วิชา
Log in | วันจันทร์ที่ 21 เม.ย. 2557
 

พลังงาน 101: การะผลิตกระแสไฟฟ้า (Energy 101: Electricity Generation)

โพสโดย energynownews
 
กรุณารอสักครู่นะครับ
 

พลังงาน 101: การะผลิตกระแสไฟฟ้า (Energy 101: Electricity Generation)

ผมมีคำถามครับ ต้องใช้คนกี่คนถึงจะทำให้หลอดไฟสว่างได้ คำตอบดูเหมือนง่าย ก็แค่เดินไปในห้องมืดๆ เปิดสวิตช์ไฟ แค่นั้นคุณก็มองเห็นแล้ว จริงไหม แต่ความจริงก็คือ การผลิตและส่งกระแสไฟฟ้ามีรายละเอียดมากกว่าที่คุณคาดไว้มาก

สวัสดีครับ ผม ลี แพทริค ซัลลิแวน จาก Energy Now และคลิปวีดีโอเรื่อง พลังงาน 101 นี้จะอธิบายถึงระบบต่างๆที่เราใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า และยังอธิบายด้วยว่า การจะทำให้หลอดไฟสว่างได้เราต้องใช้อะไรบ้าง

เพื่อให้เราเข้าใจเรื่องพลังงาน เราต้องเริ่มกันที่แหล่งกำเนิดเลยครับ
ธรรมชาติให้ทรัพยากรสำหรับผลิตพลังงานกับเรา ตั้งแต่ก๊าซธรรมชาติ (natural gas) ถ่านหิน (coal) น้ำขึ้นน้ำลง (ocean tides) และลม (wind) พลังงานที่เราต้องใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าต้องถูกขุดเจาะ นำมาใช้ หรือรวบรวมมาจากโลกของเราทั้งสิ้น ทรัพยากรธรรมชาติบางอย่างใช้แล้วหมดสิ้นไป (finite) ซึ่งรวมถึงเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างถ่านหินหรือน้ำมันดิบ แต่ก็มีบางอย่างที่ไม่มีหมดสิ้น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ พลังงานลม แต่แค่ถ่านหินหรือลมพัดหนึ่งวูบไม่เพียงพอทำให้หลอดไฟสว่างได้ เพื่อใช้แหล่งพลังงานทุกประเภทจะต้องมีกระบวนการทางเคมีหรือทางเครื่องจักรเปลี่ยนแหล่งพลังงานนั้นๆ เป็นกระแสไฟฟ้าที่เรานำมาใช้ได้

นักวิจัยทำงานอย่างหนักเพื่อหาวิธีใหม่ๆในการใช้ทรัพยากรที่มีจำกัดของเรา เปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นพลังงาน นำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และค้นหาแหล่งพลังงานใหม่ๆ

ทุกวันนี้พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้ในสหรัฐฯ ผลิตมาจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน เชื้อเพลิงอย่างถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ ชีวมวล (biomass) และยูเรเนียม ถูกใช้ให้ความร้อนกับน้ำเพื่อให้เดือดเป็นไอน้ำเพื่อหมุนกังหันในการผลิตไฟฟ้า ไอน้ำจะทำให้ใบพัดลักษณะคล้ายใบมีดหมุน และตัวหมุนก็จะเชื่อมเข้ากับแกนหลักซึ่งหมุนแม่เหล็กกับลวดอยู่ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าภายในนี้เองที่เปลี่ยนพลังงานกล (mechanical energy) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและสร้างกระแสไฟฟ้าครับ ไอน้ำเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพราะน้ำสามารถนำมาใช้ใหม่และหมุนเวียนได้ เมื่อมันเปลี่ยนสถานะกลับไปมาระหว่าง ของเหลวและแก๊ซ

การส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงงานผลิตไปยังบ้านเรือนเป็นกระบวนการที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันเรายังไม่สามารถกักเก็บกระแสไฟฟ้าปริมาณมากๆได้โดยที่คุ้มทุน ดังนั้นการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านระยะทางไกลๆจึงเป็นเรื่องท้าทายมาก เราต้องผลิตกระแสไฟฟ้าให้พอดีกับความต้องการตลอดเวลา เพื่อให้สามารถส่งผ่านสายไฟไปยังสวิตช์ไฟในบ้านคุณได้ ถ้าผลิตกระแสไฟฟ้ามากไปหรือน้อยไปอาจทำให้ระบบการส่งกระแสไฟฟ้าล้มเหลวและทำให้ไฟดับได้ ด้วยเหตุนี้จึงต้องผสมผสานระหว่างการคำนวณ การจัดการ และการวางระบบโครงสร้างพื้นฐาน (infrastructure) อย่างระมัดระวัง เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงงานผลิตไปยังผู้บริโภค

เครือข่ายพลังงานไฟฟ้า (electricity grid) จึงเข้ามามีบทบาทครับ หรือที่เราเรียกกันสั้นๆว่า the grid เครือข่ายพลังงานไฟฟ้าในเขตอเมริกาเหนือแบ่งออกเป็น 4 เครือข่ายใหญ่ๆ เครือข่ายตะวันตก (Western Grid) เครือข่ายตะวันออก (Eastern Grid) เครือขายเท็กซัส (Texas Grid) และเครือข่ายครอบคลุมแคว้นควิเบค (Quebec) ของแคนาดา
เครือข่ายโรงงานผลิตไฟฟ้าและสายไฟฟ้าที่ทำงานแยกจากกันนี้จะส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงภายในพื้นที่ของตัวเองไปยังสถานีย่อยในท้องถิ่นต่างๆ เครือข่ายทั้งสี่มีการเชื่อมต่อกันอย่างจำกัด ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันลมในเท็กซัสตะวันตกจะไม่สามารถส่งไปยังห้องอพาร์ทเมนต์ในเมืองนิวยอร์คได้ เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถเดินทางข้ามเครือข่าย เราจะต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (voltage) ด้วยอุปกรณ์ที่เราเรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้า (transformer) ก่อน จากนั้นกระแสไฟฟ้าก็จะสามารถเดินทางป่านระยะทางไกลผ่านสายไฟฟ้าแรงสูงได้ เรามักโยงสายไฟฟ้าแรงสูงไว้กับเสาไฟฟ้าโลหะขนาดใหญ่ โดยอาจมีความยาวหลายไมล์จากโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยในถิ่นที่อยู่อาศัย คุณอาจจะเคยเห็นสถานีไฟฟ้าย่อยตามข้างถนนแล้วสงสัยว่ามันมีไว้ทำอะไร มันมีหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้า จากมากที่สุด 765,000 โวลต์ ให้เหลือเพียง 110 โวลต์ที่เราใช้กันในบ้าน (สำหรับประเทศไทยเราใช้ 220 โวลต์-ผู้แปล)

กระแสไฟฟ้าเดินทางผ่านสายไฟจากถนนผ่านหม้อแปลงอีกอัน ทำให้แรงดันไฟฟ้าน้อยลงอีกจากนั้นจึงเดินทางผ่านสายไฟเข้าไปยังบ้านของคุณ จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะเข้าสู่เบรกเกอร์ (breaker box) ในบ้านของคุณ ซึ่งทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังปลั๊กจ่ายไฟและสวิตช์ที่ต่างๆในบ้าน คุณก็แค่ เปิดสวิตช์

อย่างที่คุณเห็น จากวัตถุดิบมายังสายไฟฟ้าที่เห็นตามถนน ระบบนิเวศของกระแสไฟฟ้ามีอะไรมากกว่าที่คิดเยอะเลยครับ

(แปลโดยทีมงานทรูปลูกปัญญา)

เรื่อง : พลังงาน 101: การะผลิตกระแสไฟฟ้า (Energy 101: Electricity Generation)
ชื่อเจ้าของคลิป : energynownews
URL : http://www.youtube.com/watch?v=20Vb6hlLQSg
 
ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง
โพส : 10 ก.พ. 2553
เข้าชม : 18,872 ครั้ง
ผู้สร้าง : Noo_Wow
โพส : 1 ต.ค. 2552
เข้าชม : 17,518 ครั้ง
ผู้สร้าง : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
โพส : 20 ส.ค. 2552
เข้าชม : 7,508 ครั้ง
ผู้สร้าง : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
โพส : 18 ส.ค. 2552
เข้าชม : 16,124 ครั้ง
ผู้สร้าง : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
โพส : 11 ม.ค. 2553
เข้าชม : 20,417 ครั้ง
ผู้สร้าง : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
โพส : 27 พ.ค. 2553
เข้าชม : 11,008 ครั้ง
ผู้สร้าง : ON_LEE
 
ความรู้ที่เกี่ยวข้อง
วันละนิดวิทย์เทคโน ตอน พลังน้ำผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร
โพส : 15 ต.ค. 2556
เข้าชม : 450 ครั้ง
โพสโดย : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
นิโคลา เทสลา อัจฉริยะสติเฟื่อง ที่โลกลืม
โพส : 10 ก.ค. 2556
เข้าชม : 8 ครั้ง
โพสโดย : ทีมงานทรูปลูกปัญญา
โทมัส อัลวา เอดิสัน
โพส : 18 ก.พ. 2556
เข้าชม : 116 ครั้ง
โพสโดย : คามิ
 

พลังงาน 101: การะผลิตกระแสไฟฟ้า (Energy 101: Electricity Generation)

ผมมีคำถามครับ ต้องใช้คนกี่คนถึงจะทำให้หลอดไฟสว่างได้ คำตอบดูเหมือนง่าย ก็แค่เดินไปในห้องมืดๆ เปิดสวิตช์ไฟ แค่นั้นคุณก็มองเห็นแล้ว จริงไหม แต่ความจริงก็คือ การผลิตและส่งกระแสไฟฟ้ามีรายละเอียดมากกว่าที่คุณคาดไว้มาก

สวัสดีครับ ผม ลี แพทริค ซัลลิแวน จาก Energy Now และคลิปวีดีโอเรื่อง พลังงาน 101 นี้จะอธิบายถึงระบบต่างๆที่เราใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า และยังอธิบายด้วยว่า การจะทำให้หลอดไฟสว่างได้เราต้องใช้อะไรบ้าง

เพื่อให้เราเข้าใจเรื่องพลังงาน เราต้องเริ่มกันที่แหล่งกำเนิดเลยครับ
ธรรมชาติให้ทรัพยากรสำหรับผลิตพลังงานกับเรา ตั้งแต่ก๊าซธรรมชาติ (natural gas) ถ่านหิน (coal) น้ำขึ้นน้ำลง (ocean tides) และลม (wind) พลังงานที่เราต้องใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าต้องถูกขุดเจาะ นำมาใช้ หรือรวบรวมมาจากโลกของเราทั้งสิ้น ทรัพยากรธรรมชาติบางอย่างใช้แล้วหมดสิ้นไป (finite) ซึ่งรวมถึงเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างถ่านหินหรือน้ำมันดิบ แต่ก็มีบางอย่างที่ไม่มีหมดสิ้น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ พลังงานลม แต่แค่ถ่านหินหรือลมพัดหนึ่งวูบไม่เพียงพอทำให้หลอดไฟสว่างได้ เพื่อใช้แหล่งพลังงานทุกประเภทจะต้องมีกระบวนการทางเคมีหรือทางเครื่องจักรเปลี่ยนแหล่งพลังงานนั้นๆ เป็นกระแสไฟฟ้าที่เรานำมาใช้ได้

นักวิจัยทำงานอย่างหนักเพื่อหาวิธีใหม่ๆในการใช้ทรัพยากรที่มีจำกัดของเรา เปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นพลังงาน นำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และค้นหาแหล่งพลังงานใหม่ๆ

ทุกวันนี้พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้ในสหรัฐฯ ผลิตมาจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน เชื้อเพลิงอย่างถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ ชีวมวล (biomass) และยูเรเนียม ถูกใช้ให้ความร้อนกับน้ำเพื่อให้เดือดเป็นไอน้ำเพื่อหมุนกังหันในการผลิตไฟฟ้า ไอน้ำจะทำให้ใบพัดลักษณะคล้ายใบมีดหมุน และตัวหมุนก็จะเชื่อมเข้ากับแกนหลักซึ่งหมุนแม่เหล็กกับลวดอยู่ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าภายในนี้เองที่เปลี่ยนพลังงานกล (mechanical energy) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและสร้างกระแสไฟฟ้าครับ ไอน้ำเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพราะน้ำสามารถนำมาใช้ใหม่และหมุนเวียนได้ เมื่อมันเปลี่ยนสถานะกลับไปมาระหว่าง ของเหลวและแก๊ซ

การส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงงานผลิตไปยังบ้านเรือนเป็นกระบวนการที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันเรายังไม่สามารถกักเก็บกระแสไฟฟ้าปริมาณมากๆได้โดยที่คุ้มทุน ดังนั้นการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านระยะทางไกลๆจึงเป็นเรื่องท้าทายมาก เราต้องผลิตกระแสไฟฟ้าให้พอดีกับความต้องการตลอดเวลา เพื่อให้สามารถส่งผ่านสายไฟไปยังสวิตช์ไฟในบ้านคุณได้ ถ้าผลิตกระแสไฟฟ้ามากไปหรือน้อยไปอาจทำให้ระบบการส่งกระแสไฟฟ้าล้มเหลวและทำให้ไฟดับได้ ด้วยเหตุนี้จึงต้องผสมผสานระหว่างการคำนวณ การจัดการ และการวางระบบโครงสร้างพื้นฐาน (infrastructure) อย่างระมัดระวัง เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงงานผลิตไปยังผู้บริโภค

เครือข่ายพลังงานไฟฟ้า (electricity grid) จึงเข้ามามีบทบาทครับ หรือที่เราเรียกกันสั้นๆว่า the grid เครือข่ายพลังงานไฟฟ้าในเขตอเมริกาเหนือแบ่งออกเป็น 4 เครือข่ายใหญ่ๆ เครือข่ายตะวันตก (Western Grid) เครือข่ายตะวันออก (Eastern Grid) เครือขายเท็กซัส (Texas Grid) และเครือข่ายครอบคลุมแคว้นควิเบค (Quebec) ของแคนาดา
เครือข่ายโรงงานผลิตไฟฟ้าและสายไฟฟ้าที่ทำงานแยกจากกันนี้จะส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงภายในพื้นที่ของตัวเองไปยังสถานีย่อยในท้องถิ่นต่างๆ เครือข่ายทั้งสี่มีการเชื่อมต่อกันอย่างจำกัด ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันลมในเท็กซัสตะวันตกจะไม่สามารถส่งไปยังห้องอพาร์ทเมนต์ในเมืองนิวยอร์คได้ เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถเดินทางข้ามเครือข่าย เราจะต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (voltage) ด้วยอุปกรณ์ที่เราเรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้า (transformer) ก่อน จากนั้นกระแสไฟฟ้าก็จะสามารถเดินทางป่านระยะทางไกลผ่านสายไฟฟ้าแรงสูงได้ เรามักโยงสายไฟฟ้าแรงสูงไว้กับเสาไฟฟ้าโลหะขนาดใหญ่ โดยอาจมีความยาวหลายไมล์จากโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยในถิ่นที่อยู่อาศัย คุณอาจจะเคยเห็นสถานีไฟฟ้าย่อยตามข้างถนนแล้วสงสัยว่ามันมีไว้ทำอะไร มันมีหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้า จากมากที่สุด 765,000 โวลต์ ให้เหลือเพียง 110 โวลต์ที่เราใช้กันในบ้าน (สำหรับประเทศไทยเราใช้ 220 โวลต์-ผู้แปล)

กระแสไฟฟ้าเดินทางผ่านสายไฟจากถนนผ่านหม้อแปลงอีกอัน ทำให้แรงดันไฟฟ้าน้อยลงอีกจากนั้นจึงเดินทางผ่านสายไฟเข้าไปยังบ้านของคุณ จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะเข้าสู่เบรกเกอร์ (breaker box) ในบ้านของคุณ ซึ่งทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังปลั๊กจ่ายไฟและสวิตช์ที่ต่างๆในบ้าน คุณก็แค่ เปิดสวิตช์

อย่างที่คุณเห็น จากวัตถุดิบมายังสายไฟฟ้าที่เห็นตามถนน ระบบนิเวศของกระแสไฟฟ้ามีอะไรมากกว่าที่คิดเยอะเลยครับ

(แปลโดยทีมงานทรูปลูกปัญญา)

 
วิดีโอที่เกี่ยวข้องจาก
 
แบ่งปันให้เพื่อน
อีเมล์เพื่อน (แยกแต่ละอีเมล์ด้วย semi-colon ;)
ส่ิิงโดย
ข้อความ
 
 
   
 ระดับปฐมวัย
 ระดับประถมและมัธยมศึกษา