ข่าวสารและกิจกรรม

เราได้ประมวลภาพ กิจกรรมที่เป็นประโยชน์ต่อสังคม ในทุกๆด้าน เพื่อสร้างความสามัคคีกลมเกลียวระหว่างชุมชนเเละโรงไฟฟ้าของเรา

แหล่งพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า

By : Categories : สาระน่ารู้ Comment: 0 Comment

พลังงานจากก๊าซธรรมชาติ

ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงปิโตรเลียมชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตนับล้านปีประกอบด้วยก๊าซมีเทนเป็นหลักมีคุณสมบัติเป็นเชื้อเพลิงสะอาด มีการเผาไหม้สมบูรณ์จึงส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าปิโตรเลียมประเภทอื่นๆ

ภาพแท่นเจาะก๊าซธรรมชาติ

ที่มา – http://media-2.web.britannica.com/eb-media/24/95624-004-377D1817.jpg

พลังงานจากถ่านหิน

ถ่านหินนับว่าเป็นแหล่งพลังงานจากซากดึกดำบรรพ์ที่มีปริมาณมากที่สุดในโลก มนุษย์มีการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการปรุงอาหารและให้ความร้อนเป็นเวลานับพันปีมาแล้ว โดยถ่านหิน (coal) คือหินตะกอนชนิดหนึ่งซึ่งสามารถติดไฟได้ มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ สารประกอบของคาร์บอน ซึ่งการใช้ประโยชน์จากถ่านหินอาจแบ่งได้หลักๆ คือ การใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงให้ความร้อน การใช้เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า และการใช้ถ่านหินในวัตถุประสงค์อื่นๆ เช่น การใช้ถ่านหินเป็นแหล่งวัตถุดิบเพื่อผลิตเป็นผลิตภัณฑ์อื่นๆ อีกหลายอย่างเช่น การนำมาผลิตเป็นถ่านโค้กเทียม ถ่านกัมมันต์ ปุ๋ยยูเรีย หรือการนำมาสกัดเอาน้ำมันดิบ เป็นต้น

ถ่านหินสามารถจำแนกประเภทออกเป็น 5 ชนิด ได้แก่ พีต (Peat) ลิกไนต์ (Lignite) ซับบิทูมินัส (Sub-Bituminus) บิทูมัส (Bituminus) และแอนทราไซต์ (Anthracite)

ถ่านหิน

รูปถ่านหินชนิดต่างๆ (ขนาดลูกศรแสดงปริมาณการทับถม ความร้อน และระยะเวลา)

ที่มา – http://www.uky.edu/KGS/coal/images/peat_to_anthracite.jpg

ข้อดีของการใช้ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงาน คือมีต้นทุนการผลิตต่ำ มีปริมาณมาก แต่การใช้ถ่านหินมาเป็นแหล่งพลังงาน จะทำให้เกิดก๊าซพิษที่ได้จากการเผาไหม้ของถ่านหิน ทำให้เกิดฝนกรดและภาวะโลกร้อนแต่ปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีที่เรียกว่าถ่านหินสะอาด ซึ่งทำให้ปัญหามลภาวะลดลง

พลังงานน้ำ

พลังงานน้ำ เป็นการอาศัยหลักการของการเคลื่อนที่ของน้ำจากที่สูงสู่ที่ต่ำ โดยการสร้างเขื่อนหรือฝายเก็บกักน้ำเมื่อเปิดประตูที่ปิดกั้นทางเดินของน้ำพลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ จะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์สามารถนำไปฉุดกังหัน และต่อเชื่อมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าขึ้น

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำของเขื่อนศรีนครินทร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำของเขื่อนศรีนครินทร์ (ภาพโดยครูทวีศักดิ์ ภู่ชัย)

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่มีขีดความสามารถสูงในการรักษาความมั่นคงให้แก่ระบบไฟฟ้าของประเทศ เนื่องจากสามารถเดินเครื่องและเริ่มจ่ายไฟฟ้าได้ภายในเวลาเพียง 4-5 นาที เท่านั้น แต่การผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจะดำเนินการได้ในช่วงที่สามารถปล่อยน้ำ ออกจากเขื่อนได้เท่านั้น ทั้งนี้โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าเข้าระบบที่สำคัญของประเทศดำเนินการโดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)

พลังงานแสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นประดิษฐกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบ่งตามเทคโนโลยีได้ 2 ระบบ คือ

1) ระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์
2) ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนแสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์
แผงโซลาร์เซลล์
ที่มา – http://www.solarnavigator.net/images/solar_cells_panels_array_monocrystaline.jpg

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อดีคือ เป็นพลังงานสะอาดไม่ก่อให้เกิดมลภาวะแต่ก็ยังมีข้อจำกัด เนื่องจากความเข้มของแสงไม่คงที่และสม่ำเสมอขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและฤดูกาล และแผงเซลล์และอุปกรณ์ส่วนควบยังมีราคาแพง แบตเตอรี่ซึ่งเป็นตัวกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ใช้ในเวลากลางคืนมีอายุการใช้งานต่ำ

พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานความร้อนใต้พิภพ หมายถึงพลังงานความร้อนตามธรรมชาติที่ได้จากแหล่งความร้อนที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลก โดยปกติอุณหภูมิใต้ผิวโลกจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และเมื่อยิ่งลึกลงไปถึงภายในใจกลางของโลกจะมีแหล่งพลังงานความร้อนมหาศาลอยู่ ความร้อนที่อยู่ใต้ผิวโลกนี้มีแรงดันสูงมากจึงพยายามที่จะดันตัวออกจากผิวโลกตามรอยแตกต่างๆ แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ มักพบในบริเวณที่เรียกว่าจุดร้อน (hot spots) โดยบริเวณนั้นจะมีค่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึก มีบริเวณที่มีการไหล หรือแผ่กระจายของความร้อนจากภายใต้ผิวโลกขึ้นมาสู่ผิวดิน (geothermal gradient) มากกว่าปกติประมาณ 1.5-5 เท่า เนื่องจากในบริเวณดังกล่าวเปลือกโลกมีการขยับตัวเคลื่อนที่ทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน สามารถแบ่งได้ดังนี้

คลิกเพื่อดูภาพขนาดใหญ่
ภาพชั้นต่างๆของโลก
ที่มา – http://www.solcomhouse.com/images/struct.jpg

ชั้นเปลือกโลก แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ
1. เปลือกโลกส่วนบน (upper crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซอัล (sial)
2. เปลือกโลกส่วนล่าง (lower crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซมา (sima)
ชั้นแมนเทิล สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ
1. ชั้นแมนเทิลส่วนบน (upper mantle)
2. ชั้นแมนเทิลส่วนล่าง (lower mantle)
แกนโลก สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชั้น คือ
1. แกนโลกชั้นนอก (outer core)
2. แกนโลกชั้นใน (inner core)

ลักษณะทั่วไปของแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ สามารถแบ่งเป็นลักษณะใหญ่ๆ ได้ 4 ลักษณะคือ
1. แหล่งที่เป็นไอน้ำเป็นแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อยู่ใกล้กับแหล่งหินหลอมเหลวในระดับตื้นๆ ทำให้น้ำในบริเวณนั้นได้รับพลังงานความร้อนสูงจนกระทั่งเกิดการเดือดเป็นไอน้ำร้อน
2. แหล่งที่เป็นน้ำร้อน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นน้ำเค็ม (hot brine sources) เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่พบเห็นได้ทั่วไป มีลักษณะเป็นน้ำเค็มร้อนโดยมีจะอุณหภูมิต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียส
3. แหล่งที่เป็นหินร้อนแห้ง แหล่งที่เป็นหินร้อนแห้ง (hot dry rock) เป็นแหล่งที่สะสมพลังงานความร้อนในรูปของหินเนื้อแน่นโดยไม่มีน้ำร้อนหรือไอ น้ำเกิดขึ้นเลย แหล่งลักษณะนี้จะมีค่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึกเกินกว่า 40 องศาเซลเซียส
4. แหล่งที่เป็นแมกมา (molten magma) แมกมาหรือลาวาเหลว เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่มีค่าสูงสุดในบรรดาแหล่งพลังงานความร้อนที่ กล่าวมา โดยมีอุณหภูมิสูงกว่า 650 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่จะพบในแอ่งใต้ภูเขาไฟ

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ
การใช้ ประโยชน์จากพลังงานความร้อนใต้พิภพมีมาตั้งแต่สมัยโรมัน โดยใช้ในลักษณะของการนำน้ำร้อนมาเพื่อการรักษาโรคและใช้ประโยชน์ภายในครัวเรือน ในยุคต่อมาได้มีการนำเอาไอน้ำร้อนมาใช้ในการประกอบอาหารใช้น้ำร้อนสำหรับอาบชำระร่างกาย ใช้ล้างภาชนะ และใช้ในการบำบัดรักษาโรค การใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพเพื่อการผลิตไฟฟ้าเริ่มต้นขึ้นในปี 1913 ที่ประเทศอิตาลีโดยใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพจากแหล่งลาร์เดอเรลโล มีขนาดกำลังการผลิต 250 กิโลวัตต์ นับว่าเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งแรกในโลกที่มีการผลิตไฟฟ้าออกมาในเชิงอุตสาหกรรม โดยในปัจจุบันได้พัฒนาและขยายเป็นโรงไฟฟ้าขนาด 700 เมกะวัตต์ นอกจากนี้ยังมีแผนที่จะเพิ่มขนาดกำลังการผลิตมากขึ้นเป็น 1,200 เมกะวัตต์

ผลกระทบจากการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานความร้อนใต้พิภพ สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายประการดังที่ได้กล่าวมาแล้ว อย่างไรก็ตามการใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานความร้อนนี้ แม้จะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบที่ร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมแต่ก็ควรทำการศึกษาเพื่อทำความเข้าใจและหาทางป้องกันผลกระทบที่อาจจะเกิดตามมาได้ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถสรุปได้ดังนี้
- ก๊าซพิษ โดยทั่วไปพลังงานความร้อนที่ได้จากแหล่งใต้พิภพ มักมีก๊าซประเภทที่ไม่สามารถรวมตัว ซึ่งก๊าซเหล่านี้จะมีอันตรายต่อระบบการหายใจหากมีการสูดดมเข้าไป ดังนั้นจึงต้องมีวิธีกำจัดก๊าซเหล่านี้โดยการเปลี่ยนสภาพของก๊าซให้เป็นกรด โดยการให้ก๊าซนั้นผ่านเข้าไปในน้ำซึ่งจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้เป็นกรดซัลฟิวริกขึ้น โดยกรดนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้
- แร่ธาตุ น้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพในบางแหล่งมีปริมาณแร่ธาตุต่างๆ ละลายอยู่ในปริมาณที่สูงซึ่งการนำน้ำนั้นมาใช้แล้วปล่อยระบายลงไปผสมกับ แหล่งน้ำธรรมชาติบนผิวดินจะส่งผลกระทบต่อระบบน้ำผิวดินที่ใช้ในการเกษตรหรือ ใช้อุปโภคบริโภคได้ ดังนั้นก่อนการปล่อยน้ำออกไป จึงควรทำการแยกแร่ธาตุต่างๆ เหล่านั้นออก โดยการทำให้ตกตะกอนหรืออาจใช้วิธีอัดน้ำนั้นกลับคืนสู่ใต้ผิวดินซึ่งต้องให้แน่ใจว่าน้ำที่อัดลงไปนั้นจะไม่ไหลไปปนกับแหล่งน้ำใต้ดินธรรมชาติที่มีอยู่ ความร้อนปกติน้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ผ่านการใช้ประโยชน์จากระบบผลิตไฟฟ้าแล้วจะมีอุณหภูมิลดลง แต่อาจยังสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำในแหล่งธรรมชาติเพราะยังมีความร้อนตกค้างอยู่ ดังนั้นก่อนการระบายน้ำนั้นลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติควรทำให้น้ำนั้นมีอุณหภูมิเท่าหรือใกล้เคียงกับอุณหภูมิของน้ำในแหล่งธรรมชาติเสียก่อน โดยอาจนำไปใช้ประโยชน์อีกครั้งคือการนำไปผ่านระบบการอบแห้งหรือการทำความอบอุ่นให้กับบ้านเรือน
- การทรุดตัวของแผ่นดิน ซึ่งการนำเอาน้ำร้อนจากใต้ดินขึ้นมาใช้ย่อมทำให้ในแหล่งพลังงานความร้อนนั้นเกิดการสูญเสียเนื้อมวลสารส่วนหนึ่งออกไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดินขึ้นได้ดังนั้นหากมีการสูบน้ำร้อนขึ้นมาใช้จะต้องมีการอัดน้ำซึ่งอาจเป็นน้ำร้อนที่ผ่านการใช้งานแล้วหรือน้ำเย็นจากแหล่งอื่นลงไปทดแทนในอัตราเร็วที่เท่ากัน เพื่อป้องกันปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดิน

พลังงานจากชีวมวล

ชีวมวล (Biomass) คือสารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงผลิตพลังงานได้ เช่น แกลบ ชานอ้อย เศษไม้ กากปาล์ม กากมัน ซังข้าวโพด เป็นต้น

เชื้อเพลิงชีวมวล
เชื้อเพลิงชีวมวล
ดัดแปลงภาพจาก http://www.cheshirerenewables.org.uk/images/biomass_strat.jpg

การผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงชีวมวลสามารถทำได้โดยการเผาไหม้ชีวมวลโดยตรง (Direct Combustion) และกระบวนการเคมีความร้อน (Thermochemical Conversion) ซึ่งชีวมวลมีอยู่ทั่วไปในประเทศไทยหากมีการใช้ประโยชน์ในบริเวณที่ไม่ไกลจาก แหล่งเชื้อเพลิงซึ่งจะไม่เสียต้นทุนค่าขนส่งมากนัก แต่เนื่องจากชีวมวลเป็นวัสดุที่เหลือใช้จากการแปรรูปทางการเกษตร ทำให้มีปริมาณไม่แน่นอนขึ้นกับสภาพดินฟ้าอากาศ บางชนิดมีความชื้นสูงและอยู่กระจัดกระจาย การบริหารจัดการเชื้อเพลิงทำได้ยาก ราคามีแนวโน้มสูงขึ้นเนื่องจากมีความต้องการใช้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

พลังงานนิวเคลียร์

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประเภทหนึ่ง เรียกชื่อตามประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้ามีหลักการทำงานคล้ายกับโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ โดยอาศัยพลังความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาการแตกตัวของธาตุยูเรเนียมไปใช้ในกระบวนการผลิตไอน้ำที่ใช้ในการเดินเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยยูเรเนียม-235 เพียง 1 กรัมให้ความร้อนเทียบเท่าถ่านหินชั้นดี 3 ตัน

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์
ที่มา – http://media-2.web.britannica.com/eb-media/97/99697-004-DA347454.jpg

พลังงานนิวเคลียร์ มีต้นทุนการผลิตที่สามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงประเภทอื่นได้ไม่สร้างปัญหาก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของภาวะโลกร้อนแต่ในขณะเดียวกันการก่อสร้างต้องใช้เงินลงทุนสูง และต้องยอมรับว่ายังมีคนจำนวนมากที่ยังมีความกังวลและไม่มั่นใจกับความปลอดภัยจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

พลังงานจากขยะ

ปัจจุบันมีการคิดค้นเทคโนโลยีกำจัดขยะที่สามารถแปลงขยะเป็นพลังงาน และใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ได้แก่

1) เทคโนโลยีการฝังกลบ และระบบผลิตก๊าชชีวภาพจากหลุมฝังกลบขยะ (Landfill Gas to Energy)
2) เทคโนโลยีเตาเผาขยะ(Incineration)
3) เทคโนโลยีการผลิตก๊าชเชื้อเพลิงจากขยะชุมชน (Municipal Solid Waste Gasification: MSW ?Gasification)
4) เทคโนโลยีย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion)
5) เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ(Refuse Derived Fuel : RDF)
6) เทคโนโลยีพลาสมาอาร์ก (Plasma Arc)
7) เทคโนโลยีการแปรรูปขยะเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง

โรงไฟฟ้าพลังงานจากขยะโรงไฟฟ้าพลังงานขยะ
ที่มา – http://static.panoramio.com/photos/original/1636499.jpg

ข้อดีของการผลิตไฟฟ้าจากขยะ คือ เป็นแหล่งพลังงานราคาถูก ช่วยลดปัญหาการกำจัดขยะแต่ก็มีข้อจำกัด เช่น โรงไฟฟ้าขยะมักได้รับการต่อต้านจากชุมชนที่อยู่ใกล้เคียง เทคโนโลยีบางชนิดใช้เงินลงทุนสูง มีค่าใช้จ่ายในการจัดการขยะให้เหมาะสมก่อนนำไปแปรรูปเป็นพลังงานต้องมีเทคโนโลยีที่เหมาะสมในการจัดการกับฝุ่นควัน และสารที่เกิดขึ้นจากการเผาขยะ อีกทั้งข้อจำกัดทางด้านการเป็นเจ้าของขยะ เช่น ผู้ลงทุนตั้งโรงไฟฟ้าอาจไม่ใช่เจ้าของขยะ (เทศบาล) ทำให้กระบวนการเจรจาแบ่งสรรผลประโยชน์มีความล่าช้า

พลังงานลม

การใช้พลังงานลมเพื่อการผลิตไฟฟ้าความเร็วลมจะต้องสม่ำเสมอหรือกำลังลมเฉลี่ยทั้งปี ควรไม่น้อยกว่าระดับ 6.4-7.0 เมตรต่อวินาที ที่ความสูง 50 เมตร ซึ่งเป็นความเร็วลมในต่างประเทศ

ตัวอย่างการใช้กังหันลมผลิตกระแสไฟฟ้าตัวอย่างการใช้กังหันลมผลิตกระแสไฟฟ้า
ที่มา – http://farm1.static.flickr.com/141/346022506_c5f11e9563_o.jpg

ประเทศไทยมีการ ผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมอยู่ที่ 332.5 kW เกือบทั้งหมดเป็นโครงการสาธิต กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) ซึ่งกระทรวงพลังงานมีการประเมินว่าพื้นที่ตั้งแต่จังหวัดประจวบคีรีขันธ์จนถึงปัตตานี ด้านเลียบชายฝั่งทะเลอ่าวไทย มีศักยภาพของกำลังลมที่จะนำมาผลิตกระแสไฟฟ้ามากที่สุดกว่า 1,600 MW

ที่มาจาก: http://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type1/science03/11/Electricity-web/html/content-html/source-html/wind.html