การศึกษาประสิทธิภาพของอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากคลื่นทะเล

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

กรกมล ฮวดนาง, วริษา ประเสริฐสรรค์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ปิยะนุช เขียวอร่าม

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เพชรบุรี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เมื่อประเทศไทยเริ่มก้าวเข้าสู่ยุค 4.0 เปลี่ยนจากยุคอุตสาหกรรมหนักเป็นยุคแห่งการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรม หนึ่งในปัจจัยสำคัญสำหรับการพัฒนาประเทศนั่นคือ พลังงานไฟฟ้าที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายและกลายเป็นส่วนหนึ่งในการดำรงชีวิตของผู้คน ส่งผลให้มีความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มสูงมากขึ้นทุกปี ทางคณะผู้จัดทำจึงเลือกหนึ่งในพลังงานทางเลือกขึ้นมาศึกษานั่นคือพลังงานคลื่น เพื่อนำมาเป็นอีกหนึ่งแนวทางในการผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยใช้หลักทฤษฏีอำนาจการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เริ่มต้นจากการสร้างแบบจำลองคลื่นทะเลและอุปกรณ์สำหรับสร้างคลื่นที่สามารถควบคุมความถี่ของคลื่นได้และนำแม่เหล็กแรงสูงมาเคลื่อนที่ผ่านขดลวดทองแดง โดยแม่เหล็กแรงจะถูกติดตั้งอยู่บนทุ่นลอยน้ำ ส่วนขดลวดทองแดงจะติดตั้งไว้บริเวณด้านบนเหนือแม่เหล็ก เมื่อมีการเกิดจังหวะที่คลื่นขึ้นและลงตามแนวขวาง ทุ่นลอยน้ำจะมีการขยับขึ้น-ลงตามแนวแรงของคลื่นน้ำทำให้แม่เหล็กขยับผ่านขดลวดทองแดงจนเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า จากอุปกรณ์จำลองพบว่าความถี่ในการตีคลื่นที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากที่สุดคือ 20 ครั้ง/นาที โดยมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 0.1918 โวลต์ ส่วนความถี่ในการตีคลื่นที่มีแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำไฟฟ้าน้อยที่สุดคือ 60 ครั้ง/นาที โดยมีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 0.0849 โวลต์ โดยความถี่ที่แตกต่างกันทำให้ระยะที่แม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านขดลวดทองแดงไม่เท่ากันซึ่งจะมีผลต่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ได้ ยิ่งแม่เหล็กมีการเคลื่อนที่อยู่ในระยะของขดลวดทองแดงมากจะส่งผลให้ได้ปริมาณแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากตามไปด้วย ทางคณะผู้จัดทำจึงนำผลการทดลองที่ได้ไปปรับใช้กับอุปกรณ์ต้นแบบ โดยสร้างอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สามารถนำไปลอยทะเลได้จริงและศึกษาความสัมพันธ์ของระดับความสูงคลื่นทะเลที่ส่งผลต่อการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า จากผลการทดลองพบว่า ที่ระดับความสูงน้ำทะเล 30 เซนติเมตร ได้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากที่สุด โดยมีค่าเฉลี่ยคือ 4.1505 โวลต์ และระดับความสูงน้ำทะเล 10 เซนติเมตร ได้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำน้อยที่สุด โดยมีค่าเฉลี่ยคือ 0.1509 โวลต์ แต่ที่ระดับความสูงน้ำทะเล 50 เซนติเมตร ไม่เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เนื่องจากแม่เหล็กไม่ได้เคลื่อนที่อยู่ในระยะของขดลวดทองแดง ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นว่าระดับความสูงของน้ำทะเลมีผลต่อระยะที่แม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านขดลวด ทองแดงส่งผลให้ฟลักซ์แม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงและเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีของไมเคิล ฟาราเดย์ อีกทั้งอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากคลื่นทะเลยังใช้งานได้จริงในคลื่นทะเล และสามารถพัฒนาต่อยอดเพื่อเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ได้ ทางคณะผู้จัดทำเชื่อว่าการนำพลังงานคลื่นที่ยังไม่ค่อยมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมาใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้านี้จะเป็นอีกหนึ่งแนวทางสำคัญที่สามารถพัฒนาพลังงานทดแทนได้อย่างยั่งยืน