[Bnomics] ทำไมถึงเรียก “ไฟฟ้าพลังน้ำ” ว่าเป็น “ถ่านหินสีขาว” โลกกำลังเผชิญกับภาวะวิกฤตขาดแคลนพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ วันนี้ Bnomics จะมาเล่าเรื่องของพลังงานสะอาด อีกหนึ่งรูปแบบให้ฟังกัน นั้นก็คือ “ไฟฟ้าพลั

สำรวจ
ลงทุน
คำถาม

มีบัญชีอยู่แล้ว?หรือ

•

6 ต.ค. 2021 เวลา 23:06 • ประวัติศาสตร์

ทำไมถึงเรียก “ไฟฟ้าพลังน้ำ” ว่าเป็น “ถ่านหินสีขาว”

“ไฟฟ้าพลังน้ำ” หรือ “ถ่านหินสีขาว”

โลกกำลังเผชิญกับภาวะวิกฤตขาดแคลนพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ วันนี้ Bnomics จะมาเล่าเรื่องของพลังงานสะอาด อีกหนึ่งรูปแบบให้ฟังกัน นั้นก็คือ “ไฟฟ้าพลังน้ำ” หรือ “ถ่านหินสีขาว” นั่นเอง

📌 จุดเริ่มต้นของความขาดแคลนพลังงาน สู่การคิดค้นนวัตกรรมใหม่

ช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรมมีการใช้ถ่านหินจำนวนมาก เพื่อนำมาเป็นแหล่งพลังงานในภาคอุตสาหกรรม ต่อมามีการผลิต “ไฟฟ้าจากพลังน้ำ” เพื่อใช้แทนถ่านหิน ในงาน Expo 1889 Paris วิศวกรชาวฝรั่งเศส Aristide Bergès ได้สาธิตการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำ โดยให้น้ำไหลผ่านโมเดลจำลองเทือกเขาแอลป์ไปหมุนกังหันน้ำ เพื่อผลิตไฟฟ้าและตั้งชื่อผลงานนี้ว่า การใช้ประโยชน์จากถ่านหินสีขาว (Houille Blanche หรือ White Coal) เพื่ออธิบายศักยภาพด้านพลังงานจากการไหลของน้ำ

สร้างความสนใจให้กับผู้คนที่เข้าชมการแสดงแบบจำลองการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเป็นจำนวนมาก ทำให้คำว่า “ถ่านหินสีขาว” ก็กลายเป็นหนึ่งในคำอุปมาอุปไมยที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ในการอธิบายการบอกถึงศักยภาพของพลังน้ำ (Water as White Coal)

ทุกวันนี้โลกของเราใช้พลังงานน้ำ ในการผลิตไฟฟ้าสูงถึง 16% ของปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นทั้งหมดในโลก นับว่าเป็นพลังงานสะอาดที่นำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้ามากที่สุด

สัดส่วนการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานต่างๆ

📌 วิวัฒนาการของพลังงานน้ำ จากยุคกรีกโบราณถึงยุคปัจจุบัน

มนุษย์รู้จักการใช้น้ำมาเป็นแหล่งพลังงานมาช้านาน เริ่มจากเปลี่ยนพลังน้ำให้เป็นพลังงานกล

ย้อนกลับไปในสมัยกรีกโบราณและจีนช่วง 400 ปี ก่อนคริสตกาล มีการใช้กังหันน้ำเพื่อแปลงพลังงานของน้ำที่ไหลหรือตกลงมาให้เป็นพลังงานรูปแบบอื่น ซึ่งมักใช้ในโรงสีข้าว การโม่แป้ง การบดไม้เพื่อทำกระดาษ การบดเส้นใยสำหรับการผลิตผ้า

100 ปี ก่อนคริสตกาล ในจักรวรรดิโรมันมีโรงสีพลังน้ำที่มีกังหันน้ำ 16 แห่ง สามารถแปรรูปธัญพืชได้ถึง 28 ตันต่อวัน กังหันน้ำใน Hierapolis ของโรมันยังใช้สำหรับเลื่อยหินอ่อนอีกด้วย

ในสมัยราชวงศ์ฮั่น มีการใช้แรงจากการหมุนของกังหันน้ำในการสูบลมเพื่อใช้ควบคุมความร้อนในเตาหลอมเหล็ก รวมถึงใช้ในการตีเหล็ก

กังหันน้ำสมัยราชวงศ์ฮั่น ใช้สูบลมให้เตาเผาในโรงตีเหล็ก

ต่อมาในช่วงยุคกลางในเกาะอังกฤษและสเปนใช้พลังของคลื่นน้ำเพื่อสกัดแร่โลหะในการทำเหมือง ซึ่งต่อมาได้พัฒนาเป็นการขุดเหมืองแร่ในแคลิฟอร์เนียช่วงศตวรรษที่ 19

ในช่วงยุคทองของอิสลามและการปฏิวัติเกษตรกรรมของอาหรับ (ศตวรรษที่ 8-13) พลังน้ำถูกนำมาใช้และพัฒนาอย่างกว้างขวาง เช่น โรงสี โรงโม่ โรงกระดาษ โรงเลื่อย โรงต่อเรือ โรงปั๊มเหล็ก โรงงานน้ำตาล

ภายในศตวรรษที่ 11 ทั่วจักรวรรดิอิสลามมีโรงงานอุตสาหกรรมเหล่านี้เปิดดำเนินการ ตั้งแต่แอฟริกาเหนือไปจนถึงตะวันออกกลางและเอเชียกลาง วิศวกรชาวมุสลิมยังเป็นผู้บุกเบิกการใช้เขื่อนเป็นแหล่งพลังงานน้ำ ใช้เพื่อจัดหาพลังงานเพิ่มเติมให้กับโรงสีในการสีข้าวและโม่แป้ง

กังหันน้ำยุคอิสลาม ใช้สำหรับโรงสี โรงโม่ โรงกระดาษ

กังหันน้ำยุคโรมัน ใช้ในการตัดหินอ่อน

ช่วงปลายศตวรรษที่ 18 มีการคิดค้นระบบ Hydraulic ขึ้น ซึ่งเป็นระบบที่มีการใช้น้ำเป็นตัวส่งถ่ายพลังงาน โดยอาศัยหลักการที่เป็นตัวขับเคลื่อนในการทำงานในรูปแบบของอัตราการไหลและความดันที่เปลี่ยนเป็นพลังงานกล ซึ่งจำเป็นกับการปฏิวัติอุตสาหกรรม ความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม ช่วยขับเคลื่อนการพัฒนาเช่นกัน

ระบบ Hydraulic ในศตวรรษที่ 18-19

ในปี 1878 โครงการไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกได้รับการพัฒนาที่ แครกไซด์ (Cragside) ใน นอร์ทธัมเบอร์แลนด์ (Northumberland) ประเทศอังกฤษ โดย วิลเลียม อาร์มสตรอง (William Armstrong) เพื่อจ่ายไฟให้กับโคมไฟในหอศิลป์ของเขา ต่อมามีการพัฒนาให้มีกำลังการผลิตที่ใหญ่ขึ้น

ในปี 1881 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกเกิดขึ้นในสหรัฐฯ ใกล้น้ำตกไนแองการ่าและเริ่มผลิตไฟฟ้า เพื่อจ่ายไฟให้กับชุมชนโดยรอบ หลังจากนั้นมีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำและเขื่อนเพิ่มมากขึ้น เพื่อรองรับความต้องการพลังงานทั่วสหรัฐฯ อย่างรวดเร็ว ปัจจุบันสหรัฐฯมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำถึง 1,490 แห่ง ทั่วประเทศ ผลิตไฟฟ้า 6.6% ของไฟฟ้าที่ผลิตทั้งหมดในสหรัฐฯ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ที่สุดของสหรัฐฯ คือ โรงไฟฟ้าเขื่อนฮูเวอร์ (Hoover Dam Power Plant) สร้างขึ้นในปี 1936 ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเฉลี่ยปีละ 4,000 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง เพียงพอสำหรับประชาชน 1.3 ล้านคนใน เนวาดา แอริโซนา และแคลิฟอร์เนีย เขื่อนฮูเวอร์เคยเป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ทว่าในปัจจุบันถูกล้มแชมป์โดยเขื่อนซานเสียต้าป้า หรือ เขื่อนสามหุบเขา (Three Gorges Dam Power Plant) ที่แม่น้ำแยงซี ในประเทศจีน ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าได้เฉลี่ยถึงปีละ 112,000 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง มากกว่าที่เขื่อนฮูเวอร์ผลิตได้ถึง 23 เท่า ทดแทนถ่านหินสำหรับการผลิตไฟฟ้าจำนวน 34.39 ล้านตัน และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 94.02 ล้านตัน

อย่างไรก็ตามเขื่อนสามหุบเขารองรับความต้องการไฟฟ้าในจีนได้เพียง 1.5% ของความต้องการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดในประเทศเท่านั้น

📌 มาทำความรู้จักกับ “หลักการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำ”

การผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำเกิดจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ให้เป็นพลังงานจลน์ ด้วยการไหลของน้ำและการเปลี่ยนแปลงระดับความสูง ผ่านอุปกรณ์ คือ กังหันน้ำ (Turbine) น้ำที่ไหลด้วยความเร็วสูงจะหมุนกังหันน้ำด้วยพลังงานกลเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า

ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ มีทั้งหมด 4 ประเภท

1)โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี ผลิตไฟฟ้าโดยใช้น้ำไหลตามธรรมชาติ โรงไฟฟ้าประเภทนี้จะติดตั้งอยู่กับเขื่อนผันน้ำชลประทาน เช่น โรงไฟฟ้าเขื่อนเจ้าพระยา จังหวัดชัยนาท

2)โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก สามารถควบคุมการผลิตไฟฟ้าได้ดีกว่าโรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี เช่น โรงไฟฟ้าบ้านสันติ จังหวัดยะลา

3)โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ สามารถกักเก็บน้ำในฤดูฝน โรงไฟฟ้าประเภทนี้ช่วยเสริมให้ช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ของการไฟฟ้าแห่งประเทศไทยทุกแห่งเป็นโรงไฟฟ้าประเภทนี้

4)โรงไฟฟ้าเเบบสูบน้ำกลับ สามารถสูบน้ำที่ปล่อยจากอ่างเก็บน้ำลงมา กลับขี้นไปเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีก เช่น โรงไฟฟ้าเขื่อนลำตะคอง เขื่อนภูมิพล และเขื่อนศรีนครินทร์

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำจากเขื่อน

📌 มาดู ”ข้อดีของไฟฟ้าจากพลังน้ำ” มีอะไรกันบ้าง?

1) ไฟฟ้าพลังน้ำเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน ใช้น้ำเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งหาได้จากธรรมชาติไม่มีวันหมดไป

2) เป็นพลังงานสะอาดที่ไม่สร้างมลพิษในอากาศ

3) การใช้พื้นที่สร้างเขื่อนขนาดใหญ่ เพื่อตั้งโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ก่อให้เกิดสร้างงานในพื้นที่ จากการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐาน พื้นที่ถูกพัฒนาเป็นแหล่งท่องเที่ยว

4) ประชาชนยังสามารถใช้แหล่งน้ำในการทำการเกษตรได้

5) ทำให้เกิดการสร้างรายได้ให้กับชุมชนในพื้นที่

ที่สำคัญ คือ ราคาไฟฟ้าจากพลังน้ำมีราคาต่ำกว่าไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงชนิดอื่น ในสหรัฐฯ มีค่าการผลิตเฉลี่ย 0.85 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 50% ของราคาต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากนิวเคลียร์ 40% ของราคาต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล และ 25% ของราคาต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าจากก๊าซธรรมชาติ

ค่าเฉลี่ยการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานชนิดต่างๆ (kWh)

📌 เมื่อมีข้อดี ก็ย่อมมีข้อเสีย “การผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำ” นั้นมีข้อเสียอะไรบ้าง?

การจะผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำต้องมีการสร้างแหล่งน้ำขนาดใหญ่หรือเขื่อน ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพื้นที่โดยรอบ เช่น การบุกรุกพื้นที่ป่า พื้นที่ที่อยู่อาศัยของชุมชน อย่างในกรณีของการสร้างเขื่อนสามหุบเขาในประเทศจีน ต้องอพยพคน 1.2 ล้านคน ออกจากพื้นที่ กว่า 100 หมู่บ้านถูกน้ำท่วม

เขื่อนยังกั้นไม่ให้ปลาบางชนิด เช่น แซลมอน ไม่สามารถว่ายกลับไปยังต้นน้ำแหล่งกำเนิดเพื่อวางไข่ได้ตามธรรมชาติ เขื่อนทำให้รูปแบบการอพยพและประชากรของสัตว์น้ำ โรงไฟฟ้าพลังน้ำยังทำให้ระดับออกซิเจนในน้ำต่ำ ซึ่งเป็นอันตรายต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ในแม่น้ำ สัตว์ป่าอื่นๆ อาจได้รับผลกระทบเช่นกัน

ที่เล่ามาทั้งหมดเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของพลังงานสะอาดในรูปแบบพลังงานจากน้ำ จากยุคกรีกโบราณจนถึงยุคปัจจุบัน ซึ่งการพัฒนานวัตกรรมต่างๆ ย่อมมีจุดเริ่มต้นจากความขาดแคลนสิ่งเหล่านั้น

และบทความต่อไปจะมาเล่าถึงโอกาสการลงทุนของธุรกิจไฟฟ้าพลังน้ำให้ฟังกันต่อนะคะ

#พลังงานสะอาด #ไฟฟ้าพลังน้ำ #ผลิตไฟฟ้า

#Bnomics #Economics #เศรษฐศาสตร์เป็นเรื่องง่ายสำหรับทุกคน

ผู้เขียน : ปรียา ชัชอานนท์ Economist, Bnomics

ภาพประกอบ : ชนากานต์ วรสุข Graphic Designer, Bnomics

▶︎ ติดตามช่องทางของ Bnomics ได้ที่

Website : https://www.bnomics.co

Facebook : https://www.facebook.com/Bnomics.co

Blockdit : https://www.blockdit.com/bnomics

Line OA : @Bnomics https://bit.ly/3eYkTJC

Youtube : https://www.youtube.com/bnomics

Twitter : https://twitter.com/bnomics_co