พลังงานทดแทน

พลังงานทดแทน  คือ พลังงานที่ใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งเป็นพลังงานหลักที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน พลังงานทดแทนแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

               1. พลังงานทดแทนจากแหล่งที่ใช้แล้วหมดไป เช่น ถ่านหิน แก๊สธรรมชาติ หินน้ำมัน

               2. พลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล น้ำ

               พลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก เป็นพลังงานที่ได้รับความสนใจในการศึกษาค้นคว้า เนื่องจากสามารถช่วยแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแหล่งพลังงานในอนาคต และช่วยลดปัญหาด้านมลพิษ

1. พลังงานน้ำ เราสามารถสร้างเขื่อนที่กักเก็บน้ำไว้ในที่สูง ปล่อยให้น้ำไหลลงมาตามท่อเข้าสู่เครื่องกังหันน้ำ ผลักดันใบพัดให้กังหันน้ำหมุนเพลาของเครื่องกังหันน้ำ ที่ต่อเข้ากับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จะหมุนตาม เกิดการเหนี่ยวนำขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ อาจจะผลิตจากเขื่อนขนาดใหญ่ เขื่อนขนาดกลาง หรือเขื่อนขนาดเล็ก

2. พลังงานแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานความร้อน และแสงสว่างที่ใหญ่ที่สุด ประเทศไทยซึ่งเป็นประเทศที่ตั้งอยู่ในเขตใกล้เส้นศูนย์สูตร จึงได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง เฉลี่ยของประเทศประมาณ 4.7 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง ต่อตารางเมตรต่อวันเทียบเท่าการใช้น้ำมันดิบประมาณ 7,000,000 ตันต่อปี การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ทำได้ 2 ลักษณะคือ

               1. กระบวนการเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบลงมาบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์จะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า

               2. กระบวนการเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน โดยให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านแผ่นรับแสงมาตกกระทบยังพื้นสีดำ ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มมากขึ้นเหนือบริเวณพื้น นำไปใช้ผลิตน้ำร้อน กลั่นน้ำ อบแห้ง

3. พลังงานชีวมวล ชีวมวลคือสิ่งที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ต้นไม้ อ้อย ถ่าน ฟืน แกลบ วัชพืชต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งขยะและมูลสัตว์ การนำชีวมวลมาใช้เป็นพลังงานนั้นสามารถทำได้ 2 ลักษณะคือ

               1. กระบวนการที่ให้ความร้อน ผลิตเตาประสิทธิภาพสูง (เตาซูเปอร์อังโล่) จุดไฟติดเร็ว ให้ความร้อนสูง มีควันน้อย ประหยัดเชื้อเพลิง ด้านเชื้อเพลิงผลิตก้อนอัดชีวภาพ หรือเชื้อเพลิงเขียว โดยนำพืชหรือวัชพืชมาสับแล้วอัดแท่งตากแดด และอบให้แห้ง ก้อนอัดชีวมวลที่ได้จะจุดติดไฟง่าย ให้ความร้อนสูง หรือพืชจำพวกแป้งและน้ำตาล มาผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ มันสำปะหลังมาเผาเพื่อให้ได้แก๊สชีวมวล

               2. กระบวนการทางชีวภาพ เป็นการนำมูลสัตว์ขยะน้ำเสียมาหมักในที่ที่ไม่มีอากาศ ปล่อยให้เกิดกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ ซึ่งจะได้แก๊สชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กับเตาหุงต้ม ตะเกียง เครื่องยนต์ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

4. พลังงานลม เป็นพลังงานที่มีไม่มีวันหมด กระแสลมโดยเฉลี่ยของประเทศไทยอยู่ในระดับกลางถึงต่ำ ความเร็วของกระแสลมต่ำกว่า 4 เมตร/วินาที นำกระแสลมจะหมุนกังหันลมเพื่อสูบน้ำ ซึ่งประเทศไทยมีประมาณ 5,800 ชุด และนำกังหันลมมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยเฉพาะที่แหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต ได้นำกังหันลมมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าร่วมกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

5. พลังงานความร้อนใต้พิภพ  เป็นพลังงานธรรมชาติเกิดจากน้ำบางส่วนจะไหลซึมลงไปใต้ผิวโลกจากแนวรอยเลื่อนแตก ทำให้ไปสะสมตัวและรับความร้อนจากชั้นหินที่มีความร้อนสูง กลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำที่พยายามแทรกตัวมาตามรอยเลื่อนแตกของชั้นมาบนผิวดิน อาจจะเป็นในลักษณะของน้ำพุร้อน ไอน้ำร้อน โคลนเดือด และแก๊ส น้ำร้อนจากใต้พื้นดินจะถ่ายเทความร้อนให้กับของเหลวที่ง่ายต่อการเดือดและกลายเป็นไอน้ำ นำไอร้อนที่ได้ไปหมุนกังหัน เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้านอกจากนี้ เมื่อมีอุณหภูมิต่ำลงเหลือประมาณ 80 องศาเซลเซียส สามารถนำมาใช้เป็นพลังงานในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร

แบบทดสอบ

1. ข้อใดคือความหมายของพลังงานทดแทน

1.         พลังงานที่ใช้แทนถ่านหิน

2.         พลังงานที่ใช้แทนแก๊สธรรมชาติ

3.         พลังงานที่ใช้แทนน้ำมันเชื้อเพลิง

4.         พลังงานที่ใช้แทนฟืนและแกลบ

2. พลังงานทดแทนจากแหล่งที่ใช้แล้วหมดไปได้แก่อะไรบ้าง

1.         แก๊สธรรมชาติ หินน้ำมัน

2.         ถ่านหิน น้ำมัน

3.         น้ำมัน แก๊สธรรมชาติ

4.         น้ำมัน หินน้ำมัน 

3.ข้อใดไม่ใช่พลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก

1.         แสงอาทิตย์

2.         ฟืน ถ่าน

3.         ลม น้ำ

4.         ชีวมวล

4. ข้อใดไม่ใช่เป็นข้อดีของพลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนมาใช้ได้อีก

1.         แก้ไขปัญหาการขาดแคลนแหล่งพลังงานในอนาคต

2.         ลดปัญหาด้านมลพิษ

3.         ประชากรใช้ทรัพยากรได้ตามความต้องการ

4.         ชะลอการเกิดปัญหาขาดแคลนน้ำมัน

5. ข้อใดไม่ใช่หลักการทำงานของพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานน้ำ

1.         น้ำไหลลงมาตามท่อเข้าสู่เครื่องกังหันน้ำ

2.         ผลักดันใบพัดให้กังหันน้ำหมุนเพลาที่ต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3.         เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะหมุนเกิดการเหนี่ยวนำขึ้น

4.         ทำให้เกิดพลังงานความร้อนต้มน้ำจนเกิดไอน้ำ และหมุนใบพัดเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า

6. ข้อใดไม่ใช่ประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์

1.         ผลิตไฟฟ้า

2.         รักษาโรคผิวหนัง

3.         ถนอมอาหาร

4.         กลั่นน้ำ

7. ข้อใดไม่ใช่ต้นกำเนิดของพลังงานชีวมวล

1.         ซากฟอสซิล

2.         ต้นไม้ อ้อย

3.         ถ่าน ฟืน แกลบ

4.         วัชพืชต่าง ๆ ขยะและมูลสัตว์

8. ประเทศไทยใช้พลังงานลมในกิจกรรมใดมากที่สุด

1.         สูบน้ำ

2.         ผลิตไฟฟ้า

3.         ตากผ้า

4.         ถนอมอาหาร

9. พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นพลังงานธรรมชาติเกิดจากอะไร

1.         ลาวา

2.         แมกมา

3.         น้ำร้อน

4.         หินร้อน

10.พลังงานความร้อนใต้พิภพเมื่อมีอุณหภูมิต่ำลงเหลือประมาณ 80 องศาเซลเซียส นำมาใช้ทำอะไร

1.         การอบแห้ง

2.         ต้มน้ำ

3.         บ่อน้ำพุร้อน

4.         น้ำแร่

เฉลย

1)        3

2)        1

3)        2

4)        3

5)        4

6)        2

7)        1

8)        1

9)        3

10)     1

แผงพลังแสงอาทิตย์ลอยน้ำ ทางเลือกในประเทศญี่ปุ่น

        ในปัจจุบันเราไม่จำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากพื้นที่รอบๆ ผืนน้ำ แต่สามารถใช้พื้นที่ผิวน้ำเป็นทางเลือกในการก่อสร้าง แผงพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมหาศาลซึ่งกำลังเป็นกระแสในปัจจุบัน  บริษัทพลังงานหมุนเวียนกำลังมองหาทะเลสาบ พื้นที่ชุ่มน้ำ สระน้ำ หรือลำคลอง เพื่อเป็นพื้นที่ก่อสร้างแผงพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้โครงสร้างที่ลอยน้ำได้ โดยมีการทดลองแล้วในประเทศอังกฤษ ออสเตรเลีย อินเดีย และอิตาลี

        โรงงานผลิตแสงอาทิตย์ลอยน้ำที่มีกำลังการผลิตเยอะที่สุดในโลกกำลังจะถูกก่อสร้างเหนืออ่างเก็บน้ำในเขื่อน ยามากูระ (Yamakura Dam) เมืองชิบะ ประเทศญี่ปุ่น ทางตะวันออกของกรุงโตเกียว โดยคาดว่าจะก่อสร้างเสร็จในเดือนมีนาคม พ.ศ.2559 โดยมีแผงพลังงานแสงอาทิตย์กว่า 50,000 แผงผลิตพลังงานให้กับครอบครัวราว 5,000 หลังคาเรือนและจะช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ราว 8,000 ตันต่อปี

        ส่วนทำไมต้องไปสร้างแผงพลังงานแสงอาทิตย์บนน้ำแทนที่จะสร้างบนผืนดิน? ก็เพราะสร้างบนผืนน้ำจะช่วยให้พื้นที่โดยรอบแหล่งน้ำสามารถนำไปใช้ในการเกษตร การอนุรักษ์ หรือการพัฒนาอื่นๆ

        “ นี่ถือว่าเป็นแนวคิดที่น่าสนใจ และหากทำได้สำเร็จก็นับว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ แต่ผมก็ยังกังวลถึงความปลอดภัยในกรณีเกิดพายุ หรือภัยธรรมชาติ เรื่องการผุพังเพราะโดนกัดกร่อนโดยน้ำ ”  Yang Yang อาจารย์ด้านวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แสดงความเห็น

        การติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์บนผืนน้ำนั้น แตกต่างจากการติดตั้งบนดินหรือบนหลังคา เพราะต้องเผชิญกับความยากลำบากเนื่องจากทุกชิ้นส่วนต้องกันน้ำ ทั้งแผงพลังงานและสายเชื่อมต่อ นอกจากนี้ โครงสร้างดังกล่าวก็ไม่ใช่ว่าจะนำไปลอยน้ำได้เฉยๆ เพราะต้องมีการทำการศึกษาเรื่องผล กระทบต่อคุณภาพน้ำก่อนการติดตั้ง และสำหรับญี่ปุ่น อีกหนึ่งประเด็นที่น่าห่วงคือสารพัดภัยธรรมชาติ เพราะญี่ปุ่นนับเป็นประเทศที่ประสบภัยธรรมชาติค่อนข้างเยอะ ไม่ว่าจะเป็นไต้ฝุ่น แผ่นดินไหว โคลนถล่ม หรือคลื่นยักษ์

        อย่างไรก็ดี เทคโนโลยีดังกล่าวนับว่าเหมาะกับประเทศญี่ปุ่นมากที่สุด เนื่องจากภูมิศาสตร์ของญี่ปุ่นที่เป็นหมู่เกาะและเต็มไปด้วยภูเขา ทำให้ญี่ปุ่นประสบปัญหาขาดแคลนที่ดินเนื่องจากปริมาณที่มีอยู่จำกัด ทางเลือกในการก่อสร้างแผงพลังงานแสงอาทิตย์จึงแทบจะตัดทิ้งไป แต่โชคดีที่ประเทศญี่ปุ่นนับว่ามีอ่างเก็บน้ำจำนวนมาก เนื่องจากการพัฒนาระบบชลประทานเพื่อการเกษตร ดังนั้นบริษัทพลังงานในญี่ปุ่นจึงสนใจผืนน้ำมากกว่าผืนดินในการลงทุน

        “ ญี่ปุ่นกำลังต้องการแหล่งพลังงานหมุนเวียนแห่งใหม่ หลังจากเกิดวิกฤตการณ์ที่ฟุกุชิมาที่ทำให้ต้องปิดโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ไปและจำเป็นต้องพึ่งพิงการนำเข้าแก๊สเหลวเพื่อผลิตพลังงาน ”  Eva Pauly ผู้จัดการด้านธุรกิจระหว่างประเทศ บริษัท Cielet Terre บริษัทจากประเทศฝรั่งเศสที่รับผิดชอบในด้านการติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์กล่าว  อย่างไรก็ดี การติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์บนผิวน้ำจะดูดซับแสงอาทิตย์และค่อยๆ ทำให้น้ำด้านล่างเย็นขึ้นและมืดขึ้น ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของสาหร่าย ซึ่ง LiseMesnager ผู้บริหารโครงการแสดงความเห็นต่อประเด็นนี้ว่า  “ นี่อาจเป็นผลกระทบทั้งเชิงบวกและเชิงลบ เพราะปริมาณสาหร่ายในน้ำมากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อน้ำ ดังนั้นการติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์ย่อมมีประโยชน์ แต่ถ้าแผงดังกล่าวถูกติดตั้งในพื้นที่ที่มีชนิดพันธุ์ใกล้สูญพันธุ์ ก็อาจจะส่งผลเสียได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่เราต้องรู้ก่อนว่า ในบริเวณนั้นมีสัตว์ชนิดใดอาศัยอยู่บ้าง ”

        โครงการดังกล่าวได้ดำเนินการตามกฎหมายสิ่งแวดล้อมระดับท้องถิ่น โดยจะทำการติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์ใจกลางอ่างเก็บน้ำ ห่างจากพื้นที่ริมตลิ่งที่มีสัตว์และพืชหลายชนิด นอกจากนี้บริษัทผู้ดำเนินการโครงการยังมองว่า พื้นที่อ่างเก็บน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้นน่าจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าในการก่อสร้างแผงพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากจะกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพในพื้นที่น้อยกว่า

        นอกจากพื้นที่น้ำจืดแล้ว พื้นที่น้ำเค็มก็ถือเป็นทางเลือกหนึ่งเพราะกว่า 3 ใน 4 ของพื้นผิวโลกถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทรและการติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์ก็คงไม่ต่างจากจุดเล็กบนผืนผ้าใบขนาดใหญ่ แต่การย้ายแผงพลังงานลอยน้ำไปในทะเลก็ยังถือเป็นแนวคิดในอนาคต เพราะจำเป็นต้องคำนึงถึงหลายปัจจัยเช่นคลื่น และการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำ เพราะสิ่งเหล่านี้อาจก่อความเสียหายและทำให้แผงพลังงานแสงอาทิตย์ต้องหยุดดำเนินการ นอกจากนี้ การติดตั้งแผงพลังงานนอกชายฝั่งยังมีต้นทุนสูง และขัดต่อแนวคิดที่ว่าแหล่งผลิตพลังงานควรจะอยู่ไม่ไกลจากพื้นที่ที่ใช้พลังงาน

ถอดความบางส่วนจาก ‘Solar Panels Floating on Water Will Power Japan's Homes’ โดย Bryan Lufkinเข้าถึงได้ที่ http://news.nationalgeographic.com/news/energy/2015/01/150116-floating-solar-power-japan-yamakura/ถอดความโดย รพีพัฒน์ อิงคสิทธิ์