ลานซักล้าง

ทฤษฎี Biotic Pump เริ่มต้นที่ต้นไม้บริเวณชายฝั่ง จะเหนี่ยวนำให้เกิดฝนตกบนฝั่ง เนื่องจากลมทะเลพัดพาเอาความชุ่มชื้นเข้ามาบนฝั่ง แต่หากไม่มีต้นไม้ชายฝั่ง แทนที่จะเกิดลมทะเลพัดพาเอาความชื้นเข้าฝั่งในตอนกลางวัน ลมกลับพัดในอีกทิศหนึ่งหอบเอาความชุ่มชื้นจากฝั่งลงไปในทะเลแทน

ดังนั้นหากมีป่าเป็นพื้นที่ติดกัน ก็จะนำความชุ่มชื้นจากทะเลเข้ามาสู่แผ่นดินลึกได้

(ทฤษฎีนี้เกิดในรัสเซีย แผนที่เขาเสนอในเอกสารทางวิชาการท้ายบันทึก แสดงแนวคิดในระดับทวีป)

ทฤษฎีนี้ไม่ใช่ว่าจะได้รับการยอมรับเสียทีเดียว มีนักอุตุนิยมวิทยาแย้งว่าขัดกับฟิสิกส์ของบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม วารสาร New Scientist ก็ตีพิมพ์เรื่องนี้เมื่อปีที่แล้ว

จากการศึกษาไอน้ำในอากาศด้วยไมโครเวฟจากดาวเทียม โลกร้อนทำให้เกิดปริมาณไอน้ำเหนือทะเลมาก

ไอน้ำในอากาศ กรอง(และเก็บ)พลังงานแสงอาทิตย์เอาไว้ จึงมีผลเหมือนก๊าซโลกร้อนอื่นๆ เช่นกัน เมื่อมีปริมาณไอน้ำในอากาศมากขึ้น ก็ทำให้โลกร้อนมากขึ้น เป็นการป้อนกลับแบบบวก

สิ่งที่จะเป็นประโยชน์ต่อคนมากที่สุด คือนำไอน้ำในบรรยากาศไปสร้างเมฆ บังคับให้เมฆกลั่นตัวเป็นฝน เพิ่มปริมาณน้ำจืด และอุณหภูมิเย็นลงบ้าง

• Biotic pump of atmospheric moisture (บทความทางวิชาการ)
• Biotic Pump (เว็บไซต์หลัก)

เอาน้ำใส่เข้าไปในอากาศ ไม่แน่ว่าน้ำจะรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อน เป็นหมอก น้ำค้าง หรือเมฆ

ไอน้ำจะรวมตัวกันเป็นหยดน้ำหรือไม่ ขึ้นกับอุณหภูมิ ความดัน และความชื้นสัมพัทธ์ด้วย ตอนย่ำรุ่งซึ่งพื้นดินมีอุณหภูมิต่ำกว่าช่วงกลางวันหรือหัวค่ำ จะมีจุดดิวพอยท์ (Dew Point) ต่ำกว่า เพราะบรรยากาศมีอุณหภูมิต่ำกว่า เพราะว่าดินแผ่ความร้อนจากการที่โดนแดดเผามาทั้งวันออกไปแล้ว

มีเกณฑ์คร่าวๆ คือเมื่อระยะสูงขึ้นทุกพันฟุต อุณหภูมิจะลดลงประมาณสี่องศา และดิวพอยท์ลดลงสององศา เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าดิวพอยท์ อากาศก็ไม่สามารถจะอุ้มความชื้นที่มีอยู่ไว้ได้ และน้ำจะรวมตัวกันเป็นละอองน้ำเล็กๆ ซึ่งโดยทั่วไปเราเรียกว่าเมฆ ถ้าอยู่ต่ำติดดินก็เป็นหมอก หรือน้ำค้าง

เมื่อใช้ Vortex นำละอองน้ำขึ้นไปในอากาศ จะทำให้ความชื้นสัมพัทธ์ในบริเวณนั้นขึ้นไปสูงมาก ทำให้ดิวพอยท์ขึ้นไปใกล้เคียงกับอุณหภูมิของบรรยากาศ ทำให้ความชื้นในบรรยากาศกลั่นตัว

ดังนั้น น้ำที่ส่งขึ้นไปกับ Vortex ซึ่งแม้มีปริมาณไม่มาก แต่ก็จะไปเหนี่ยวนำให้ไอน้ำในอากาศ (ที่มีอยู่แล้วแต่เรามองไม่เห็น) รวมตัวกันเป็นเมฆ หมอก หรือน้ำค้าง

ยิ่งกว่านั้น ความร้อนและลมหมุนที่นำละอองน้ำและความชื้นขึ้นไปในอากาศ ก็ขึ้นไปตรงๆ ซึ่งด้วยโครงสร้างนี้ อาจช่วยให้ก่อตัวเป็นเมฆ Cumulonimbus (Cb) ซึ่งคือเมฆที่จะก่อตัวเป็นเมฆฝนได้ง่าย

อ่านต่อ »

ถ้าเก็บไว้ผิวดิน ก็มีโอกาสระเหยไปได้มาก แต่ถึงระเหย ก็ยังดีกว่าไม่เก็บอะไรไว้เลยนะครับ

ผู้เฒ่า Anupam Mishra จากทะเลทราย Golden Desert ในอินเดีย มาเล่าให้ฟังถึงภูมิปัญญาโบราณ ซึ่งเก็บน้ำฝนจากพื้นที่ที่มีฝนตกเพียง 16 นิ้วต่อปี (400 มม./ปี ครึ่งเดียวของอีสานในปีที่แล้งจัด) แต่เขาเก็บน้ำไว้ทุกหยด จากทุกหลังคา ทุกพื้นที่ เอาไปรวมกันในบ่อใต้ดินส่วนกลาง

น้ำฝนที่ตกลงมา 2 มม. (ตกแบบไม่ตั้งใจตก) ถ้ามีพื้นที่รับน้ำ 10 ไร่ คิดเป็นน้ำหนักน้ำฝน 32 ตัน หรือเป็นปริมาตร 32 คิว ให้สูญเสียจากการซึมลงไปในดินเสียสามในสี่ ก็ยังได้น้ำถึง 8 คิว — ถ้าใช้หลังคารับน้ำบ้านเรือน ก็จะได้เป็นน้ำอุปโภคบริโภคทั้งหมด

ผมนึกถึงพื้นที่ภูเขาแถวสถานปฏิบัติธรรมผาซ่อนแก้วนะครับ ระดับน้ำใต้ดิน (water table) ลึก 150 เมตร แต่ถ้าให้ภูเขารับน้ำ เก็บไว้ในห้องใต้ดินที่ดาดคอนกรีต จะใช้ไฟฟ้าสำหรับสูบน้ำ ต่ำกว่าที่ใช้อยู่เยอะแยะ บางทีอาจไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเลย ถ้าสร้างห้องเก็บน้ำไว้บนภูเขา ให้สูงกว่าผาซ่อนแก้ว

อ่านต่อ »

ปีนี้ เอลนินโญ่รุนแรง ร้อนจัด หน้าร้อนมาเร็ว น้ำแห้ง อย่าว่าแต่น้ำไม่พอสำหรับข้าวนาปรังเลยครับ น้ำสำหรับจะใช้ ยังทำท่าจะไม่พอ

เมืองไทย ไม่มีภูเขาที่สูงพอจะดักจับความชุ่มชื้นในเมฆ (มีแต่น้อยมาก) ป่าก็หัวโกร๋นไปหมด แถมน้ำที่ใช้ ยังเป็นน้ำผิวดินซะเป็นส่วนใหญ่

รอฟ้า รอฝน แห่นางแมว จุดบั้งไฟ… จะทำอะไรก็ทำไปเถิดนะครับ

จะทำฝนเทียมหรือว่าฝนจะตกเอง ก็ต้องมีเมฆ… จะมีเมฆ ต้องมีความชื้นในอากาศ… จะมีความชื้นในอากาศ ต้องมีปริมาณน้ำลอยอยู่ในอากาศสูง

แล้วจะเอาน้ำขึ้นไปในอากาศได้อย่างไร

ต้มน้ำแล้วปล่อยไอน้ำขึ้นไป -> วิธีนี้ใช้พลังงานมากเกินไป แล้วยังมีปัญหากับสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำที่เอามาต้มอีก

ใช้ Rotor Ship -> น่าสนใจเหมือนกัน เคยเขียนบันทึกเรื่องสร้างเมฆเอาไว้เมื่อปีที่แล้ว แต่เหมาะกับทะเลที่มีลมแรงครับ วัตถุประสงค์จริงๆ คือสร้างเมฆให้สะท้อนแสงอาทิตย์ ลดความร้อนของผิวโลก และ/หรือผิวน้ำ แต่ก็มีประเด็นน่าสนใจเรื่อง Cloud condensation nuclei หรือเชื้อเมฆ

อ่านต่อ »

ไม่ได้เขียนบันทึกหลายวัน แต่ไม่ได้แป้กหรอกนะครับ

ผมร่วมกับบรรณาธิการชาวเฮ ตรวจแก้หนังสือเจ้าเป็นไผ ๑ อีกครั้งหนึ่งเพื่อจัดพิมพ์ครั้งที่สอง… ไม่อยากคุยเลย ของเค้าดีจริงๆ ครับ… หนังสือชุดนี้เป็นบทเรียนชีวิต ถึงแม้ผู้อ่านจะไม่ได้ผ่านประสบการณ์นั้นโดยตรง แต่ก็สามารถเรียน (อย่างแห้งๆ) ได้บ้างว่า กว่าที่คนแต่ละคนจะมายืนอยู่ตรงที่เขายืน ผ่านอะไรต่างๆ มามากมาย ดีบ้าง ไม่ดีบ้าง “ถูกทาง” บ้าง ไม่ถูกบ้าง แต่ก็ไม่มีใครที่อยู่ดีๆ ก็เป็นแบบที่เป็นอยู่ การจะเป็นอย่างที่เป็น ต้องฝ่าฟันกันทั้งนั้น… ให้นักศึกษาอ่าน สร้างแรงบันดาลใจได้อย่างมหาศาล… ให้ผู้ต้องขังในทัณฑสถานอ่าน ครอบครัวรายงานว่าพฤติกรรมเปลี่ยนแปลง ทำงานทำการมากขึ้น

ที่อยากบอกในบันทึกนี้คือ ภัยแล้งครั้งนี้ หนักหนาสาหัสแน่นอน แต่เราก็ยังมองน้ำเป็นแต่เรื่องน้ำผิวดิน เมืองไทยไม่มีภูเขาสูงพอที่จะดักจับความชื้นในอากาศ หรือมีหิมะตก เรายังพึ่งฝน แต่ก็ทำลายป่าซึ่งดูดความชื้นในอากาศ เอาน้ำจากแม่น้ำนานานชาติมาใช้ก็ไม่ได้ แล้วเราก็บ่นๆๆๆ ชี้นิ้วไปเรื่อยๆ

เรายังคิดเหมือนเดิม (รอฝน) ทำเหมือนเดิม (รอน้ำ) ผลย่อมเหมือนเดิมครับ (รอต่อไป)

มีวิธีเติมความชื้นในอากาศโดยใช้น้ำทะเลสร้าง “เชื้อเมฆ” แก้โลกร้อน และปั่นไฟฟ้าไปในขณะเดียวกัน

บันทึกเก่าๆ เรื่องน้ำนี้ น่าอ่านทุกอันครับ หวังว่าจะได้แง่คิดอะไรบ้าง

สงสัยว่าบันทึกนี้ จะอ่านยากนะครับ

ช่วงวันหยุดยาวปีใหม่ ผมไม่ได้ไปไหน ก็นั่งอ่านสิทธิบัตรของสหรัฐไปเรื่อย ไปเจอสิทธิบัตรอันหนึ่งน่าสนใจมาก เรื่อง Atmospheric Vortex Engine เป็นวงจรเทอร์โมไดนามิกส์ที่มีขนาดยักษ์ ระหว่างระดับน้ำทะเลกับบรรยากาศชั้น tropopause (11-17 กม.) โดยเขาใช้ลมหมุน (vortex) ส่งความร้อนขึ้นไปในบรรยากาศให้ไปเย็นและเบาบางลงข้างบน เมื่อเป็นอย่างนี้ ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงาน แล้วดักจับเอาพลังงานนี้มาใช้ มีประสิทธิภาพประมาณ 20% (ดูเป็นไปได้เหมือน Carnot Cycle)

ในการกระทำอย่างนี้ ใช้หลักการง่ายๆ ว่าความร้อนลอยขึ้นสูงเสมอ และในบรรยากาศเมื่อลอยขึ้นสูงแล้ว ความหนาแน่นความดันยังต่ำลงด้วย เมื่อมี waste heat เช่นความร้อนจากกระบวนการอุตสาหกรรม ซึ่งแม้หลังจาก co-generation แล้ว ก็ยังมีความร้อนเหลือ เขาเอาความร้อนนี้มาปั่นไฟฟ้าด้วย AVE อีกรอบหนึ่ง มีการพิสูจน์การคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์ยาวเหยียด โดยประมาณการว่าความร้อนเหลือทิ้งขนาด 1000 MW สามารถนำมาปั่นไฟฟ้าได้อีก 200 MW — แต่จะต้องสร้างเครื่องทำลมหมุนในเขตห้ามบิน เพราะคงไม่เหมาะที่จะให้เครื่องบิน บินผ่านลมหมุนแบบนี้ ซึ่งดูจะเป็นเรื่องใหญ่

อย่างไรก็ตาม เรื่องน่าสนใจในสิทธิบัตรนี้ คือการจงใจบังคับความร้อนให้ลอยขึ้นสูงในลักษณะที่ก่อให้เกิดลมหมุน เช่นเดียวกับลมบ้าหมู นาคเล่นน้ำ หรือพายุใต้ฝุ่น ฯลฯ เดิมที ผมสนใจเรื่อง Vortex เพื่อเอาไปใช้เพิ่มความเร็วลมในกังหันลมแบบ VAWT ซึ่งมีสเกลการลงทุนและเทคโนโลยีต่ำพอที่ชาวบ้านจะลงทุนและสร้างเองได้

เรื่อง Vortex นี้ เอามาประยุกต์เป็นเครื่องมือเติมความชื้นให้อากาศได้ โดยให้ใบพัดตีน้ำให้เป็นละอองเล็กๆ (เหมือนบันทึกสร้างเมฆ) ให้ความร้อนพาละอองน้ำขึ้นไปบนฟ้า การใช้ใบพัดตีน้ำให้เป็นละอองน้ำ จะใช้พลังงานน้อยกว่าการใช้ไอน้ำ

ความคิดเรื่องการนำความร้อนมาใช้เพื่อการถ่ายเทอากาศ (และปั่นกำลังกล) นี้ ฝรั่งเรียก Solar Chimney ซึ่งประสิทธิภาพขึ้นกับความสูงของปล่อง — ถ้าอยากดูภูมิปัญญาชาวบ้าน ก็คงดูได้ที่สวนป่าของครูบาครับ ตอนผมไปเดือนที่แล้ว กำลังทำหลังคาอยู่ (ห้องอบสมุนไพรเดิม) — ซึ่งถ้าจะเอามาปั่นไฟฟ้า ก็ต้องให้ปล่องสูงมาก (200 เมตรในสเปน และ 1 กม.ในออสเตรเลีย) แต่ถ้าใช้ Vortex ปล่องไม่ต้องสูงมาก ทำให้ประหยัดค่าก่อสร้าง

ยิ่งกว่านั้น ถ้าการปั่นไฟฟ้าไม่ใช่เป้าหมายสูงสุด เราก็ไม่ต้องการลมหมุนขึ้นไปสูงลิบ แค่ความสูงระดับครึ่งหนึ่งของความสูงของเมฆชั้นต่ำก็อาจจะพอแล้ว เราไม่ได้ต้องการสร้างเมฆขึ้นเอง หวังเพียงแต่ส่งความชื้นจำนวนมากขึ้นสูง ให้ความชื้นในบรรยากาศรวมตัวกับน้ำที่เราส่งขึ้นไปกลายเป็นก้อนเมฆ ลดความร้อนที่ตกกระทบพื้นดิน ก่อให้เกิดเมฆมากขึ้น (เพื่อทำฝนเทียมหรืออะไรก็แล้วแต่)

ถึงจะไม่ทำในขนาดที่มีผู้เสนอไว้ ถ้าเกิด Vortex ขึ้นได้จริง ก็ยังปั่นไฟฟ้าได้ แม้จะไม่ได้กำลังสูงสุดตามการคำนวณ

ทำอย่างไรจึงจะสร้างเมฆได้ ไม่มีเมฆก็ไม่มีฝน ไม่มีฝน คนเดือดร้อน

น้ำ 97% เป็นน้ำทะเล ที่เหลือเป็นน้ำจืด 3%
ในปริมาณน้ำจืดทั้งหมด เป็นหิมะ 68.7% เป็นน้ำใต้ดิน 30.1% น้ำผิวดิน 0.3% และอื่นๆอีก 0.9%
ในบรรดาน้ำผิวดินทั้งหมด อยู่ในทะเลสาบ 87% ในบีงชุ่มน้ำ 11% และในแม่น้ำ 2%

แล้วเวลาแล้ง เราพึ่งอะไรครับ เมืองไทยจัดหาน้ำจืดกันอย่างไร? ผมเพิ่งกลับมาจากเมืองท่องเที่ยว มีทะเลล้อมรอบ แต่ไม่มีน้ำ บางทีแล้งจัดๆ ขายน้ำจืดกันคิวละร้อยบาท!

บันทึกเรื่องสูบน้ำใช้ธรรมชาติกับฟิสิกส์ซึ่งผมเขียนไว้เมื่อวันที่ 9 มี.ค. 2551 ถูก reblog ครั้งหนึ่งไปยังฟิสิกส์ราชมงคล

เมื่อศึกษาเพิ่มเติม แล้วเขียนออกมาเป็นบันทึกชุดกังหันน้ำก้นหอย [1] [2] [3] [4] และบันทึกนี้ซึ่งเป็นบันทึกสุดท้าย ผมได้รับความคิดเห็น อีเมล และ SMS ขอข้อมูล และขอเว็บไซต์ที่ไปศึกษามา และแจ้งด้วยว่าอยากร่วมทดลองสร้างต้นแบบ เนื่องจากเห็นว่าเป็นประโยชน์กับชีวิตชาวบ้าน สร้างได้ด้วยราคาถูก และชาวบ้านบำรุงรักษาได้เอง ขออนุโมทนาด้วยครับ

ผมเองไม่ค่อย bookmark อะไรไว้ เมื่อจะศึกษาอะไรก็ค้นเอาในเวลาที่สนใจ เพียงแต่ว่าเวลาค้าจะต้องหาคำสำคัญ (keyword) ให้ถูกต้อง ในกรณ๊นี้ใช้ “spiral pump” “water wheel” “hydro power” ฯลฯ

สำหรับเว็บไซต์ที่ไปเอารูปมา อยู่ที่

• The Spiral Pump: A High Lift, Slow Turning Pump
• The story of a waterwheel

ความรู้ที่แท้จริงนั้น จะต้องแยกความรู้สึกและความเห็นออก เหลือแต่แก่นของความรู้แท้ๆ

กังหันน้ำก้นหอย มีใช้มาตั้งแต่ยุคที่ไม่มีไฟฟ้า เป็นการเปลี่ยนพลังงานจลน์ (น้ำไหลหมุนกังหัน) เป็นพลังงานศักย์ (ยกน้ำขึ้นสูง) โดยวิธีการก็เป็นความรู้้ระดับมัธยม

แต่เครื่องมือใดๆ ในโลกนั้น ต่างก็มีข้อจำกัดด้วยกันทั้งนั้น บันทึกนี้กล่าวถึงข้อดี ข้อจำกัด และวิธีแก้ไขข้อจำกัด

1. หัวตักน้ำที่อยู่ปลายท่อ มีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อ เพื่อที่จะกรอกน้ำเข้าไปในท่อ แม้หัวตักน้ำยกตัวขึ้นพ้นน้ำไปแล้ว
2. กังหันนี้หมุนช้าๆ ก็สามารถทำงานได้ ซึ่งเหมาะกับเมืองไทยที่พื้นที่ไม่มีความลาดเอียงมากนัก ลำธารจึงไม่ไหลเชี่ยว แต่หากลำธารมีน้ำไหลช้ามากหรือเกือบนิ่ง อาจใช้ฝายขนาดเล็ก ปล่อยน้ำออกในช่องที่เล็กกว่าความกว้างของลำธาร เพื่อเพิ่มความเร็วของน้ำ ให้ไปหมุนกังหัน
3. เมื่อน้ำเข้าถึงขดในสุดแล้ว ความดันอากาศยังคงรักษาอยู่ได้โดยปล่อยน้ำออกที่ระดับสูง ตามที่คำนวณหรือทดลองไว้
4. หากกังหันน้ำ ไม่สามารถส่งน้ำขึ้นไปยังระดับความสูงที่ต้องการได้ เราสามารถลดขนาดพื้นที่หน้าตัดของท่อที่ส่งน้ำขึ้นสูงนี้ลง (เมื่อพื้นที่ลดลง จะยกน้ำขึ้นได้สูงกว่าเดิม เช่นเดียวกับการบีบปลายสายยางรดน้ำต้นไม้)

อ่านต่อ »

จากบันทึกก่อน กังหันน้ำก้นหอยนี้ ทำงานด้วยการประยุกต์กฏของบอยด์ ซึ่งกล่าวโดยคร่าวๆ ว่า สำหรับก๊าซแล้ว เมื่ออุณหภูมิคงที่ ปริมาตรคูณกับความดัน มีค่าคงที่ ซึ่งอาจจะจำได้ในรูปของสูตร P₁V₁ = P₂V₂ สมัยเด็กๆ นัยของกฏของบอยด์บอกว่า ถ้าอุณหภูมิคงที่ เมื่อปริมาตรน้อยลง ความดันจะสูงขึ้น

1. กังหันน้ำก้นหอย ตักน้ำเมื่อหัวตักจุ่มลงไปในน้ำ แต่เมื่อพ้นน้ำแล้ว มีอากาศตามเข้าไป
2. น้ำและอากาศถูกส่งเข้าไปยังขดถัดไป ใกล้ศูนย์กลางมากขึ้นเรื่อยๆ
3. แต่เมื่อเลื่อนไปยังขดถัดไป ปริมาตรน้ำเท่าเดิม แต่ปริมาตรอากาศลดลง
   • ปริมาตรของขด = พื้นที่หน้าตัดของสายยาง x เส้นรอบวงของแต่ละขด
   • พื้นที่หน้าตัดของสายยางคงที่้
   • เส้นรอบวงของแต่ละขด = 2πr โดยที่ r เป็นรัศมีของแต่ละขด
   • เมื่อเป็นขดในๆ มากขึ้น รัศมีก็ลดลงเรื่อยๆ ทำให้ปริมาตรของแต่ละขดลดลงเรื่อยๆ เช่นกัน
   • แต่ปริมาตรน้ำซึ่งเป็นของเหลว(เกือบ)คงที่ ช่องว่างที่เป็นที่อยู่ของอากาศ จึงลดลงในอัตราที่มากกว่าอัตราการลดลงของรัศมี ซึ่งทำให้ความดันในขดในๆ เพิ่มขึ้นในอัตรที่มากกว่าการลดลงของรัศมี
   • นี่เป็นเหตุผลว่ากังหันน้ำก้นหอย สร้างความดันขึ้นได้อย่างไร โดยอาศัยเพียงการหมุนของกังหัน ถ่ายเทน้ำและอากาศเข้าไปยังขดในๆ
4. อากาศในขดนอกสุด มีค่าเท่ากับความดันบรรยากาศ (1 bar หรือดันน้ำขึ้นไปได้สูง 34 ฟุต/10.36 เมตร)

อ่านต่อ »