนั้นไม่ได้รับการตอบสนอง นภารัตน์ (2544) กล่าวว่า ความพึงพอใจเป็นความรู้สึกทางบวกความรู้สึกทางลบและความสุขที่ มีความสัมพันธ์กันอย่างซับซ้อน โดยความพึงพอใจจะเกิดขึ้นเมื่อความรู้สึกทางบวกมากกว่าทางลบ กาญจนา (2546) กล่าวว่า ความพึงพอใจของมนุษย์เป็นการแสดงออกทางพฤติกรรมที่เป็น นามธรรม ไม่สามารถมองเห็นเป็นรูปร่างได้ การที่เราจะทราบว่าบุคคลมีความพึงพอใจหรือไม่ สามารถสังเกตโดย การแสดงออกที่ค่อนข้างสลับซับซ้อนและต้องมีสิ่งเร้าที่ตรงต่อความต้องการของบุคคล จึงจะทำให้บุคคลเกิดความ พึงพอใจ ดังนั้นการสิ่งเร้าจึงเป็นแรงจูงใจของบุคคลนั้นให้เกิดความพึงพอใจในงานนั้น จากการศึกษาสรุปได้ว่า ความพึงพอใจ หมายถึง ความรู้สึกที่ดีหรือทัศนคติที่ดีของบุคคล ซึ่งมัก เกิดจากการได้รับการตอบสนองตามที่ตนต้องการ ก็จะเกิดความรู้สึกที่ดีต่อสิ่งนั้น ตรงกันข้ามหากความต้องการ ของตนไม่ได้รับการตอบสนองความไม่พึงพอใจก็จะเกิดขึ้น ทฤษฎีเกี่ยวกับความพึงพอใจ 1. ทฤษฎีแรงจูงใจของมาสโลว์ (Maslow’s theory motivation) อับราฮัม มาสโลว์ (A.H.Maslow) ค้นหาวิธีที่จะอธิบายว่าทำไมคนจึงถูกผลักดันโดยความ ต้องการบางอย่าง ณ เวลาหนึ่ง ทำไมคนหนึ่งจึงทุ่มเทเวลาและพลังงานอย่างมากเพื่อให้ได้มาซึ่งความปลอดภัยของ ตนเองแต่อีกคนหนึ่งกลับทำสิ่งเหล่านั้น เพื่อให้ได้รับการยกย่องนับถือจากผู้อื่น คำตอบของมาสโลว์ คือ ความ ต้องการของมนุษย์จะถูกเรียงตามลำดับจากสิ่งที่กดดันมากที่สุดไปถึงน้อยที่สุด ทฤษฎีของมาสโลว์ได้จัดลำดับความ ต้องการตามความสำคัญ คือ 1.1 ความต้องการทางกาย (physiological needs) เป็นความต้องการพื้นฐาน คือ อาหาร ที่พัก อากาศ ยารักษาโรค 1.2 ความต้องการความปลอดภัย (safety needs) เป็นความต้องการที่เหนือกว่า ความ ต้องการเพื่อความอยู่รอด เป็นความต้องการในด้านความปลอดภัยจากอันตราย 1.3 ความต้องการทางสังคม (social needs) เป็นการต้องการการยอมรับจากเพื่อน 1.4 ความต้องการการยกย่อง (esteem needs) เป็นความต้องการการยกย่องส่วนตัว ความนับถือและสถานะทางสังคม
1.5 ความต้องการให้ตนประสบความสำเร็จ (self – actualization needs) เป็นความ ต้องการสูงสุดของแต่ละบุคคล ความต้องการทำทุกสิ่งทุกอย่างได้สำเร็จ 2. ทฤษฎีแรงจูงใจของฟรอยด์ ซิกมันด์ ฟรอยด์ ( S. M. Freud) ตั้งสมมุติฐานว่าบุคคลมักไม่รู้ตัวมากนักว่าพลังทาง จิตวิทยามีส่วนช่วยสร้างให้เกิดพฤติกรรม ฟรอยด์พบว่าบุคคลเพิ่มและควบคุมสิ่งเร้าหลายอย่าง สิ่งเร้าเหล่านี้อยู่ นอกเหนือการควบคุมอย่างสิ้นเชิง บุคคลจึงมีความฝัน พูดคำที่ไม่ตั้งใจพูด มีอารมณ์อยู่เหนือเหตุผลและมี พฤติกรรมหลอกหลอนหรือเกิดอาการวิตกจริตอย่างมาก ขณะที่ ชาริณี (2535) ได้เสนอทฤษฎีการแสวงหาความ พึงพอใจไว้ว่า บุคคลพอใจจะกระทำสิ่งใดๆที่ให้มีความสุขและจะหลีกเลี่ยงไม่กระทำในสิ่งที่เขาจะได้รับความทุกข์ หรือความยากลำบาก โดยอาจแบ่งประเภทความพอใจกรณีนี้ได้ 3 ประเภท คือ - ความพอใจด้านจิตวิทยา (psychological hedonism) เป็นทรรศนะของความพึงพอใจว่า มนุษย์โดยธรรมชาติจะมีความแสวงหาความสุขส่วนตัวหรือหลีกเลี่ยงจากความทุกข์ใด ๆ - ความพอใจเกี่ยวกับตนเอง (egoistic hedonism) เป็นทรรศนะของความพอใจว่ามนุษย์จะ พยายามแสวงหาความสุขส่วนตัว แต่ไม่จำเป็นว่าการแสวงหาความสุขต้องเป็นธรรมชาติของมนุษย์เสมอไป - ความพอใจเกี่ยวกับจริยธรรม (ethical hedonism) ทรรศนะนี้ถือว่ามนุษย์แสวงหาความสุข 2.6 โครงงานที่เกี่ยวข้อง โครงงานตู้อบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ด้วยระบบอัตโนมัติ จากการทดลองอบแห้งผลิตภัณฑ์ด้วยตู้อบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ พบว่าเมื่ออุณหภูมิต่ำ กว่า 55 องศาเซลเซียส หลอดไฟจะทำงานเพื่อส่งความร้อนไปปรับอุณหภูมิให้มากกว่า 55 องศาเซลเซียส แล้ว หลอดไฟจะหยุดทำงาน และค่าความชื้นมีค่ามากกว่า 16 % พัดลมจะทำงานเพื่อดูดเอาความชื้นออกภายนอกตู้อบ เมื่อค่าความชื้นมีค่าต่ำกว่า 16 % พัดลมจะหยุดทำงานและลำโพงจะส่งเสียงดัง จากการศึกษาตู้อบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ สามารถนำผลการศึกษามาอภิปรายผลคือ นักเรียนศึกษาและประดิษฐ์สร้างเครื่องอบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้นักเรียนได้เครื่องอบแห้ง อเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ มีความรู้และสามารถนำผลการทดลองมาเปรียบเทียบหาประสิทธิภาพ โดย เครื่องอบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพที่สูงสามารถยืดระยะเวลาของผลผลิตให้ได้นาน ยิ่งขึ้น และสามารถทำงานเพื่อเพิ่มอุณหภูมิภายในตู้อบแห้งได้อัตโนมัติ เป็นการเพิ่มศักยภาพในการทำงานของ ตู้อบแห้งอเนกประสงค์พลังงานแสงอาทิตย์ โครงงาน เรื่อง เตาแก๊สชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ ผลการทดลองพบว่าเตาแก๊สชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้ ใช้เวลาสำหรับการต้มน้ำให้เดือดเฉลี่ยเพียง 2.18 (นาที/วินาที) แต่เตาแก๊สชีวมวลปี๊บจากกระทรวงพลังงานใช้เวลาถึง 8.28 (นาที/วินาที) จึงสรุปได้ว่าสมมุติฐานข้อ ที่ 1 และ 3 เป็นจริง คือการเพิ่มช่องทางสำหรับเติมวัสดุเชื้อเพลิงไม่ส่งผลให้ประสิทธิภาพความร้อนลดลงแต่กลับ เพิ่มขึ้นมากกว่าตัวต้นแบบ ทั้งนี้สอดคล้องกับข้อมูลจากศูนย์วิจัยพลังงานมหาวิทยาลัยแม่โจ้ มหาวิทยาลัยนเรศวน ในเรื่องประสิทธิภาพของเตาแก๊สชีวมวล จะสูงสุดได้จำเป็นต้องรักษาระดับอุณหภูมิในชั้นปฏิกิริยาให้คงไว้ในช่วง 500-900 องศาสเซลเซียส ด้วยการเติมวัสดุเชื้อเพลิงอย่างสม่ำเสมอ และสอดคล้องกับ ดร.นภาพร พ่วงพรพิทักษ์ ที่ระบุเกี่ยวกับระดับปฏิกิริยาภายในเตาแก๊สชีวมวลแบบอากาศไหลขึ้นที่มี 4 ช่วงชั้น โดยช่วงชั้นที่ 4 เป็นเพียง กระบวนการลดความชื้นออกจากเชื้อเพลิงเท่านั้น ไม่มีการสลายตัวของสสารหรือสารระเหยใดๆ เป็นเหตุให้เมื่อ เจาะช่องทางเติมสำหรับเติมวัสดุเชื้อเพลิงในช่วงชั้นนี้ หรือให้อากาศเข้าไปในช่วงชั้นนี้ จึงไม่เป็นผลให้กระบวนการ
ผลิตโปรดิวเซอร์แก๊สสูญเสียไป ซึ่งทั้งหมดนี้คือเหตุผลที่ประสิทธิภาพของเตาแก๊สชีวมวลจากวัสดุเหลือใช้มีค่าสูงขึ้น จากตัวต้นแบบที่สร้างจากกระทรวงพลังงานจังหวัดอ่างทอง โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตาไฟให้พลังงานความร้อนสูงโดยใช้น้ำมันเครื่องใช้แล้วเป็นเชื้อเพลิง ปัจจุบันเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเผาไหม้มีราคาสูงขึ้นมาก และในชีวิตประจำวันของเรานั้นจำเป็นต้องใช้ เชื้อเพลิงต่างๆเป็นอย่างมาก ดังนั้น โครงงานนี้จึงมุ่งเน้นที่จะนำน้ำมันชนิดต่างๆที่เหลือทิ้งมาประยุกต์เป็นเชื้อเพลิง การทดลองแบ่งเป็น 2 ขั้นตอนคือ ขั้นตอนที่1 ออกแบบเตาไฟให้พลังงานความร้อนสูงโดยใช้มันเครื่องที่ใช้แล้วเป็น เชื้อเพลิง ตอนที่ 2 หาประสิทธิภาพของเตาไฟให้พลังงานความร้อนสูงโดยใช้น้ำมันที่ใช้แล้วเป็นเชื้อเพลิง วิธีการ ทดลองแบ่งออกเป็น5 กลุ่ม ดังนี้ กลุ่มที่1 ใช้น้ำมันเครื่องที่ใช้แล้วจากรถยนต์ กลุ่มที่2 ใช้น้ำมันเครื่องที่ใช้แล้วที่ได้ จากรถจักรยานยนต์ กลุ่มที่3 ใช้น้ำมันพืชที่ใช้แล้ว กลุ่มที่4 ใช้แก๊สหุงต้ม กลุ่มที่5 ใช้ถ่านหุงต้ม ผลการทดลองพบว่า น้ำมันเครื่องที่ใช้แล้วที่ได้จากรถยนต์ให้ประสิทธิภาพดีที่สุดคือให้ค่าพลังงานความร้อน34,000.00 Cal/นาที ใช้ เวลาในการต้ม1,000 ml จนเดือดคือ 2นาที รองลงมาคือน้ำมันเครื่องที่ได้จากรถจักรยานยนต์ ให้ค่าพลังงานความ ร้อน 13,600.00 Cal/นาที ใช้เวลาในการต้มน้ำ1,000 ml จนเดือดคือ 5 นาที ส่วนน้ำมันพืชที่ใช้แล้วให้ค่าพลังงาน ความร้อน9,714.28 Cal/นาที ใช้เวลาในการต้มน้ำ1,000 ml จนเดือดคือ 6 นาที ด้านแก๊สหุงต้มและถ่านหุงต้มให้ ค่าพลังงานความร้อนเท่ากันคือ 8,500.00 Cal/นาที ใช้เวลาในการต้มน้ำ1,000 ml จนเดือดเท่ากันคือ 8 นาที ประโยชน์ของโครงงาน 1) โครงงานนี้สามารถน้ำมันเครื่องที่ใช้แล้วมาประยุกต์ใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ 2) โครงงานนี้ สามารถช่วยประหยัดพลังงานเชื้อเพลิงชนิดต่างๆได้
บทที่ 3 วิธีการดำเนินงาน 3.1 วัสดุอุปกรณ์ 3.1.1 เศษเหล็กท่อกลม ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 11.5 เซนติเมตร ยาว 12 เซนติเมตร จำนวน 1 ท่อน 3.1.2 เศษเหล็กกล่อง ขนาด 2 x 2 เซนติเมตร ยาว 60 เซ็นติเมตร จำนวน 1 ท่อน 3.1.3 เศษเหล็กฉาก ขนาด 2 x 2 เซนติเมตร จำนวน 12 ท่อน 3.1.4 เศษท่อเหล็กกลม ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เซนติเมตร ยาว 40 เซนติเมตร จำนวน 1 ท่อน 3.1.5 พัดลมเป่าอากาศ ขนาด 12 Volt D.C. 2.70 A จำนวน 1 ตัว 3.1.6 พัดลมดูดอากาศ ขนาด ๖ นิ้ว จำนวน 1 ตัว 3.1.7 ก๊อกน้ำ ขนาด 1/2 นิ้ว จำนวน 1 ตัว 3.1.8 แผงโซล่าเซลล์ ขนาด 20 วัตต์ จำนวน 1 แผง 3.1.9 แบตเตอรี่ ขนาด 5 แอมป์ จำนวน 1 ลูก 3.1.10 ตัวแปลงไฟ inverter DC ขนาด 1,000 วัตต์ จำนวน 1 เครื่อง 3.1.11 สวิตซ์ไฟ จำนวน 1 ตัว 3.1.12 แผ่นเพลตเหล็ก ขนาดกว้าง 12 เซนติเมตร ยาว 16 เซ็นติเมตรจำนวน 1 แผ่น 3.1.13 เหล็กกล่อง ขนาด 5x10 เซนติเมตร ยาว 20 เซ็นติเมตร จำนวน 1 ท่อน 3.1.14 เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด ระบบดิจิตอล จำนวน 1 เครื่อง 3.1.15 เครื่องวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จำนวน 1 เครื่อง 3.2 วิธีการดำเนินงาน โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) แบ่งเป็น 3 ขั้นตอน คือ ขั้นตอนที่1 การออกแบบและประดิษฐ์เตาเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ขั้นตอนที่2 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็น เชื้อเพลิงกับแหล่งพลังงานความร้อนอื่น ขั้นตอนที่3 หาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ดังต่อไปนี้
ขั้นตอนที่1 การออกแบบและประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 1.1 การออกแบบเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 1.1 ศึกษา และสืบค้นแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับหลักการและการทำงานของเตาไฟ ดังนี้ 1.1.1 หลักการทำงานของเตาไฟแบบต่าง ๆ 1.1.2 ข้อดี และข้อเสียของเตาที่ใช้พลังงานเชื้อเพลิงจากแหล่งกำเนิดหลงงานความร้อน แต่ละแบบ 1.1.3 เปรียบเทียบราคาเตาแต่ละแบบ และราคาพลังงานเชื้อเพลิงของเตาแบบต่าง ๆ 1.2 ออกแบบเตาเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ดังภาพ 3.1 ภาพ 3.1 แสดงการออกแบบเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 2. การประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 2.1 เตรียมวัสดุและอุปกรณ์ ตามแบบเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ดังภาพ 3.1 2.2 นำเหล็กท่อกลม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 11.5 เซนติเมตร ยาว 12 เซนติเมตร เชื่อมต่อเข้า กับแผ่นเพลตเหล็ก โดยใช้ตู้เชื่อมความร้อน ดังภาพ 3.2 ภาพ 3.2 แสดงการเชื่อมท่อเหล็กกลมกับแผ่นเพลต
2.3 เชื่อมเหล็กฉากขนาด 2x2 เซนติเมตรเพื่อทำให้เป็นฐานของเตา และเชื่อมเข้ากับท่อเหล็กกลมที่เชื่อม กับแผ่นเพลตไว้ ดังภาพ 3.3 ภาพ 3.3 แสดงการประกอบชุดฐานของเตาไฟ 2.4 เชื่อมต่อเหล็กกล่องขนาด 2X2 เซนติเมตรยาว 60 เซ็นติเมตร เข้ากับชุดฐานของเตาเพื่อทำเป็นท่อส่ง อากาศ พร้อมทั้งเชื่อมต่อท่อเหล็กกลม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ขนาด 1.5 เซนติเมตร เพื่อทำเป็นท่อส่งน้ำมัน ดัง ภาพ 3.4 ภาพ 3.4 แสดงการเชื่อมต่อท่อส่งอากาศและท่อส่งน้ำมัน 2.5 ประดิษฐ์ชุดเก็บและปล่อยน้ำมันจากเหล็กกล่อง ขนาด 5x10 เซนติเมตร ยาว 20 เซ็นติเมตร ดังภาพ 3.5 ภาพ 3.5 แสดงการประดิษฐ์ชุดเก็บและปล่อยน้ำมัน
2.6 ประกอบชุดเก็บและปล่อยน้ำมันเข้ากับชุดท่องส่งน้ำมัน ดังภาพ 3.6 ภาพ 3.6 แสดงการประกอบชุดเก็บและปล่อยน้ำมันเข้ากับท่อส่งน้ำมัน 2.7 ประกอบพัดลมเป่าอากาศเข้ากับท่อส่งอากาศ ดังภาพ 3.7 ภาพ 3.7 แสดงการประกอบพัดลมเป่าอากาศเข้ากับท่อส่งอากาศ 2.8 ประกอบชุดพัดลมดูดควัน เข้ากับชุดเตา ดังภาพ 3.8 ภาพ 3.8 การประกอบชุดพัดลมดูดควัน เข้ากับชุดเตา
2.9 ประกอบชุดแผงโซลาเซลล์ แบตเตอรี่และตัวแปลงไฟ เข้ากับชุดพัดลมเป่าและดูดอากาศ ดังภาพ 3.9 ภาพ 3.9 แสดงการประกอบชุด แผงโซลาเซลล์ แบตเตอรี่ และตัวแปลงไฟเข้ากับชุดพัดลมเป่าและดูดอากาศ
ขั้นตอนที่2 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิงกับ แหล่งพลังงานความร้อนอื่น 1. จุดไฟในเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ปริมาณ 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร หรือต่ำกว่ารูปล่อยน้ำมัน และปรับระดับแรงดันอากาศ ระดับ 1 2. ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรด ระบบดิจิตอล วัดอุณหภูมิของเตา ในข้อ 1 สังเกตและบันทึกผล 3. ตวงน้ำเปล่าปริมาตร 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร เทลงหม้อที่เตรียมไว้ นำไปตั้งไฟจับเวลาและวัดอุณหภูมิ ของน้ำ สังเกตการเดือดของน้ำและบันทึกผล 4. ใช้เครื่องวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) วัดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในข้อ 3 สังเกตและบันทึกผล 5. ทำการทดลองซ้ำ ข้อ 1 – 4 และเปลี่ยนระดับแรงดันอากาศเป็น ระดับ 2 และ 3 ตามลำดับ และ ปริมาณน้ำเป็น 1,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร และ 1,500 ลูกบาศก์เซนติเมตร สังเกตและบันทึกผล 6. ทำการทดลองซ้ำ ข้อ 1 – 5 เปลี่ยนจากเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง เป็นเตาถ่าน เตาแก๊ส และเตาไฟฟ้า ตามลำดับ สังเกตและบันทึกผล 7. ทำการทดลองซ้ำ ข้อ 1 – 6 เปลี่ยนของเหลวในการทดสอบความร้อนจากน้ำเปล่า เป็นน้ำมันพืช ปริมาตร 20 ลูกบาศก์เซนติเมตร สังเกตและบันทึกผล ขั้นตอนที่3 การหาความพึงพอใจของคณะครู บุคลากร และนักเรียนโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ จำนวน 30 คน ที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน 1. สาธิตการประกอบอาหารโดยใช้เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง โดยนำ ระดับแรงดันอากาศที่เหมาะสมในขั้นตอนที่ 1 มาประกอบอาหารให้คณะครู บุคลากร และนักเรียนโรงเรียน ธาตุทองอำนวยวิทย์ จำนวน 30 คน ได้รับชมและทดลองชิมรสชาติ 2. ใช้แบบประเมินความพึงพอใจของคณะครู บุคลากร และนักเรียนโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์ จำนวน 30 คน ที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน สังเกตและบันทึกผล
แบบประเมินความพึงพอใจที่มีเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง แบบสอบถามนี้จัดทำขค้นเพื่อประเมินความพึงพอใจในการใช้เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือ สองเป็นเชื้อเพลิง เพื่อเป็นข้อมูลในการปรับปรุงพัฒนาให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ โปรดให้ข้อมูลที่เป็นจริงตาม ความคิดเห็นของท่าน คำตอบของท่านไม่มีผลกระทบใด ๆ ต่อท่าน ขอขอบคุณที่ให้ความร่วมมือ ส่วนที่ 1 ข้อมูลสถานภาพทั่วไปของผู้ตอบแบบสอบถาม กรุณาทำเครื่องหมาย ลงในช้องว่าง 1. อาชีพ ผู้บริหาร ครู เจ้าหน้าที่ นักเรียน นักการภารโรง 2. เพศ ชาย หญิง 3. อายุ 12 -15 16 - 20 21 – 30 31 – 40 41 – 50 51 - 60 ส่วนที่ 2 ระดับความพึงพอใจต่อ “เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง” รายการประเมิน ระดับความพึงพอใจ มากที่สุด (5) มาก (4) ปานกลาง (3) น้อย (2) น้อยที่สุด (1) ด้านคุณภาพ 1. ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน 2. วัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน 3. วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ 4. ความเหมาะสมของราคาวัสดุที่นำมาใช้งาน ด้านการใช้งาน 5. ความเหมาะสมของรูปร่าง ขนาด ต่อการ นำไปใช้งาน 6. มีประสิทธิภาพสามารถนำไปใช้งานได้จริง 7. รักษ์โลก รักษ์พลังงาน และรักษ์สิ่งแวดล้อม ขอขอบพระคุณค่ะ/ครับ คณะผู้จัดทำโครงงาน
บทที่ 4 ผลการดำเนินงาน โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) โดยมีวัตถุประสงค์ คือ 1) เพื่อประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมัน มือสอง 2) เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็น เชื้อเพลิงกับแหล่งพลังงานความร้อนอื่น และ 3) เพื่อศึกษาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์ โลก รักษ์พลังงาน ได้ผลการทดลอง ดังนี้ 4.1 การประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง จากการศึกษา และออกแบบประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง พบว่า สามารถออกแบบและประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ออกมาอย่างกะทัดรัด เหมาะสมต่อการใช้งาน และ เคลื่อนย้ายได้สะดวก โดยอาศัยอินเวอร์เตอร์แบบ (Grid Tile Inverter) ขนาด 1,000 W ทำหน้าที่แปลงไฟจาก แผงโซล่าเซลล์ที่เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ให้เป็นกระแสสลับขนาด 220 V จ่ายไฟเข้าสู่แบตเตอรี่ ขนาดกระแสไฟฟ้า 5 แอมแปร์แรงดันไฟฟ้า 24 โวลต์ ดังภาพ ภาพ 4.1 แสดงเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง
ตาราง 4.1 แสดงการเปรียบเทียบราคาเตาและพลังงานเชื้อเพลิงของเตาชนิตต่าง ๆ ชนิดของเตา ราคาองค์ประกอบเตา ราคาเชื้อเพลิง รวมทั้งสิ้น เตารักษ์โลก แบตเตอรี่ 300 บาท น้ำมันพืชใช้แล้ว 0 บาท 1,603 บาท รักษ์พลังงาน พัดลม 129 บาท พัดลมดูดอากาศ 174 บาท โซล่าเซลล์มือสอง 1000 บาท เตาแก๊ส หัวเตา 676 บาท ถังแก๊ส 1,950 บาท 2,626 บาท เตาไฟฟ้า หม้อไฟฟ้า 678 บาท หม้อไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า 1.050 กิโลวัตต์ใช้พลังงานไฟฟ้า/ชั่วโมง W = P x t =1.050 x 1 ชม. = 1.050 กิโลวัตต์ ใช้กระทะครบ 1 เดือน = 2.3488 x 30 บาท/หน่วย ค่าไฟฟ้า 70.464 บาท/หน่วย (ไม่รวมค่าบริการ, ค่าภาษี, ค่า ft) 748.464 บาท เตาถ่าน เตา 230 บาท ถ่าน 10 บาท 240 บาท จากตารางแสดงการเปรียบเทียบราคาเตาและพลังงานเชื้อเพลิงของเตาชนิตต่าง ๆ พบว่า เตารักษโลก รักษ์พลังงาน มีค่าใช้จ่ายต้นทุนการผลิตอยู่ในระดับกลาง แต่สามารถใช้งานได้ตลอด ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นหลังการ ใช้งาน และลดต้นทุนรายจ่ายค่าพลังงานเชื้อเพลิงอีกด้วย ซึ่งต่างจากเตาชนิดอื่น ที่มีค่าใช้จ่ายต้นทุนการผลิตมาก และน้อย แต่หลังการใช้งานจะมีค่าใช้จ่ายไม่คงที่ 4.2 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิงกับ แหล่งพลังงานความร้อนอื่น ได้ผลดังตาราง ตาราง 4.2 แสดงผลการศึกษาพลังงานความร้อนที่แปรผกผันกับระดับแรงดันอากาศของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ระดับแรงดันอากาศ อุณหภูมิพลังงานความร้อนจากเตา ( ๐C) เฉลี่ย ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 1 522 525 565 537.33 2 539 525 566 542.33 3 546 525 568 546.33 จากตาราง แสดงผลการศึกษาพลังงานความร้อนที่แปรผกผันกับระดับแรงดันอากาศของเตารักษ์โลก รักษ์ พลังงาน พบว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของพลังงานความร้อนจากเตาเพิ่มขึ้นตามระดับแรงดันอากาศ ตามลำดับ
ตาราง 4.3 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ใช้น้ำเปล่าและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน ปริมาณ น้ำเปล่า (ml) ระดับ แรงดันอากาศ อุณหภูมิพลังงาน ความร้อนจากเตา ( ๐C) เวลาน้ำเดือด (นาที่) ปริมาณ CO2 (ppm) 500 1 537 4.24.63 536 2 542 2.38.06 446 3 546 2.08.61 445 1,000 1 537 5.52.60 532 2 542 4.15.77 442 3 546 3.14.36 422 1,500 1 537 6.14.14 635 2 542 6.22.10 545 3 546 7.25.79 534 จากตาราง แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ใช้น้ำเปล่าและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน พบว่า ระยะเวลาน้ำเดือดและปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะมีปริมาณลดลง ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันอากาศและอุณหภูมิพลังงานความร้อนของเตาเพิ่มขึ้น ตาราง 4.4 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ที่ใช้น้ำพืชและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน ปริมาณ น้ำมันพืช (ml) ระดับ แรงดันอากาศ อุณหภูมิพลังงาน ความร้อนจากเตา ( ๐C) เวลาน้ำมันเดือด (นาที่) ปริมาณ CO2 (ppm) 20 1 537 0.12 514 2 542 0.7 536 3 546 0.5 561 จากตาราง แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง ที่ใช้น้ำมันพืชและระดับแรงดันอากาศที่ต่างกัน พบว่า ระดับแรงดันอากาศเพิ่มขึ้น ระยะเวลาน้ำมันเดือดและ ปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะเพิ่มขึ้น ตามลำดับ
ตาราง 4.5 แสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตาต่างชนิดกัน โดยใช้น้ำเปล่าและน้ำมันพืชเป็นตัวอย่างทดสอบ สารทดสอบ เตาถ่าน เตาแก๊ส เตาไฟฟ้า อุณหภูมิพลังงานความร้อนจากเตา ( ๐C) เวลาน้ำ/น้ำมันเดือด(นาที่) ปริมาณ CO2 (PPM) อุณหภูมิพลังงานความร้อนจากเตา ( ๐C) เวลาน้ำ/น้ำมันเดือด (นาที่) ปริมาณ CO2 (PPM) อุณหภูมิพลังงานความร้อนจากเตา ( ๐C) เวลาน้ำ/น้ำมันเดือด (นาที่) ปริมาณ CO2 (PPM) ปริมาณ น้ำเปล่า (ml) 500 454 3.05 764 479 2.15.06 951 115 02.05.11 448 1,000 467 4.17 754 479 3.35.11 979 152 03.10.09 443 1,500 539 6.20 500 479 4.07.72 995 173 04.15.87 470 ปริมาณ น้ำมันพืช (ml) 20 584 0.50 566 318 0.36 2145 146 0.15 446 จากตารางแสดงผลการวัดประสิทธิภาพของเตาต่างชนิดกัน โดยใช้น้ำเปล่าและน้ำมันพืชเป็นตัวอย่าง ทดสอบ พบว่า เตาไฟฟ้าใช้ระยะเวลาที่ทำให้น้ำเปล่าและน้ำมันเดือดได้เร็วกว่าเตาแก๊ส และเตาถ่าน ตามลำดับ และพบการปล่อยปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ได้น้อยสุด คือ เตาไฟฟ้า เตาถ่าน และเตาแก๊ส ตามลำดับ
4.3 การศึกษาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน จำนวน 30 คน ตาราง 4.6 ตารางแสดงผลความพึงพอใจต่อ “เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง” ของบุคลากรในโรงเรียน จำนวน 30 คน รายการประเมิน ร้อยละของระดับความพึงพอใจ มากที่สุด (5) มาก (4) ปานกลาง (3) น้อย (2) น้อยที่สุด (1) ด้านคุณภาพ 1. ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน 73.33 20 6.67 2. วัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน 100 3. วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ 79.67 23.33 4. ความเหมาะสมของราคาวัสดุที่นำมาใช้งาน 66.67 33.33 ด้านการใช้งาน 5. ความเหมาะสมของรูปร่าง ขนาด ต่อการ นำไปใช้งาน 60 23.33 16.67 6. มีประสิทธิภาพสามารถนำไปใช้งานได้จริง 76.67 23.33 7. รักษ์โลก รักษ์พลังงาน และรักษ์สิ่งแวดล้อม 70 30 คิดเป็นร้อยละเฉลี่ย 75.19 21.90 3.33 ความพึงพอใจมากถึงมากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 97.09 จากตาราง แสดงผลความพึงพอใจต่อ “เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง” ของ บุคลากรในโรงเรียน จำนวน 30 คน พบว่า บุคลากรในโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์มีความพึงพอใจมากถึงมาก ที่สุด คิดเป็นร้อยละ 97.09 ซึ่งคุณภาพด้านวัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน ได้รับความพึงพอใจมากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 100 รองลงมา วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน และ ความเหมาะสมของราคาวัสดุที่นำมาใช้งาน ตามลำดับ ส่วนคุณภาพด้านการใช้งาน พบว่า มีประสิทธิภาพสามารถ นำไปใช้งานได้จริง ได้รับความพึงพอใจมากที่สุด คิดเป็นร้อย 76.67 รองลงมา คือ รักษ์โลก รักษ์พลังงาน และรักษ์ สิ่งแวดล้อม และความเหมาะสมของรูปร่าง ขนาด ต่อการนำไปใช้งาน ตามลำดับ
บทที่ 5 สรุปและอภิปรายผล 5.1 สรุปผลและอภิปรายผล จากผลการศึกษาและทดลองทำโครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือ สอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) โดยมีวัตถุประสงค์ คือ 1) เพื่อประดิษฐ์เตา รักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง 2) เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเตารักษ์โลก รักษ์ พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิงกับแหล่งพลังงานความร้อนอื่น และ 3) เพื่อศึกษาความพึงพอใจของ บุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน พบว่า เตารักษโลก รักษ์พลังงาน มีค่าใช้จ่ายต้นทุนการผลิตอยู่ในระดับกลาง แต่สามารถใช้งานได้ตลอด ไม่มี ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นหลังการใช้งาน และลดต้นทุนรายจ่ายค่าพลังงานเชื้อเพลิง เนื่องจากพลังงานเชื้อเพลิงได้จากการ นำน้ำมันพืชใช้แล้วกลับมาใช้ซ้ำ อุณหภูมิเฉลี่ยของพลังงานความร้อนของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงานจะเพิ่มขึ้นตามระดับแรงดันอากาศ เนื่องจากเมื่อเพิ่มแรงดันอากาศ เสมือนเป็นการเพิ่มแก๊สออกซิเจน ซึ่งออกซิเจนเป็นปัจจัยสำคัญในปฏิกิริยาการเผา ไหม้ ทำให้การเผาไหม้ของน้ำมันพืชที่พบในธรรมชาติสวนใหญเปนชนิดกลีเซอไรดเชิงผสม ส่งผลให้การเพิ่มแรงดัน อากาศทำให้อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น ระยะเวลาน้ำเดือดและการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะมีปริมาณลดลง ขึ้นอยู่กับระดับ แรงดันอากาศ และอุณหภูมิพลังงานความร้อนของเตาเพิ่มขึ้น เนื่องจากการเผาไหม้จะสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น ถ้ามี ประมาณแก๊สออกซิเจนเพียงพอต่อการเผาไหม้ ทำให้อุณหภูมิความร้อนของเตาเพิ่มขึ้น ระยะเวลาที่ทำให้น้ำเดือด จึงใช้เวลาน้อย บุคลากรในโรงเรียนธาตุทองอำนวยวิทย์มีความพึงพอใจมากถึงมากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 97.09 ซึ่ง คุณภาพด้านวัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน ได้รับความพึงพอใจมากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 100 รองลงมา วัสดุที่ เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน และความเหมาะสมของราคาวัสดุที่ นำมาใช้งาน ตามลำดับ ส่วนคุณภาพด้านการใช้งาน พบว่า มีประสิทธิภาพสามารถนำไปใช้งานได้จริง ได้รับความ พึงพอใจมากที่สุด คิดเป็นร้อย 76.67 รองลงมา คือ รักษ์โลก รักษ์พลังงาน และรักษ์สิ่งแวดล้อม และความ เหมาะสมของรูปร่าง ขนาด ต่อการนำไปใช้งาน ตามลำดับ เนื่องจากเตารักษ์โลก รักษ์พลังงานใช้เศษเหล็กเหลือใช้ ในโรงเรียนมาประดิษฐ์เป็นเตาที่สามารถใช้งานได้จริง ส่งผลให้ความแข็งแรง ทนทาน และใช้น้ำมันพืชที่ใช้แล้วนำ กลับมาใช้ซ้ำ เป็นการกำจัดขยะอินทรีย์ที่จะก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำ และสิ่งแวดล้อมต่อไป 5.2 ปัญหา อุปสรรค 5.2.1 เกิดควัน (แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์) เกิดขึ้นในท่อปล่อยน้ำมันพืช เนื่องจากท่อส่งน้ำมันพืชได้รับ ความร้อนจากแหล่งกำเนิดพลังงานความร้อน จึงลุกไหม้ติดไฟแบบไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดควัน 5.2.2 กระแสไฟฟ้าที่จัดเก็บด้วยแบตเตอรี่มีขนาดความจุน้อย ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ได้จากการเปลี่ยนรูป พลังงานแสงของโซล่าเซลล์ เป็นพลังงานไฟฟ้าใช้งานได้ประมาณ 1 ชั่วโมงติดต่อกัน ในกรณีที่บรรยากาศโดยรอบ ไม่มีแสงอาทิตย์
5.3 ข้อเสนอแนะ ในการจัดทำโครงงาน เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil) ในครั้งต่อไป มีข้อเสนอแนะ ดังต่อไปนี้ 5.3.1 การผลิตเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน ควรต่อท่อน้ำน้ำมันพืชแยกออก เป็น 2 ช่องทาง เพื่อให้ควันถูก ส่งออกทางพัดลมดูดอากาศ 5.3.2 เพิ่มความจุของขนาดแบตเตอรี่ในการจัดเก็บกระแสไฟฟ้าที่ เพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่ได้จากการเปลี่ยน รูปพลังงานแสงของโซล่าเซลล์ เป็นพลังงานไฟฟ้าใช้งานได้มากกว่า 1 ชั่วโมงติดต่อกัน ในกรณีที่บรรยากาศ โดยรอบไม่มีแสงอาทิตย์ 5.3.2 เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง เหมาะสมกับการนำไปประกอบอาหารนอกสถานที่ ที่ไม่มีไฟฟ้า เป็นต้น
บรรณานุกรม กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน.(2553). คู่มือฝึกอบรมเทคโนโลยีพลังงาน ทดแทน โครงการพัฒนาบุคลากรด้านพลังงานทดแทน. ศิริธรรมออฟเช็ท : อุบลราชธานี. กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน.(2556). การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์. มปป. กรุงเทพฯ. บริษัท โกลบอล เพาเวอร์ ซินเนอร์ยี่ จำกัด (มหาชน). (2566). [ออนไลน์], https://www.gpscgroup.com/th/news/1158/พลังงานแสงอาทิตย์. ปิตุพร พิมพาเพชร. (2566). ไขมันและน้ำมัน. [ออนไลน์], https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/34049. ปิโยรส ทิพย์มงคล และ ณัฐพงศ์ ตันติวิวัฒนพันธ์. (2563). การจัดการและการแปรรูป น้ำมันใช้แล้ว ในภาค ครัวเรือน. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 24 (ฉบับที่ 4) True ปลูกปัญญา. (2566). การเผาไหม้. [ออนไลน์], https://www.trueplookpanya.com/dhamma/content/82155.
ภาคผนวก
ภาคผนวก ก (ภาพประกอบการทำโครงงาน เรื่อง เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสอง (The stove saves world & energy with second-hand oil))
ภาพ 5 แสดงการประดิษฐ์เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน
ภาพ 6 แสดงการวัดปริมาณความร้อนของเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง และแหล่งพลังงานความร้อนอื่น
ภาพ 7 แสดงการวัดมลพิษทางอากาศ (แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ : CO2) ขณะใช้พลังงานความร้อน จากเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง และแหล่งพลังงานความร้อนอื่น
ภาพ 8 แสดงการวัดประเมินาความพึงพอใจของบุคลากรในโรงเรียนที่มีต่อเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน จำนวน 30 คน
ภาคผนวก ข (แบบประเมินความพึงพอใจที่มีเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง)
แบบประเมินความพึงพอใจที่มีเตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง แบบสอบถามนี้จัดทำขค้นเพื่อประเมินความพึงพอใจในการใช้เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือ สองเป็นเชื้อเพลิง เพื่อเป็นข้อมูลในการปรับปรุงพัฒนาให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ โปรดให้ข้อมูลที่เป็นจริงตาม ความคิดเห็นของท่าน คำตอบของท่านไม่มีผลกระทบใด ๆ ต่อท่าน ขอขอบคุณที่ให้ความร่วมมือ ส่วนที่ 1 ข้อมูลสถานภาพทั่วไปของผู้ตอบแบบสอบถาม กรุณาทำเครื่องหมาย ลงในช้องว่าง 1. อาชีพ ผู้บริหาร ครู เจ้าหน้าที่ นักเรียน นักการภารโรง 2. เพศ ชาย หญิง 3. อายุ 12 -15 16 - 20 21 – 30 31 – 40 41 – 50 51 - 60 ส่วนที่ 2 ระดับความพึงพอใจต่อ “เตารักษ์โลก รักษ์พลังงาน โดยใช้น้ำมันมือสองเป็นเชื้อเพลิง” รายการประเมิน ระดับความพึงพอใจ มากที่สุด (5) มาก (4) ปานกลาง (3) น้อย (2) น้อยที่สุด (1) ด้านคุณภาพ 1. ความเหมาะสมของคุณภาพวัสดุที่นำมาใช้งาน 2. วัสดุมีความแข็งแรง ทนทาน 3. วัสดุที่เลือกใช้เป็นวัสดุเหลือใช้ 4. ความเหมาะสมของราคาวัสดุที่นำมาใช้งาน ด้านการใช้งาน 5. ความเหมาะสมของรูปร่าง ขนาด ต่อการ นำไปใช้งาน 6. มีประสิทธิภาพสามารถนำไปใช้งานได้จริง 7. รักษ์โลก รักษ์พลังงาน และรักษ์สิ่งแวดล้อม ขอขอบพระคุณค่ะ/ครับ คณะผู้จัดทำโครงงาน