น้ำเป็นสารประกอบที่เกิดจากไฮโดรเจนและออกซิเจนมีสถานะเป็นของเหลว มีอยู่มากในทะเลและมหาสมุทร เมื่อได้รับพลังงานความร้อนจาก แสงอาทิตย์ จะเปลี่ยนสถานะ เป็นไอน้ำ และลอยตัวสูงขึ้นกลายเป็นเมฆ ซึ่งจะถูกลมหอบเข้าสู่แผ่นดิน เมื่อเมฆนี้ลอยสูงขึ้นสู่ยอดเขา ไอน้ำนี้จะขยายตัวและเย็นตัวลง ทำให้เกิดการกลั่นตัวเป็น หยดน้ำตกสู่ผิวดินไหลไปตามร่อง น้ำธรรมชาติตามผิวดิน จนกลับลงสู่ทะเล และมหาสมุทรต่อไป จนครบวงจร แต่จะมีน้ำบางส่วนไหล ซึมลงดินแล้วไหลต่อไปจนถึงทะเล
- พลังงานจากน้ำผิวดินน้ำ ที่ไหลตามผิวดินจะมีพลังงานอยู่ในตัว 3 รูปแบบ คือ พลังงานศักย์พลังงานความดัน และพลังงานจลน์ พลังงานศักย์ เกิดจากระดับความสูงของน้ำระหว่างจุดที่น้ำพักอยู่ กับจุดที่น้ำจะไหลลงสู่เบื้องล่าง
- พลังงานความดัน เป็นพลังงานที่น้ำต้องมีเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่มีความดันได้
- พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่จะเกิดขึ้นเมื่อมีการเคลื่อนไหวของน้ำด้วยความเร็วค่าหนึ่ง
การไหลของน้ำจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ เราจะเห็นได้ว่า น้ำจะมีความเร็วในการที่มากขึ้น ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์ และพลังงานไฟฟ้า ตามลำดับ โดยจะต้องมีเ ครื่องจักรกล ที่เหมาะสมและมีวิธีการที่ถูกต้อง จึงจะสามารถนำพลังงานนี้มาใช้ประโยชน์ได้ การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำขนาดใหญ่ในประเทศไทยเกิดขึ้นครั้งแรก เมื่อปี พ.ศ. 2507 โดยการสร้างเขื่อนภูมิพลที่จังหวัดตาก ซึ่งออกแบบให้มีกำลังผลิตพลังงานไฟฟ้า ทั้งหมด 535 เมกกะวัตต์ มีพื้นที่ของอ่างเก็บน้ำ 316 ตารางกิโลเมตร และมีพื้นที่รับน้ำ 26,386 ตารางกิโลเมตร ต่อมาปี พ.ศ.2517 ได้สร้างเขื่อนสิริกิติ์ ที่จังหวัดอุตรดิตถ์ มีกำลังผลิตไฟฟ้าทั้งหมด 375 เมกกะวัตต์ มีพื้นที่ของอ่างเก็บน้ำ 259.6 ตารางกิโลเมตร และมีพื้นที่รับน้ำ 13,130 ตารางกิโลเมตร นอกจากนี้ยังมีแหล่งพลังน้ำขนาดกลาง และขนาดเล็กกระจายอยู่ทั่วประเทศไทย โดยเฉพาะในบริเวณพื้นที่ซึ่งเป็นภูเขา มีลำน้ำไหลผ่านตามหุบเขา ซึ่งถ้าท้องน้ำมีการเปลี่ยนระดับ ได้มาก ในช่วงระยะทางสั้นๆ ก็จะเป็นพื้นที่ที่มีศักยภาพสูงในการที่จะพัฒนาเป็นแหล่งน้ำต่อไป
ข้อดีของการใช้พลังงานน้ำ
- เมื่อมีการใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้ว น้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเล และน้ำในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ และไอน้ำจะรวมตัวเป็นเมฆ และตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมา ทำให้เราสามารถใช้พลังงานจากน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น
- เครื่องกลพลังงานน้ำเป็นเครื่องกลที่มีความสามารถพิเศษ สามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ การใช้พลังงานได้ตลอดเวลา มีประสิทธิภาพการทำงานสูงมาก
- ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่ จะมีความคงทน มีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องจักรกลอย่างอื่น
- เมื่อนำเอาพลังงานน้ำในตัวมันไปใช้แล้ว น้ำก็ไม่ได้แปรสภาพเป็นอย่างอื่น ยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิม สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีกมากมาย เช่น เพื่อการชลประทานอุปโภคบริโภค การรักษาระดับน้ำในแม่น้ำให้ไหลลึกพอแก่การเดินเรือ เป็นต้น นอกจากนี้การสร้างเขื่อนเพื่อทดน้ำให้สูงขึ้น เพื่อเก็บกักน้ำเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก เราจะได้แหล่งน้ำขนาดใหญ่สามารถใช้เลี้ยงสัตว์น้ำ หรือใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวพักผ่อนหย่อนใจได้ บางครั้งอาจรักษาระบบนิเวศของแม่น้ำได้ โดยการปล่อยน้ำจากเขื่อน เพื่อไล่น้ำโสโครกในแม่น้ำที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรมปล่อยน้ำเสีย และสารพิษลงแม่น้ำ หรืออาจใช้ไล่น้ำเค็ม ซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได้
ข้อเสียของการใช้พลังงานน้ำ
- การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง เนื่องจากจะต้องเลือกภูมิประเทศที่เหมาะสม เช่น ต้องมีการเปลี่ยนระดับท้องน้ำมากๆ เพื่อใช้การสร้างเขื่อนสูงแต่ความยาวไม่มาก ซึ่ง พื้นที่จะอยู่ในป่า หรือช่องเขาแคบๆ ไกลจากชุมชน
- มักมีปัญหาในเรื่องการจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทั้งการซ่อมแซมบำรุงรักษา สิ่งก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่างๆ ไม่สะดวกนัก เพราะสถานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากชุมชน