myProject Ideas - OutsideHydro (Draft, very Draft)

OutsideHydro Technology เขื่อนพลังน้ำกลางทะเล

---

OutsideHydro is my invention of Floating Power Station.

OutsideHydro uses principles from traditional hydropower plant in an offshore floating tank to use sea as a reservoir, but reserves seawater outside the tank.

---

Concept  
-มองภาพรวมเป็นตัวผลิตกระแสไฟฟ้า แต่อินพุทคือการเอาน้ำออก(สูบด้วยไฟฟ้า หรือปั้มออกด้วยแมคคานิคส์ หรือดันออกด้วยลม Pneumatic)
-ถ้าเป็นระบบปิด อาจได้ประโยชน์จากลมที่เข้าออกในถัง โดยใช้ Well Turbine

Design (แบ่งเป็น ไฟฟ้า โยธา เครื่องกล)
-ศึกษาความสูง Head ที่เหมาะสม
-ทรงตื้นแต่กว้าง หรือทรงลึกแต่แคบ กระบอก ทรงกลม
-ความยากง่าย วัสดุ ในการสร้าง
-ต้นทุน
-ตัวแปร กำลังไฟฟ้าที่ต้องการ ปริมาณน้ำ ความจุ
-ความสูงการลอยตัว เมื่อน้ำเต็ม หรือน้ำหมด



Advantage (Engineering, เศรษฐศาสตร์, Finance, Environment)
-พลังงานไม่หมด ปล่อยคาร์บอนต่ำ
-ความต้องการพลังงานเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลให้ปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำใหญ่ของประเทศลดลง ทำเกิดปัญหาการคลาดแคลนน้ำเพื่อการเกษตร การใช้น้ำทะเลเพื่อผลิตพลังงานจึงเป็นอีกทางเลือกสำหรับประเทศเกษตรกรรมของไทย (ลองหาประสิทธิภาพการใช้งบประมาณของกรมชลปีละหลายหมื่นล้านเพื่อรักษาพื้นที่ชลประทาน 22 ล้านไร่ แล้วลองเทียบว่าเขื่อนกลางทะเลจะทำให้ช่วยรักษาพื้นที่ชลประทานเทียบเป็นเงินเท่าไหร่)

-Reliability บังคับน้ำให้ไหลสม่ำเสมอได้เป็นข้อดีของเขื่อนพลังน้ำแบบดั้งเดิม

-แก้ปัญหา Reliability ของ Renewable Energy เช่น ลม แสง คลื่น

-ทำหน้าที่ Stored Energy ได้

-Off Shore พื้นที่ Onshore เริ่มจำกัด จึงพัฒนาไป Offshore ซึ่งห่างไกล ไม่มีมลพิษทั้งทางเสียง สายตา ฯลฯ กับมนุษย์ [http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/173938/173938.pdf - p.ii]

Disadvantage
-

---

Development

Design Dev.
-ข้อควรระวังในการออกแบบ
-ระบบต้องง่าย กลไกการเคลื่อนไหวต้องน้อย
-Maintenance ต้องต่ำหรือไม่มี


Engineering Dev.

ใช้อากาศดันน้ำในห้องใต้ถังออกด้านล่าง ดีกว่าการปั้มน้ำขึ้นแล้วปล่อยออกเพราะ ถ้าปั้มขึ้นต้องสูงไปถึงขอบเขื่อน แต่ดันอากาศใช้ขอบน้ำด้านนอก(ความสูงของน้ำจากผิวทะเลถึงก้นถังหรือทางน้ำสูบออก)
-น้ำที่ถูกดันออกใต้เขื่อนจะทำให้เกิดคลื่นอีกเอามาใช้งานได้อีกบางส่วน
-ปริมาณน้ำที่ระเหยออกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า(กลายเป็นดี)



วิธีสูบน้ำออกจากเขื่อนด้วยกลไก

-สูบน้ำออกด้วยกระบอกสูง แบบกลไก
-สูบออกด้วย Diaphragm Pump (28มีค.56) โดยมีไดอะแฟรมอยู่ด้านล่าง น้ำออกด้วยแรงกระแทกของคลื่นผิวน้ำ และคลื่นใต้น้ำ

วิธีสูบน้ำออกจากเขื่อนด้วยลม
-Geysern Pump

-Airlift ใช้ลมพาน้ำขึ้นมา คล้ายๆ สูบน้ำมันดิบ

-พลังงานจากกังหันลม ไปปั่นปั้มลม

-เก็บลมเข้าตรงๆ? ดักลมด้านบนแล้วปั่นไปออกด้านล่าง

-ผสมกับพลังงานจากคลื่นด้วย ใช้ไฮดรอลิคอัดลม โดยมีแขนเล็กๆยื่นออกมาด้านข้างรอบๆ คล้ายแบบ Wave Star (ได้ความเท่ห์ แล้วก็รู้สึกดีๆกับเด็ก คล้ายไอ้แมงมุม) (SpiderEnergy) http://youtu.be/Fu5AK_a9KN0

-เป็นใบสี่เหลี่มโบกไปมาในน้ำ WaveRoller ติดรอบๆด้านล่างด้านนอกในน้ำ http://youtu.be/DfD7XthBbWA
-Wave Dragon มีเปรียบเทียบ ขนาด Pototype กับของดีไซน์ http://www.youtube.com/watch?v=rgtk_Fsr0No
-ทำเหมือนสุ่มครอบเหนือน้ำ ลักษณะคล้ายกระบอกสูบ ของ OceanLinx How it works
-ทำลูกโป่งรอบๆเก็บลมให้คลื่นกระแทกลมไปออก

Prototype Specifications
-ขนาด Gen 3kW เทียบกับ Wave Dragon ต้องมี Reservoir = 3x2.75= 8.25 m³, Cube Root 8.25 m³=2m, ได้ด้านละสองเมตร สองก้อนซ้อนกัน ได้ขนาดทั้งหมด กxยxส=2x2x4 m
(Wave Dragon Reservoir 55 m³, output rate 20kW=2.75 m³ kW) (Okinawa 40,000 m³ 2MW, Cube Root 40,000 m³=34m)

-Gen 3kWแบบ (กังหันน้ำปั่นไฟขนาดจิ๋วแบบคอยาว) ใช้น้ำ 30 l/s = 1.8 m³/m แต่กังหันสูบน้ำใหญ่ที่สุดในอเมริกา ขนาดลูกสูบ 70 cm ช่วงชัก 40 cm สูบได้ 1.4 m³/m เอง
-ใช้น้ำ 30ลิตรต่อวินาที ในหนึ่งวันต้องใช้ 2,600 ลบ.ม. ถอดรูทที่ 3 ได้เป็น ด้านละ 13.7 เมตร
-ลองขนาด 5 kW เป็นขนาดกังหันลมที่ขายทั่วไปในท้องตลาด
Calculate
ตัวอย่างที่ประสิทธิภาพ 60%
ที่ความสูง 5 m อัตราการใช้น้ำต่อกิโลวัตต์ = 34.00 l/s =2.04 m³/min
ที่ความสูง 10 m อัตราการใช้น้ำต่อกิโลวัตต์ = 17.00 l/s =1.02 m³/min
ที่ความสูง 15 m อัตราการใช้น้ำต่อกิโลวัตต์ = 11.50 l/s =0.69 m³/min

Okinawa Yanbaru Seawater Pumped Storage Power Station

head 150, Flow Rate 26 m³/s, ได้ O/P 30 MW ประสิทธภาพ 78% (100%=38.25 MW)

จาก Flow Rate 26m³/s and Reservoir 564,000 m³ จะใช้เวลาปล่อยน้ำหมดอ่าง 6 hr. หมายถึงเก็บน้ำไว้ใช้ปั่นไฟแค่ 6 ชม. ช่วงพีคเท่านั้น

Calculation of Hydro Power - Hydro

---