เด็กวิศวะ มจธ. ผุดไอเดียร่มเก็บน้ำฝน กางและหุบเองโดยอัตโนมัติ แก้โจทย์เกษตรพื้นที่สูงอ่างขาง ฝนตกมากแต่น้ำไม่เคยพอใช้
โจทย์ฝนตกมาก แต่น้ำไม่พอใช้เป็นจุดเริ่มต้นให้ นายศุภบุตร โสตถิปรีดาวงศ์ นายภูรินท์ ปะวันเต และนายกรทักษ์ บู่สุวรรณ์ นักศึกษาภาควิชาวิศวกรรมโยธา หลักสูตรนานาชาติ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี(มจธ.) พัฒนาต้นแบบเก็บน้ำฝนสำหรับพื้นที่ลาดชันและห่างไกล โดยใช้สถานีเกษตรหลวงอ่างขางเป็นกรณีศึกษา ทีมออกแบบอุปกรณ์ลักษณะคล้ายร่ม หรือดอกไม้ กางออกเพื่อรับน้ำเมื่อฝนตก หุบเก็บเมื่อฝนหยุด ช่วยลดการปนเปื้อน ยืดอายุการใช้งาน เปลี่ยนน้ำฝนที่ไหลทิ้งให้เป็นแหล่งน้ำเสริมสำหรับเกษตรกรบนพื้นที่สูงได้เหมาะสมกับสภาพพื้นที่จริง มี ดร.จุลพจน์ จิรวัชรเดช หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมโยธา เป็นผู้ดูแลโครงการ พร้อมที่ปรึกษาร่วม ได้แก่ ดร.วงศ์นรินทร์ คำพอ ผศ.ดร.ชนา พุทธนานนท์ Dr.-Ing. Alexander Brezing และ รศ.ดร.ราชวดี ศิลาพันธ์ และ ดร.วิศิษฎ์ศรี วิยะรัตน์ ผู้ผลักดันขอทุนวิจัยจากกองทุนส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม
สถานีเกษตรหลวงอ่างขาง อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นพื้นที่สูงมีฝนตกมากกว่า 1,200 มิลลิเมตรต่อปี แต่การขาดแคลนน้ำยังเป็นปัญหาหลักของพื้นที่เกษตรบนดอย เนื่องจากน้ำฝนไหลผ่านที่ลาดชันลงด้านล่างอย่างรวดเร็ว การสูบน้ำกลับขึ้นไปเก็บบนพื้นที่สูงต้องใช้ทั้งพลังงาน แรงงาน และต้นทุนจำนวนมาก
หลักการทำงานของต้นแบบคือ เมื่อความชื้นสัมพัทธ์สูงถึงระดับที่กำหนด ระบบจะสั่งให้โครงสร้างกางออกรับน้ำฝน เมื่อฝนหยุด ความชื้นลดลง ร่มจะหุบกลับโดยอัตโนมัติ ไม่ต้องกางทิ้งไว้ตลอดเวลา ช่วยลดการสะสมของสิ่งสกปรก ใบไม้ ฝุ่นละอองบนแผ่นรับน้ำ ต้นแบบมีพื้นที่รับน้ำประมาณ 4.06 ตารางเมตร ต้นทุน 7,972 บาทต่อชุด การคำนวณด้วยข้อมูลฝนเฉลี่ย ประเมินว่าเก็บน้ำได้ราว 284 ลิตรต่อเดือนต่อหน่วย
“ต้นแบบที่เห็น ไม่ได้ออกแบบครั้งเดียวแล้วสำเร็จ ผ่านการทดลอง แก้ปัญหา ปรับแบบซ้ำหลายรอบ ความท้าทายอยู่ที่การทำให้ระบบกางและหุบได้จริง เพราะระหว่างพัฒนาเจอปัญหาหลายอย่าง ทั้งแผ่นรับน้ำตึงไม่เท่ากัน วัสดุบางส่วนไม่ทนพอ โครงสร้างรับแรงไม่ดี เชือกพันกับแกนหมุน ต้องปรับวัสดุและกลไกใหม่ เช่น เปลี่ยนมาใช้แผ่น PE ที่แข็งแรง หนาขึ้น ใช้เอ็นตกปลาแทนเชือกเพื่อป้องกันเชือกพันในระบบมอเตอร์ ปรับระบบกลไกให้ทำงานนิ่งขึ้น เพื่อให้ต้นแบบใช้งานได้จริงในสภาพพื้นที่สูง” นายศุภบุตร กล่าว
จุดมุ่งหมายของโครงงาน คือการออกแบบระบบเก็บน้ำขนาดเล็กที่ติดตั้งเพิ่มได้หลายจุดตามสภาพพื้นที่ หากต่อยอดไปใช้งานจริง ระบบนี้จะเก็บน้ำฝนไว้เป็นแหล่งน้ำเสริมให้กับพื้นที่เกษตรบนดอย ลดภาระการสูบน้ำจากด้านล่างขึ้นสู่พื้นที่สูง ลดต้นทุนพลังงาน ช่วยให้เกษตรกรวางแผนการใช้น้ำได้ดีขึ้น โดยเฉพาะในช่วงที่สภาพอากาศแปรปรวน ฤดูกาลมีความไม่แน่นอน
นายภูรินท์ กล่าวว่าโครงงานนี้ทำให้เห็นว่า การออกแบบระบบสำหรับพื้นที่เฉพาะอย่างอ่างขาง พิจารณาเฉพาะโครงสร้างไม่ได้ ต้องใช้ข้อมูลหลายด้านประกอบกัน ทั้งปริมาณฝน ความเร็วลม สภาพภูมิประเทศ ข้อจำกัดของพื้นที่ เพราะแม้อุปกรณ์จะรับน้ำฝนได้ดี แต่หากไม่ทนลมแรงบนพื้นที่สูงก็ใช้งานไม่ได้ แนวคิดนี้จึงนำไปสู่การพัฒนา CC-Unit หรือ Collector-Container ระบบเก็บน้ำฝนแบบโมดูลาร์ที่ติดตั้งเรียงเป็นขั้นบันไดตามพื้นที่ลาดชัน ใช้วัสดุที่หาได้ง่ายเหมาะกับพื้นที่ห่างไกล เช่น ท่อ PVC โครงเหล็กชุบกัลวาไนซ์ แผ่น PE สำหรับรับน้ำฝน ฐานถ่วงน้ำหนักด้วยทราย มอเตอร์แรงบิดสูง และระบบควบคุมอัตโนมัติที่ทำงานร่วมกับเซนเซอร์วัดความชื้นและอุณหภูมิ เพื่อให้อุปกรณ์ใช้งานจริงบนพื้นที่สูงได้มากที่สุด
แม้ต้นแบบ CC-Unit จะพิสูจน์การทำงานเบื้องต้นได้แล้ว ทั้งระบบกางและหุบด้วยมอเตอร์ การควบคุมตามค่าความชื้น และการออกแบบโครงสร้างน้ำหนักเบา แต่ทีมพัฒนายังเห็นประเด็นที่ต้องต่อยอดอีกหลายด้าน ได้แก่การเพิ่มระบบป้องกันวงจรไฟฟ้า ปรับปรุงกลไกให้ทนทานและเสถียรมากขึ้น ออกแบบฐานยึดให้เหมาะสมกับพื้นที่ลาดชัน ทดสอบปริมาณน้ำที่เก็บได้จริงในภาคสนาม การเพิ่มระบบสื่อสารระยะไกล การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้ต้นแบบทำงานได้ในพื้นที่ห่างไกล ไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากระบบหลัก
ดร.จุลพจน์ จิรวัชรเดช ที่ปรึกษาโครงการ กล่าวว่าคุณค่าของงานนี้อยู่ที่กระบวนการเรียนรู้ของนักศึกษาจากโจทย์ของพื้นที่สูง ทำความเข้าใจปัญหาการจัดการน้ำ ต้นทุนพลังงาน และข้อจำกัดของภูมิประเทศ นำความรู้ด้านโครงสร้าง ภูมิอากาศ กลไก และระบบควบคุมมาประยุกต์ เพื่อออกแบบทางออกที่เหมาะสมกับผู้ใช้ สะท้อนว่า การเรียนวิศวกรรมเชื่อมโยงและแก้ปัญหาของชุมชนได้อย่างเป็นรูปธรรม
#
