ประเด็นทางเทคนิคบางอย่างเกี่ยวกับพลังงาน

1. ประเด็นทางเทคนิคบางอย่างเกี่ยวกับพลังงานประเด็นทางเทคนิคบางอย่างเกี่ยวกับพลังงาน EC478 Slide 2

2. ประเด็นทางเทคนิค • นิยามของพลังงาน • รูปแบบของพลังงาน • ประเภทของเชื้อเพลิง • หน่วยวัด • กฎธรรมชาติ EC478 Slide 2

3. นิยามของพลังงาน • ทั่วไป Energy: “capacity to do work” “สมรรถนะในการทำงาน” EC478 Slide 2

4. นิยามของพลังงาน • วิทยาศาสตร์ Energy: “a property of matter that can be converted into work, heat or radiation” “คุณสมบัติของสสารซึ่งสามารถแปลงไปเป็น งาน ความร้อน หรือรังสี” EC478 Slide 2

5. พลังงานมี 6 รูปแบบ (forms) • พลังงานกล (mechanical energy) การเคลื่อนไหว เช่น แรงน้ำหมุนใบพัด • พลังงานเคมี (chemical energy) กระบวนการทางเคมี เช่น เผาไหม้น้ำมันเกิดความร้อน EC478 Slide 2

6. พลังงานมี 6 รูปแบบ (forms) • พลังงานความร้อน (thermal energy) ความร้อนจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุล • พลังงานรังสี (radiant energy) แสงและรังสีทุกชนิด แหล่งสำคัญคือดวงอาทิตย์ EC478 Slide 2

7. พลังงานมี 6 รูปแบบ (forms) • พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy) การแยกนิวเคลียสของอะตอม (fission) ทำให้มวลสารอะตอนเปลี่ยนรูปเป็นพลังงาน Einstein’s equation: E = MC2 EC478 Slide 2

8. พลังงานมี 6 รูปแบบ (forms) • พลังงานไฟฟ้า (electrical energy) การวิ่งของอีเล็กตรอน ไฟฟ้าเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานอื่นได้ง่าย EC478 Slide 2

9. เชื้อเพลิง (Fuel) • เชื้อเพลิงคือสสารที่เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานได้ • แปลไทยว่า “เชื้อเพลิง” แต่ไม่จำเป็นต้องมีไฟ EC478 Slide 2

10. เชื้อเพลิง (Fuel) • วิธีการแบ่งประเภทของเชื้อเพลิงมีหลายวิธี • Renewable fuels/energy กับ Nonrenewable • Modern/Commercial กับ Traditional • Fossil fuels กับ Nonfossil EC478 Slide 2

11. เชื้อเพลิง (Fuel) • แบ่งแบบ Renewable fuels/energy กับ Nonrenewable • Nonrenewable (ไม่หมุนเวียน) ปริมาณจำกัด ใช้หมดไปในที่สุด ส่วนใหญ่เป็น fossil fuels จากซากพืช/สัตว์ EC478 Slide 2

12. เชื้อเพลิง (Fuel) • Nonrenewablefossil fuels ที่สำคัญคือ น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน ซึ่งเรียกเป็นพลังงานทันสมัย/เชิงพาณิชย์ (commercial) ด้วย • Fossil fuels ที่เพิ่งเริ่มเป็นเชิงพาณิชย์คือ ทรายน้ำมัน (tar sand) และหินน้ำมัน (oil shale) EC478 Slide 2

13. เชื้อเพลิง (Fuel) • Renewableenergy (หมุนเวียน) มีปริมาณมาก potential supply > demand ใช้ได้ตลอด ตราบเท่าที่มีดวงอาทิตย์ EC478 Slide 2

14. เชื้อเพลิง (Fuel) • Renewableenergy (หมุนเวียน) ได้แก่ แสงแดด ลม พลังน้ำ คลื่น ความร้อนใต้พิภพ กลุ่มวัสดุเกษตร (biomass หรือชีวมวล): วัสดุเกษตรต่างๆ เช่น เศษไม้ กากอ้อย แกลบ มูลสัตว์ (biogas หรือก๊าซชีวภาพ) EC478 Slide 2

15. เชื้อเพลิง (Fuel) • Renewableenergy (หมุนเวียน) ได้แก่ น้ำมันจากพืช:ethanol biodiesel ขยะ น้ำเสีย EC478 Slide 2

16. เชื้อเพลิง (Fuel) • กึ่ง Renewableenergy ได้แก่ พลังงานนิวเคลียร์ เป็น nonrenewable โดยเทคโนโลยีปัจจุบัน (fission) แต่จะเป็น renewable โดยเทคโนโลยีอนาคต (fusion) EC478 Slide 2

17. เชื้อเพลิง (Fuel) • ไฟฟ้า ผลิตโดยอาศัยเชื้อเพลิงอื่นๆ • ไฟฟ้าเป็นพลังงานที่ใช้ได้สะดวก เปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นได้ง่ายและหลากหลาย EC478 Slide 2

18. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดทางกายภาพ น้ำมัน: บาเรล (ปริมาตร) : ตัน (น้ำหนัก) 1 บาเรล = 158.99 ลิตร = 42 แกลลอน (1 gl. = 3.79ลิตร) EC478 Slide 2

19. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดทางกายภาพ ถ่านหิน: ตัน (น้ำหนัก) ก๊าซธรรมชาติ: (ปริมาตร) ลูกบาศก์ฟุต/ลูกบาศก์เมตร EC478 Slide 2

20. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน calorie BTU (British thermal unit) joule watt-hour EC478 Slide 2

21. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน BTU (British thermal unit): ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำหนัก 1 ปอนด์มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ calorie: ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำหนัก 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส EC478 Slide 2

22. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน toe (ton of oil equivalent) เทียบเท่า 1 ตันน้ำมันดิบ tce (ton of coal equivalent) เทียบเท่า 1 ตันถ่านหิน EC478 Slide 2 22

23. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน หน่วยราชการไทยใช้ ktoe (kilo ton of oil equivalent เทียบเท่ากับหน่วยความร้อนที่ได้จากน้ำมันดิบหนัก 1,000 ตัน) EC478 Slide 2

24. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน 1 toe (ton of oil equivalent) = 40 ล้าน BTU (โดยประมาณ) 10 พันล้าน calories 41,868 ล้าน joule 11.63 ล้าน watt-hour 1.4286 tce www.onlineconversion.com/energy EC478 Slide 2

25. หน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงานหน่วยวัดปริมาณของเชื้อเพลิง/พลังงาน • หน่วยวัดความร้อน kilo (k) 103 พัน mega (M) 106 ล้าน giga (G) 109 พันล้าน tera (T) 1012 ล้านล้าน peta (P) 1015 พันล้านล้าน exa (E) 1018 ล้านล้านล้าน EC478 Slide 2

26. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) กำลัง (power) คืออัตราการใช้ (หรือผลิต) พลังงานในหนึ่งช่วงเวลา Power = Energy/ Time หรือ Energy = Power x Time EC478 Slide 2

27. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) จากจอดนิ่งถึง “100 ก.ม. ต่อ ช.ม.” รถ A ทำได้ใน 20 วินาที รถ B ทำได้ใน 10 วินาที B มี power มากกว่า A เท่าใด? EC478 Slide 2

28. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) Energy = Power x Time A: E1 = PowerA x 20 B: E1 = PowerB x 10 PowerB = 2 x PowerA EC478 Slide 2

29. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) หน่วยวัดของ Power คือ watt 1 watt = 1 joule / 1 second มักใช้กับ “กำลังหรืออัตราการใช้ไฟฟ้า” ของเครื่องใช้ไฟฟ้า และอัตราการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า EC478 Slide 2

30. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) ใช้หลอดไฟฟ้า 100 watt 8 ชั่วโมง: คิดเป็นหน่วยพลังงานไฟฟ้า = ? energy = power x time EC478 Slide 2

31. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) ใช้หลอดไฟฟ้า 100 watt 8 ชั่วโมง: คิดเป็นหน่วยพลังงานไฟฟ้า = 100W x 8 hours = 800 Wh EC478 Slide 2 31

32. พลังงาน (energy) และกำลัง (power) ใช้หลอดไฟฟ้า 100 watt 8 ชั่วโมง: คิดเป็นหน่วยพลังงานไฟฟ้า = 800 Wh = 0.8 kWh kWh คือหน่วยไฟฟ้าที่ใช้คิดค่าไฟฟ้า EC478 Slide 2 32

33. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎแห่ง “อุณหพลวัต” (laws of thermodynamics) 2 ข้อ: EC478 Slide 2

34. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน ข้อแรก ปริมาณพลังงานในจักรวาลมีค่าคงที่ พลังงานที่ “ถูกใช้” ไม่สูญหาย เพียงแต่เปลี่ยนรูป (cannot be created or destroyed) energy input = energy output EC478 Slide 2

35. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน ข้อที่ 2 พลังงานที่ใช้ประโยชน์ได้ (useful energy) มีปริมาณลดลงตลอด ในขณะที่พลังงานที่ใช้ประโยชน์ไม่ได้ (unavailable energy) มีปริมาณเพิ่มขึ้นตลอด EC478 Slide 2

36. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน ข้อที่ 2useful energy ลดลงตลอด แต่unavailable energy เพิ่มขึ้นตลอด Energy input > “useful” energy output EC478 Slide 2

37. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน ประสิทธิภาพ (efficiency) ในการเปลี่ยนรูปพลังงานต่ำกว่า 100% พลังงานบางส่วนใช้ประโยชน์ไม่ได้ EC478 Slide 2

38. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน EC478 Slide 2

39. กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน กฎธรรมชาติเกี่ยวกับพลังงาน แต่ประสิทธิภาพด้านพลังงาน ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับ ประสิทธิภาพด้านเศรษฐศาสตร์ EC478 Slide 2