พลังงานน้ำ

1

พลังงานนา้

พลังงานน้า หมายถึง การเคล่ือนท่ีของน้าจากที่สูงสู่ที่ต่้า รูปแบบท่ีคุ้นเคยคือการสร้างเขื่อนเก็บ
กกั น้าเพื่อสะสมพลงั งานศักย์ เมื่อเปดิ ประตูที่ปดิ กันทางเดินของนา้ พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ จะเปลี่ยนเป็น
พลังงานจลน์ สามารถน้าไปฉดุ กงั หนั และตอ่ เชื่อมเข้ากับเคร่อื งก้าเนดิ ไฟฟา้ เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าขนึ

พลังงานของมวลน้าที่เคลื่อนท่ี มนุษย์น้ามาใช้โดยได้มีการสร้างกังหันน้า (Water Wheel) เพ่ือใช้
ในการงานต่างๆ ในอินเดียและชาวโรมันก็ได้มีการประยุกต์ใช้เพื่อใช้ในการโม่แป้งจากเมล็ดพืชในจีนใช้
พลงั งานน้าเพอื่ สร้าง Pot Wheel เพ่อื ใช้ในวิดน้าเพื่อการชลประทาน โดยในช่วงทศวรรษ 1830 ซงึ่ เป็น
ยุคท่ีการสร้างคลองเฟ่ืองฟูถึงขีดสุดก็ได้มีการประยุกต์เอาพลังงานน้ามาใช้เพ่ือขับเคล่ือนเรือขึนและลงจาก
เขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง (Inclined Plane Railroad : Funicular) พลงั งานนา้ เป็นพลังงานที่ได้
จากแรงอัดดันของน้า เป็นการน้าพลังงานจากแรงของน้าที่เคล่ือนท่ีหรือไหลจากบริเวณที่สูงกว่าลงสู่
ต้าแหน่งที่ต่้ากว่า โดยอาศัยหลักการของแรงโน้มถ่วงของโลก พลังงานศักย์ของน้าถูกเปล่ียนเป็นพลังงาน
จลน์อุปกรณ์ที่ใช้ในการเปล่ียนนีคือกังหันน้า (Turbines) น้าท่ีมีความเร็วสูงจะผ่านเข้าท่อแล้วให้พลังงาน
จลน์ทา้ ให้กังหันนา้ หมนุ ขับเครอ่ื งกา้ เนิดไฟฟ้า

รูปท่ี 1 พลังงานนา้
ทมี่ า: http://nhongenergyru.blogspot.com/2009/04/blog-post_1638.html

ผสู้ อน  นางพัชรี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรยี นร้วู ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2

ประเภทของพลังงานนา้
1. พลังงานน้าตก เป็นการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานจากน้าโดยอาศัยพลังงานของน้าตก เช่นน้าตก

ที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกันน้า น้าตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาสู่หุบเขา กระแสน้าในแม่น้าไหลตกหน้า
ผา การสร้างเขื่อนกันน้าและให้น้าตกไหลผ่านกังหันน้า ซ่ึงติดอยู่บนเคร่ืองก้าเนิดไฟฟ้า ก้าลังของน้าท่ีได้
จะขึนอยูก่ บั ความสูงของน้าและอตั ราการไหลของนา้ ท่ปี ล่อยลงมา

รปู ท่ี 2 พลังงานน้าตก
ที่มา:http://www.rmutphysics.com/charud/oldnews/71/index71.htm
2. พลังงานน้าขึนน้าลง มีพืนฐานมาจากพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบที่ประกอบด้วย
ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ พลังงานน้าขึนน้าลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้ามีวิธีการเลือกแม่น้าหรืออ่าวท่ีมี
พนื ที่เก็บน้าได้มาก เพ่ือให้เกิดเปน็ อา่ งเก็บน้า เมอ่ื นา้ ขนึ จะไหลเข้าสู่อา่ งเก็บน้า และเมอ่ื น้าลงน้าจะไหลออก
จากอ่างเก็บน้า การไหลเข้าออกจากอ่างของน้าต้องควบคุมให้ไหลผ่านกังหันน้าที่ต่อเชื่อมกับเคร่ืองก้าเนิด
ไฟฟ้าเมื่อกังหันน้าหมุนก็จะได้ไฟฟ้าออกมาใช้งาน หลักการผลิตไฟฟ้าจากน้าขึนน้าลงมีหลักการ
เชน่ เดยี วกับการผลิตไฟฟา้ จากพลังงานนา้ ตก แต่ก้าลงั ท่ีไดจ้ ากพลังงานจากน้าขึนน้าลงไม่ค่อยสม้า่ เสมอ

ผู้สอน  นางพชั รี คณู ทอง  กลุ่มสาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

3

รปู ที่ 3 พลังงานนา้ ขนึ น้าลง
ทม่ี า:http://www.thaigoodview.com/node/133129
3. พลังงานคล่ืน เป็นพลังงานท่ีลมถ่ายทอดให้กับผิวน้าในมหาสมุทรเกิดเป็นคล่ืนว่ิงเข้าสู่ชายฝั่ง
และเกาะแก่งต่างๆ เครื่องผลิตไฟฟ้าพลังงานคลืน่ จะถูกออกแบบให้ลอยตัวอยู่บนผวิ น้าบรเิ วณหนา้ อ่าวด้าน
หนา้ ท่หี นั เข้าหาคลนื่ การผลติ ไฟฟ้าดว้ ยพลงั งานคลน่ื ในปจั จุบนั ประเทศไทยยงั ใชไ้ ม่ได้

รูปท่ี 4 พลังงานคล่ืน
ทมี่ า:http://atcloud.com/stories/5118
ผสู้ อน  นางพัชรี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรียนรูว้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4

รปู แบบของโรงไฟฟ้าพลังงานน้า
โรงไฟฟ้าพลังงานน้าเป็นรูปแบบเพ่ือรองรับระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้าตกแหล่งท่ีเป็น
แหล่งธรรมชาตทิ ่ีอยู่บนพนื โลก แบ่งออกเป็น 3 ประเภท (วฒั นา ถาวร. 2543 : 35-41) คือ
1. โรงไฟฟ้าพลังงานน้าแบบไม่มีอ่างเก็บน้า (run of river) เป็นโรงไฟฟ้าที่สร้างขึนเพ่ือผลิต
ไฟฟ้า โดยการบังคับทิศทางการไหลของน้าจากแหล่งน้าเล็กๆ เช่น ตามล้าห้วย ล้าธารหรือฝายต่างๆ ให้
มารวมตัวกัน และไหลผ่านท่อหรือรางน้าท่ีจัดท้าไว้ และใช้แรงดันของน้าซ่ึงตกจากต้าแหน่งที่สูงมาหมุน
กงั หนั ซง่ึ ต่อกับแกนหมุนของเครอ่ื งก้าเนิดไฟฟา้ ลักษณะของโรงไฟฟา้ พลงั งานน้าแบบไมม่ ีอา่ งเก็บนา้

รูปท่ี 5 แสดงลักษณะโรงไฟฟ้าพลังงานน้าแบบไม่มอี า่ งเกบ็ น้า
ทม่ี า : วฒั นา ถาวร, 2543 : 35

2. โรงไฟฟา้ พลังงานนา้ แบบมีอ่างเก็บน้า (storage regulation development) เป็นโรงไฟฟ้า
ที่ท้าหน้าท่ีผลิตไฟฟ้า โดยการใช้พลังงานน้าท่ีมีอยู่ซ่ึงอาจเป็นแหล่งธรรมชาติหรือเกิดจากการสร้างขึนมา
เองในลักษณะของเข่ือน ซ่ึงน้าท่ีมีอยู่ในอ่างหรือเขื่อนจะมีปริมาณมากพอท่ีจะถูกปล่อยออกมาเพื่อผลิต
ไฟฟ้าได้ตลอดเวลา ในประเทศไทยโรงไฟฟ้าแบบนีถูกใช้เป็นหลักในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพราะเป็น
ระบบทม่ี ีความม่ันคงในการผลติ และจา่ ยไฟสูง

ผสู้ อน  นางพัชรี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

5

รปู ท่ี 6 แสดงลกั ษณะโรงไฟฟ้าพลงั งานนา้ แบบมีอา่ งเก็บนา้
ที่มา: วัฒนา ถาวร, 2543 : 36

3. โรงไฟฟ้าพลังงานน้าแบบสูบน้ากลับ (pumped storage plant) โรงไฟฟ้าแบบนีถูกสร้าง
บนพืนฐานความคิดในการจัดการกระแสไฟฟ้าส่วนเกิน เพราะโดยปกติการใช้ไฟฟ้าในช่วงกลางคืนท่ีค่อน
ดึกไปแล้ว จะมีการใช้ไฟฟ้าลดลงแต่ก้าลังการผลิตไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม ท้าให้เกิดการสูญเสียพลังงาน
ไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานน้าแบบสูบน้ากลับเป็นโรงไฟฟ้าที่มีอ่างเก็บน้าสองส่วนคือ อ่างเก็บน้าส่วนบน
(upper reservoir) และอ่างเก็บน้าส่วนล่าง (lower reservoir) น้าจะถูกปล่อยจากอ่างเก็บน้าส่วนบนลง
มาเพ่อื หมุนกังหันและเคร่ืองก้าเนิดไฟฟา้ เม่อื ต้องการผลิตไฟฟา้ และในช่วงที่ความตอ้ งการใช้ไฟฟ้าตา่้ หรือ
น้อยลง จะใช้ไฟฟ้าท่ีเหลือจ่ายให้กับป๊ัมน้าขนาดใหญ่ที่ติดตังอยู่ในอ่างเก็บน้าส่วนล่าง เพ่ือสูบน้าจากอ่าง
เกบ็ นา้ สว่ นลา่ งนีกลบั ขนึ ไปเก็บไวท้ ีอ่ ่างเก็บน้าสว่ นบน เพือ่ ใชใ้ นการผลติ ไฟฟ้าต่อไป

รูปที่ 7 แสดงลักษณะโรงไฟฟา้ พลังงานนา้ แบบสูบกลับ
ท่มี า: วฒั นา ถาวร, 2543 : 37

ผูส้ อน  นางพชั รี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6

สว่ นประกอบของโรงไฟฟ้าพลงั น้า
1. อาคารรับน้า (power intake) คืออาคารส้าหรับรับน้าที่ไหลจากอ่างลงสู่ท่อท่ีอยู่ภายในตัว

อาคาร เพือ่ นา้ พลังงานน้าไปหมนุ กังหนั และหมุนเครอ่ื งกา้ เนิดไฟฟ้า ภายในตัวอาคารจะมหี ้องควบคมุ ระบบ
การไหลของน้าและระบบการผลติ ไฟฟ้า

2. ตะแกรง (screen) เป็นอุปกรณ์ทใ่ี ชป้ ้องกนั เศษไม้หรอื วัตถุใดๆ ที่จะผา่ นเข้าไปท้าให้เกิดการอุด
ตันของท่อส่งน้า

3. อุโมงค์เหนือน้า (headrace) เป็นช่องส้าหรับให้น้าไหลเข้ามายังท่อส่งน้าอยู่ภายในตัวเขื่อน
อโุ มงค์นจี ะอย่ใู นตวั อาคารรบั นา้ มีพนื ทหี่ น้าตดั เปน็ รูปเกือกมา้ หรือวงกลมทา้ ด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก

4. ท่อส่งนา้ (penstock) เปน็ ท่อส้าหรบั รับนา้ จากเหนือเขือ่ นและส่งต่อไปยงั อาคารรับน้าเพื่อหมุน
กังหนั และเคร่อื งก้าเนดิ ไฟฟ้า

5. อาคารลดแรงดันน้า (surge tank) เป็นอาคารท่ีสร้างขึนเพื่อควบคุมแรงดันของน้าท่ีจะอัดใส่
ภายในท่อสง่ นา้ ซ่งึ อาจทา้ ใหท้ อ่ หรือหวั ฉีดน้าเสียหาย

6. ประตูน้า (wicket gate or guide vane) เป็นบานประตูที่ควบคุมการไหลของน้าที่จะไหลเข้า
ไปหมนุ ใบพัดของกังหัน ควบคุมโดยการปดิ หรอื เปิดประตนู ้าให้น้าไหลผ่านเขา้ ไปยงั ทอ่

7. กังหันน้า (water turbine) เป็นตัวรับแรงดันของน้าท่ีไหลมาจากท่อส่งน้า โดยแรงดันนีจะ
ท้าหน้าที่ฉีดหรือผลักดันให้กังหันหมุน ท้าให้เครื่องก้าเนิดไฟฟ้าสามารถผลิตไฟฟ้าออกมาได้ กังหันเป็น
ส่วนประกอบท่ีสา้ คญั ของโรงไฟฟ้าพลงั น้า

8. ท่อรับน้า (draft tube) เป็นท่อรับน้าหลังจากที่น้าผ่านออกมาจากกังหันเพ่ือน้าน้าออกไปยัง
ทา้ ยน้า ทอ่ รับนา้ นีจะอยู่บรเิ วณส่วนหลงั ของกงั หัน

9. ทางน้าล้น (spill way) คือทางระบายน้าออกจากอ่างเก็บน้า ในกรณีที่น้าในอ่างมีระดับสูง
เกินไป ทางน้าล้นจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะให้ปริมาณน้าสูงสุดที่ระบายออก สามารถระบายออกได้ทัน
เพอ่ื ป้องกนั ไมใ่ หเ้ กิดความเสยี หายแกเ่ ขื่อน

10.เคร่ืองก้าเนดิ ไฟฟ้า (generator) เปน็ อปุ กรณ์สา้ หรบั เปลี่ยนพลังงานกลจากการหมนุ ของกงั หัน
มาเป็นพลงั งานไฟฟ้า โดยใชห้ ลกั การของขดลวดตัดผา่ นสนามแม่เหลก็

11. หม้อแปลง (transformer) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ส้าหรับแปลงแรงดัน ไฟฟ้าท่ีผลิตได้จาก
เครอ่ื งกา้ เนิดไฟฟ้า ใหเ้ ปน็ ไฟฟา้ ที่มแี รงดันสงู เพอ่ื ส่งเข้าสรู่ ะบบสายสง่ ต่อไป

ผู้สอน  นางพชั รี คณู ทอง  กลุ่มสาระการเรียนรู้วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

7

รปู ที่ 8 โรงไฟฟ้าพลังงานน้า
ท่มี า:http://mblog.manager.co.th/ratchadaphorn/th-17405/
ประเทศไทยกบั การใชพ้ ลงั งานน้า
ประเทศไทยใช้ไฟฟ้าจากการผลิตด้วยพลังงานจากน้าประมาณร้อยละ 5-6 ของปริมาณการใช้
ไฟฟา้ ท่ัวประเทศ
การใช้ประโยชน์ของพลงั งานน้า
การสร้างเข่ือนเป็นการเก็บกักน้าเอาไว้ใช้ในช่วงท่ีไม่มีฝนตก ท้าให้ได้แหล่งน้าขนาดใหญ่ การใช้
พลงั งานนา้ เปน็ การใช้เฉพาะส่วนท่อี ยูใ่ นรูปพลังงานซง่ึ ไม่ใชเ่ ปน็ เนือมวลสารดงั นันเมอื่ ใชพ้ ลังงานไปแล้วเนือ
มวลสารของน้าก็ยังคงเหลืออยู่ น้าที่ถูกปล่อยออกมายังมีปริมาณและคุณภาพเหมือนเดิมสามารถน้าไปใช้
ประโยชนอ์ ยา่ งอนื่ ไดอ้ กี มากมาย เชน่
1. เพ่อื การชลประทาน
2. การเกษตร
3. การอุปโภคบริโภค
4. การเดินเรือ
5. ประกอบอาชีพดา้ นประมง
6. สถานท่ีทอ่ งเท่ยี วพกั ผ่อนหยอ่ นใจ

ผสู้ อน  นางพัชรี คณู ทอง  กลุ่มสาระการเรียนร้วู ทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8

7. การผลิตพลังงานไฟฟ้า ระบบการใช้พลังงานน้าผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพ
สูงสามารถ ด้าเนนิ การผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในเวลาอันรวดเรว็ และสามารถควบคุมให้ผลติ พลังงานออกมา
ได้ใกล้เคียงกับความตอ้ งการ ทา้ ให้การผลติ และการใช้พลงั งานเปน็ ไปอยา่ งมีประสทิ ธภิ าพ

รปู ที่ 9 เขือ่ นไฟฟา้ พลังงานน้า
ท่มี า:http://53011711152.blogspot.com/2012/08/blog-post.html
ข้อเสียของการใชพ้ ลงั งานน้า
1. ในการสรา้ งเข่อื นเพอ่ื กกั เก็บน้านัน จะต้องมีการสูญเสียพืนท่ีป่าไมเ้ ปน็ บริเวณกว้าง ซึง่ นับวนั ป่า
ไม้จะหมดลงไปทุกที และท้าให้สัตว์ป่าต้องอพยพหนีน้าท่วม บางชนิดอาจสูญพันธุ์ไปจากโลกเลยก็ได้ ซ่ึง
ถือเป็นการท้าลายระบบนิเวศวิทยาของพืนท่ีบริเวณนันอย่างรุนแรง นอกจากนียังท้าให้ชีวิตความเป็นอยู่
ของคนในพืนที่ต้องเปลย่ี นไปจากเดมิ ดว้ ย
2. ต้องใชเ้ งินลงทนุ สงู ในการสร้างเขื่อนหรือพฒั นาแหล่งพลงั งานนา้ เพอ่ื ใหไ้ ดล้ ักษณะ
ภมู ิประเทศท่ีเหมาะสม เช่น ตอ้ งการพนื ท่ีที่มรี ะดับทอ้ งน้าลึกๆ ส้าหรับการสรา้ งเขอ่ื นสงู โดยท่มี ี
ความยาวไมม่ ากนัก ซึง่ พนื ท่ีเหลา่ นมี ักจะอยู่ในป่าหรือชอ่ งเขาแคบๆ
3. เนอ่ื งจากแหล่งพลังงานน้าสว่ นใหญ่อย่ใู นทหี่ า่ งไกลชุมชน จึงมกั เกิดปญั หาในเรื่อง
การจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทังการซ่อมแซม การบ้ารุงรักษาส่ิงก่อสร้างและอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ค่อย
สะดวกนักเพราะการคมนาคมไม่สะดวก
4. ในบางโอกาสอาจเกดิ ปัญหาจากสภาวะของนา้ ฝนทีต่ กลงส่แู หลง่ กักเกบ็ น้า มกั มีความ
ไม่แน่นอนทา้ ใหเ้ กดิ ผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้าได้

ผสู้ อน  นางพชั รี คณู ทอง  กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

9

ประโยชนข์ องโรงไฟฟา้ พลงั งานจากน้า
1. มีอายกุ ารใชง้ านประมาณ 50 ปี ขึนไป
2. มีประสิทธภิ าพในการเดินเครื่องสูงสุด สามารถหยดุ และเดินเคร่อื งไดอ้ ย่างฉับพลนั
3. ต้นทนุ ในการผลิตตา่้ เพราะใช้นา้ ธรรมชาตเิ ปน็ แหลง่ พลังงานในการเดินเคร่ือง
4. นา้ เป็นแหล่งพลงั งานภายในประเทศที่เกดิ จากฝน ซง่ึ มกี ารหมุนเวียนตามธรรมชาตไิ มม่ ีวนั
หมดสิน
5. เป็นแหล่งพลังงานบรสิ ทุ ธ์ิไม่มีมลพษิ ตอ่ สิง่ แวดล้อม
6. อปุ กรณต์ า่ งๆ ของระบบพลังงานนา้ ส่วนใหญ่จะมีความทนทานสงู มอี ายุการใชง้ านนาน
7. คา่ ใช้จ่ายในการด้าเนินงานในการใชพ้ ลังงานจากนา้ ค่อนขา้ งต้่า เพราะไมต่ ้องสินเปลอื ง
คา่ เชอื เพลิง และเนือ่ งจากไม่มกี ารปล่อยมลพิษจึงไมต่ อ้ งจา่ ยค่าก้าจัดมลพิษ
ผลกระทบทีเ่ กดิ จากการใช้พลงั งานจากน้าผลิตกระแสไฟฟ้า
การใช้พลงั งานจากน้าในการผลิตกระแสไฟฟ้า จะไมก่ ่อให้เกิดผลกระทบกับส่งิ แวดล้อม แต่ในการ
สร้างเขื่อนเพ่ือเก็บกักน้า จะมีปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ควรค้านึงถึงคือการสูญเสียพืนที่ป่าอย่างมหาศาล การ
อพยพราษฎรออกจากพืนที่ สตั ว์ปา่ สูญเสียทอี่ ยู่อาศัยหรืออาจต้องสูญพันธุ์ไป แร่ธาตุตา่ งๆ ท่ีมีอยู่ในพืนที่
จะตอ้ งจมอยู่ใต้นา้ ไม่สามารถนา้ มาใชป้ ระโยชนไ์ ด้

รูปที่ 10 โรงไฟฟ้าพลงั งานนา้
ท่ีมา:http://rakkontemehaojai.blogspot.com/2009/11/blog-post.html

ผสู้ อน  นางพชั รี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

10

รปู ท่ี 11 โรงไฟฟา้ พลังงานนา้
https://www.egat.co.th/egattoday/index.php?option=com_k2&view=item&id=15647:4-

8-64-1

รูปที่ 12 โรงไฟฟา้ พลังงานนา้ เขือ่ นภมู พิ ล
ท่ีมา : https://www.tcijthai.com/news/2015/16/current/5619
ท่มี า : https://sites.google.com/site/energyandenvironment00/phlangngan-na

ผูส้ อน  นางพชั รี คูณทอง  กลุ่มสาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี