รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- นวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- Innovation of the Pumping System with Hybrid by Cooperation the Solar Energy and Wind Energy
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 1 ตุลาคม 2559
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 30 กันยายน 2560
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยประยุกต์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- ข้าวเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศ เป็นทั้งชีวิตและเศรษฐกิจของชาติ ประเทศไทยส่งออกข้าวมากเป็นอันดับหนึ่งของโลกนานหลายปีติดต่อกัน สำหรับสถานการณ์การส่งออกข้าวของไทย โดยข้อมูลจากกระทรวงพาณิชย์ ระบุว่าในปี 2559 ที่ผ่านมามีการส่งออกข้าวสูงถึง 10,969,360 ล้านตัน เพิ่มขึ้น 65% เมื่อเปรียบเทียบกับปี 2558 และมีมูลค่าการส่งออกรวม 174,855 ล้านบาท โดยส่วนใหญ่จะส่งไปยังประเทศฟิลิปปินส์ จีน ญี่ปุ่น มาเลเซีย แคเมอรูน เซเนกัล เป็นต้น ปัจจุบันมีพื้นที่ปลูกข้าวประมาณ 70.61 ล้านไร่ ผลผลิต 32.62 ล้านตัน ผลผลิตต่อไร่ 462 กิโลกรัม (สำนักนโยบายและยุทธศาสตร์ข้าว, 2558) แต่ประสิทธิภาพในการผลิตข้าวยังอยู่ในระดับต่ำ เนื่องจากสาเหตุสำคัญหลายประการ ได้แก่ การจัดการทรัพยากรภัยธรรมชาติ ปัจจัยและเทคโนโลยีการผลิตเป็นต้น (กรมวิชาการเกษตร, 2559) พื้นที่การปลูกข้าวกว่าร้อยละ 80 ของพื้นที่นาในประเทศไทยอยู่ในเขตน้ำฝน ส่วนที่เหลือเป็นพื้นที่นาชลประทานคิดเป็นพื้นที่ประมาณ 12 ล้านไร่ (กรมวิชาการเกษตร, 2559) ส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่ราบภาคกลางและภาคเหนือตอนล่าง มีการทำนากันตลอดทั้งปี จังหวัดนครสวรรค์ ประชากรส่วนใหญ่ประกอบอาชีพทำนาข้าว มีพื้นที่เพาะปลูกข้าว จำนวน 2,487,575 ไร่ (สำนักงานเกษตรจังหวัดนครสวรรค์, 2559) กว่าครึ่งหนึ่งของพื้นที่สามารถปลูกข้าวได้ต่อเนื่องตลอดทั้งปี ส่วนใหญ่เป็นการทำนาแบบหว่านน้ำตม ซึ่งจะเกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำในฤดูนาปรัง ขาดการปรับปรุงบำรุงดิน ส่งผลให้ความอุดมสมบูรณ์ของดินต่ำ ดังนั้นการปลูกข้าวจึงต้องอาศัยสิ่งสำคัญคือน้ำ ซึ่งในปี 2558 จังหวัดนครสวรรค์ ต้องเผชิญกับปัญหาภัยแล้งอย่างรุนแรงหรือถึงขั้นวิกฤต อ่างเก็บน้ำต่างๆ มีปริมาณน้ำน้อยลงกว่าทุกปี จากผลกระทบดังกล่าวเกษตรกรจึงจำเป็นต้องมีระบบสูบน้ำเพื่อการทำนาข้าว การกักเก็บ สำหรับการอุปโภคและบริโภค ซึ่งวิวัฒนาการของเครื่องปั๊มน้ำในปัจจุบันได้เปลี่ยนไปจากเดิมที่ใช้พลังงานจากแหล่งธรรมชาติมาเป็นการใช้พลังงานไอน้ำ จากเครื่องยนต์และที่นิยมกันมากคือการใช้ไฟฟ้า เนื่องจากความสะดวกและง่ายต่อการใช้งาน ภาพที่ 1 พื้นที่เพาะปลูกข้าว จังหวัดนครสวรรค์ ที่มา : สำนักงานเกษตรจังหวัดนครสวรรค์ (2558) จากนโยบายและแผนพลังงานภายใต้กรอบการจัดทำแผนพลังงานทดแทน 15 ปี (กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, 2559) ที่กระทรวงพลังงานได้เตรียมจัดทำไว้สำหรับปี 2551-2565 เพื่อผลักดันให้โครงสร้างพื้นฐานรองรับการใช้พลังงานทดแทน เพื่อลดการพึ่งพาพลังงานนำเข้าและเทคโนโลยีนำเข้าให้มากที่สุด โดยแนวทางในการพัฒนาและแก้ปัญหาดังกล่าว ควรส่งเสริมให้มีการใช้เทคโนโลยีพลังงานสะอาด (Clean Energy) และ เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมมาใช้ ดังนั้นงานวิจัยที่จำเป็นอย่างยิ่ง คือพัฒนานวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ ที่สามารถลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงและลดต้นทุนการทำนาข้าวให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 5.1 เพื่อพัฒนานวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ 5.2 เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ 5.3 เพื่อประเมินทางเศรษฐศาสตร์ของนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์
- ขอบเขตของโครงการ :
- 6.1 การวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาและทดสอบนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ 6.2 การวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาการจำลองแบบค่าข้อมูลอุตุนิยมวิทยาของระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม 6.3 ออกแบบและสร้างนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 1 กิโลวัตต์ กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดกำลังผลิตเต็มพิกัด 1 กิโลวัตต์ ระบบควบคุมและประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ขนาด 125 แอมแปร์ชั่วโมง จำนวน 4 ลูก
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 10.1 ได้ต้นแบบระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ 10.2 ได้นวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ ที่มีประสิทธิภาพ 10.3 ได้ระบบสูบน้ำแบบแบบไฮบริด ที่สามารถจดสิทธิบัตร/อนุสิทธิบัตร โดยอนุญาตให้หน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนใช้สิทธิในเทคโนโลยี (Technology licensing) ได้
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- 12.1 ศึกษาปัญหาและประสิทธิภาพระบบสูบน้ำสำหรับการทำนาข้าวที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน 12.2 การออกแบบและสร้างนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 1 กิโลวัตต์ กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดกำลังผลิตเต็มพิกัด 1 กิโลวัตต์ ระบบควบคุมและประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ขนาด 125 แอมแปร์ชั่วโมง จำนวน 4 ลูก 12.3 ระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าว แสดงดังภาพต่อไปนี้ ภาพที่ 24 ระบบสูบน้ำแบบไฮบริด 12.4 การทดสอบนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าวในจังหวัดนครสวรรค์ 1) ทดสอบการประจุแบตเตอรี่ของแผงเซลแสงอาทิตย์และกังหันลมผลิตกระแสไฟฟ้า 2) บันทึกค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุด แรงดันวงจรเปิด พิกัดแรงดันใช้งาน แรงดันสูงสุดของระบบ พิกัดกระแสใช้งานและกระแสลัดวงจร 3) ทดสอบการทำงานของปั๊มน้ำ 12.5 ทดสอบประสิทธิภาพของนวัตกรรมระบบสูบน้ำแบบไฮบริด พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานลม สำหรับการทำนาข้าว 1) การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ สามารถคำนวณได้ดังสมการ n_pv= (v_dc?i_dc)/(A?i_t )?100% โดย? v?_dc คือ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ( V ) i_dc คือ กระแสไฟฟ้าตรง (A) A คือ พื้นที่เซลล์แสงอาทิตย์(m^2 ) i_t คือ รังสีอาทิตย์รวมบนพื้นที่ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์(?w/m?^2 ) 2) การวิเคราะห์ทางเทคนิคของระบบการหาประสิทธิภาพกังหันลม สามารถคำนวณได้ดังสมการ n_wind=(V_AC?I_AC)/P_w ?100% โดย V_AC คือ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (V) I_AC คือ กระแสไฟฟ้าสลับ (A) P_w คือ ขนาดกำลังไฟฟ้าสูงสุดของกังหันลม (W) 3) การวิเคราะห์ทางเทคนิคของระบบการหาประสิทธิภาพของปั้ม สามารถคำนวณได้ดังสมการ N= W_0/W_i ?100% โดย W_0 คือ กำลังงานของน้ำ (W) W_i คือ กำลังงานที่มอเตอร์ให้แก่ปั๊ม (W) 12.6 ประเมินทางเศรษฐศาสตร์ของระบบสูบน้ำแบบไฮบริด 12.7 สรุปและจัดทำรายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- จากผลการทดลอง พบว่า ค่าความเข้มแสงเฉลี่ยรายเดือนมีค่าอยู่ที่ในช่วง 450-540 W/m2 กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ผลิตได้รายเดือนเท่ากับ 460 Wh อัตราเร็วลมเฉลี่ยรายเดือนมีค่าอยู่ในช่วง 2.5-3.5 m/s กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ผลิตได้รายเดือนเท่ากับ 135 Wh ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์และประสิทธิภาพของกังหันลมผลิตไฟฟ้า มีค่าเท่ากับร้อยละ 7.02 และ ร้อยละ 5.45 ตามลำดับ สามารถสูบน้ำได้เฉลี่ยต่อเดือนเท่ากับ 1,657 ลูกบาศก์เมตร การประเมินทางเศรษฐศาสตร์
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นายธีรพจน์ แนบเนียน นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 40% 2 นายโกเมน หมายมั่น นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 3 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ถิรายุ ปิ่นทอง นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ช่วยผู้วิจัย 20% 4 นายวีระชาติ จริตงาม นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
