การศึกษาและพัฒนาการผลิตไฟฟ้าจากต้นไม้
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
คณิศร ช่วยสร้าง, วีรวัฒน์ บุญโสภาศ, ภูมิพัฒน์ วรรณโชติ
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
พชรมน รักษทิพย์, กาญจนาภรน์ ชูช่วย
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
บทนำ
ที่มาและความสำคัญ
https://www.youtube.com/watch?v=YQ9kNUQsBfI
ข้อมูลก่อนการวิจัย ที่มาของการทำโครงงานเรื่อง ผู้จัดทำโครงงานได้ดูคลิปวีดีโอในยูทูปของ ดช.ในอินโดนีเซีย ผลิตไฟฟ้าจากต้นมะกอก โดยใช้ แผ่นทองแดงและสังกะสี ห่อผ้าที่มีผงแร่ทองคำ ใส่เข้าไปในลำต้นของต้นมะกอก ต่อสายไฟฟ้าออกมาให้ไฟฟ้าได้ ใช้ในบ้านได้ ข้อมูลนี้เป็นที่เผยแพร่ในโลกออนไลน์ อย่างกว้างขวาง และ ได้รับความรางวัลและความชื่นชมจากนักวิชาการ ผู้จัดทำโครงงาน เกิดความสนใจและสงสัยเป็นอย่างยิ่งในหลายประเด็น คือ 1) ถ้าการสามารถผลิตไฟฟ้าจากต้นไม้ได้มากขนาดใช้ในบ้านเรือนได้จริง ตามที่ได้ดูในยูทูปนี้ ทำไม จึงไม่มีหน่วยงานใดนำมาใช้จริงในประเทศไทย 2) ถ้าเหตุการณ์ในยูทูปนี้ ไม่เป็นความจริง ทำไมถึงได้รับความชื่นชมจากนักวิชาการในประเทศเขา และได้รับการเผยแพร่ไปทั่วโลกโดยไม่มีคนคัดค้าน 3) เป็นที่ทราบกันดีว่า ไฟฟ้า มีความจำเป็นต่อการดำเนินชีวิตประจำวันเป็นอย่างยิ่ง ประเทศไทยมีต้นไม้มากมาย ดังนั้นถ้าสามารถศึกษาวิจัยจนสามารถนำไฟฟ้าจากต้นไม้มาใช้จริงได้ จะเกิดประโยชน์มหาศาลต่อคนไทยและสังคมไทย
เป็นที่ทราบกันดีว่า ไฟฟ้า มีความสำคัญมาก ในการดำเนินชีวิตของมนุษย์เรา ทุกคนในปัจจุบันนี้ แทบจะพูดได้ว่า หากไม่มีไฟฟ้าใช้ การดำเนินชีวิตประจำวันจะเกิดปัญหาแน่นอน การผลิตไฟฟ้า ที่ใช้กันทุกบ้านเรือนมาจาก โรงไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าจำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานมาหมุน ไดนาโมขนาดใหญ่ให้ได้ความเร็วสูงไดนาโมจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าแหล่งพลังงานอาจจะได้จากการเผาพลาญ ถ่านหิน ได้จากพลังน้ำ หรือพลังงานนิวเคลียร์ ระบบการผลิตไฟฟ้าในประเทศไทย ต้องใช้โรงไฟฟ้าประเภทต่างๆ เพื่อรองรับการผลิตจากแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน ซึ่งโรงไฟฟ้า แบ่งเป็นประเภทต่างๆ ดังนี้ 1)โรงไฟฟ้าพลังความร้อน เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงต้มน้ำ เพื่อสร้างไอน้ำแรงดันสูงมาเป็นพลังงานขับเคลื่อนกังหัน และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ใช้เชื้อเพลิงได้หลายขนาด เช่น ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน น้ำมันเตาเหมาะสำหรับเดินเครื่องเป็นโรงไฟฟ้าฐาน ที่ใช้เดินเครื่องผลิตไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมง 2) โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม เป็นโรงไฟฟ้าที่นำเอาเทคโนโลยีของโรงงานกังหันก๊าซ และเครื่องกังหันไอน้ำมาทำงานเป็นระบบร่วมกัน โดยการนำไอเสียจากโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ ซึ่งมีความร้อนสูง ประมาณ 500 องศาเซลเซียสไปผ่านหม้อน้ำ และถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำ ทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ เพื่อขับกังหันไอน้ำที่มีเพลาต่อตรงไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อไป โรงไฟฟ้าก๊าซในประเทศไทยส่วนใหญ่จะใช้โรงไฟฟ้าสองชนิดนี้ เพราะมีประสิทธิภาพที่ดีกว่า แต่ การผลิตไฟฟ้าตามวิธีดังกล่าว ล้วนสร้างมลภาวะส่งออกสู่สภาพแวดล้อมทั้งสิ้น
จากเหตุผลดังกล่าว ผู้จัดทำโครงงานจึงมีความคิดทีจะทำการวิจัยด้วยตัวเอง เพื่อศึกษา ว่า การสร้างไฟฟ้าจากต้นไม้แบบที่ ดช.คนนี้ทำ เป็นไปได้จริงหรือไม่ ถ้าเป็นไปได้จริง ก็จะศึกษาพัฒนาต่อยอดจนกว่าจะสามารถนำมาใช้ได้จริงในบ้านเรือน
ปัญหาผู้ทำโครงงานได้กำหนดปัญหาขึ้นหลายประเด็น ทั้งนี้เพื่อต้องการศึกษาวิจัยให้ได้คำตอบที่ชัดเจนและข้อมูลเชื่อถือได้ ดังได้แสดงไว้ในการดำเนินการวิจัย
การดำเนินการวิจัย
อุปกรณ์หลักของทุกการทดลองคือ กระดาษกรองชุบสารละลายอิ่มตัวของโปตัสเซียมไอโอไดด์ ประกบด้วยแผ่นทองแดงกับแผ่นสังกะสี ที่ต่ออยู่กับสายไฟ ตามรูป (เด็กชายคนนี้ใช้ผ้าชุบผงทองคำ แต่ผู้จัดทำโครงงาน จะประยุกต์ใช้เป็นกระดาษกรองชุบสารละลายอิ่มตัวของโปตัสเซียมไอโอไดด์และกระดาษกรองชุบผงแกรไฟต์)
จะเรียกชุดนี้ว่า ชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้า และวัสดุอุปกรณ์หลักที่ใช้ทุกการทดลองคือ สายไฟสีแดง สีดำสายอ่อนเบอร์ 2 เทปพันสายไฟสีดำ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ สว่านไฟฟ้า
และวิธีการทดลองหลักคือ ใช้สว่านไฟฟ้าเจาะต้นไม้จนถึงท่อลำเลียงน้ำ แล้ว ใส่ชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้าเข้าไปในรูที่เจาะนั้น แล้ววัดการเกิดไฟฟ้า แต่ ผู้ทำโครงงานได้ ออกแบบวิธีการทดลอง ออกเป็น 7 ประเด็น เพื่อการศึกษาอย่างละเอียดและรัดกุม ดังนี้
ปัญหา 1ทดสอบความเป็นไปได้ของการเกิดไฟฟ้าจากต้นไม้
สมมุติฐาน 1สามารถสร้างไฟฟ้าจากต้นไม้ได้
ทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน
ตัวแปรต้นต้นไม้ โดยใช้ต้นตะลิงปลิง
ตัวแปรตามการเกิดไฟฟ้า
วิธีการทดลอง
1.เตรียมชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้า
2.ใช้สว่านไฟฟ้าเจาะต้นตะลิงปลิง ให้ลึกเข้าไปถึงท่อลำเลียงน้ำ
3.นำอุปกรณ์ในข้อ 1 ใส่เข้าไปในรูที่เจาะไว้ในข้อ 2 ตามรูป
4.ใช้แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ วัดการเกิดไฟฟ้า
5.ทำซ้ำกับต้น กล้วย ต้นมังคุด
6.บันทึกผล
ปัญหา 2ความเป็นกรดของต้นไม้มีผลต่อการเกิดไฟฟ้าหรือไม่
สมมุติฐาน 2ความเป็นกรด เบส ของต้นไม้ มีผลต่อการเกิดกระแสไฟฟ้า
ทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน
ตัวแปรต้น เลือกต้นไม้ คือ ต้นมะนาว ต้นตะลิงปลิง ต้นมะม่วงต้นมังคุด ต้นโกงกาง ต้นกล้วย ต้นมะพร้าว ต้นปาล์ม ต้นไผ่
ตัวแปรตามวัดตัวแปรตามคือ การเกิดไฟฟ้า
วิธีการทดลอง
1.ใช้สว่านไฟฟ้าเจาะต้นตะลิงปลิง ให้ลึกเข้าไปถึงท่อลำเลียงน้ำ
2.นำอุปกรณ์ในข้อ 1 ใส่เข้าไปในรูที่เจาะไว้ในข้อ 2 ตามรูป
3.ใช้แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ วัดการเกิดไฟฟ้า
4.ทำซ้ำกับต้นมะนาว ต้นกล้วย ต้นโกงกาง ต้นมังคุด
5.เก็บส่วนของเนื้อไม้ที่หลุดออกมาจากการเจาะด้วยสว่านไฟฟ้าของต้นไม้ทุกชนิดที่ใช้ทดลองมาปั่นละเอียด กรองเอาสารละลายมาวัดค่า pH
6.บันทึกปริมาณไฟฟ้าและความต่างศักดิ์ของต้นไม้ทั้ง ชนิด นำไปหาความสัมพันธ์ระหว่างค่า pH กับ ปริมาณไฟฟ้าและความต่างศักดิ์ เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นกรด เบส กับการเกิดไฟฟ้า
ปัญหา 3 ส่วนต่างๆของต้นไม้ ให้กระแสไฟฟ้าเท่ากันหรือไม่
สมมุติฐาน 3ส่วนต่างๆของต้นไม้ ให้กระแสไฟฟ้าไม่เท่ากัน
ทดสอบสมุติฐาน 3 โดยการ ใช้ต้นไม้ตัวอย่างทั้ง 9 ชนิด คือ ต้นมะนาว ต้นตะลิงปลิง ต้นมะม่วงต้นมังคุด ต้นโกงกาง ต้นกล้วย ต้นมะพร้าว ต้นปาล์ม ต้นไผ่
ตัวแปรต้นคือ ตำแหน่งที่ฝังอุปกรณ์
ตัวแปรตามคือปริมาณไฟฟ้าที่ได้ หาความสัมพันธ์ของปริมาณไฟฟ้ากับตำแหน่ง ระยะทางจากราก
วิธีการทดลอง
1.ต้นไม้ตัวอย่างแต่ละต้น เลือกตำแหน่งที่เจาะและฝังชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้า ต้นละสามจุด โดยวัดจากพื้นดินโคนต้นขึ้นไป โดยแบ่งลำต้นจากโคนถึงยอดออกเป็นสามส่วน นับส่วนที่ 1 2 3 จากโคน ขึ้นไปตามลำดับ
2.ทดสอบการเกิดไฟฟ้า ของต้นไม้ทุกต้น ทุกจุดที่กำหนดไว้
3.บันทึกผลการทดลอง สรุปความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดไฟฟ้ากับความสูง
ปัญหา 4อายุต้นไม้มีผลต่อปริมาณไฟฟ้าหรือไม่
สมมุติฐาน 4 อายุต้นไม้มีผลต่อปริมาณไฟฟ้า
ทดสอบสมมุติฐาน 4 โดยการเลือกใช้ต้นมะนาว (เพราะหาต้นมะนาวที่อายุต่างกันได้ง่าย )
แปรต้นคือ ต้นไม้ชนิดนั้นที่มีอายุต่างๆกัน
ตัวแปรตามคือปริมาณไฟฟ้าสรุปความสัมพันธ์ของการเกิดไฟฟ้ากับอายุของต้นไม้
วิธีการทดลอง
1.เลือกต้นมะนาวที่มีอายุต่างกันสามระดับ คือ อายุ 1 ปี 3 ปี 5 ปี
2.ทดสอบการเกิดไฟฟ้าของต้นมะนาวตัวอย่าง ทำซ้ำ
3.บันทึกผล สรุปความสัมพันธ์ระหว่างอายุต้นไม้กับการเกิดไฟฟ้า
ปัญหาที่ 5ถ้าใช้ต้นไม้หลายต้น จะเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าได้หรือไม่
สมมุติฐาน 5ถ้าใช้ต้นไม้หลายต้น จะเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าได้
ทดสอบสมมุติฐาน 5 โดยการ ลากสายไฟต่อพ่วงกัน
ตัวแปรต้นคือการต่อพวงแบบอนุกรมและขนาน
ตัวแปรตามคือการเกิดไฟฟ้า
วิธีการทดลอง
1.เลือกต้นไม้ที่ขึ้นอยู่เป็นกลุ่ม ในที่นี้จะเลือกต้นโกงกาง ที่ริมทะเลปากนคร
2.จะเลือกใช้ต้นโกงกางจำนวน 6 ต้น
3.ต่อสารไฟ กับต้นโกงกาง ตามรูป โดย ต่อพ่วง ตามรูป
4.วัดปริมาณกระแสไฟฟ้า ทำซ้ำ บันทึกผล
ปัญหาที่ 6 แสงและอุณหภูมิมีผลต่อการเกิดไฟฟ้าหรือไม่มี
สมมุติฐาน 6 แสงและอุณหภูมิมีผลต่อการเกิดไฟฟ้า
การทดลองเพื่อทดสอบสมมุติฐานทดลองเวลากลางวันกับกลางคืน
ตัวแปรต้น กลางวันกับกลางคืน
ตัวแปรตาม ปริมาณไฟฟ้า
วิธีการทดลอง
1.ใช้ต้นโกงกาง ห้าต้น
2.ทดสอบการเกิดไฟฟ้า เวลากลางวัน เวลา 8.00 น. 12.00 น. 15.00 น. 18.00 น. 20.00 น.
3.วัดอุณหภูมิทุกครั้งที่ทดลอง วัดการเกิดไฟฟ้า บันทึกผลการทดลอง
4.สรุปความสัมพันธ์ระหว่าง การเกิดไฟฟ้ากับอุณหภูมิ และแสง
ปัญหาที่ 7 ส่วนประกอบของชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้ามีผลต่อการเกิดไฟฟ้าหรือไม่
สมมุติฐาน 7ส่วนประกอบของชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้ามีผลต่อการเกิดไฟฟ้า
การทดลองเพื่อทดสอบสมมุติฐาน เปลี่ยนส่วนประกอบของชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้า
ตัวแปรต้นชุดทดสอบการเกิดไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบต่างกันสองชุด ชุดที่ 1 คือชุดเดิมที่มีกระดาษกรองชุบสารละลายอิ่มตัวของโปตัสเซียมไอโอไดด์ประกบด้วยแผ่นทองแดงกับแผ่นสังกะสีต่อด้วยสายไฟ ชุดที่ สอง เปลี่ยนเป็นจากกระดาษกรองชุบด้วยผงแกรไฟต์
ตัวแปรตามการเกิดไฟฟ้า
วิธีทดลอง
ใช้ต้นไม้ตัวอย่างคือ ต้น โกงกาง จำนวน จำนวน 10 ต้น แบ่งเป็นชุด ก และ ข ชุดละ 5 ต้น
2.ทำชุดทดสอบสองชุดตามที่กำหนดในตัวแปรต้น
3.ทดสอบการเกิดไฟฟ้าในต้นโกงกาง ชุด ก ใช้ชุดทดสอบชุดที่ 1 ต้นโกงกางชุด ข ใช้ชุดทดสอบชุดที่ 2
4.ทดสอบเวลาที่เกิดไฟฟ้าดีที่สุดจากผลการทดลองในปัญหาที่ 6
5.ทำซ้ำ บันทึกผลการทดลอง
ปัญหาที่ 8 ต้นไม้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรหลังจากได้ทดลองสร้างไฟฟ้าจากต้นไม้นั้น
สมมุติฐาน 8 ต้นไม้ยังเจริญเติบโตได้ตามปกติ
การทดลองเพื่อพิสูจน์สมมุติฐาน ติดตาม สังเกต ลักษณะของต้นไม้ทุกต้นที่ทำการทดลอง เก็บข้อมูลเป็นระยะเวลาหนึ่งเดือน ในด้าน สีใบ การร่วงของใบ ความสดชื่นหรือเหี่ยวเฉา
การเก็บรวบรวมข้อมูล เก็บรวบรวมข้อมูลจากผลการทดลองทั้ง 8 การทดลอง
การวิเคราะห์ข้อมูล ร้อยละ ค่าเฉลี่ย
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
1.ด้านสภาวะแวดล้อม ไฟฟ้าที่ได้จากวิธีการนี้ เป็นพลังงานสะอาด ไม่มีมลพิษต่อสภาวะแวดล้อม
2.ด้านเศรษฐกิจในครัวเรือน ถ้าไฟฟ้าที่ได้ มีปริมาณไม่มากนักแต่เพียงพอที่จะนำมาใช้ได้บ้างก็ยังสามารถช่วยประหยัดเงินในครัวเรือนได้
3.เป็นต้นแบบของการผลิตไฟฟ้าจากต้นไม้มาใช้ในครัวเรือน เพื่อการขยายผล ให้กว้างขวางขึ้นและนำไปใช้ในชุมชนได้มากขึ้น
บรรณานุกรม
1.http://news.muslimthaipost.com/news/28844
5.https://www.youtube.com/watch?v=YQ9kNUQsBfI
ไฟฟ้าจากน้ำเปล่าhttps://lordoffreedom.wordpress.com/2008/01/19/%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0%B8%88%E0%B8%B1%E0%B8%A2%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%9C%E0%B8%A1-battery-%E0%B8%88%E0%B8%B2%E0%B8%81%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%B3%E0%B9%80%E0%B8%9B/
2.การพิสูจน์ไฟฟ้าจากต้นไม้ วอชิงตันhttps://www.livescience.com/5711-electricity-harvested-trees.html
3.ไฟฟ้าจากต้นกล้วย https://www.youtube.com/watch?v=z7zZXOYQDX8
การทดลองของดช.มาเลเซียhttps://www.youtube.com/watch?v=YQ9kNUQsBfI
5.การทดลองของดช.มาเลเซียเห้นอุปกรร์ที่ใส่ในต้นไม้https://www.youtube.com/watch?v=YQ9kNUQsBfI
การทดลองของดช.มาเลเซีย เห้นอุปกรณ์แผ่นทองแดงกับสังกะสี
https://www.youtube.com/watch?v=rMMMQNhVEYs
การทดลองของดช.มาเลเวีย ประกวดโครงงาน ตอนจบไฟสว่างทั้งหมู่บ้าน