5. พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานความร้อนใต้พิภพคือพลังงานธรรมชาติที่เกิดขึ้นจากความร้อนที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลกโดยปกติอุณหภูมิภายใต้ผิวโลกจะเพิ่มขึ้นตามความลึกกล่าวคือยิ่งลึกลงไปอุณหภูมิจะยิ่งสูงขึ้นและในบริเวณ ส่วนล่างของชั้นเปลือกโลก (Continental Crust) หรือที่ความลึกประมาณ 25 - 30 กิโลเมตรอุณหภูมิจะมีค่าอยู่ในเกณฑ์เฉลี่ยประมาณ 250 – 1,000 องศาเซลเซียส ในขณะที่ตรงจุดศูนย์กลางของโลกอุณหภูมิสูงถึง 3,500 – 4,000 องศาเซลเซียส

พลังงานความร้อนใต้พิภพเกิดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเกิดเป็นรอยแตกของชั้นหิน ทำให้หินหนืด (lava) ดันแทรกขึ้นมาที่ผิวดินและให้ความร้อนแก่หินข้างเคียงเป็นบริเวณกว้างเมื่อมีฝนตกน้ำฝนจะไหลซึมลงไปตามแนวรอยแตกลงไปลึกหลายกิโลเมตรนั้นนั้นจะไปสะสมตัวและความร้อนจากชั้นหินจนร้อนจัดก็จะไหลกลับขึ้นมาที่ผิวโลกในรูปของไอน้ำร้อนหรือน้ำร้อนแล้วพยายามแทรกตัวตามรอยแตกของชั้นหินขึ้นมาบนผิวดินอาจอยู่ในรูปของน้ำพุ (hot springs) โคลนเดือน (mud pots) ไอน้ำร้อน (fumaroles) และอื่นๆ น้ำร้อนที่ดันแทรกขึ้นมาจะถูกจัดเก็บไว้ในชั้นหินเนื้อพลุนได้เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานความร้อนใต้พิภพซึ่งการนำมาใช้ประโยชน์ต้องอาศัยข้อมูลธรณีวิทยาของแหล่งความร้อนแบ่งเป็น 4 ระบบ คือ

ระบบไอน้ำ (Vapor - dominate system) : เป็นระบบที่แหล่งพลังงานความร้อนอยู่ในรูปของไอน้ำที่ร้อนจัดมากกว่าร้อยละ 95 โดยน้ำหนักอุณหภูมิไอน้ำสูงประมาณ 200 องศาเซลเซียสขึ้นไป

ระบบน้ำร้อน (Water - dominate system) เป็นระบบที่แหล่งพลังงานความร้อนอยู่ในรูปน้ำร้อนมีไอน้ำเป็นส่วนน้อยประมาณร้อยละ 20 โดยน้ำหนักอุณหภูมิของน้ำร้อนตั้งแต่ 100 องศาเซลเซียสขึ้นไป

ระบบหินร้อนแห้ง (Hot dry rock system) : เป็นระบบที่แหล่งพลังงานความร้อนเป็นหินเนื้อแน่นใต้ผิวโลกที่มีอุณหภูมิสูงไม่มีน้ำใต้ดินไหลซึมผ่านบริเวณนั้นการนำมาใช้ประโยชน์ทำได้ โดยการเจาะบอกให้ลึกถึงชั้นหินร้อนแล้วทำให้เกิดรอยแตกในหินเมื่ออัดน้ำ จากผิวดินลงไปสัมผัสเห็นร้อนแล้วดึงน้ำกลับขึ้นมาใช้ต่อไป

ระบบความดันธรณี (Geopressure system) เป็นระบบที่แหล่งพลังงานความร้อนอยู่ในรูปของน้ำที่มีความดันและอุณหภูมิสูงอันเนื่องมาจากการถูกบังคับให้อยู่ในที่อันจำกัดและถูกกดทับด้วย น้ำหนักของหินที่อยู่ข้างบนกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาเทคโนโลยี

เทคโนโลยีการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ผลิตไฟฟ้าทำได้โดยนำน้ำร้อนที่ถูกดัน จากชั้นใต้ผิวดินด้วยแรงดันใต้เปลือกโลกให้ไหลเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้วใช้แรงดันไอจากน้ำร้อน ที่ได้ในการปั่นกังหันให้ผลิตกระแสไฟฟ้าปัจจุบันการนำพลังงานจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพเพื่อผลิตไฟฟ้าแบ่งตามลักษณะของกรรมวิธี ทางเทคนิคในการนำเอาความร้อนมาใช้ได้ 3 ระบบ คือระบบไอน้ำ ระบบน้ำร้อน และระบบหินร้อนแห้ง

พลังงานความร้อนใต้พิภพในประเทศไทย

ปัจจุบันประเทศไทยมีการใช้แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพเพื่อผลิตไฟฟ้าคือโรงไฟฟ้าแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพฝาง ตำบลม่อนปิ่น อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ เริ่มเดินเครื่องเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม 2532 มีขนาดกำลังผลิต 300 กิโลวัตต์จุดเด่นคือเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแห่งแรกของเอเชียอาคเนย์ที่เป็นแบบสองวงจรโรงไฟฟ้าแห่งนี้ใช้น้ำ ร้อน จากหลุมเจาะในระดับตื้นที่มีอุณหภูมิประมาณ 130 องศาเซลเซียสอัตราการไหล 16.5 - 22 ลิตรต่อวินาที มาถ่ายเทความร้อนให้กับสารทำงาน และใช้น้ำอุณหภูมิ 15 - 30 องศาเซลเซียส อัตราการไหล 72 - 94 ลิตรต่อวินาทีเป็นตัวหล่อเย็น สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณปีละ 1.2 ล้านหน่วย (กิโลวัตต์-ชั่วโมง)

ผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นจากการผลิตพลังงานไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพฝาง คือน้ำร้อนที่ออกมาหลังจากการถ่ายเทความร้อนให้กับสารทำงาน ซึ่งมีอุณหภูมิที่ลดลงเหลือประมาณ 70 องศาเซลเซียส โดยมีการนำไปประยุกต์ใช้ในการอบแห้งและการทำระบบความเย็นในห้องทำงานและห้องเย็นสำหรับการเก็บรักษาพืชผลทางการเกษตรนอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้เพื่อทำกายภาพบำบัด และใช้ในธุรกิจเพื่อการท่องเที่ยวรวมทั้งเมื่อน้ำทั้งหมดกลายเป็นน้ำอุ่นจะถูกปล่อยลงไปผสมกับน้ำธรรมชาติในลำน้ำช่วยเพิ่มปริมาณน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภคให้กับภาคการเกษตรในแต่ละปีน้ำที่ถูกปล่อยออกจากกระบวนการผลิตไฟฟ้าจำนวนประมาณ 500,000 ลูกบาศก์เมตร

พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานความร้อนใต้พิภพและน้ำพุร้อนเป็นแหล่งพลังงานตามธรรมชาติชนิดหนึ่งที่มีศักยภาพจะนำไปใช้ประโยชน์ได้หลายรูปแบบขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำเป็นสำคัญน้ำพุร้อนเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่บ่งบอกถึงการมีแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพของพื้นที่เพราะน้ำพุร้อนคือน้ำบาดาลที่ผุดขึ้นมาจากชั้นเปลือกโลก เนื่องจากความดันของของไหลและหินหลอมเหลว ที่สั่งสมพลังงานความร้อนอยู่ข้างใต้ลึกลงไปทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงกว่าฉันบรรยากาศ