หนวยท 1 การผลต และระบบสงจายไฟฟาและอปกรณ
โรงไฟฟา คอ สถานทผลตพลงงานไฟฟาโดยใชกระบวนการแปลงพลงงานในรปแบบอนมาเปนพลงงานไฟฟา สวนใหญผลตมาจากเครองก าเนดไฟฟาแบบซงโครนส ซงถกขบหมนโดยเครองตนก าลงประเภทตาง ๆ
1.1.1 โรงไฟฟาพลงน า ใชแรงดนของน าไปผลกดนกงหนน า และกงหนน าตอเขากบเพลาของเครองก าเนดไฟฟาเพอผลตพลงงานไฟฟาออกมา
1.1 ระบบผลตไฟฟา
อปกรณไฟฟาของโรงไฟฟาพลงน า แบงออกเปน 3 สวนใหญ ๆ คอ 1. เครองก าเนดไฟฟา ผลตแรงดนไฟฟา กระแสสลบออกมา ทขวเครองก าเนด ไฟฟา
โรงไฟฟา ก าลงผลต (MW) พลงงานไฟฟา (GWh)
เขอนภมพล 779.20 1,667.95
เขอนศรนครนทร 720.00 1,465.88
เขอนสรกต 500.00 1,144.51
เขอนล าตะคอง ชลภาวฒนา
500.00 195.52
เขอนวชราลงกรณ 300.00 1,007.97
ตวอยาง ก าลงการผลตโรงไฟฟาพลงน าในระบบไฟฟาของประเทศไทย (ป 2552) : 1 MW = 1,000,000 W = 1,000 KWh = 1000 หนวย
GWh หมายถง กกะวตต – ชวโมง = 106 KWh = 1,000,000 หนวย
2. หมอแปลงไฟฟา ส าหรบแปลงแรงดนไฟฟาใหเปนแรงดนสง เปนอปกรณทเชอมระหวางเครองก าเนดไฟฟากบลานไกไฟฟา
3. ระบบควบคม โดยหองควบคมระบบไฟฟาจะอยภายในโรงไฟฟาหรออาจจะเปนศนยควบคมทอยหางออกไป
โรงไฟฟาพลงน าทใหญทสดในโลก (ขอมลป 2553)
ชอโรงไฟฟา ประเทศ จ านวนชด @ MW ก าลงตดตง MW
เขอนสามผา จน 26 @ 700 18,200
เขอนอไตป ปารากวย -
บราซล 20 @ 700 14,000
เขอนกร เวเนซเอลา 10 @ 1,020 10,200 เขอนทครอ บราซล - 8,400 เขอนซายาโน - ซเซนสกายา
รสเซย 10 @ 640 6,400
เขอนครสโนยาสค
รสเซย - 6,000
1.1.2 โรงไฟฟาพลงงานความรอนกงหนไอน า ใชพลงงานความรอนจากการเผาไหมเชอเพลง เชน ถานหน น ามนเตา และกาซธรรมชาต ตมน าใหเดอดกลายเปนไอน าไปขบกงหนไอน า แลวฉดเพลาเครองก าเนดไฟฟาท าการผลตไฟฟาออกมา
อปกรณหลกในโรงไฟฟาพลงความรอนกงหนไอน า ไดแก หมอไอน า กงหนไอน า และเครองก าเนดไฟฟา หมอแปลงไฟฟาท าหนาท แปลงแรงดนไฟฟาใหสงขนเพอสง เขาระบบสายสงไฟฟา หรอลดแรงดน ไฟฟาลงเพอใชในโรงไฟฟา
1.1.3 โรงไฟฟาพลงงานกงหนกาซ ท าการผลตพลงงานไฟฟาดวยการเผาไหมเชอเพลงในหองอดอากาศใหเกดอากาศรอนทมแรงดนสงไปขบเคลอนกงหนกาซ แลวไปฉดเพลาของเครองก าเนดไฟฟาเพอผลตไฟฟา
การผลตไฟฟาดวยกงหนกาซ ประกอบดวย เครองกงหนกาซ เครองอดอากาศ เครองก าเนดไฟฟา โดยใชกาซธรรมชาต น ามนเตาปรบสภาพ หรอน ามนดเซลเปนเชอเพลง การเรมเดนเครองจะใชมอเตอรไฟฟาซงมคลตชตอเชอมกบเพลาเปนตวขบดนใหหมน มอเตอรไฟฟาจะหยดและคลตชจะถกปลดออก เมอเครองกงหนกาซเดนเครองเองไดแลว ปลายเพลาอกดานหนงจะตอกบเพลาโรเตอรของเครองก าเนดไฟฟา ใหก าเนดแรงดน ไฟฟาออกมา
การเพมประสทธภาพของกงหนกาซ
1.1.4 โรงไฟฟาพลงความรอนรวม เปนการรวมระบบการผลตไฟฟาดวยเครองกงหนกาซและเครองกงหนไอน าเขาดวยกน หนวยผลตไฟฟากงหนกาซ อปกรณหลกประกอบดวย เครองกงหนกาซ และเครองก าเนดไฟฟา
หนวยผลตไฟฟากงหนไอน า อปกรณหลกประกอบดวย เครองก าเนดไอน า เครองกงหนไอน า และเครองก าเนดไฟฟา
1.1.5 โรงไฟฟาดเซล ใชพลงงานกลจากเครองยนต ดเซลไปหมนเพลาเครองก าเนดไฟฟาท าการผลตพลงงานไฟฟา โดยใชน ามนดเซลเปนเชอเพลง
เครองยนตดเซลเปนเครองยนตสนดาปภายในหองสบ ดดและอดอากาศภายในหองสบจนมความกดดนและมอณหภมสง หวฉดเชอเพลงจะฉดน ามนเชอเพลงเปนฝอยและมบางสวนระเหยเปนไอท าใหเชอเพลงเกดการลกไหมและจดระเบดไดเองผลกดนลกสบใหเคลอนท ระบบการเดนเครองยนตดเซลท าไดหลายวธ คอ 1 ) แบบอดอากาศ 2) แบบใชมอเตอรไฟฟา และ 3) ใชเครองยนตกาซโซลน
เครองยนตดเซลขนาดใหญโดยมากใชแบบอดอากาศในการชวยเรมเดนเครองยนต
ส าหรบการเดนเครองแบบใชมอเตอรไฟฟานน เปนมอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดอนกรมสามารถท างานเกนก าลงไดในชวงระยะเวลาสน ๆ มอเตอรไฟฟามก าลงประมาณ 10 – 20 % ของก าลงเครองยนตดเซล โดยมากการเรมเดนเครองยนตดเซลแบบนใชกบเครองยนตขนาดเลก ๆ เทานน การเรมเดนเครองยนตดเซลโดยใชเครองยนตกาซโซลน เครองยนต กาซโซลนตดตงไวดานขางของเครองยนตดเซลโดยตรง โดยขบเครองยนตดเซลผานคลตช กระปกเกยร และเฟองขบ
1.1.6 โรงไฟฟาพลงงานแสงอาทตย การผลตไฟฟาดวยเซลลแสงอาทตยมตนทนการผลตทสงกวาการผลตไฟฟาดวยเชอเพลงฟอสซล 4-5 เทา ดงนน จงเหมาะสมกบกรณของหมบานซงอยหางจากเครอขายสายสงไฟฟา
เทคโนโลยการผลตไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย มอยดวยกนหลายเทคโนโลย เชน
ก) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบยดอยกบท
ข) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบตดตามดวงอาทตย
ค) ระบบแผงเซลลแสงอาทตยแบบรวมแสง
ในการผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตยมหลาย ๆ รปแบบ เชน แบบโซลารฟารม แบบตดตงบนหลงคาอาคารหรอหลงคาบานเรอน
การใชงานเซลลแสงอาทตยเพอใหไดมาซงพลงงานไฟฟาสามารถแบงออกได 3 ลกษณะใหญ ๆ คอ
แบบแรกคอ Stand -alone
ในระบบทสองเปนระบบแบบผสมผสานหรอไฮบรด
ในระบบทสาม ใชเซลลแสงอาทตยท าการจายโหลดรวมกบสายสงทมาจากการไฟฟา ฯ
การผลตไฟฟาจากเซลลแสงอาทตยโดยทวไปประกอบดวยอปกรณ ดงตอไปน
ก) แผงเซลลแสงอาทตย (Solar Cell)
ข) เครองควบคมการชารจแบตเตอร (Charge Controller)
ค) อนเวอรเตอร (Inverter)
ง) แบตเตอร (Battery)
1.1.7 โรงไฟฟาพลงงานลม ลมเกดจากความแตกตางของความกดอากาศ อากาศทมความกดสงจะเคลอนตวไปยงทมความกดต ากวาเสมอ
ความเรวลมจะแปรคาตามระดบความสงจากผวโลก กระแสลมทพดเหนอผวดนจะถกหนวงใหชาลงตามความเสยดทานของพนผวและสงทปกคลมผวโลก เชน ตนไม อาคาร หรอสงปลกสรางตาง ๆ
ความเรวลมเฉลยทสามารถผลตพลงงานไดโดยไมเปนอนตรายแกอปกรณอยระหวาง 20-40 กโลเมตรตอชวโมง รายละเอยดของกงหนลมผลตไฟฟาประกอบดวย
1.1.8 โรงไฟฟาพลงงานความรอนใตพภพ จากการศกษาโครงสรางของโลกโดยใชคลนแผนดนไหว โลกสามารถแบงออกไดเปน 3 สวน ตามองคประกอบทางเคม
นกธรณวทยาแบงโครงสรางภายในของโลกออกเปน 5 สวน ตามคณสมบตทางกายภาพ โดยพจารณาจากความเรวของคลนปฐมภม และคลนทตยภม
1. ธรณภาค ประกอบดวยเปลอกโลกทวป และเปลอกโลกมหาสมทร
2. ฐานธรณภาค อยใตแนวแบงเขตโมโฮโรวซกลงไปจนถงระดบ 700 กโลเมตร 2.1 เขตทคลนไหวสะเทอนมความเรวต า ทระดบความลก 100 - 400 กโลเมตร 2.2 เขตทมการเปลยนแปลง อยบรเวณเนอโลกตอนบน ระดบความ ลก 400 - 700 กโลเมตร
3. เมโซสเฟยร อยบรเวณเนอโลกชนลางทระดบ ความลก 700 - 2,900 กโลเมตร 4. แกนโลกชนนอกทระดบความลก 2,900 - 5,150 กโลเมตร 5. แกนโลกชนใน ทระดบความลก 5,150 กโลเมตร จนถงความลก 6,371 กโลเมตร
แหลงพลงงานความรอนใตพภพสวนใหญจะเกดอยในบรเวณ ภเขาไฟแนวแผนดนไหวและแนวเคลอนตวของเปลอกโลก การเพมขนของอณหภมเมอความลกจากผวโลกลงไปประมาณ 2.5 - 3 องศาเซลเซยส /100 เมตร ปรากฏการณของการเกดภเขาไฟระเบด การเกดน าพรอน แสดงใหเหนวาภายในโลกของเรามความพลงงานรอนสะสมตวอย
การผลตไฟฟาจากพลงงานความรอนใตพภพ ก. โรงไฟฟาระบบไอน ายงยวดหรอไอน าอมตว เปนระบบทใชกนแพรหลายมากทสด และไดพฒนากนมานานในประเทศตาง ๆ ทวโลก เชน อตาล, อเมรกา, ญปน และอนโดนเซย
ข. โรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวน โรงไฟฟาระบบนจะดดแปลง ใชกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง
ไดอะแกรมของโรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวนครงเดยว
ไดอะแกรมของโรงไฟฟาระบบไอน าแยกสวนหลายครง
ค. โรงไฟฟาระบบ 2 วงจร โรงไฟฟาระบบนดดแปลงใชงานกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง
หองเยน
หองอบแหง
ใชเพอการทองเทยว
บอพกน า
ปมน าเยน
ถงเกบเสยง
สายสง กฟภ.
22 กโลโวลต 3 เฟส
หลมผลตน ารอน
ชดควบคม
วาลวควบคมน ารอน
ปมน ารอน
เขอนกนน าขนาดเลก
เครองก าเนด
ไฟฟา
กงหนไอน า
โรงไฟฟาพลงความรอนใตพภพ ระบบ 2 วงจร ขนาด 300 กโลวตต
ง. โรงไฟฟาระบบไหลรวม โรงไฟฟาระบบนอยในระหวางการสาธตดดแปลงใชงานกบแหลงพลงงานความรอนใตพภพทมอณหภมสงปานกลาง ซงผลตไอน าปนกบน ารอนทมปรมาณแรธาตสง ไมเหมาะสมทจะน ามาแยกสวน
1.1.9 โรงไฟฟานวเคลยร ปรมาณการใชและความตองการพลงงานไฟฟานบวนจะเพมมากขน หลายประเทศเรมหนมาพงพาพลงงานจากโรงไฟฟานวเคลยร
ในการเดนเครองโรงไฟฟานวเคลยรขนาดก าลงผลต 1,000 เมกะวตต เปนเวลา 1 ป จะมเชอเพลงใชแลวประมาณ 8-20 ลกบาศกเมตร ซงสามารถเกบโดยแชในสระน า ส าหรบเกบเชอเพลงใชแลวสามารถสกดเชอเพลงกลบมาใชอกได
โรงไฟฟานวเคลยร สามารถแบงสวนการท างานออกเปน 2 สวนหลก ๆ คอ 1. เครองปฏกรณนวเคลยร เปนแหลงก าเนดพลงงานความรอนเพอเอาความรอนไปตมน าใหเดอดกลายเปนไอ 2. ระบบผลตไฟฟา เปนสวนทรบแรงดนไอน ามาจากเครองปฏกรณนวเคลยร แลวสงไอน าไปหมนกงหนไอน าทตออยบนแกนเดยวกนกบเครองก าเนดไฟฟา เพอผลตไฟฟาออกมาจากเครองก าเนดไฟฟา
เชอเพลงนวเคลยร โดยทวไปจะใชยเรเนยม – 235 เมอยงนวตรอนชนเขากบนวเคลยสของธาตทสามารถแตกตวได เชน ยเรเนยม หรอ พลโตเนยม จะเกดการแตกตวเปนสองสวนกลายเปนธาตใหมพรอมทงปลดปลอยอนภาคนวตรอนและพลงงานจ านวนมากออกมา
โรงไฟฟานวเคลยรทใชกนอยางแพรหลายมอยดวยกน 3 ชนด
1. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าความดนสง นยมใชมากทสด ใชน าเปนทงตวกลางระบายความรอนและสารหนวงนวตรอน มการออกแบบระบบการท างานใหมสองวงจร
วงจรแรกเปนระบบระบายความรอนออกจากเตาปฏกรณนวเคลยร ถายเทความรอนใหแกน าหลอเยนในระบบทสองผานทอ ถายเทความรอน
วงจรทสองท างานภายใตความดนทต ากวาวงจรแรก น าในวงจรนถกตมใหเดอดกลายเปนไอและขบกงหนไอน าเพอผลตกระแสไฟฟาตอไป
2. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าเดอด มการท างานทคลายคลงกบโรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน าความดนสง มวงจรการท างานเพยงวงจรเดยว
3. โรงไฟฟาพลงนวเคลยรแบบน ามวลหนกความดนสง ใชยเรเนยมธรรมชาตทไมมการเสรมสมรรถนะของยเรเนยมเปนเชอเพลง