พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
การขึ้นลงของน้ำเป็นธรรมชาติที่เกิดขึ้นทุกวันตลอดเวลา
เป็นธรรมชาติที่มนุษย์สามารถทำนายได้ค่อนข้างแม่นยำทั้งในมิติของเวลาและศักยภาพของพลังงานที่พึงได้
การขึ้นลงของน้ำเกิดจากอิทธิพลของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์จากการเคลื่อนที่ของโลก
และดวงจันทร์ส่วนดวงอาทิตย์มีผลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (Shepherd & Shepherd. 1998 : 208) รูปแบบของการประยุกต์ใช้พลังงานจากการขึ้นลงของน้ำ ดังแสดงในภาพที่
7.2
ภาพที่ 7.3
แสดงการหาค่าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
การหาค่าพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงสามารถหาได้ดังนี้
จากภาพที่ 7.3 ถ้าให้ R
เป็นความแตกต่างระหว่างระดับความสูงของน้ำในแอ่งทั้งสองและ A เป็นพื้นที่ผิวหน้าของแอ่งน้ำ จะได้ว่า
ปริมาตรของน้ำที่ขึ้นลง
(7.10)
ถ้าน้ำมีความหนาแน่นเป็น
จะได้ว่า
มวลของน้ำที่ขึ้นลง
นั่นคือแรงที่เกิดจากการถ่ายเทน้ำจากแอ่งหนึ่งไปสู่อีกแอ่งหนึ่ง
(F) มีค่าเป็น
พลังงานที่เกิดขึ้นสามารถหาค่าได้จากงานในการถ่ายเทน้ำ
สำหรับหลักการทั่วไปในการเปลี่ยนพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
โดยอาศัยความแตกต่างระหว่างระดับความสูงของน้ำในแหล่ง 2 แหล่งที่เชื่อมต่อกัน
โดยแหล่งหนึ่งจะมีลักษณะเหมือนเป็นอ่างเก็บน้ำ ดังนั้นในขณะที่น้ำขึ้นน้ำจะไหลเข้าไปสู่อ่างเก็บน้ำนี้และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำนี้
การไหลเข้าและไหลออกของน้ำจากอ่างเก็บน้ำจะถูกบังคับให้ไหลผ่านกังหันน้ำที่ต่อเชื่อมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อกังหันน้ำได้รับแรงดันจากน้ำจะเกิดการหมุนและทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าออกมาได้
ซึ่งมีหลักการคล้ายกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานน้ำตก แต่ที่แตกต่างกันคือลักษณะการเคลื่อนที่ของน้ำ
อย่างไรก็ตามพลังงานที่ได้จากการขึ้นลงของน้ำนี้ จะไม่ค่อยสม่ำเสมอและมีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างมากในช่วงการขึ้นลงของน้ำ
ดังนั้นการออกแบบระบบเพื่อให้สามารถควบคุมอัตราการไหลเข้าออกในอ่างเก็บน้ำจึงต้องมีการออกแบบให้เหมาะสมซึ่งจะช่วยทำให้ได้พลังงานจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสม่ำเสมอดีขึ้น
แนวความคิดในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเกิดขึ้นมานานกว่าร้อยปีแล้ว
แต่ด้วยเหตุผลหลายประการที่ทำให้ไม่สามารถดำเนินการได้ จนกระทั่งในช่วงระหว่างปี 1961-1967 โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงที่ปากน้ำของแม่น้ำลารองซ์ (La Rance) ประเทศฝรั่งเศส ถูกสร้างขึ้นเป็นแห่งแรกโดยมีความยาว
720 เมตร ประกอบด้วยกังหันน้ำแบบสองทาง (reversible turbines) จำนวน 24 ชุดแต่ละชุดมีขนาด
10 เมกกะวัตต์
และสามารถรองรับระดับการขึ้นลงของน้ำได้สูงสุดถึง 12
เมตร แต่โดยปกติค่าเฉลี่ยความสูงของระดับน้ำจะอยู่ที่ประมาณ 5 เมตร (Boyle.
1996 : 242) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งและดำเนินการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
ในอีกหลายแห่งในหลายประเทศทั่วโลก เช่น อังกฤษ แคนาดา รัสเซีย ออสเตรเลียเป็นต้น
ในปัจจุบันทั่วโลกมีศักยภาพกำลังการผลิตอยู่ประมาณ 120 จิกะวัตต์
(Boyle. 1996 : 258)