พลังงานน้ำ : พลังงานทดแทน

     พลังงานน้ำ เป็นรูปแบบหนึ่งการสร้างกำลังโดยการอาศัยพลังงานของน้ำที่เคลื่อนที่ ปัจจุบันนี้พลังงานน้ำส่วนมากจะถูกใช้เพื่อใช้ในการผลิตไฟฟ้า นอกจากนี้แล้วพลังงานน้ำยังถูกนำไปใช้ในการชลประทาน การสี การทอผ้า และใช้ในโรงเลื่อย พลังงานของมวลน้ำที่เคลื่อนที่ได้ถูกมนุษย์นำมาใช้มานานแล้วนับศตวรรษ โดยได้มีการสร้างกังหันน้ำ (Water Wheel) เพื่อใช้ในการงานต่างๆ ในอินเดีย และชาวโรมันก็ได้มีการประยุกต์ใช้เพื่อใช้ในการโม่แป้งจากเมล็ดพืชต่างๆ ส่วนผู้คนในจีนและตะวันออกไกลก็ได้มีการใช้พลังงานน้ำเพื่อสร้าง Pot Wheel เพื่อใช้ในวิดน้ำเพื่อการชลประทาน โดยในช่วงทศวรรษ 1830 ซึ่งเป็นยุคที่การสร้างคลองเฟื่องฟูถึงขีดสุด ก็ได้มีการประยุกต์เอาพลังงานน้ำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือขึ้นและลงจากเขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง (Inclined Plane Railroad : Funicular)โดยตัวอย่างของการประยุกต์ใช้แบบนี้ อยู่ที่คลอง Tyrone ในไอร์แลนด์เหนือ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการประยุกต์ใช้พลังงานน้ำในยุคแรกนั้นเป็นการส่งต่อพลังงานโดยตรง (Direct Mechanical Power Transmission) ทำให้การใช้พลังงานน้ำในยุคนั้นต้องอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน เช่น น้ำตก เป็นต้น ปัจจุบันนี้ พลังงานน้ำได้ถูกใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถส่งต่อพลังงานไปใช้ในที่ที่ห่างจากแหล่งน้ำได้
          พลังงานน้ำเกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานศักย์จากความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก  การนำเอาพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์ทำได้โดยให้น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ   พลังงานศักย์ของน้ำถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์   อุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนนี้คือ   กังหันน้ำ  (Turbines)  น้ำที่มีความเร็วสูงจะผ่านเข้าท่อแล้วให้พลังงานจลน์แก้กังหันน้ำ   ซึ่งหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในปัจจุบันพลังงานที่ได้จากแหล่งน้ำที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือ พลังงานน้ำตก   พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง   พลังงานคลื่น  
          1.  พลังงานน้ำตก   การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำนี้ทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตก  ออกจากน้ำตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ  เช่น  น้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำ  น้ำตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาสู่หุบเขา   กระแสน้ำในแม่น้ำไหลตกหน้าผา   เป็นต้น   การสร้างเขื่อนกั้นน้ำและให้น้ำตกไหลผ่านกังหันน้ำซึ่งติดอยู่บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังงานน้ำที่ได้จะขึ้นอยู่กับความสูงของน้ำและอัตราการไหลของน้ำที่ปล่อยลงมา  ดังนั้นการผลิตพลังงานจากพลังงานนี้จำเป็นต้องมีบริเวณที่เหมาะสมและการสร้างเขื่อนนั้นจะต้องลงทุนอย่างมาก   แต่อย่างไรก็ตามจากการสำรวจคาดว่าทั่วโลกสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าจากกำลังน้ำมากกว่าพลังงานทดแทนประเภทอื่น  
          2.  พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง   มีพื้นฐานมาจากพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบที่ประกอบด้วยดวงอาทิตย์   โลก  และดวงจันทร์   จึงจัดเป็นแหล่งพลังงานประเภทใช้แล้วไม่หมดไป สำหรับในการเปลี่ยนพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า  คือ  เลือกแม่น้ำหรืออ่าวที่มีพื้นที่เก็บน้ำได้มากและพิสัยของน้ำขึ้นน้ำลงมีค่าสูงแล้วสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าว  เพื่อให้เกิดเป็นอ่างเก็บน้ำขึ้นมา  เมื่อน้ำขึ้นจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ  และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ   การไหลเข้าออกจากอ่างของน้ำต้องควบคุมให้ไหลผ่านกังหันน้ำที่ต่อเชื่อมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า  เมื่อกังหันน้ำหมุนก็จะได้ไฟฟ้าออกมาใช้งานหลักการผลิตไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลงมีหลักการเช่นเดียวกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำตก  แต่กำลังที่ได้จากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะไม่ค่อยสม่ำเสมอเปลี่ยนแปลงไปมากในช่วงขึ้นลงของน้ำ   แต่อาจจัดให้มีพื้นที่กักน้ำเป็นสองบริเวณหรือบริเวณพื้นที่เดียว   โดยการจัดระบบการไหลของน้ำระหว่างบริเวณบ่อสูงและบ่อต่ำ  และกักบริเวณภายนอกในช่วงที่มีการขึ้นลงของน้ำอย่างเหมาะสม  จะทำให้กำลังงานพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสม่ำเสมอดีขึ้น
          3. พลังงานคลื่น เป็นการเก็บเกี่ยวเอา พลังงานที่ลม ถ่ายทอดให้กับผิวน้ำในมหาสมุทรเกิดเป็นคลื่นวิ่งเข้าสู่ชายฝั่งและเกาะแก่งต่างๆเครื่องผลิต ไฟฟ้าพลังงานคลื่นจะถูกออกแบบให้ลอยตัวอยู่บนผิวน้ำบริเวณหน้าอ่าวด้านหน้าที่หันเข้าหา คลื่น การใช้คลื่นเพื่อผลิตไฟฟ้านั้นถ้าจะให้ได้ผลจะต้องอยู่ในโซนที่มียอดคลื่นเฉลี่ยอยู่ที่ 8 เมตร ซึ่งบริเวณนั้นต้องมีแรงลมด้วย แต่จากการวัดความสูงของยอดคลื่นสูงสุดในประเทศไทยที่จังหวัดระนองพบว่า ยอดคลื่นสูงสุดเฉลี่ยอยู่ที่ 4 เมตรเท่านั้น ซึ่งก็แน่นอนว่าด้วยเทคโนโลยี การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานคลื่นในปัจจุบันนั้นยังคงไม่สามารถใช้ในบ้านเราให้ผลจริงจังได้
 
ประโยชน์ของพลังงานน้ำ
          พลังงานน้ำ มีประโยชน์หลายอย่างในการนำมาใช้ ประโยชน์หลักๆ มีดังนี้ 
          - พลังงานน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ไม่หมดสิ้น คือเมื่อใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้วน้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเลและน้ำในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ เมื่อไอน้ำรวมตัวเป็นเมฆจะตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมาทำให้เราสามารถใช้พลังงานน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น
          - เครื่องกลพลังงานน้ำสามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่จะมีความคงทน และมีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องจักรกลอย่างอื่น
          - เมื่อนำพลังงานน้ำไปใช้แล้ว น้ำยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิมทำให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีก เช่น เพื่อการชลประทาน การรักษาระดับน้ำในแม่น้ำให้ไหลลึกพอแก่การเดินเรือ เป็นต้น
          - การสร้างเขื่อนเพื่อกักเก็บและทดน้ำให้สูงขึ้น สามารถช่วยกักน้ำเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก ทำให้ได้แหล่งน้ำขนาดใหญ่สามารถใช้เลี้ยงสัตว์น้ำหรือใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวได้ และยังช่วยรักษาระบบนิเวศของแม่น้ำได้โดยการปล่อยน้ำจากเขื่อนเพื่อไล่น้ำโสโครกในแม่น้ำที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไล่น้ำเค็มซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได้ 
          แต่พลังงานน้ำมีข้อเสียบางประการ เช่น การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง และยังทำให้เสียพื้นที่ของป่าไปบางส่วน นอกจากนี้พลังงานน้ำยังมีความไม่แน่นอนเกิดขึ้น เช่น หน้าแล้งหรือกรณีที่ฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล และมักเกิดปัญหาในเรื่องการจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทั้งการซ่อมแซม บำรุงรักษาสิ่งก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่าง ๆ จะไม่ค่อยสะดวกนัก เพราะสถานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากชุมชน 

 

พลังงานแสงอาทิตย์

การนำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน
.........มนุษย์รู้จักนำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์โดยตรงมาตั้งแต่สมัยโบราณคือใช้ในการตากผ้า ตากผลผลิตทางการเกษตร
และอุตสาหกรรมทำนาเกลือ เป็นต้น

....... ในสมัยปัจจุบันได้นำความรู้เกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์โดยใช้เทคโนโลยีและออกแบบเครื่องมือในการนำพลังงาน
แสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ให้ได้มากที่สุด สำหรับประเทศไทยมีพื้นที่ประมาณ500,000ตารางกิโลเมตร ตั้งอยู่ในเขตใกล้เคียง
เส้นศูนย์สูตร หรืออยู่ในแถบร้อน.......มีค่าพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยค่อนข้างสูงประมาณวันละ4.7กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตร
หากสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนประเทศไทยเพียงร้อยละ 1 ของพื้นที่ทั้งหมดต่อปี............จะได้พลังงานเทียบเท่า
น้ำมันดิบประมาณ 700 ล้านตัน............การค้นคว้าเพื่อนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้แทนพลังงานเชื้อเพลิงอื่นซึ่งเป็นพลังงานที่
หมดไปจากโลกได้จึงมีความจำเป็นต้องวิจัยและพัฒนา....... เพื่อให้สามารถนำมาใช้งานให้ได้ต่อไป การนำพลังงานแสงอาทิตย์
มาใช้ โดยการประดิษฐ์เครื่องมือต่าง ๆ เช่น การกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์ ....การอบแห้งด้วยแสงอาทิตย์ .......และการแปรรูป
พลังงานแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงหรือที่เรียกว่าโซล่าเซลล์

การกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์ .....ทำงานโดยให้น้ำรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ในถาดน้ำ
จะใช้วัตถุสีดำ เช่น ขี้เถ้า แกลบ หรือทาสีดำ เพื่อเพิ่มการดูดกลืนพลังงานความร้อน จะทำให้
การระเหยน้ำในถาดนี้จะระเหยได้เร็วมากเมื่อน้ำกลายเป็นไอระเหยเกาะแผ่นกระจกใสแล้วเกาะ
เป็นหยดน้ำ เมื่อปริมาณมากเข้า จะไหลลงไปในที่รองรับปกติระบบกลั่นน้ำนี้จะผลิตน้ำร้อนได้
ประมาณ 2-3 ลิตร ต่อตารางเมตรต่อวัน ณ ความเข้มแสงอาทิตย์โดยเฉลี่ยปกติ
ประโยชน์

.............น้ำกลั่นนี้ใช้นำไปใส่แบตเตอรี่รถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์ หรืออื่นๆ ที่ใช้น้ำกลั่นได้


การอบแห้งด้วยแสงอาทิตย์ ใช้ระบบเดียวกับการกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์ คือมีพื้นทาสีดำ
อากาศที่ไหลเข้ามาจะร้อนและลอยตัวผ่านผลิตผลที่นำมาอบให้แห้ง อากาศที่ร้อนจะพาความชื้น
จากพืชผลออกไปที่ปล่องด้านบน เมื่ออากาศร้อนไหลออกไปจะเกิดช่องว่าง อากาศภายนอกจะไหล
เข้ามาแทนที่วนเวียนเช่นนี้

ประโยชน์ ใช้อบผลิตผลทางการเกษตร เช่น กล้วยตาก พริก ถั่ว ข้าวโพด และอบไม้ ฯลฯ เป็นต้น


เตาแสงอาทิตย์ ........ใช้หลักการรวมแสงอาทิตย์ด้วยกระจกโค้งรับแสงอาทิตย์จากนั้นจึงปรุงอาหารบนกระจกโค้ง
ตรงจุดรวมแสงอาทิตย์

ประโยชน์ ......ใช้แทนเตาหุงต้ม โซล่าเซลล์กระแสไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์มีค่า
ไม่มากนัก จึงนิยมนำมาใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้า ไม่มากนัก เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ เป็นต้น
หากต้องการพลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์มาต่อกันเป็นจำนวนมากทีเดียว
จึงสามารถนำมาใช้ได้ในไฟฟ้าในครัวเรือน ไฟฟ้าสื่อสาร ใช้สูบน้ำ ฯลฯ เป็นต้น การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย
ได้นำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้งานหลายแห่งคือ ที่คลองช่องกล่ำ อำเภอวัฒนานคร จังหวัดปราจีนบุรี นำมาใช้ผลิต
กระแสไฟฟ้าในครัวเรือนโดยใช้ร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ ที่ควนพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต นำมาใช้ผลิต
กระแสไฟฟ้าร่วมกับกังหันลม ที่หมู่บ้านสหกรณ์อำเภอสันกำแพง จังหวัดเชียงใหม่ ได้นำมาใช้ผลิตกระแส
ไฟฟ้าร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซลล์ ที่สถานีทวนสัญญาณจองคร่อง อำเภอศรีสวัสดิ์ จังหวัดกาญจนบุรี
ที่สถานีทวนสัญญาณ เขาฟ้าผ่า อำเภอปากช่อง จังหวัดนครราชสีมา ที่อ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้า จังหวัดกระบี่
ที่สถานีทวนสัญญาณบ้านนาแก้ว จังหวัดกระบี่ ได้นำเซลล์ไฟฟ้ามาใช้ในไฟฟ้าสื่อสาร ที่หน้าพระตำหนัก
เขื่อนภูมิพล จังหวัดตากได้นำมาใช้ในโคมไฟฟ้า 5 ตัน และที่ เขื่อนอุบลรัตน์ จังหวัดขอนแก่น
ได้นำมาใช้สาธิตการผลิตไฟฟ้าสำหรับแสงสว่างและปั้มนำพุ

s

พลังงานทดแทน ของ กฟผ.

           

        ทุกวันนี้   ผลิตภัณฑ์เพื่อสิ่งแวดล้อม   ดูจะไม่ใช่เป็นเพียงแฟชั่นหรือกระแสที่ผ่านมาแล้ว   ก็ผ่านไปเท่านั้น   แต่ได้กลายเป็น “พันธกิจ” ของมนุษย์ทุกเชื้อชาติ   ที่ต้องคิดค้น “นวัตกรรม” เพื่อตอบโจทย์การอยู่ร่วมกันระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติอย่างยั่งยืน

          หลายหลากนวัตกรรมสีเขียว   หรือนวัตกรรมเพื่อสิ่งแวดล้อม นวัตกรรมด้านพลังงานดู จะมีการพัฒนาอย่างเป็นรูปธรรมให้ชัดเจนที่สุดนั่นอาจเป็นเพราะความจำเป็นในการแสวงหาและใช้พลังงาน   ซึ่งเป็นเสมือนปัจจัยที่ 5 ในการดำรงชีวิต   กอปรกับทุกประเทศทั่วโลกต่างได้รับผลกระทบจากวิกฤตพลังงานหลายครั้งหลายคราในช่วงที่ผ่านมา   ล่าสุดเมื่อกลาง พ.ศ. 2551 เกิดภาวะราคาน้ำมันโลกถีบตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง   และกลับทรุดตัวลงอย่างหนักในช่วงปลายปี   ซึ่งผู้วชาญคาดการณ์ว่าน้ำมันอาจคงราคาต่ำเพียงชั่วคราว   และราคาจะถีบตัวสูงขึ้นในระยะเวลาอันใกล้นี้   ซึ่งการแกว่งตัวอย่างรุนแรงของราคาน้ำมันได้ส่งผลกระทบในวงกว้างต่อการใช้ชีวิตประจำวันของประชากรโลกรัฐบาลของประเทศต่าง ๆ จึงได้ให้ความสำคัญต่อการพัฒนาวิจัยและศึกษาการใช้ “พลังงานทดแทน” มานับทศวรรษ   นอกจากนี้การพึ่งพาแห่งพลังงานจากภายนอกเพียงอย่างเดียวมิได้ส่งผลกระทบแต่เฉพาะด้านเศรษฐกิจ   ทว่าส่งผลถึงความมั่นคงของประเทศด้วย   สำหรับประเทศที่มีภาคเกษตรกรรมเป็นพื้นฐานอย่างประเทศไทย   การพัฒนาพลังงานทดแทน เช่น พลังงานชีวมวล ยังช่วยเพิ่มมูลค่าให้แก่ผลิตผลทางเกษตร   และช่วยให้พี่น้องเกษตรกรมีรายได้จากพืชพลังงาน   ที่สำคัญคือ เป็นพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม  จึงเรียกได้ว่าตอบโจทย์ได้ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ตามแนวทางของการพัฒนาอย่างยั่งยืน
           “พลังงานทดแทน” เชื้อเพลิงทางเลือกทางรอดประเทศไทย
         โลกของพลังงาน แงออกได้ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป   หรือ พลังงานจากฟอสซิล น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ส่วนอีกกลุ่มหนึ่งเป็นพลังงานที่ใช้แล้วสามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เรียกว่า พลังงานหมุนเวียน ได้แก่ แสงอาทิตย์ ลม น้ำ ชีวมวล เป็นต้น ซึ่งเป็นพลังงานทางเลือกที่สามารถใช้ทดแทนพลังงานฟอสซิลได้

          ปัจจุบันประเทศไทยจ้องนำเข้าพลังงานกว่าร้อยละ 60 ของความต้องการเชื้อเพลิงในเชิงพาณิช   เพื่อรองรับการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจและจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น ขณะที่แหล่งพลังงานของประเทศมีจำกัด และมีปริมาณลดลงอย่างต่อเนื่อง   โดยเฉพาะก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน

          กระทรวงพลังงาน   ในฐานะผู้รับผิดชอบดูแลนโยบายพลังงานของประเทศ   จึงส่งเสริมให้มีการ“กระจายแหล่งเชื้อเพลิงอย่างเหมาะสม” พร้อมทั้งสนับสนุนการพัฒนา “พลังงานทางเลือก” ต่างๆ ให้เป็น “นวัตกรรมทางพลังงาน” เพื่อเป็นทางรอดของประเทศในอนาคต
          “สำหรับประเทศที่มีภาคเกษตรกรรมเป็นพื้นฐานอย่างประเทศไทย   การพัฒนาพลังงานทดแทน เช่นพลังงานชีวมวล   ยังช่วยเพิ่มมูลค่าให้แก่ผลิตผลทางการเกษตร   และช่วยให้พี่น้องเกษตรกรมีรายได้จากพืชพลังงานที่สำคัญคือ เป็นพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม   จึงเรียกได้ว่าตอบโจทย์ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ตามแนวทางของการพัฒนาอย่างยั่งยืน”
         ประเทศไทยใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้าจนถึง พ.ศ. 2549 สูงถึงร้อยละ 66.5 กระทรวงพลังงานจึงตอบปรับแผนสนับสนุนให้นำเชื้อเพลิงที่หลากหลายเข้าสู่ระบบการผลิตไฟฟ้าของประเทศ   และส่งเสริมให้ใช้พลังงานหมุนเวียนในการผลิตไฟฟ้ามากขึ้น   เพราะเป็นพลังงานสะอาด   ไม่ว่าจะเป็นการผลิตไฟฟ้าจากพืชเกษตร เช่น แกลบ เศษไม้ หรือของเสีย เช่น มูลสัตว์ หรือขยะ รวมถึงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ ลม และแสงอาทิตย์ และยังจูงใจด้วยการขายเป็น “คาร์บอนเครดิต” ตามกลไกการพัฒนาที่สะอาด (Clean Development Mechanism : CDM) ให้แก่ประเทศที่อยู่ภายใต้ข้อตกลงตามพิธีสารเกียวโต (Kyoto Protocol) ซึ่งมีภาระผูกพันในการลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก


มหาวิทยาลัยในประเทศไทยที่มีการเรียนการสอนด้านพลังงาน

- มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี สาขา เทคโนโลยีพยังงาน (ป.โท) สาขาการจัดการพลังงาน (ป.โท)
- มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ สาขาวิศกรรมพลังงาน (ป.โท)
- มหาวิทยาลัยนเรศวร สาขา พลีงงานทดแทน (ป.ตรี)
- มหาวิทยาลัยมหาสารคาม สาขาเทคโนโลยีพลังงาน (ป.ตรี)
- มหาวิทยาลัยแม่โจ้ สาขาพลังงานทดแทน (ป.ตรี)

ที่มา  http://www.dek-d.com/board/view.php?id=1334252

วันที่ 15 กรกฏาคม 2555

พลังงานทดแทน พลังงานแห่งอนาคต

ขอบคุณข้อมูลภายใต้ความร่วมมือของวารสารสื่อพลัง และ วิชาการ.คอมhttp://www.pttplc.com/TH/Default.aspx 
ทุกวันนี้   ผลิตภัณฑ์เพื่อสิ่งแวดล้อม   ดูจะไม่ใช่เป็นเพียงแฟชั่นหรือกระแสที่ผ่านมาแล้ว   ก็ผ่านไปเท่านั้น   แต่ได้กลายเป็น “พันธกิจ” ของมนุษย์ทุกเชื้อชาติ   ที่ต้องคิดค้น “นวัตกรรม” เพื่อตอบโจทย์การอยู่ร่วมกันระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติอย่างยั่งยืน

          หลายหลากนวัตกรรมสีเขียว   หรือนวัตกรรมเพื่อสิ่งแวดล้อม นวัตกรรมด้านพลังงานดู จะมีการพัฒนาอย่างเป็นรูปธรรมให้ชัดเจนที่สุดนั่นอาจเป็นเพราะความจำเป็นในการแสวงหาและใช้พลังงาน   ซึ่งเป็นเสมือนปัจจัยที่ 5 ในการดำรงชีวิต   กอปรกับทุกประเทศทั่วโลกต่างได้รับผลกระทบจากวิกฤตพลังงานหลายครั้งหลายคราในช่วงที่ผ่านมา   ล่าสุดเมื่อกลาง พ.ศ. 2551 เกิดภาวะราคาน้ำมันโลกถีบตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง   และกลับทรุดตัวลงอย่างหนักในช่วงปลายปี   ซึ่งผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าน้ำมันอาจคงราคาต่ำเพียงชั่วคราว   และราคาจะถีบตัวสูงขึ้นในระยะเวลาอันใกล้นี้   ซึ่งการแกว่งตัวอย่างรุนแรงของราคาน้ำมันได้ส่งผลกระทบในวงกว้างต่อการใช้ชีวิตประจำวันของประชากรโลกรัฐบาลของประเทศต่าง ๆ จึงได้ให้ความสำคัญต่อการพัฒนาวิจัยและศึกษาการใช้ “พลังงานทดแทน” มานับทศวรรษ   นอกจากนี้การพึ่งพาแห่งพลังงานจากภายนอกเพียงอย่างเดียวมิได้ส่งผลกระทบแต่เฉพาะด้านเศรษฐกิจ   ทว่าส่งผลถึงความมั่นคงของประเทศด้วย   สำหรับประเทศที่มีภาคเกษตรกรรมเป็นพื้นฐานอย่างประเทศไทย   การพัฒนาพลังงานทดแทน เช่น พลังงานชีวมวล ยังช่วยเพิ่มมูลค่าให้แก่ผลิตผลทางเกษตร   และช่วยให้พี่น้องเกษตรกรมีรายได้จากพืชพลังงาน   ที่สำคัญคือ เป็นพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม  จึงเรียกได้ว่าตอบโจทย์ได้ทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ตามแนวทางของการพัฒนาอย่างยั่งยืน
 

พลังงานทดแทน

พลังงานทดแทนโดยทั่วไปหมายถึงพลังงานที่มีอยู่ทั่วไปตามธรรมชาติและสามารถมีทดแทนได้อย่างไม่จำกัด (เมื่อเทียบกับพลังงานหลักในปัจจุบัน เช่น น้ำมันหรือถ่านหิน)

ตัวอย่างพลังงานทดแทนที่สำคัญเช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ ไบโอฟิล พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานคลื่น และพลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานจากกระบวนการชีวภาพเช่น บ่อก๊าซชีวภาพ เป็นต้น

พลังงานลมมีอัตราเพิ่มขึ้นด้วยอัตรา 30% ต่อปี โดยพลังงานที่ได้ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 157,900 เมกะวัตต์ (MW) ในปี 2552^[1]

พลังงานทดแทนอีกประเภทหนึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้แล้วสามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เรียกว่า พลังงานหมุนเวียน ได้แก่ แสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้ำ และไฮโดรเจน เป็นต้น ซึ่งในที่นี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะศักยภาพ และสถานภาพการใช้ประโยชน์ของพลังงานทดแทน การศึกษาและพัฒนาพลังงานทดแทนเป็นการศึกษา ค้นคว้า ทดสอบ พัฒนา และสาธิต ตลอดจนส่งเสริมและเผยแพร่พลังงานทดแทน ซึ่งเป็นพลังงานที่สะอาด ไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และเป็นแหล่งพลังงานที่มีอยู่ในท้องถิ่น เช่น พลังงานลม แสงอาทิตย์ ชีวมวล และอื่นๆ เพื่อให้มีการผลิต และการใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย มีประสิทธิภาพ และมีความเหมาะสมทั้งทางด้านเทคนิค เศรษฐกิจ และสังคม

สำหรับผู้ใช้ในเมือง และชนบท ซึ่งในการศึกษา ค้นคว้า และพัฒนาพลังงานทดแทนดังกล่าว ยังรวมถึงการพัฒนาเครื่องมือ เครื่องใช้ และอุปกรณ์เพื่อการใช้งานมีประสิทธิภาพสูงสุดด้วย งานศึกษา และพัฒนาพลังงานทดแทน เป็นส่วนหนึ่งของแผนงานพัฒนาพลังงานทดแทน ซึ่งมีโครงการที่เกี่ยวข้องโดยตรงภายใต้แผนงานนี้คือ โครงการศึกษาวิจัยด้านพลังงาน และมีความเชื่อมโยงกับแผนงานพัฒนาชนบทในโครงการจัดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับหมู่บ้านชนบทที่ไม่มีไฟฟ้า โดยงานศึกษา และพัฒนาพลังงานทดแทนจะเป็นงานประจำที่มีลักษณะการดำเนินงานของกิจกรรมต่างๆ ในเชิงกว้างเพื่อสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน ทั้งในด้านวิชาการเชิงทฤษฎี และอุปกรณ์เครื่องมือทดลอง และการทดสอบ รวมถึงการส่งเสริมและเผยแพร่ ซึ่งจะเป็นการสนับสนุน และรองรับความพร้อมในการจัดตั้งโครงการใหม่ๆ ในโครงการศึกษาวิจัยด้านพลังงานและโครงการอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น การศึกษาค้นคว้าเบื้องต้น การติดตามความก้าวหน้าและร่วมมือประสานงานกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาต้นแบบ ทดสอบ วิเคราะห์ และประเมินความเหมาะสมเบื้องต้น และเป็นงานส่งเสริมการพัฒนาโครงการที่กำลังดำเนินการให้มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ตลอดจนสนับสนุนให้โครงการที่เสร็จสิ้นแล้วได้นำผลไปดำเนินการส่งเสริม และเผยแพร่และการใช้ประโยชน์อย่างเหมาะสมต่อไป

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ พลังงานนี้เป็นต้นกำเนิดของวัฏจักรของสิ่งมีชีวิตในโลก ทำให้เกิดการหมุนเวียนของน้ำและธาตุต่างๆ เช่น คาร์บอนพลังงานแสงอาทิตย์จัดเป็นหนึ่งในพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพสูง ปราศจากมลพิษ อีกทั้งเกิดใหม่ได้ไม่สิ้นสุด และยังเป็นต้นกำเนิดของพลังงานน้ำ (จากการทำให้น้ำกลายเป็นไอและลอยตัวขึ้นสูง พลังงานน้ำที่ตกกลับลงมาถูกนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า) เป็นต้นกำเนิดของพลังงานเคมีในอาหาร (พืชสังเคราะห์แสง เปลี่ยนแร่ธาตุให้เป็นแป้งและน้ำตาล ซึ่งสามารถให้พลังงานแก่มนุษย์และสัตว์ชนิดต่างๆ) เป็นต้นกำเนิดของพลังงานลม (ทำให้เกิดความกดอากาศและทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศ) และเป็นต้นกำเนิดพลังงานคลื่น (ทำให้น้ำขึ้น-ลง) นอกจากนี้พลังงานความร้อนใต้พิภพก็ยังถือว่ามีรากฐานมาจากความร้อนจากดวงอาทิตย์อีกด้วย

รูปแบบการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้งาน

• การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์
• การผลิตความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ เช่น เตาแสงอาทิตย์ เครื่องทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ ระบบอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานทดแทน : วิกฤตการณ์และทางออกด้านพลังงาน วิกฤติการณ์ด้านพลังงานได้ก่อตัว และทวีความรุนแรงเพิ่มมากขึ้น ทั้งจากการขาดแคลนแหล่งพลังงาน และผลกระทบของการใช้พลังงาน ที่มีต่อสภาวะสิ่งแวดล้อมโลกต่างตระหนักถึงวิกฤตการณ์นี้ และพยายามคิดค้นเพื่อหาทางออก หนทางหนึ่งในการแก้ไขวิกฤตการณ์ดังกล่าวคือ การใช้พลังงานทดแทน 

               พลังงานทดแทนคืออะไร ? พลังงานทดแทนคือ พลังงานที่ใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งเป็นพลังงานหลักที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน พลังงานทดแทนแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ                  1. พลังงานทดแทนจากแหล่งที่ใช้แล้วหมดไป เช่น ถ่านหิน แก๊สธรรมชาติ หินน้ำมัน
                 2. พลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้ำ
                 พลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เป็นพลังงานที่ได้รับความสนใจในการศึกษาค้นคว้า และเหมาะสมที่จะนำมาใช้เป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถช่วยแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแหล่งพลังงานในอนาคต และช่วยลดปัญหาด้านมลพิษ ที่เกิดจากการใช้พลังงานในปัจจุบัน              

                 พลังงานน้ำ เราสามารถสร้างเขื่อนที่กักเก็บน้ำไว้ในที่สูง ปล่อยให้น้ำไฟลงมาตามท่อเข้าสู่เครื่องกังหันน้ำ ผลักดันใบพัดให้กังหันน้ำหมุนเพลาของเครื่องกังหันน้ำ ที่ต่อเข้ากับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จะหมุนตาม เกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ อาจจะผลิตจากเขื่อนขนาดใหญ่ เขื่อนขนาดกลาง หรือเขื่อนขนาดเล็ก เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า สำหรับใช้ในชุมชนขนาดเล็ก ซึ่งปี 2547 โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำในประเทศไทย มีกำลังผลิตติดตั้งรวม 2,973 เมกกะวัตต์

              พลังงานแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานความร้อน และแสงสว่างที่ใหญ่ที่สุด ประเทศไทยซึ่งเป็นประเทศที่ตั้งอยู่ในเขตใกล้เส้นศูนย์สูตร หรือเส้นแบ่งครึ่งโลก จึงได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง ค่าความเข้มพลังงานแสงอาทิตย์รวมเฉลี่ยของประเทศประมาณ 4.7 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ต่อตารางเมตรต่อวัน

                   หากเราสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ที่สอดส่องลงมาบนพื้นที่ของประเทศไทยเพียงหนึ่งในร้อยส่วนของพื้นที่ทั้งหมด เราจะได้รับพลังงานเทียบเท่าการใช้น้ำมันดิบประมาณ 7,000,000 ตันต่อปี การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ทำได้สองลักษณะคือ
                   1. กระบวนการเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบลงมาบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์จะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ
                   2. กระบวนการเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน โดยให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านแผ่นรับแสงมาตกกระทบยังพื้นสีดำ ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มมากขึ้นเหนือบริเวณพื้น เราสามารถนำพลังงานความร้อนที่ได้ไปใช้ประโยชน์ในลักษณะต่าง ๆ อาทิ นำไปใช้ผลิตน้ำร้อน กลั่นน้ำ อบแห้งพืชผลทางการเกษตร

              พลังงานชีวมวล ชีวมวลคือสิ่งที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ต้นไม้ อ้อย ถ่าน ฟืน แกลบ วัชพืชต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งขยะและมูลสัตว์ การนำชีวมวลมาใช้เป็นพลังงานนั้นสามารถทำได้ 2 ลักษณะคือ
                   1. กระบวนการที่ให้ความร้อน เช่น การนำถ่านไม้ หรือฟืน เพื่อให้เกิดความร้อน สำหรับนำไปใช้เพื่อประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ซึ่งได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีดังนี้ การพัฒนาและผลิตเตาที่ใช้กันอยู่ทั่วไปให้เป็นเตาประสิทธิภาพสูง (เตาซูเปอร์อังโล่) จุดไฟติดเร็ว ให้ความร้อนสูง มีควันน้อย ประหยัดเชื้อเพลิง และพัฒนาเตาประสิทธิภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมชนบทขนาดเล็ก เช่น เตานึ่งเมี่ยง เตานึ่งปอสา เตาเผาอิฐ ส่วนด้านเชื้อเพลิงนั้นได้คิดค้น และผลิตก้อนอัดชีวภาพ หรือเชื้อเพลิงเขียว โดยนำพืชหรือวัชพืชมาสับแล้วอัดแท่งตากแดด และอบให้แห้ง ก้อนอัดชีวมวลที่ได้จะจุดติดไฟง่าย ให้ความร้อนสูง
                    นอกจากนี้ ยังได้นำผลผลิต หรือผลพลอยได้ของพืชจำพวกแป้งและน้ำตาล เช่น ข้าว ข้าวโพด อ้อย กากน้ำตาล มาผลิตเอทธิลแอลกอฮอล์ รวมทั้งนำมันสำปะหลังมาเผาโดยควบคุมความร้อน เพื่อให้ได้แก๊สชีวมวล เพื่อนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงต่อไป
                    2. กระบวนการทางชีวภาพ เป็นการนำมูลสัตว์ขยะน้ำเสียมาหมักในที่ที่ไม่มีอากาศ ปล่อยให้เกิดกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ ซึ่งจะได้แก๊สชีวภาพสำหรับเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กับเตาหุงต้ม ตะเกียง เครื่องยนต์ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

              พลังงานลม ลมเป็นพลังงานที่มีอยู่ทั่วไปไม่มีวันหมด กระแสลมโดยเฉลี่ยของประเทศไทยอยู่ในระดับกลางถึงต่ำ ซึ่งมีความเร็วของกระแสลมต่ำกว่า 4 เมตรต่อวินาที เราได้นำพลังงานจากกระแสลมมาใช้ในการหมุนกังหันลมสูบน้ำ ซึ่งมีอยู่ทั่วประเทศไทยประมาณ 5,800 ชุด มีการศึกษาและพัฒนาการนำกังหันลมมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในหลายพื้นที่ของประเทศไทย โดยเฉพาะที่แหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต ได้นำกังหันลมมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าร่วมกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

                พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นพลังงานธรรมชาติเกิดจาก การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกเกิดแนวรอยเลื่อนแตก ทำให้น้ำบางส่วนจะไหลซึมลงไปใต้ผิวโลก ไปสะสมตัวและรับความร้อนจากชั้นหินที่มีความร้อนสูง กลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำที่พยายามแทรกตัวมาตามรอยเลื่อนแตกของชั้นมาบนผิวดิน อาจจะเป็นในลักษณะของน้ำพุร้อน ไอน้ำร้อน โคลนเดือด และแก๊ส น้ำร้อนจากใต้พื้นดินสามารถนำมาถ่ายเทความร้อนให้กับของเหลว หรือสารที่มีจุดเดือดต่ำง่ายต่อการเดือดและการเป็นไอน้ำ แล้วนำไอร้อนที่ได้ไปหมุนกังหัน เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

                  นอกจากนี้ น้ำพุร้อนที่นำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าแล้ว เมื่อมีอุณหภูมิต่ำลงเหลือประมาณ 80 องศาเซลเซียส สามารถนำมาใช้เป็นพลังงานในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร เป็นพลังงานสำหรับห้องเย็น และเครื่องปรับอากาศได้ด้วย

                 แนวโน้มพลังงานทดแทนในอนาคต ปัจจุบันได้มีความพยายามศึกษา ค้นคว้า วิจัยและพัฒนาพลังงานทดแทนในรูปแบบต่าง ๆ ให้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้สะดวก และมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อช่วยประหยัดพลังงาน และช่วยลดค่าใช้จ่าย โดยตั้งอยู่บนพื้นฐานของการพึ่งพาพลังงานจากแหล่งในท้องถิ่น และภายในประเทศ สามารถผลิตและใช้พลังงานอย่างยั่งยืน ซึ่งจะเป็นหนทางหนึ่งที่ช่วยลดการทำลายทรัพยากรที่กำลังเกิดขึ้นอย่างมากมาย และรุนแรงในปัจจุบัน ช่วยรักษาสมดุลย์ของธรรมชาติ อันเป็นภัยคุกคามอย่างร้ายแรงต่อโลก และมนุษยชาติ เชื่อว่าพลังงานทดแทนจะเป็นหนทางหนึ่งของการแก้ไขวิกฤตการณ์ด้านพลังงาน และสิ่งแวดล้อมของโลกได้