ลานซักล้าง

ลูกตุ้มที่แกว่งหรือหมุนรอบจุดหมุน จะเกิดแรงเหวี่ยง

การผลักลูกตุ้มให้แกว่งใช้พลังงานไม่มาก เมื่อลูกตุ้มซึ่งต่ออยู่กับคานแกว่งแล้ว จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจุดศูนย์กลางของมวล ทำให้โมเมนต์ของคานเปลี่ยนแปลง และทำให้ปลายอีกด้านหนึ่งของคานแกว่งไปด้วย

เฮ้อ… อธิบายยากจัง ดูรูปทางขวาดีกว่าครับ

จะเห็นคานสีเหลืองสองคาน เรียกเป็นคานอันล่าง กับคานอันบน; ที่คานอันล่าง ข้างขวามีลูกตุ้มรูปพัดสีแดงแขวนอยู่กับแขนด้านสั้น ส่วนแขนด้านยาว ต้อกับเพลสหมุนสีน้ำเงิน เมื่อลูกตุ้มรูปพัดถูกผลักให้แกว่งไปมา คานสีเหลืองก็ขยับขึ้นลง ทำให้ไปหมุนเพลาสีน้ำเงิน

ตรงนี้เกิดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ในเชิงเส้น (คือผลักลูกตุ้มไปข้างหน้าตรงๆ) แต่ด้วยเครื่องมือกล เกิดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่เชิงเส้นเป็นการเคลื่อนที่เชิงมุม (เรียกภาษามนุษย์ว่าการหมุน)

เมื่อมีการหมุนแล้ว สามารถใช้หลักของของคาน สามารถนำไปขยายให้เป็นช่วงชัก เอาไปปั๊มน้ำจากบ่อได้… ซึ่งมีผู้ทดลองทำ ปรากฏว่าสูบน้ำได้ในระดับความลึก 12 เมตร

ในสเกลที่ใหญ่ขึ้นไป เมื่อตุ้มมีน้ำหนักมากขึ้น มีแขนที่ยาวขึ้น สามารถใช้สร้างกำลังกลไปปั่นไฟฟ้าได้… เข้าทำนอง สามเหลี่ยมเขยื้อนภูเขา

ถ้าแกว่งเบาๆ ก็ได้กำลังน้อย ถ้าแกว่งจนหมุนครบรอบ ก็จะได้กำลังมากที่สุดเท่าที่เครื่องจะทำได้ แล้วแกว่งจากซ้ายไปขวา หรือขวาไปซ้าย จะหมุนตามเข็มหรือทวนเข็มนาฬิกา ก็ได้กำลังเท่ากัน จึงใช้ได้ทั้งคนถนัดขวาและถนัดซ้าย (ส่วนคนที่ถนัดแต่วิจารณ์ คงไม่เวิร์คอยู่ดี ฮ่าๆๆๆ)

กำลังในการสูบน้ำหรือปั่นไฟมาจากไหน ก็มาจากแรงผลักให้ลูกตุ้มแกว่ง+แรงดึงดูดของโลกครับ ตรงนี้ล่ะน่าสนใจ เพราะว่าเครื่องมือกลต่างๆ ละเลยกำลังจากแรงดึงดูดที่มีอยู่ตามธรรมชาติ

อ่านต่อ »

ที่จริงมี solar collector แบบง่ายๆ ที่ใช้กระป๋องน้ำอัดลมหรือกระป๋องเบียร์ เจาะรูที่ก้นพ่นสีดำ มาเรียงกันเป็นแผงในกล่อง(ไม้)ที่มีฝาเป็นกระจกใสอีกครับ ผมไม่ได้เขียนเรื่องนี้เพราะว่าเก็บความร้อนได้น้อย ไม่พอจะต้มน้ำเป็นไอหรือปั่นไฟฟ้า แต่เหมาะกับการให้ความร้อนแก่บ้านในเขตหนาว

ในบรรดา solar collector ที่เขียนไปในตอนที่แล้ว: ฮีลิโอสแตด (Heliostat) ใหญ่โตเกินความพอเพียง, จานพาราโบลารับแสงอาทิตย์ (Parabolic dish) มีปัญหาสร้างกระจกโค้ง และตัวรับแสงอาทิตย์ที่ทนความร้อนสูง แต่แบบท่อนำความร้อน (Parabolic through) สามารถดัดแปลงให้ผลิตด้วยเทคโนโลยีชาวบ้านได้ ทำให้ต้นทุนถูกลงมาได้มาก… แต่ว่ามีบางเรื่องที่ต้องดัดแปลงก่อนครับ

อ่านต่อ »

เป็นที่รู้กันว่าถ้าหากจะรวมแสงอาทิตย์ ก็จะได้ความร้อน จากนั้นเปลี่ยนความร้อนไปเป็นพลังงานรูปอื่น เพื่อใช้งานได้ตามหลักการอนุรักษ์พลังงานได้

ความร้อนจากดวงอาทิตย์ รวบรวมได้ในสองลักษณะ คือใช้เลนส์นูนวางหน้าจุดโฟกัส หรือใช้กระจกวางด้านหลังจุดโฟกัส บันทึกนี้พูดถึงลักษณะหลังครับ

ไม่ต้องห่วงว่าบันทึกของผม จะเป็นเรื่องพื้นๆ หรอกครับ แต่จำเป็นต้องปูพื้นกันก่อน เพราะว่าบล็อกนี้มีผู้อ่านหลากหลายเหมือนกัน

อ่านต่อ »

บันทึกเรื่องก๊าซเชื้อเพลิงจากเศษไม้นี้ เขียนเป็นซีรี่ส์ยาวส่วนหนึ่งเป็นความพยายามจะหาคำตอบว่าปลูกต้นไม้แล้วได้อะไร

ครูบา (สำหรับผู้อ่านที่ไม่รู้จัก: ครูบาสุทธินันท์เป็นปราชญ์ชาวบ้าน อ.สตึก บุรีรัมย์ เป็นผู้เชี่ยวชาญเรื่องต้นไม้ใหญ่) ปรารภอยู่เรื่อยๆ ว่า เวลาเราบอกให้ชาวบ้านปลูกป่าเอง เค้าไม่ปลูกหรอกครับ ปลูกแล้วรอสิบปี ระหว่างนั้นจะเอาอะไรกิน… ทีนี้เวลาไปส่งเสริมให้ปลูก เอ้าปลูกก็ปลูก (ได้ค่าแรงนี่) แต่พอต้องการที่ ก็ถางต้นไม้ทิ้งไป

ถ้าดูภาพถ่ายจากดาวเทียม เมืองไทยวันนี้ ไม่เขียวยิ่งกว่าสมัยจะทำโครงการอีสานเขียวซะอีก ขนาดตอนนั้นพื้นที่ป่าก็เหลือน้อยเต็มทีแล้ว อีสานเขียวหรือหน้าเขียว… เมื่อก่อนดงพญาเย็นขึ้นชื่อเรื่องไข้ป่า เดี๋ยวนี้กลายเป็นที่ตากอากาศไปแล้ว

มาตอนนี้ ไม่มีร่มเงาจากไม้ใหญ่ ดินถูกแดดเผาตรงๆ ความอุดมสมบูรณ์ก็หายไป (humus สลายตัวในความร้อน) พอดินร้อน ปลูกอะไรก็แห้งตาย ถึงรดน้ำ ต้นไม้ก็สุกหมด แถมความร้อนลอยขึ้นสูง ทำให้เมฆฝนไม่ก่อตัว เพราะจุดน้ำค้างสูงขึ้นจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น ฝนไม่ตก ข้างล่างยิ่งแห้งแล้ง ดินเลวลงอีกเด้งหนึ่ง ปลูกอะไรผลผลิตก็ต่ำ พอแก้ไขแบบรู้ครึ่งเดียวก็ใส่ปุ๋ยเข้าไป ทำให้ต้นทุนสูงขึ้น ราคาขายถูกกดไว้ อย่างนี้จะไม่เจ๊งยังไงไหวครับ… ทำเกษตรไม่รู้จักรักษ์ดิน เหมือนสร้างบ้านที่ไม่ทำรากฐานให้ดี…

วันนี้พอเริ่มรู้ตัวว่าไฟฟ้าอาจจะไม่พอในอนาคต ก็มาส่งเสริมไฟฟ้าจากพลังงานทดแทน จากชีวมวล… ถามจริงๆ เถอะ เตรียมแผนเกี่ยวกับวัตถุดิบไว้บ้างหรือเปล่าครับ จะต้องถางต้นไม้กันไปอีกเท่าไหร่

เข้าเรื่องดีกว่าครับ ไม่รู้จะบ่นไปทำไม…

อ่านต่อ »

ว่าจะเขียนเรื่องแบบของ FEMA แต่ยังไม่เขียนดีกว่าครับ

ไปเจอวิดีโอที่บริษัทผู้ผลิตเตา Gasifier ในเชิงพาณิชย์ อธิบายประเด็นต่างๆ เอาไว้ — แน่นอนล่ะครับ เขาอยากจะขายของ — แต่วิดีโอชุดนี้ ก็ให้ประเด็นที่ดี แค่ดูรูปก็เห็นเยอะแล้ว มี 6 ตอนนะครับ

อ่านต่อ »

เขียนต่อจากบันทึกก่อนครับ

คืนนี้ อธิบายหลักการของการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากเศษไม้กันก่อน โดยดูจากเตาที่ผลิตแล้ว โดยยังไม่ต้องดูวิธีสร้าง

เตาแบบนี้เรียกว่าแบบ Stratified Downdraft Gasifier ซึ่งมีลักษณะสำคัญสองอย่างคือ (1) ทำงานเป็นชั้นๆ และ (2) ก๊าซไหลลงข้างล่าง เป็นแบบที่สำนักจัดการภัยพิบัติของสหรัฐ (FEMA) ทดลองสร้างในช่วงปลายทศวรรษที่ 80’s หลังจากที่โลกผ่านวิกฤตการณ์น้ำมันในปี 2516 และ 2522 ซึ่งราคาน้ำมันดิบ พุ่งสูงขึ้นจนเศรษฐกิจโลกปรับตัวแทบไม่ทันมา

เครื่องผลิตก๊าซแบบ Downdraft เป็นการปรับปรุงจากการออกแบบสมัยสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งเป็นลักษณะ Updraft คือก๊าซลอยขึ้นข้างบน ถ้าหากต้องเติมเชื้อเพลิง จะมีความเสี่ยงเรื่องการสูดดมก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์​ซึ่งมีผลทำให้เฮโมโกลบินไม่สามารถนำออกซิเจนไปเลี้ยงร่างกายได้

เตาแบบ Downdraft นี้ เติมเชื้อเพลงและจุดไฟจากด้านบน ไฟลุกลงข้างล่าง ทำให้เครื่องดูดคาร์บอนมอนอกไซด์ลงไปข้างล่าง ทำให้ปลอดภัยกว่า (แต่ยังมีความเสี่ยงอยู่ดี จึงต้องระวังเวลาเปิดฝาเติมเศษไม้)

เอกสารรายงานของ FEMA สามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่ครับ (9.6 MB, pdf, เอกสารของหน่วยงานรัฐบาลสหรัฐเป็น public domain ตามกฎหมายของสหรัฐเอง)

อ่านต่อ »

มาคิดดูว่าคนเมืองนะครับ ไม่ว่าอยู่เมืองไหน ถ้าไม่มีไฟฟ้าก็ตายหมด ไปไหนก็ไม่ได้ ปั๊มน้ำมันใช้ไฟฟ้าทั้งนั้น การผลิตและส่งน้ำประปาใช้ไฟฟ้า การจัดส่งและเก็บรักษาอาหารก็เช่นกัน

ไฟฟ้าดูเหมือนเป็นเรื่องที่จับต้องไม่ได้ แต่ที่จริงนั้นเกี่ยวข้องกับธรรมชาติมาก เมืองไทยผลิตไฟฟ้าไม่พอ จึงต้องซื้อจากลาว แต่ความแห้งแล้งจากเอลนินโยตั้งแต่ต้นปีนี้ ทำให้เขื่อนในลาวก็แย่เหมือนกัน — ถ้าน้ำไม่พอ ไฟฟ้าไม่พอ จะเกิดกลียุคสองชั้นทีเดียว

ซึ่งนั่นล่ะครับคือความประมาท ที่เรามักจะทึกทักเอาเองว่าโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญยิ่งยวด (Critical Infrastructure) จะคงอยู่ตลอดไป — พอพูดอย่างนี้เข้า ทุกคนก็บอกว่าไม่จริงหรอก รู้อยู่แล้วว่าไม่มีอะไรคงอยู่อย่างถาวร — ซึ่งต้องถามกลับว่า ในเมื่อรู้อยู่แล้ว ได้เตรียมการอะไรไว้บ้างหรือไม่ ถ้าไฟฟ้าดับวันนี้  จะทำอย่างไร

ในสมัยสงครามโลกครั้งที่สอง คลองสุเอซถูกปิด ในยุโรปน้ำมันขาดแคลนเป็นอย่างมาก ในขณะนั้นได้มีการหยิบเอาเทคโนโลยี Gasification ของศตวรรษที่ 19 สร้างก๊าซเชื้อเพลิงจากไฮโดรคาร์บอน ใช้ถ่านหินหรือเศษไม้มาเผาในสภาพที่ขาดออกซิเจน เกิดเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนซึ่ง “ระเบิด” ได้หมดจด เรียกว่า Wood Gas, Producer Gas หรือ Syngas; เอาก๊าซนี้ส่งเข้าคาร์บูเรเตอร์ รถก็วิ่งได้ ยังพอแก้ขัดไปได้

อ่านต่อ »

สำหรับการวิจัยเรื่องพลังงานลมนั้น เป็นที่รู้กันโดยทั่วไปว่ากำลังไฟฟ้าที่แปลงมาจากโมเมนตัมของลม มีค่าเป็น

kWh = (1/2)(ρ)(v³)(A)(E)(H)

• ρ (rho) คือความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งมีค่า 1.165 kg/m³ ที่อุณหภูมิ 30°C และระดับน้ำทะเลปานกลาง
• v คือความเร็วของกระแสอากาศ
• A คือพื้นที่หน้าตัดของเครื่องแปลงพลังงาน (กังหันปั่นไฟ)
• E คือประสิทธิภาพในการดักจับพลังงานจลน์จากการไหลของกระแสอากาศ คิดต่อหน่วยพื้นที่(ให้เป็นหน่วยเดียวกับหน่วยของ A เช่นตารางเมตร) ค่าของ E ในทางทฤษฎีจะไม่สามารถเกิน 59.3% ซึ่งเรียกว่า Betz Limit ตัว E นี้ ในอุตสาหกรรมพลังงานลมเรียกว่าสัมประสิทธิ์กำลัง (Power Coefficient)
• H คือจำนวนชั่วโมงที่ปั่นไฟได้

ρ มีค่าคงที่; A ก็คงที่เพราะขึ้นกับรูปร่างทางกายภาพของใบพัดกังหัน; H อยู่นอกเหนือการควบคุม

มีตัว E ซึ่งมีงานวิจัยอยู่พอสมควรที่จะออกแบบกังหันลมอย่างไร จึงจะแปลงโมเมนตัมของลมให้เป็นพลังงานได้มากที่สุด เช่นเรื่องการออกแบบใบพัด

แต่ตัว v นั้น เรากลับยังคิดกันในแบบธรรมดาว่าเป็นเรื่องธรรมชาติ เมืองไทยไม่(ค่อย)มีลมแรง — ที่จริงแล้ว แม้มีลมไม่แรง ก็ทำให้แรงได้นะครับ เพียงแต่ต้องเลิกคิดถึงกังหันแบบที่คุ้นเคย

อ่านต่อ »