พลังงานทางเลือก (alternative energy resource) เป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ และพลังงานนิวเคลียร์ เป็นเชื้อเพลิงที่นำมาใช้ในสัดส่วนที่สูงมาก และนอกจากนั้นยังมีแหล่งเชื้อเพลิงที่เป็นทางเลือกทดแทนทางอื่น ตัวอย่างเช่น พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง พลังงานคลื่น พลังงานความร้อนจากทะเล พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานน้ำ พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานลม และพลังชีวมวล พลังงานทางเลือกจัดว่าเป็นพลังงานที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (renewable energy) ตัวอย่างของการใช้พลังงานทางเลือก มีดังต่อไปนี้

 

1. พลังงานจากมหาสมุทร (energy from ocean)

          1.1พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง (energy from tides)

          บริเวณพื้นที่ชายฝั่งหลายๆ บริเวณมีความเหมาะสมที่จะใช้พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง ในการผลิตกระแสไฟฟ้า บริเวณดังกล่าวได้แก่ อ่าว หรือปากแม่น้ำ ที่อิทธิพลของน้ำขึ้น-น้ำลง มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำในบริเวณนั้น ชายฝั่งบางแห่งมีความแตกต่างของระดับน้ำขึ้นสูงสุด กับระดับน้ำลดลงต่ำสุดถึง 10 เมตร และมีการขึ้นของน้ำ 2 ครั้ง และการลงของน้ำ 2 ครั้ง ในหนึ่งวัน พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง ได้รับความนิยมในช่วง 200 ปีที่ผ่านมาแล้ว ในช่วงนั้นเชื้อเพลิงส่วนใหญ่ได้จากไม้ซึ่งหาได้ง่ายในธรรมชาติ   ต่อมาเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์มีราคาถูกลง โครงการพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงจึงไม่มีการพัฒนาต่อ

 

ภาพที่ 5.12 แนวเขื่อนคอนกรีตกั้นปากอ่าว สร้างขวางทิศทางน้ำขึ้นน้ำลง

 

 

ภาพที่ 5.13 รูปแบบของกังหันน้ำในทะเล ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าในอนาคต

 

          1.2 พลังงานจากคลื่น (energy from ocean waves)

           คลื่นที่ซัดสาดเกิดขึ้นตามชายฝั่งทั่วไป และพลังงานที่เกิดขึ้นมากมายมหาศาล มีผู้มองเห็นถึงพลังงานดังกล่าว และพยายามที่จะนำพลังงานนี้มาใช้ให้เกิดประโยชน์ ในปี พ.ศ. 2533 ได้มีผู้ออกแบบ และก่อสร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากคลื่น แสดงได้ในภาพที่ 5.14 ถึง ภาพที่ 5.16 โครงสร้างดังกล่าวมีหลักการทำงานโดยใช้การเคลื่อนที่ของคลื่นเป็นตัวการที่จะอัดอากาศ เข้าไปในโครงสร้างที่เป็นช่องว่างเล็กๆ อากาศที่ถูกอัดจะทำหน้าที่ไปหมุนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

          ปัจจุบันการผลิตพลังงานจากคลื่นจะมีความคุ้มทุนก็ต่อเมื่อสถานที่ที่จะติดตั้งโครงสร้างดังกล่าวมีความเหมาะสม (ซึ่งหาได้ยากมาก) และการผลิตกระแสไฟฟ้าจากคลื่น ใช้ได้เพียงพอต่อชุมชนในระดับหมู่บ้านเท่านั้น

 

ภาพที่ 5.14 แบบแปลนการวางโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าพลังคลื่น


 

          โครงสร้าง “might whale” เป็นโครงสร้างที่เปลี่ยนพลังงานคลื่นเป็นอากาศที่ได้รับการบีบอัด อากาศจะถูกทำให้แห้งและปรับความดันให้เหมาะสม บริเวณถังอัดอากาศ (compressed air tank) เพื่อนำไปหมุนใบพัดเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้า

 

ภาพที่ 5.15 รูปของโครงสร้าง “might whale”

 

 


ภาพที่ 5.16 ภาพแสดงการทำงานของ โครงสร้าง “might whale”

          คลื่นส่วนบนจะถูกกั้นด้วยแผ่นโครงสร้างอีกด้านของโครงสร้างจะเป็นห้องที่มีช่องอากาศขนาดเล็ก คลื่นที่ซัดสาดเข้ามายังโครงสร้างนี้จะทำให้ระดับน้ำยกตัวขึ้น ผลก็คืออากาศที่อยู่ในห้องนี้จะถูกอัดผ่านช่องอากาศ

 

          1.3 พลังงานความร้อนจากมหาสมุทร (ocean thermal power)

          มีความเป็นไปได้ที่จะใช้ความร้อนจากมหาสมุทรในการผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากอุณหภูมิบริเวณส่วนล่างของน้ำทะเลเป็นประมาณ 20 องศาเซลเซียล ขณะที่อุณหภูมิในส่วนบนของน้ำทะเลเป็น 28 องศาเซลซียล ซึ่งสามารถทำให้แอมโมเนียที่มีสถานะเป็นของเหลวเปลี่ยนสถานะไปเป็นก๊าซ และก๊าซแอมโมเนีย นี้สามารถนำไปขับเคลื่อนกังหันแก๊สเพื่อใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ แก๊สแอมโมเนียที่ผ่านการหมุนกังหันก๊าซ จะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวอีกครั้งโดยแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำทะเลอุณหภูมิต่ำที่นำมาจากส่วนล่างของมหาสมุทร การผลิตกระแสไฟฟ้าโดยอาศัยพลังานความร้อนจากมหาสมุทรเป็นการลงทุนที่สูงปัจจุบันการนำพลังงานความร้อนจากมหาสมุทรมาใช้งานเป็นเพียงโครงการที่คิดขึ้นที่เกาะฮาวาย ประเทศอเมริกาเท่านั้น

 

2 พลังงานความร้อนแสงอาทิตย์ (solar energy)

          ความรู้และความเข้าใจในปัจจุบันทำให้เราสามารถใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้หลายรูปแบบ แต่เดิมเราใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ สำหรับทำให้แห้ง (ตากผ้า ตากผลผลิตทางการเกษตร) ถนอมอาหาร (ทำกุ้งแห้ง กล้วยตาก) ปัจจุบันเราสามารถสังเคราะห์วัสดุที่เมื่อทำปฏิกิริยากับแสงอาทิตยเซลล์จะเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า วัสดุดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า โซลาเซลล์ (solar cell)   โซลาเซลล์สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ต้องการใช้กระแสไฟฟ้าไม่มากนัก เช่น เครื่องคิดเลข การนำโซลาเซลล์ไปใช้งานจำเป็นต้องอาศัยแหล่งให้พลังงานอีกประเภท คือ แบตเตอรี เพื่อใช้ในการกักเก็บกระแสไฟฟ้า และสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างกว้างขวางมากขึ้น ลักษณะการรวมระบบโซลาเซลล์ กับแบตเตอรี่ มีชื่อเรียกว่า ระบบโฟโตโวตาอิค (photovoltaics) หรือระบบพีวี

          ระบบพีวี ประกอบด้วยแผงโซลาเซลล์ แบตเตอรี และอุปกรณ์เปลี่ยนกระแสไฟตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) การนำระบบ พีวี ไปใช้ทำให้การใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ ทำได้หลากหลายเช่น  นำไปใช้ขับเคลื่อนรถยนต์  ใช้เป็นไฟบ้าน  ทำเป็นโรงไฟฟ้า  ใช้สูบน้ำ  เป็นต้น

          ในประเทศไทย มีการนำระบบพีวีมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2521 เพื่อการทดลอง และศึกษา ปัจจุบันมีกำลังการผลิตทั้งสิ้น 2,745 กิโลวัตต์ ได้มีการสนับสนุนการใช้พลังงานความร้อนแสงอาทิตย์จากภาครัฐ กับบุคคลทั่วไปที่ประสงค์จะติดตั้งระบบพีวีเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าใช้เองภายในบ้าน แต่ระบบดังกล่าวมีราคาสูงมากต้องลงทุนเป็นเงินถึง 5 แสนบาท เพื่อแลกกับไฟฟ้าที่สามารถใช้ได้ในครอบครัวระดับเล็กเท่านั้น

 

ภาพที่ 5.17 พลังงานความร้อนแสงอาทิตย์
ที่มา : www.cnn.com/.../space/ 12/01/solar.explainer

 

3. พลังงานน้ำ (hydro power)      

           พลังงานน้ำเป็นค่าที่อาศัยพลังงานศักย์ของน้ำที่เปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ มาหมุนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานศักย์ที่พบอยู่ในน้ำตามธรรมชาติ คือ บริเวณส่วนบนของน้ำตก หรือถ้าแหล่งน้ำนั้นไม่มีพลังงานศักย์ก็อาจจะสร้างเขื่อนเป็นทั้งเพื่อกักเก็บน้ำและยังเป็นการเพิ่มพลังงานศักย์ให้น้ำ

 

ภาพที่ 5.18 พลังงานน้ำ
ที่มา : www.esru.strath.ac.uk/.../ Hydro%20Power.htm

 

4. พลังงานความร้อนใต้พิภพ (geothermal energy)


           หลักฐานที่บ่งบอกได้ว่าโลกของเราร้อน และโลกกำลังเย็นตัวลง คือ การเกิดภูเขาไฟ และน้ำพุร้อนบริเวณต่างๆ (ภาพที่ 5.19) ที่แสดงตำแหน่งที่ตั้งของภูเขาไฟที่มีพลังงานทั่วโลก ซึ่งเกิดสอดคล้องกับตำแหน่งของรอยต่อของเพลท ในบริเวณใกล้เคียงกับภูเขาไฟ จะเป็นบริเวณที่เปลือกโลกมีความร้อนผิดปกติ มนุษย์ได้ค้นพบวิธีนำความร้อนเหล่านี้มาใช้งานคือ ทั้งโดยตรง และทางอ้อม

          การใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพโดยตรงได้แก่การนำน้ำร้อน หรือไอน้ำร้อนมาใช้อาบ ใช้ความร้อนแก่อาคาร และบ้านเรือน ใช้ในการอบแห้ง ส่วนการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพทางอ้อม คือ การนำความร้อนมาผลิตกระแสไฟฟ้า

 

 

ภาพที่ 5.19 แสดงตำแหน่งที่ตั้งของภูเขาไฟที่มีพลังงานทั่วโลก
ที่มา : http://pubs.usgs.gov/publications/text/understanding.html#anchor19173262

 

 

ภาพที่ 5.20 ภาพตัดขวางแสดงลักษณะของการเกิดแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ

 


          การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า ทำได้โดยการนำไอน้ำร้อนมาหมุนกังหันโดยตรง หรือการนำน้ำร้อนมาทำให้ของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำกลายเป็นไอ เรียกสารดังกล่าวว่า ของไหลที่ทำงาน (working fluid) หรือ ของเหลวไบนารี่ (binary liquid) และนำไอของของเหลวนั้นไปหมุนกังหัน การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ได้แสดงไว้ในภาพที่ 5.22 หลุมผลิต (production well) เป็นหลุมเจาะที่พบแหล่งสะสมตัวของพลังงานความร้อนใต้พิภพ น้ำร้อน หรือน้ำร้อนปนกับก๊าซร้อน จะดันขึ้นมาเอง และสามารถการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพ มาใช้ได้

         ประเทศไทย พบแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพมากบริเวณภาคเหนือของประเทศ มีการทดลองนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ที่ อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ โดยใช้การผลิตกระแสไฟฟ้าแบบระบบไบนารี่ (ภาพที่ 5.23 และ 5.24) โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 120 กิโลวัตต์

 

 

ภาพที่ 5.21 พลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่โผล่ให้เห็นบนผิวโลก

 

 

ภาพที่ 5.22 การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ หลุมผลิต (production well)

 


          จะเป็นหลุมเจาะเพื่อจะนำน้ำร้อนมาใช้ ซึ่งใช้ได้ 2 แบบ คือแบบใช้ไอน้ำ (ภาพที่ 5.23) และใช้ให้ความร้อนแก่ของไหลที่ทำงาน (ภาพที่ 5.24) หลังจากน้ำร้อนได้เสียพลังงานให้กับกังหัน หรือของไหลที่ทำงานไปแล้ว น้ำดังกล่าวจะถูกอัดลงไปในชั้นหิน เรียกหลุมเจาะแบบนี้ว่า หลุมอินเจ็กชั่น (injection well)

 

 

ภาพที่ 5.23 การนำไอน้ำร้อนมาใช้หมุนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

 

 

ภาพที่ 5.24 การนำน้ำร้อนมาแลกเปลี่ยนความร้อนกับของเหลวที่ทำงาน ของเหลวที่ทำงานจะเป็นตัวขับกังหัน
เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าแบบนี้เรียกระบบไบนารี่ (binary cycle power plant)

 

 

ภาพที่ 5.25 โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่ อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่
เดินเครื่องด้วยระบบไบนารี มีกำลังการผลิต 120 กิโลวัตต์

 

 

 5. พลังงานลม (wind energy)

           ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน มนุษย์รู้จักและใช้ประโยชน์จากพลังงานลม ทั้งในด้านเกษตรกรรม เช่น ระหัดวิดน้ำเข้านา การคมนาคม (เรือใบ) และในด้านสงคราม การใช้พลังงานลม โดยติดตั้งกังหันลมขนาดใหญ่เพื่อใช้แรงลมมาหมุนเพลามอเตอร์สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าได้เริ่มมามานานแล้ว เมื่อ พ.ศ. 2535 ได้มีการติดตั้งกังหันลม จำนวน 1,600 หน่วย บริเวณที่เป็นทะเลทราย และมีลมพัดตลอดปีที่รัฐแคลิฟอร์เนียร์ ของประเทศสหรัฐอเมริกา

          ในประเทศไทย ได้มีการติดตั้งกังหันลม เพื่อการศึกษา อยู่ที่แหลมพรมเทพ จังหวัดภูเก็ต


ภาพที่ 5.26 พลังงานลม
ที่มา : www.nrel.gov/clean_ energy/home_wind.html

 

6. พลังงานชีวมวล (biomass energy)

          คำว่า ชีวมวล เป็นชื่อรวมสำหรับวัสดุซาก และสารที่ย่อยสลายมาจากพืช เช่น ต้นไม้ และส่วนที่เหลือจากพืชผลของเสียจากสัตว์ อินทรีย์สาร และเศษขยะจากบ้านเรือน ชีวมวลสามารถใช้เป็นแหล่งที่ให้พลังงานความร้อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า หรือเป็นวัตถุดิบในการผลิตแก๊ส หรือ เชื้อเพลิงเหลวได้ พลังงานดังกล่าวเรียกว่า พลังงานชีวมวล


7. ไบโอดีเซล (biodiesel)

          เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตมาจากน้ำมันพืช ไขมันสัตว์ หรือน้ำมันปรุงอาหารที่ใช้แล้ว ไบโอดีเซลบริสุทธิ์ (100% ไบโอดีเซล) เรียกว่า neat biodiesel ใช้เติมในรถยนต์เหมือนน้ำมันดีเซลได้แต่ยังไม่มีสถานีบริการ ไบโอดีเซลมีคุณสมบัติทางกายภาพคล้ายกับดีเซลมากจึงใช้แทนดีเซลได้ การนำไปใช้อาจปรับแต่งเครื่องยนต์เพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องปรับแต่งเลย ไบโอดีเซลให้การเผาไหม้ที่สะอาดกว่า ไอเสียมีคุณภาพดีกว่า ทั้งนี้เพราะออกซิเจนในไบโอดีเซลให้การสันดาปที่ดีกว่าดีเซล จึงมีคาร์บอนมอนอกไซด์น้อยกว่า และเนื่องจากไม่มีกำมะถันในไบโอดีเซลจึงไม่มีปัญหาสารซัลเฟต นอกจากนี้ยังมีเขม่าคาร์บอนน้อย จึงไม่ทำให้เกิดการอุดตันของระบบไอเสียได้ง่าย ช่วยยืดอายุการทำงานของเครื่องยนต์เป็นอย่างดี จากการศึกษาปัจจุบันราคาต้นทุนการผลิตยังสูงกว่าดีเซลประมาณ 1-2 เท่า

 

8. แก๊สชีวภาพ (biogas)

          แก๊สชีวภาพ คือ แก๊สที่เกิดจากการย่อยสลายของอินทรีย์สารในสภาพที่ขาดออกซิเจน เรียกกระบวนการที่เกิดขึ้นนี้ว่า การย่อยสลายไร้อากาศ ตามธรรมชาติโดยทั่วไปกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นในที่ลุ่มชื้นแฉะ ก้นทะเลสาบ และที่ลึกลงไปในใต้ผิวดิน หรืออาจเกิดจากมนุษย์ เช่น ในบ่อน้ำเสียปศุสัตว์ และในหลุมขยะกลบฝัง เป็นต้น แก๊สชีวภาพประกอบด้วยแก๊สมีเทน 60-80 % คาร์บอนไดออกไซด์ 20 -40% โดยประมาณ นอกจากนี้อาจมีไนโตรเจน   ไฮโดรเจน   และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ปนอยู่ในปริมาณเล็กน้อย

 

 

พลังงานทางเลือก มีความสำคัญ และมีประโยชน์อย่างไร

 

 

เว็บไซต์อ้างอิง


http://www.dmf.go.th/default_frame.asp?page=download/annual.asp
http://www.eppo.go.th/encon/encon-DANCED.html
http://www.eppo.go.th/encon/index.html
http://pr.egat.co.th/AnnualReport/AnnualReport2003/index.html
http://pr.egat.co.th/AnnualReport/AnnualReport2003/PDF/p84.pdf
http://dir4.nipa.co.th/?p=www.pttep.co.th&prov=utf8
http://www.eere.energy.gov/
http://www.eere.energy.gov/biomass/
http://energy.cr.usgs.gov/coal/index.htm