โรงไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย โรงไฟฟ้าชนิดนี้ใช้น้ำในลำน้ำธรรมชาติเป็นพลังงาน
ในการเดินเครื่อง โดยวิธีสร้างเขื่อนปิดกั้นแม่น้ำไว้ เป็นอ่างเก็บน้ำ ให้มีระดับอยู่ในที่สูงจนมีปริมาณน้ำ และแรงดันเพียงพอที่จะนำ
มาหมุนเครื่องกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งอยู่ในโรงไฟฟ้าท้ายน้ำที่มีระดับต่ำกว่าได้ กำลังผลิตติดตั้งและพลังงานไฟฟ้า
ที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าชนิดนี้ จะเพิ่มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันและปริมาณน้ำที่ไหลผ่านเครื่องกังหันน้ำ
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบ่งตามลักษณะการบังคับน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าได้ 4 แบบ คือ

1. โรงไฟฟ้าแบบมีน้ำไหลผ่านตลอดปี(Run-of-river Hydro Plant)
โรงไฟฟ้าแบบนี้ไม่มีอ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้าจะผลิตไฟฟ้าโดยการใช้น้ำที่ไหลตามธรรมชาติของลำน้ำ หากน้ำมีปริมาณมากเกินไป
กว่าที่โรงไฟฟ้าจะรับไว้ได้ก็ต้องทิ้งไป ส่วนใหญ่โรงไฟฟ้าแบบนี้จะอาศัยติดตั้งอยู่กับเขื่อนผันน้ำชลประทานซึ่งมีน้ำไหลผ่านตลอดปี
จากการกำหนดกำลังผลิตติดตั้งมักจะคิดจากอัตราการไหลของน้ำประจำปีช่าวต่ำสุดเพื่อที่จะสามารถเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าได้อย่าง
สม่ำเสมอตลอดทั้งปี ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าชนิดนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าที่ กฟผ.กำลังศึกษาเพื่อก่อสร้างที่เขื่อนผันน้ำเจ้าพระยา
จังหวัดชัยนาท และเขื่อนผันน้ำวชิราลงกรณ จังหวัดกาญจนบุรี
2. โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก (Regulating Pond Hydro Plant)
โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กที่สามารถบังคับการไหลของน้ำได้ในช่วงสั้นๆ เช่น ประจำวัน หรือประจำสัปดาห์ การผลิตไฟฟ้า
จะสามารถควบคุมให้สอดคล้องกับความต้องการได้ดีกว่าโรงไฟฟ้าแบบ (Run-of-river) แต่อยู่ในช่วงเวลาที่จำกัดตามขนาด
ของอ่างเก็บน้ำ ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าประเภทนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา จังหวัดกาญจนบุรี และโรงไฟฟ้าขนาดเล็กบ้านสันติ
จังหวัดยะลา
3. โรงไฟฟ้าแบบมีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ (Reservoir Hydro Plant)
โรงไฟฟ้าแบบนี้มีเขื่อนกั้นน้ำขนาดใหญ่และสูงกั้นขวางลำน้ำไว้ ทำให้เกิดเป็นทะเลสาบใหญ่ ซึ่งสามารถเก็บกักน้ำในฤดูฝน
และนำไปใช้ในฤดูแล้งได้ โรงไฟฟ้าแบบนี้นับว่ามีประโยชน์มาก เพราะสามารถควบคุมการใช้น้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้า เสริมในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงตลอดปี โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ส่วนมากในประเทศไทย
จัดอยู่ในโรงไฟฟ้าประเภทนี้
4. โรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ ( Pumped Storage Hydro Plant)
โรงไฟฟ้าแบบนี้มีเครื่องสูบน้ำที่สามารถสูบน้ำที่ปล่อยจากอ่างเก็บน้ำลงมาแล้ว นำกลับขึ้นไป เก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำเพื่อใช้ผลิต
กระแสไฟฟ้าได้อีก ประโยชน์ของโรงไฟฟ้าชนิดนี้เกิดจากการแปลงพลังงานที่เหลือใช้ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำ
เช่นเวลาเที่ยงคืนนำไปสะสมไว้ในรูปของการเก็บน้ำในอ่างน้ำเพื่อที่จะสามารถใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกครั้งหนึ่งในช่วงที่มีความ
ต้องการใช้ไฟฟ้าสูง เช่น เวลาหัวค่ำ ตัวอย่างของโรงไฟฟ้าแบบนี้ ได้แก่ โรงไฟฟ้าเขื่อนศรีนครินทร์ได้หน่วยที่ 4 ซึ่งสามารถ
สูบน้ำกลับขึ้น ไปเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำเขื่อนศรีนครินทร์ได้

ส่วนประกอบที่สำคัญ
เขื่อนเก็บกักน้ำ ทำหน้าที่เก็บกักน้ำในลำน้ำไว้เป็นอ่างเก็บน้ำให้มีปริมาณ และระดับน้ำสูงพอที่จะใช้ในการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้า
แบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ 5 ประเภท คือ
เขื่อนหิน
เขื่อนชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องมีดินฐานรากที่แข็งแรงมาก วัสดุที่ใช้เป็นตัวเขื่อนประกอบด้วยหินถมที่หาได้จากบริเวณใกล้เคียง
กับสถานที่ก่อสร้างเป็นส่วนใหญ่ มีผนังกันน้ำซึมอยู่ตรงกลางแกนเขื่อน หรือด้านหน้าหัวเขื่อนโดยวัสดุที่ใช้ทำผนังกันน้ำซึม
อาจจะเป็นดินเหนียว คอนกรีตหรือวัสดุกันซึมอื่นๆ เช่น ยางแอสฟัลท์ก็ได้ ตัวอย่าง เขื่อนชนิดนี้ในประเทศไทย ได้แก่ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนวชิราลงกรณ์ และเขื่อนบางลาง เป็นต้น

เขื่อนดิน
เขื่อนดินมีคุณสมบัติและลักษณะในการออกแบบคล้ายคลึงกับเขื่อนหิน แต่วัสดุที่ใช้ถมตัวเขื่อนมีดินเป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเขื่อนชนิดนี้
ในประเทศไทย ได้แก่ เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนแก่งกระจาน และเขื่อนแม่งัด เป็นต้น
เขื่อนคอนกรีตแบบกราวิตี้
เขื่อนชนิดนี้ใช้ก่อสร้างในที่ตั้งที่มีหินฐานรากเป็นหินที่ดีมีความแข็งแรง การออกแบบตัวเขื่อนเป็นคอนกรีตที่มีความหนาและ
น้ำหนักมากพอที่จะต้านทานแรงดันของน้ำ หรือแรงดันอื่นๆได้ โดยอาศัยน้ำหนักของตัวเขื่อนเอง รูปตัดของตัวเขื่อน
มักจะเป็นรูปสามเหลี่ยมเป็นแนวตรงตลอดความยาวของตัวเขื่อน
เขื่อนคอนกรีตแบบโค้ง
เขื่อนคอนกรีตแบบโค้ง มีคุณสมบัติที่จะต้านแรงดันของน้ำและแรงภายนอกอื่นๆ โดยความโค้งของตัวเขื่อน เขื่อนแบบนี้เหมาะ
ที่จะสร้างในบริเวณหุบเขาที่มีลักษณะเป็นรูปตัว U และมีหินฐานรากที่แข็งแรง เมื่อเปรียบเทียบเขื่อนแบบนี้กับ
เขื่อนแบบกราวิตี้ เขื่อนแบบนี้มีรูปร่างแบบบางกว่ามากทำให้ราคาค่าก่อสร้างถูกกว่า แต่ข้อเสียของเขื่อนแบบนี้ คือการออกแบบ
และการดำเนินการก่อสร้างค่อนข้างยุ่งมาก มักจะต้องปรับปรุงฐานรากให้มีความแข็งแรงขึ้นด้วย เขื่อนภูมิพลซึ่งเป็น เขื่อนขนาดใหญ่แห่งแรกในประเทศไทย มีลักษณะผสมระหว่างแบบกราวิตี้และแบบโค้ง ซึ่งให้ทั้งความแข็งแรง
และประหยัด

เขื่อนกลวงหรือเขื่อนครีบ
เขื่อนกลวงมีโครงสร้างซึ่งรับแรงภายนอก เช่น แรงดันของน้ำ ที่กระทำต่อผนังกั้นน้ำที่เป็นแผ่นเรียบหรือครีบ (Buttress)
ที่รับผนังกั้นน้ำและถ่ายแรงไปยังฐานราก เขื่อนประเภทนี้มักจะเป็นเขื่อนคอนกรีตเสริมเหล็ก ใช้วัสดุก่อสร้างน้อย โดยทั่วไป
แล้วเป็นเขื่อนที่ประหยัดมาก แต่ความปลอดภัยของเขื่อนประเภทนี้มีน้อยกว่าเขื่อนกราวิตี้ เนื่องจากมีความแข็งแรงน้อยกว่า
ด้วยเหตุนี้จึงไม่ค่อยมีผู้นิยมสร้างเขื่อนประเภทนี้มากนัก
เครื่องกังหันน้ำ (Hydro Turbine) ทำหน้าที่รับน้ำจากอ่างเก็บน้ำมาหมุนเครื่องกังหันน้ำซึ่งต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
กังหันน้ำจำแนกออกเป็นประเภทใหญ่ ๆ ได้ 2 ประเภท คือ Reaction กับ Impulse กังหันน้ำทั้ง 2 ประเภทมีคุณสมบัติแตกต่างกัน
คุณสมบัติที่แตกต่างกันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ประเภทของกังหันน้ำ
Reaction Impulse
1. น้ำที่เข้าไปหมุน Runner ท่วม ไม่ท่วม
2. ความกดดันของน้ำที่เข้าไปดัน สูงกว่าบรรยากาศ เท่าบรรยากาศ
ใบกังหันของ Runner
3. น้ำที่เข้าไปสู่ Runner เต็มทุกช่องพร้อมกัน เป็นจุด ๆ
4. พลังงานที่น้ำถ่ายเทให้แก่ Runner เป็นพลังงานจลน์และเป็นพลังงานจลน์ เป็นพลังงานจลน์อย่างเดียว
และพลังงานศักย์

กังหันน้ำประเภท Reaction ที่ใช้กันแพร่หลายอยู่ทั่วไป คือ แบบ Francis และ Kaplan ส่วนกังหันน้ำประเภท Impulse
นั้นแบบที่สำคัญและเป็นที่รู้จักกันดีว่าแบบอื่น ๆ ก็คือ กังหันน้ำแบบ Pelton การพิจารณาเลือกสรรประเภท และแบบของกังหันน้ำเพื่อให้เหมาะสมกับสภาพของงานนั้นอาศัยหลักเกณฑ์กว้างๆพอเป็นแนวทางได้ดังนี้

Head
กังหันน้ำแบบ (เมตร)
Kaplan (Fixed - blade) 1 ถึง 30
Kaplan (Adjustable - blade) 1 ถึง 60
Francis 25 ถึง 450
Pelton 250 ขึ้นไป
ในกรณีนี้น้ำซึ่งใช้หมุนกังหันน้ำ มีกรวดทรายปนอยู่ด้วย และกังหันมีแรงม้าไม่สูงนักแล้วกังหันน้ำแบบ Pelton เป็นดีที่สุด ซึ่งอาจใช้กับ
Head ต่ำลงมาถึง 120 หรือ 150 เมตร ได้

Runner ของกังหันน้ำแบบต่าง ๆ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า(Generator) จำแนกตามความเร็วรอบและขนาดอย่างกว้างๆได้ดังต่อไปนี้ (ความถี่มาตรฐาน 50 ไซเกิลวินาที)

เครื่องความเร็วรอบสูง ขนาดเล็ก คือ ขนาด 200 – 2,000 เควี เอ.หมุน 1,000 – 750 รอบต่อนาที (หรืออาจต่ำกว่านี้)
ส่วนมากเป็นชนิดเพลานอน (Horizontal Shaft) ต่อตรงกับกังหันน้ำประเภท Impulse บางทีก็เป็นชนิดเพลาตั้ง(Vertical Shaft)
ต่อตรงหรือขับด้วยเกียร์จากกังหันรอบช้า ในบางโอกาสที่ใช้กับกังหันน้ำประเภท Reaction ด้วยก็มี

เครื่องความเร็วรอบสูง ขนาดใหญ่ คือขนาด 3,000 – 100,000 เควี เอ. หรือสูงกว่านี้หมุน 750 – 333 รอบต่อนาที
มีทั้งชนิดเพลานอนและเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำประเภท Impulse หรือ Reaction

เครื่องความเร็วรอบต่ำ ขนาดเล็ก คือ ขนาด 200 – 2,00 เควี. หมุน 250 รอบต่อนาทีลงมา จนถึงขนาด 5,000 หรือ 10,000 เควี
หมุน 125 รอบต่อนาทีลงมา ส่วนมากเป็นชนิดเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำแบบ Francis และ Kaplan

เครื่องความเร็วรอบต่ำ ขนาดใหญ่ คือ ขนาด 5,000 – 250,000 เควีเอ. หมุนหรือสูงกว่านี้ หมุน 250 – 75 รอบต่อนาที
เป็นเครื่องชนิดเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำแบบ Francis และ Kaplan 2.6.3 ค่าลงทุนขั้นแรกและต้นทุนการผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำใหม่มีค่าลงทุนขั้นแรกประมาณ 20,000 – 56,375 บาทต่อกิโลวัตต์ คิดเป็นต้นทุนการผลิตประมาณ
1.20 – 2.20 บาทต่อหน่วย

จำนวนและกำลังผลิตที่มีในประเทศ

ในระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้าของประเทศไทย มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดกำลังผลิตเครื่องละ 0.02 – 125 เมกะวัตต์
จำนวน 53 เครื่อง รวมกำลังผลิต 2,007 เมกะวัตต์ หรือประมาณ 30.1 % ของกำลังผลิตทั้งหมด ใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าเฉลี่ย
ต่อปีประมาณ 5,103 ล้านหน่วย
กำลังผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำของประเทศไทย
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ จำนวนเครื่อง x กำลังผลิต กำลังผลิตติดตั้ง (เมกะวัตต์)
1. เขื่อนภูมิพล (6x76.3) + (1x115) + (1x171) 743.800
2. เขื่อนสิริกิติ์ 4x125 500.000
3. เขื่อนอุบลรัตน์ 3x8.40 25.200
4. เขื่อนสิรินธร 3x12 36.000
5. เขื่อนจุฬาภรณ์ 2x20 40.000
6. เขื่อนน้ำพุง 2x3 6.000
7. เขื่อนศรีนครินทร์ (3x120) + (2x180) 720.000
8. เขื่อนวชิราลงกรณ์ 3x100 300.000
9. เขื่อนท่าทุงนา 2x19 38.000
10. เขื่อนแก่งกระจาน 1x17.5 17.500
11. เขื่อนบางลาง 3x24 72.000
12. เขื่อนบ้านสันติ 1x1.275 1.275
13. เขื่อนห้วยกุ่ม 1x1.06 1.060
14. เขื่อนแม่งัดสมบูรณ์ชล 2x4.50 9.000
15. เขื่อนรัชชประภา 3x80 240.000
16. เขื่อนปากมูล 4x34 136.000