พลังงานทดแทน
พลังงานทดแทน (Alternative Energy) ตามความหมายของกระทรวงพลังงานคือ พลังงานที่นำมาใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิงซึ่งเป็นพลังงานหลักที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบันพลังงาน ทดแทนที่สำคัญ เช่น พลังงานน้ำ พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานจากชีวมวล และพลังงานนิวเคลียร์เป็นต้น ปัจจุบันทั่วโลก โดยเฉพาะประเทศไทย ก ำลังเผชิญกับปัญหาด้านพลังงานเชื้อเพลิง ฟอสซิล เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น ทั้งในด้านราคาที่สูงขึ้น และปริมาณที่ลดลงอย่าง ต่อเนื่อง นอกจากนี้ปัญหาสภาวะโลกร้อนซึ่งส่วนหนึ่งมาจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่มากขึ้นอย่าง ต่อเนื่องตามการขยายตัวของเศรษฐกิจโลก ดังนั้นจึงจ าเป็นต้องมีการกระตุ้นให้เกิดการคิดค้นและ พัฒนาเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานชนิดอื่น ๆ ขึ้นมาทดแทนซึ่งพลังงานทดแทนเป็นพลังงานชนิดหนึ่งที่ ได้รับความสนใจ และภาครัฐได้มีนโยบายส่งเสริมให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีด้านพลังงานทดแทน อย่างกว้างขวางในประเทศ เนื่องจากเป็นพลังงานที่ใช้แล้วไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม โดยพลังงานทดแทนที่ส าคัญและใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ ลม น้ำ แสงอาทิตย์ชีวมวล ความร้อนใต้พิภพ และนิวเคลียร์ ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้
1. พลังงานลม การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานลมจะใช้กังหันลมเป็นอุปกรณ์ในการเปลี่ยน พลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยจะต่อใบพัดของกังหันลมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อลมพัด มาปะทะจะทำให้ใบพัดหมุน แรงจากการหมุนของใบพัดจะทำให้แกนหมุนที่เชื่อมอยู่กับเครื่อง กำเนิดไฟฟ้าหมุน เกิดการเหนี่ยวนำและได้ไฟฟ้าออกมา อย่างไรก็ดีการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานลม ก็จะขึ้นอยู่กับความเร็วลม สำหรับประเทศไทยมีศักยภาพพลังงานลมต่ำทำให้ผลิตไฟฟ้าได้จำกัด ไม่เต็มกำลังการผลิตติดตั้งพลังงานที่ได้รับจากกังหันลม สามารถแบ่งช่วงการทำงานของกังหันลม ได้ดังนี้
1) ความเร็วลมต่ำในช่วง 1 - 3 เมตรต่อวินาที กังหันลมจะยังไม่ทำงานจึงยังไม่สามารถผลิตไฟฟ้าออกมาได้
2) ความเร็วลมระหว่าง 2.5 - 5 เมตรต่อวินาที กังหันลมจะเริ่มทำงาน เรียกช่วงนี้ว่า “ช่วงเริ่มความเร็วลม” (Cut in wind speed)33
3) ความเร็วลมช่วงประมาณ 12 - 15 เมตรต่อวินาที เป็นช่วงที่เรียกว่า “ช่วงความเร็วลม” (Rate wind speed) ซึ่งเป็นช่วงที่กังหันลมท างานอยู่บนพิกัดกกำลังสูงสุด ในช่วงที่ความเร็วลมไต่ระดับไปสู่ช่วงความเร็วลม เป็นการทำงานของกังหันลมด้วยประสิทธิภาพสูงสุด(Maximum rotor efficiency)
4) ช่วงที่ความเร็วลมสูงกว่า 25 เมตรต่อวินาที กังหันลมจะหยุดทำงาน เนื่องจากความเร็วลมสูงเกินไป ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อกลไกของกังหันลมได้เรียกว่า “ช่วงเลยความเร็วลม” (Cut out wind speed)กังหันลมขนาดใหญ่ในปัจจุบันนั้นมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดมากกว่า65 เมตร ในขณะที่กังหันลมขนาดที่เล็กลงมามีขนาดประมาณ 30 เมตร (ซึ่งส่วนมากใช้อยู่ในประเทศกำลังพัฒนา) ส่วนเสาของกังหันมีความสูงอยู่ระหว่าง 25 - 80 เมตร
ศักยภาพของพลังงานลมกับการผลิตพลังงานไฟฟ้า ศักยภาพของพลังงานลม ได้แก่ ความเร็วลม ความสม่ำเสมอของลม ความยาวนาน ของการเกิดลม ปัจจัยต่าง ๆ เหล่านี้ ล้วนมีผลต่อการท างานของกังหันลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าในพื้นที่ต่าง ๆ จึงต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่าง ๆ ดังที่ กล่าวมา และต้องออกแบบลักษณะของกังหันลมที่จะติดตั้ง ได้แก่ รูปแบบของใบพัด วัสดุที่ใช้ทำ ใบพัด ความสูงของเสาที่ติดตั้งกังหันลม ขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และระบบควบคุมให้มี ลักษณะที่สอดคล้องกับศักยภาพของพลังงานลมในพื้นที่นั้น ๆ ปัจจุบันมีการติดตั้งเครื่องวัดความเร็วลมในพื้นที่ต่าง ๆ ของประเทศไทย เพื่อหา ความเร็วลมในแต่ละพื้นที่ ซึ่งแผนที่แสดงความเร็วลมมีประโยชน์มากมาย เช่น ใช้พิจารณาก าหนด 34 ต าแหน่งสถานที่ส าหรับติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า ใช้ออกแบบกังหันลมให้มี ประสิทธิภาพการทำงานสูงสุด ใช้ประเมินพลังงานไฟฟ้าที่กังหันลมจะสามารถผลิตได้ และนำมาใช้ วิเคราะห์และพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลมในด้านต่าง ๆ ให้มีความเหมาะสมกับศักยภาพของ พลังงานลม เป็นต้น
ภาพโรงไฟฟ้ากังหันลมบนเขายายเที่ยง อำเภอสีคิ้ว จังหวัดนครราชสีมา
ความเร็วลมในประเทศไทยในพื้นที่ส่วนใหญ่เป็นความเร็วลมต่ำประมาณ 4 เมตร ต่อวินาที บางพื้นที่มีระดับความเร็วลมเฉลี่ย 6 - 7 เมตรต่อวินาที ซึ่งได้แก่ บริเวณเทือกเขาสูงของ ภาคตะวันตกและภาคใต้ พื้นที่บางส่วนตรงบริเวณรอยต่อระหว่างภาคกลางกับภาค ตะวันออกเฉียงเหนือ บริเวณรอยต่อระหว่างภาคตะวันออกกับภาคตะวันออกเฉียงเหนือ 1 ข้อมูล 1 ปี ข้อมูลน้อยกว่า 1 ปี 35 และชายฝั่งบางบริเวณของภาคใต้ ดังนั้นการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมจึงควรพัฒนากังหันลม ผลิตไฟฟ้าให้มีความเหมาะสมกับความเร็วลมที่มีอยู่ ประเทศไทยมีการนำพลังงานลมมาใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้ายังไม่ค่อยแพร่หลาย เนื่องจากความเร็วลมโดยเฉลี่ยมีค่าค่อนข้างต่ำ ทำให้หลายพื้นที่ยังไม่มีความเหมาะสมที่จะติดตั้ง กังหันลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ ที่ต้องใช้ความเร็วลมในระดับ 6 เมตรต่อวินาทีขึ้นไป
ภาพการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานน้ำ
2. พลังงานน้ำ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำโดยการปล่อยน้ำจากเขื่อนให้ไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ เมื่อน้ำไหลลงมาปะทะกับกังหันน้ำก็จะทำให้กังหันหมุนแกนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ถูกต่ออยู่กับ กังหันน้ำดังกล่าวก็จะหมุนตาม เกิดการเหนี่ยวนำและได้ไฟฟ้าออกมา จากนั้นก็ปล่อยน้ำให้ไหลสู่ แหล่งน้ำตามเดิม แต่ประเทศไทยสร้างเขื่อนโดยมีวัตถุประสงค์หลักคือการกักเก็บน้ำไว้ใช้ใน การเกษตร ดังนั้นการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานน้ำจากเขื่อนจึงเป็นเพียงผลพลอยได้เท่านั้น
2.1 โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ มีกำลังผลิตพลังงานไฟฟ้ามากกว่า 15 เมกะวัตต์ จะใช้น้ำในแม่น้ำหรือในลำน้ำมาเป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยจะสร้างเขื่อนกั้นน้ำไว้ 2 แบบ คือ 1) ในลักษณะของฝายกั้นน้ำและ 2) ในลักษณะของอ่างเก็บน้ำโดยใช้หลักการปล่อยน้ำไป ตามอุโมงค์ส่งน้ำจากที่สูงลงสู่ที่มีระดับต่ำกว่า เพื่อนำพลังงานน้ำที่ไหลไปหมุนกังหันน้ำ ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานและผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมาจากนั้นก็จะปล่อยน้ำให้ไหลลงสู่แม่น้ำ หรือลำน้ำตามเดิม
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ เขื่อนปากมูล จังหวัดอุบลราชธานี กั้นแม่น้ำมูล มีกำลังการผลิต 136 เมกะวัตต์
โรงไฟฟ้าพลังน้ำ เขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก กั้นแม่น้ำปิง มีกำลังการผลิต 779.2 เมกะวัตต์
ภาพแสดงแผนผังองค์ประกอบของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขนาดเล็ก
2.2 โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก เป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สำคัญของประเทศ ไทย จุดประสงค์หลักของโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก คือ เพื่อให้ชุมชนที่อยู่ห่างไกลจากระบบสายส่งไฟฟ้า มีพลังงานไฟฟ้าใช้ในครัวเรือน และช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดของโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ต้องใช้พื้นที่ใน การกักเก็บน้ำเป็นบริเวณกว้าง โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีกำลังผลิตพลังงานไฟฟ้าตั้งแต่ 200 กิโลวัตต์ จนถึง 15 เมกะวัตต์ จะใช้น้ าในลำน้ำเป็นแหล่งในการผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยจะกั้น น้ าไว้ในลักษณะของฝายกั้นน้ำให้อยู่ในระดับที่สูงกว่าระดับของโรงไฟฟ้า จากนั้นจะปล่อยน้ำจาก ฝายกั้นน้ำให้ไหลไปตามท่อส่งน้ำเข้าไปยังโรงไฟฟ้า เพื่อนำพลังงานน้ำที่ไหลไปหมุนกังหันของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า จากนั้นจะปล่อยน้ำลงสู่ลำน้ำตามเดิม ซึ่งหลักการนี้ จะคล้ายคลึงกับหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ าขนาดใหญ่ สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก ในประเทศไทย เช่น โรงไฟฟ้าบ้านขุนกลางจังหวัดเชียงใหม่ โรงไฟฟ้าพลังน้ำคลองช่องกล่ำจังหวัด สระแก้ว เป็นต้น
3. พลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ซึ่งเป็น สิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งทำมาจากสารกึ่งตัวนำพวกซิลิคอนสามารถเปลี่ยนพลังงาน แสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์แบ่งตามวัสดุที่ใช้ผลิตได้ 3 ชนิดหลักๆ คือ เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเดี่ยว เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกรวม และเซลล์แสงอาทิตย์แบบ อะมอร์ฟัส มีลักษณะดังภาพ
เซลล์แสงอาทิตย์แต่ละชนิดจะมีประสิทธิภาพของการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าต่างกัน ดังนี้
1) เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเดี่ยว มีประสิทธิภาพ ร้อยละ 10 – 16
2) เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกรวม มีประสิทธิภาพ ร้อยละ 10 - 14.5
3) เซลล์แสงอาทิตย์แบบอะมอร์ฟัส มีประสิทธิภาพ ร้อยละ 4 – 9แม้พลังงานแสงอาทิตย์จะเป็นพลังงานสะอาดแต่ก็มีข้อจ ากัดในการผลิตไฟฟ้า โดยสามารถผลิตไฟฟ้าได้แค่ช่วงที่มีแสงแดดเท่านั้น ประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งจะมีค่าเปลี่ยนแปลงไปตามเส้นละติจูด ช่วงเวลาของวัน ฤดูกาล สภาพอากาศ
ภาพแผนที่ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยตลอดปีของประเทศไทย
ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์กับการผลิตพลังงานไฟฟ้า ศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ของพื้นที่แห่งหนึ่งจะสูงหรือต่ำ ขึ้นกับปริมาณ ความเข้มและความสม่ำเสมอของรังสีดวงอาทิตย์โดยหากมีการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในพื้นที่ ที่มีความเข้มรังสีดวงอาทิตย์มาก ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจะสูงขึ้น ในขณะเดียวกันอุณหภูมิ ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่จะเพิ่มขึ้นจากการตากแดด จะท าให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์มี ประสิทธิภาพลดต่ำลง โดยศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์เป็นดังภาพ ภาพเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเดี่ยว 39 ภาพแผนที่ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยตลอดปีของประเทศไทย ความเข้มแสงอาทิตย์ของประเทศไทยมีการเปลี่ยนแปลงตามพื้นที่และฤดูกาลโดย ได้รับรังสีดวงอาทิตย์ค่อนข้างสูงระหว่างเดือนเมษายน และพฤษภาคม เท่านั้น บริเวณที่รับรังสีดวง อาทิตย์สูงสุดตลอดทั้งปีที่ค่อนข้างสม่ำเสมออยู่ในบริเวณจังหวัดนครราชสีมา บุรีรัมย์ ศรีสะเกษ ร้อยเอ็ด ยโสธร อุบลราชธานี และอุดรธานี บางส่วนในภาคกลางที่จังหวัดสุพรรณบุรี ชัยนาท พระนครศรีอยุธยา และลพบุรีส่วนในบริเวณจังหวัดอื่น ๆ ความเข้มรังสีดวงอาทิตย์ยังมีความไม่ สม่ำเสมอและมีปริมาณความเข้มต่ า ยังไม่คุ้มค่ากับการลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อหวังผลในเชิงพาณิชย
ภาพโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ จังหวัดลพบุรี
ในการจัดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย ควรคำนึงถึงสภาพ ภูมิประเทศ สภาพภูมิอากาศดังกล่าวไปแล้วข้างต้น เพราะโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์นั้น 40 ต้องการพื้นที่มาก ในการสร้างโรงไฟฟ้าขนาด 1 เมกะวัตต์ ต้องใช้พื้นที่มากถึง 15 -25 ไร่ ซึ่งหาก เลือกพื้นที่ที่ไม่เหมาะสม เช่น เลือกพื้นที่ที่มีความอุดมสมบูรณ์ของธรรมชาติ มีต้นไม้ใหญ่หนาแน่น อาจต้องมีการโค่นถางเพื่อปรับพื้นที่ให้โล่ง สิ่งนี้อาจเป็นการทำลายทรัพยากรธรรมชาติ นอกจาก จะไม่ช่วยเรื่องภาวะโลกร้อนแล้วอาจสร้างปัจจัยที่ทำให้เกิดสภาวะโลกร้อนเพิ่มขึ้นด้วย ตำแหน่งที่ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต้องเป็นตำแหน่งที่สามารถรับแสงอาทิตย์ได้ดี ตลอดทั้งวัน ตลอดทั้งปี ต้องไม่มีสิ่งปลูกสร้างหรือสิ่งอื่นใดมาบังแสงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน และไม่ควร เป็นสถานที่ที่มีฝุ่น หรือไอระเหยจากน้ำมันมากเกินไป เพื่อประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยน แสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศไทยอยู่ที่จังหวัดลพบุรี มีขนาดกำลังการผลิต 84 เมกะวัตต์ ใช้พื้นที่ 1,400 ไร่ แสดงดังภาพ
4. พลังงานชีวมวล ชีวมวล (Biomass) หมายถึง อินทรียสารที่ได้จากสิ่งมีชีวิต ที่ผ่านการย่อยสลาย ตามธรรมชาติ โดยมีองค์ประกอบพื้นฐานเป็นธาตุคาร์บอน และธาตุไฮโดรเจน ซึ่งธาตุดังกล่าวได้มา จากกระบวนการด ารงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น แล้วสะสมไว้ถึงแม้จะย่อยสลายแล้วก็ยังคงอยู
ชีวมวลมีแหล่งกำเนิดมาจากภาคเกษตรกรรม ภาคอุตสาหกรรม และภาคชุมชน สำหรับประเทศไทยซึ่งเป็นประเทศเกษตรกรรม ทำให้มีผลผลิตและวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตร ในอดีตชีวมวลส่วนใหญ่จะถูกทิ้งซากให้เป็นปุ๋ยอินทรีย์หรือเผาทำลายโดยเปล่าประโยชน์ อีกทั้ง 41 ยังเป็นการสร้างมลพิษให้กับสิ่งแวดล้อม อันที่จริงแล้วผลผลิตและวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตร ดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นเชื้อเพลิงได้อย่างดี ซึ่งให้ความร้อนในปริมาณสูง สามารถนำมาใช้ประโยชน์ ในการผลิตพลังงานทดแทนได้ หรือนำมาใช้โดยผ่านกระบวนการแปรรูปให้เป็นเชื้อเพลิงที่อยู่ใน สถานะต่าง ๆ ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เรียกว่า “พลังงานชีวมวล”
ชีวมวลในท้องถิ่นหรือชุมชนแต่ละชุมชนอาจไม่เหมือนกันขึ้นอยู่กับพื้นที่ในแต่ละ ท้องถิ่นว่ามีชีวมวลชนิดใดบ้างที่สามารถแปรรูปเป็นพลังงานหรือนำมาใช้ประโยชน์ได้ เช่น พื้นที่ที่ มีการปลูกข้าวมากจะมีแกลบที่ได้จากการสีข้าวเปลือก สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง ใช้ผสมลงใน ดินเพื่อปรับสภาพดินก่อนเพาะปลูก หรือในพื้นที่ที่มีการเลี้ยงสัตว์มากทำให้มีมูลสัตว์ สามารถ นำมาใช้ผลิตก๊าซชีวภาพและทำเป็นปุ๋ย เป็นต้น ปัจจุบันในประเทศไทยมีการผลิตไฟฟ้าโดยใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงกันอย่าง แพร่หลายซึ่งมีหลักการทำงานจ าแนกเป็น 2 ประเภท ดังน
1) โรงไฟฟ้าพลังความร้อนชีวมวล การผลิตไฟฟ้าจากชีวมวลส่วนใหญ่เลือกใช้ระบบการเผาไหม้โดยตรง (DirectFired) โดยชีวมวลจะถูกส่งไปยังหม้อไอน้ า (Boiler) หม้อไอน้ำจะมีการเผาไหม้ทำให้น้ำร้อนขึ้นจน เกิดไอน้ำต่อจากนั้นไอน้ำถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ เพื่อปั่นกังหันที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้ ได้กระแสไฟฟ้าออกมา 43 ภาพการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนชีวมวล การผลิตไฟฟ้าจากชีวมวลอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม คือ การเผาไหม้ ชีวมวลอาจเกิดฝุ่นเถ้าขนาดเล็กลอยออกสู่บรรยากาศ เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซไนโตรเจน และก๊าซอื่น ๆ เช่นเดียวกับการเผาไหม้ทั่วไป เพื่อไม่ให้เกิด ผลกระทบกับสิ่งแวดล้อม จึงจ าเป็นต้องติดตั้งระบบในการดักจับก๊าซและฝุ่นละอองที่ออกจาก กระบวนการเผาไหม้ก่อนปล่อยก๊าซออกสู่บรรยากาศ ระบบก าจัดมลพิษดังกล่าวประกอบด้วยระบบดักจับฝุ่นระบบกำจัดก๊าซ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และระบบลดปริมาณก๊าซไนโตรเจนออกไซด
2) โรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ การผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพเป็นการหมักหรือย่อยสลายของเสีย น้ำเสีย ของทิ้ง และมูลสัตว์ที่ได้จากโรงงานอุตสาหกรรมการเกษตร เช่น โรงงานผลิตแป้งมันส าปะหลัง โรงงาน ผลิตเหล้าเบียร์ อาหารกระป๋อง ฟาร์มปศุสัตว์ ให้ได้ก๊าซชีวภาพได้แก่ มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และก๊าซอื่น ๆ ไปต้มน้ าจนเกิดไอน้ำ ต่อจากนั้น ไอน้ำถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ เพื่อปั่นกังหันที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้ได้กระแสไฟฟ้า ออกมา 44 ภาพการผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพ ศักยภาพของเชื้อเพลิงชีวมวลในประเทศไทย ศักยภาพของการผลิตชีวมวลในประเทศไทยจะประเมินจากปริมาณผลผลิตทาง การเกษตรที่ก่อให้เกิดชีวมวลนั้น ๆ ถึงแม้ว่าประเทศไทยมีวัสดุเหลือใช้จากการเกษตรอยู่จำนวนมาก สามารถใช้เป็น เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ได้แต่มีข้อจำกัดในการจัดหาชีวมวลในปริมาณที่ต้องการใช้ให้คงที่ ตลอดปีเพราะชีวมวลบางประเภทมีจำกัดบางช่วงเวลาหรือบางฤดูกาลและขึ้นอยู่กับผลผลิตเช่น กากอ้อย แกลบ เป็นต้น ทำให้เกิดความผันผวนของราคาชีวมวล นอกจากนี้การผลิตไฟฟ้าด้วย ชีวมวลยังมีข้อจำกัด คือ มีการเก็บรักษาและการขนส่งที่ยาก ต้องการพื้นที่ในการเก็บรักษาขนาด ใหญ่
5. พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นพลังงานความร้อนตามธรรมชาติที่ได้จากแหล่งความ ร้อนที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลก แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพจะตั้งอยู่ในบริเวณที่เรียกว่า “จุดร้อน” (Hot Spots) มักตั้งอยู่ในบริเวณที่เปลือกโลกมีการเคลื่อนที่เขตที่ภูเขาไฟยังคุกรุ่น และบริเวณที่มีชั้นของเปลือกโลกบาง ซึ่งทั้งหมดนี้ปรากฏให้เห็นในรูปของบ่อน้ำพุร้อนไอน้ำร้อน และบ่อโคลนเดือด
บริเวณแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถพบได้ตามบริเวณต่าง ๆ ของโลก เช่น ประเทศที่อยู่ด้านตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ และอเมริกาเหนือ ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์ อินโดนีเซีย ประเทศต่าง ๆ บริเวณเทือกเขาหิมาลัย กรีซ อิตาลีและไอซ์แลนด์ เป็นต้น 46 แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อยู่ภายในโลกมีรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยแบ่งเป็นลักษณะใหญ่ๆ ได้4 ลักษณะ คือ 5.1 แหล่งที่เป็นไอน้ำ (Steam Sources) เป็นแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อยู่ ใกล้กับแหล่งหินหลอมเหลวในระดับตื้น ๆ แหล่งพลังงานนี้จะมีลักษณะเป็นไอน้ำมากกว่า ร้อยละ 95 มีอุณหภูมิของไอน้ำร้อนสูงเฉลี่ยกว่า 240 องศาเซลเซียส สามารถใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ได้ดีที่สุดเพราะสามารถน าเอาพลังงานจากไอน้ำร้อนไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้โดยตรง 5.2 แหล่งที่เป็นน้ำร้อน (Hot Brine Sources) ส่วนใหญ่จะเป็นน้ำเค็ม จะมี อุณหภูมิต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียส และบางแหล่งอาจมีก๊าซธรรมชาติรวมอยู่ด้วย 5.3 แหล่งที่เป็นหินร้อนแห้ง (Hot Dry Rock) เป็นแหล่งที่สะสมพลังงานความร้อน ในรูปของหินเนื้อแน่นโดยไม่มีน้ำร้อนหรือไอน้ำเกิดขึ้นเลย การนำแหล่งที่เป็นหินร้อนแห้งนี้มาใช้ ประโยชน์จะต้องมีการอัดน้ำลงไปเพื่อให้น้ำได้รับพลังงานความร้อนจากหินร้อนนั้น จากนั้นจึงจะ ทำการสูบน้ าร้อนนี้ขึ้นมาใช้ผลิตไฟฟ้า 5.4 แหล่งที่เป็นแมกมา (Molten Magma) เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่มี อุณหภูมิสูงกว่า 650 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่จะพบในแอ่งใต้ภูเขาไฟ ในปัจจุบันยังไม่สามารถ นำมาใช้ผลิตไฟฟ้าได้
ประเทศไทยมีแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่มีศักยภาพเป็นแหล่งผลิตพลังงาน ไฟฟ้าได้น้อย จึงมีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพเพียงแห่งเดียว คือ โรงไฟฟ้าพลังงานความ ร้อนใต้พิภพฝาง ตั้งอยู่ที่ต าบลม่อนปิ่น อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ โดยได้เริ่มเดินเครื่องเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม พ.ศ.2532 มีขนาดกำลังผลิต 300 กิโลวัตต์ มีหลักการทำงาน คือ นำน้ำร้อนจากหลุม เจาะไปถ่ายเทความร้อนให้กับของเหลวหรือสารท างาน (Working Fluid) ที่มีจุดเดือดต่ าจนกระทั่ง เดือดเป็นไอ แล้วนำไอนี้ไปหมุนกังหันเพื่อขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าออกมา 47 พลังงานความร้อนใต้พิภพมีข้อจจำกัด คือ ใช้ได้เฉพาะในพื้นที่ที่มีศักยภาพพลังงาน ความร้อนใต้พิภพอยู่เท่านั้น นอกจากนี้การใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพอาจมีก๊าซและน้ำที่มี แร่ธาตุที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย
6. พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์ คือ พลังงานที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของ อะตอมซึ่งมนุษย์ได้มีการน าพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์ในหลายด้าน เช่น การแพทย์ เกษตรกรรม อุตสาหกรรม และการผลิตไฟฟ้า เป็นต้น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์เหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป แตกต่างกันที่แหล่งก าเนิดความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะใช้การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และน้ ามัน เป็นต้น ส่วนโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ใช้ปฏิกิริยาแตกตัว นิวเคลียสของอะตอมของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่เรียกว่า “ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน” (Nuclear Fission) ผลิตความร้อนในถังปฏิกรณ์นิวเคลียร์ธาตุที่สามารถน ามาใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ คือ ยูเรเนียม – 235 ซึ่งเป็นธาตุตัวหนึ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติโดยนิวเคลียสของ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่จะแตกออกได้เป็นธาตุใหม่ 2 ธาตุ พร้อมทั้งให้พลังงานหรือความร้อนจำนวน มหาศาลออกมา ความร้อนที่เกิดขึ้นนี้สามารถนำมาให้ความร้อนกับน้ำจนเดือดกลายเป็นไอน้ำไป หมุนกังหันไอน้ าที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้
ภาพโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์โดยทั่วไปมีส่วนประกอบสำคัญ 3 ส่วน ได้แก่ 1) ส่วนผลิตไอน้ำมีอุปกรณ์สำคัญ ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งภายในบรรจุ แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ 2) ส่วนผลิตไฟฟ้ามีอุปกรณ์สำคัญ ได้แก่ กังหันไอน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3) ส่วนระบายความร้อน มีอุปกรณ์สำคัญ ได้แก่ หอระบายความร้อน โดยเฉพาะ อย่างยิ่งโรงไฟฟ้าที่อยู่ไกลจากทะเลจะต้องมีหอระบายความร้อนเพื่อช่วยในการระบายความร้อน ของโรงไฟฟ้า แต่ถ้าเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่อยู่ติดทะเล จะระบายความร้อนออกสู่ทะเล ซึ่งจะมีการควบคุมอุณหภูมิไม่ให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การจัดการเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้ว โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์รุ่นใหม่มีอายุการใช้งาน 60 ปีสามารถเดินเครื่อง ต่อเนื่องเป็นเวลานานถึง 18 เดือน ก่อนที่จะหยุดเพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงและบำรุงรักษา ส่วนเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วซึ่งเป็นสารกัมมันตรังสีจะถูกเก็บอย่างปลอดภัยภายในโรงไฟฟ้าโดยสามารถ เก็บ แบบเปียกในสระน้ำ หรือเก็บแบบแห้งในถัง คอนกรีต สำหรับ วิธีการจัดเก็บกาก กัมมันตรังสีแบบถาวรจะเก็บโดยการบรรจุในถังเก็บซึ่งทำจากเหล็กกล้า (Stainless Steel) แล้วนำไปฝังใต้ดินลึกประมาณ 500 เมตร ในโครงสร้างที่มั่นคง นอกจากนี้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ใช้แล้วบางส่วนยังสามารถนำไปแปรสภาพเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งจะช่วยลดปริมาณของเสียได้ มากถึงร้อยละ 95
ความปลอดภัยของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ 1) ด้านการออกแบบและการก่อสร้าง ภายในโรงไฟฟ้าจะมีโครงสร้าง 5 ชั้น เพื่อ ป้องกันรังสีรั่วไหล ซึ่งชั้นสุดท้ายคือ โครงสร้างอาคารคลุมปฏิกรณ์ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กหนา ประมาณ 2 เมตร จึงทำให้ไม่มีรังสีรั่วไหลออกสู่ภายนอก และมีความแข็งแรงทนทานสามารถทน ต่อการชนของเครื่องบินได้ นอกจากนี้โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ถูกออกแบบให้หยุดเดินเครื่อง อัตโนมัติเมื่อสภาวะภายในหรือภายนอกไม่ปกติ ไม่ว่าจะเป็น อุณหภูมิ ความดัน รังสี ในอาคาร เครื่องปฏิกรณ์สูงเกินก าหนด หรือเกิดแผ่นดินไหว
2) ด้านการอบรมพนักงานเดินเครื่อง พนักงานเดินเครื่องจะต้องสอบใบอนุญาต เดินเครื่อง ทั้งภาคทฤษฎีและภาคปฏิบัติในห้องควบคุมจำลองโดยพนักงานต้องสามารถตัดสินใจ แก้ไขปัญหาและเหตุขัดข้องต่าง ๆ ได้ภายในระยะเวลาที่กำหนด โดยใบอนุญาตที่ได้เฉพาะสำหรับ แบบปฏิกรณ์นิวเคลียร์และขนาดที่กำหนดเท่านั้น ในทุก 2 - 3 ปี พนักงานเดินเครื่องจะต้อง เข้ารับการอบรมเพิ่มเติมและสอบเพื่อต่อใบอนุญาต ทั้งนี้พนักงานทุกคนในโรงไฟฟ้าพลังงาน นิวเคลียร์ จะได้รับการอบรมวัฒนธรรมความปลอดภัย โดยมีมาตรการส่งเสริม สนับสนุน และจูงใจ ให้ทุกคนตระหนักว่าความปลอดภัยเป็นเรื่องสำคัญ ซึ่งทุกคนมีส่วนร่วมในการสอดส่องดูแล ป้องกันและแก้ไข
3) ด้านการกำกับดูแลความปลอดภัย นอกจากความปลอดภัยในระบบปฏิบัติการ ของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์แล้ว ทุกประเทศที่มีโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ จะต้องมีหน่วยงาน ที่กำกับดูแลความปลอดภัยโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โดยการดำเนินการทุกอย่างจะต้องเป็นไป ตามมาตรฐานด้านความปลอดภัยของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency : IAEA) ซึ่ง IAEA จะตรวจสอบโรงไฟฟ้าก่อนเดินเครื่อง ตรวจสอบ การเคลื่อนย้ายเชื้อเพลิงเข้า - ออก จากเครื่องปฏิกรณ์ ติดตั้งกล้องวงจรปิดเพื่อติดตามการท างาน และสุ่มตรวจโดยไม่แจ้งล่วงหน้าปีละ 2 - 3 ครั้ง ซึ่งหากการเดินเครื่องโรงไฟฟ้าไม่เป็นไปตาม ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย โรงไฟฟ้าจะถูกสั่งให้หยุดเดินเครื่องเพื่อแก้ไข จะสามารถเดินเครื่อง ได้อีกเมื่อได้รับการตรวจสอบและผ่านข้อกำหนดด้านความปลอดภัยแล้ว
การปฏิบัติตนให้ถูกต้องในการใช้พลังงานนิวเคลียร์ การใช้พลังงานทุกรูปแบบ เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานเชื้อเพลิง พลังงานความร้อน หรือพลังงานนิวเคลียร์ ล้วนมีข้อจำกัด ดังนั้นนอกจากจะศึกษาถึงประโยชน์ที่ได้รับแล้วยังคงต้อง ศึกษาถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้และความปลอดภัยในการใช้พลังงานทุกรูปแบบ แม้ว่า จะมีประโยชน์มากมาย แต่ถ้าหากใช้ด้วยความประมาท ขาดความระมัดระวัง ขาดความรู้ก็อาจจะ ทำให้ได้รับอันตรายได้ พลังงานนิวเคลียร์ก็เช่นกันต้องใช้อย่างรู้เท่าทันและปฏิบัติตนตามข้อควร ปฏิบัติก็จะปลอดภัยได้โดยเฉพาะจากรังสี ปกติแล้วรังสีเป็นสิ่งที่เราได้รับจากธรรมชาติตลอดเวลาในชีวิตประจำวัน ไม่ว่าจะ เป็นรังสีจากพื้นโลกหรือจากนอกโลก เช่น รังสีคอสมิก อากาศที่เราหายใจ อาหาร และน้ำที่บริโภค การรับชมโทรทัศน์ ผนังบ้าน พื้นอาคาร ผนังโรงเรียน และที่ทำงานล้วนประกอบด้วยสาร กัมมันตรังสีทั้งสิ้น หรือพูดได้ว่ารังสีสามารถพบได้ในสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ ตัวเรา แม้แต่ในร่างกาย ของเราเองก็มีธาตุกัมมันตรังสีอยู่เช่นกัน (ธาตุโพแทสเซียม - 40 หรือ K - 40 เป็นแหล่ง กัมมันตภาพรังสีหลักในร่างกายของมนุษย์) ส่วนรังสีจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์นั้นถือเป็นรังสี ที่มนุษย์ผลิตขึ้น ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับรังสีที่เราได้รับจากธรรมชาติแล้วถือว่ามีค่าน้อยกว่ามาก
ภาพรังสีในชีวิตประจำวัน แหล่งกำเนิดพลังงานนิวเคลียร์มีอยู่ทุกหนแห่ง แต่ก็มีสถานที่บางแห่งที่อาจมี ต้นกำเนิดรังสีหรือมีสารกัมมันตรังสีซึ่งถูกนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น การแพทย์ เกษตรกรรม อุตสาหกรรม เป็นต้น ซึ่งสถานที่ที่มีต้นกำเนิดรังสีหรือสารกัมมันตรังสีนั้นสามารถ สังเกตได้จากสัญลักษณ์รูปใบพัดสีม่วงแดงหรือดำบนพื้นสีเหลือง
ตัวอย่างสถานที่ที่มีการใช้สารกัมมันตรังสี ได้แก่
1. โรงพยาบาล
2. โรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้สารกัมมันตรังสีในเครื่องมือ เครื่องจักร
3. สถาบันวิจัยที่ใช้สารกัมมันตรังสี เช่น สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ(องค์การมหาชน) เป็นต้น
4. สถาบันการศึกษาที่ใช้สารกัมมันตรังสีเพื่อจัดการเรียนการสอนและการวิจัยหลักการป้องกันอันตรายจากรังสี มีอยู่ 3 ข้อ ได้แก่
1. เวลา (Time) : การปฏิบัติงานทางด้านรังสีต้องใช้เวลาน้อยที่สุด เพื่อป้องกันไม่ให้ร่างกายได้รับรังสีเกินมาตรฐานที่ก าหนดไว้สำหรับบุคคล
2. ระยะทาง (Distance) : ความเข้มของรังสีจะลดลงไปตามระยะทางที่ห่างจากสารต้นกำเนิดรังสี
3. การกำบัง (Shielding) : ความเข้มของรังสีจะลดลงเมื่อผ่านวัสดุก าบัง ซึ่งจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับพลังงานของรังสี คุณสมบัติความหนาแน่น และความหนาของวัสดุที่ใช้ในการกำบัง