พลังงานฟรีๆ จากแสงอาทิตย์ (ไม่ใช่มีเฉพาะโซลาร์เซลล์)

 ทางฟิสิกส์

ดร. สุรชัย สถิตคุณารัตน์
บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
นิติรัตน์ โสภณพิศ
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน


ซึ่งเป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านกระบวนการทางฟิสิกซ์ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตามลำดับ ซึ่งในอดีตประเทศไทยได้มีการสนับสนุนเป็นอย่างมาก แต่ปัญหาเนื่องจากต้นทุนที่ใช้ในการผลิตต่อหน่วยที่สูงเมื่อเทียบกับไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ตามปกติ (Conventional Electricity) ทำให้ระบบนี้เหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่มีลักษณะภูมิประเทศที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการติดตั้งสายส่งไฟฟ้าเข้าไปเช่น พื้นที่เกาะต่างๆ พื้นที่ในที่ทุรกันดาร แต่จริงๆ แล้ว ยังมีระบบอีกอย่างที่นำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์คือ “พลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อน” หรือ Solar Thermal (ST) ซึ่งอาจใช้ในรูปของน้ำร้อน ลมร้อน (อบแห้งผลิตผลทางการเกษตร) หรือแม้กระทั่งไอน้ำอุณหภูมิสูงเพื่อผลิตไฟฟ้าผ่านกังหันไอน้ำ แต่ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะการใช้ในรูปของน้ำร้อน ซึ่งมีการใช้กันมากและมีศักยภาพสูงในประเทศไทย






พลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนคืออะไร
พลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนคือการนำความร้อนจากแสงอาทิตย์มาทำให้น้ำร้อนเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ ซึ่งคุณอาจจะใช้น้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์อย่างง่ายอยู่แล้วโดยไม่รู้ตัว กล่าวคือการที่ความร้อนจากแสงอาทิตย์ทำให้น้ำในแทงค์น้ำร้อนขึ้น แต่ความร้อนที่ได้มามักจะไม่คงที่ ไม่เหมาะสมกับการใช้งาน ระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์จะใช้เทคโนโลยที่ไม่ยุ่งยากนักคือ การใช้วัสดุคัดเลือก ซึ่งเป็นโลหะชนิดต่างๆ มาเป็นแผงที่ใช้รับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Collector) ซึ่งมีหลายประเภทเช่น แบบแผ่นราบที่ไม่มีแผ่นกระจก (Unglazed Flat Plate) แบบมีแผ่นกระจก (Glazed Flat Plate) แบบหลอดสุญญากาศ (Evacuated Tube) ซึ่งให้ความร้อนแก่น้ำได้ประมาณ 40-60 องศาเซลเซียส 60-120 องศาเซลเซียส และ 50-180 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ซึ่งผู้ใช้สามารถเลือกใช้ตามประเภทของการใช้งาน





Unglazed Flat Plate Glazed Flat Plate Evacuated Tube

ภายในแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์จะมีท่อนำของเหลว (Manifold) ที่จะนำความร้อนที่ได้รับไปถ่ายเทให้กับน้ำในถังเก็บน้ำร้อน ซึ่งภายในถังนี้จะบรรจุเครื่องทำน้ำร้อนจากแหล่งพลังงานอื่นๆ (Heater) เพื่อใช้ในเวลาไม่มีแสงอาทิตย์เช่น ไฟฟ้า ก๊าซหุงต้ม หรือ น้ำมันเตา ขั้นอยู่กับระบบที่ใช้งานเป็นประเภทใดเช่น ระบบไหลเวียนธรรมชาติ (Natural Circulation) หรือ (Thermosyphon) ที่มักจะใช้ตามบ้านพักอาศัยและระบบไหลเวียนบังคับ (Force Circulation) ที่ใช้กับระบบขนาดใหญ่เช่น โรงแรม โรงพยาบาล และโรงงาน

พลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนมีศักยภาพในการช่วยประหยัดพลังงานหรือไม่
มีผู้คนมากมายที่เข้าใจว่าระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ได้กับบ้านพักอาศัยเท่านั้นซึ่งหากพิจารณาในประเด็นของการประหยัดพลังงานอาจจะมีนัยสำคัญน้อย แต่ในความเป็นจริงระบบนี้สามารถใช้ได้ดีกับโรงแรม โรงพยาบาล ที่มีการใช้น้ำร้อนเป็นปริมาณมากในการอาบน้ำ ใช้ในการซักผ้า แม้กระทั่งในโรงงานที่มีการใช้น้ำร้อนในปริมาณมากๆ เช่น โรงงานอาหาร โรงงานสิ่งทอ แต่ต้องมีการออกแบบที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรมเพราะ ระบบนี้มีจุดอ่อนในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ จะต้องมีการออกแบบระบบน้ำร้อนสำรอง (Back-up) ให้ถูกต้อง แม้แต่ในโรงงานประเภทอื่นๆ ที่มีการใช้หม้อไอน้ำ ระบบนี้ก็สามารถที่จะช่วยประหยัดการใช้พลังงานในการต้มน้ำโดยการอุ่นน้ำ (Pre-heat) ก่อนที่จะเข้าหม้อไอน้ำ

ปัญหา อุปสรรคและแนวทางส่งเสริมการใช้ระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
แม้ว่าระบบนี้จะถูกนำมาใช้ในประเทศไทยมากกว่า 20 ปี แต่ไม่เป็นที่นิยม สาเหตุมาจากปัญหาต่างๆ ได้แก่
• ปัญหาต่อผู้ใช้
ผู้ใช้ขาดความรู้ความเข้าใจในการทำงานของระบบซึ่งอาจจะเกิดจากข้อมูลที่ได้จากผู้ขายไม่ถูกต้อง แม้กระทั่งโรงแรมและโรงพยาบาลบางแห่ง หัวหน้าช่างที่ดูแลยังไม่ทราบว่าระบบน้ำร้อนที่ได้มาจากการทำงานของระบบสำรอง ไม่ใช่มาจากพลังงานแสงอาทิตย์แต่อย่างใด นอกจากนั้นยังมีการขาดการให้บริการหลังการขายจากผู้ขาย และการหาซื้อได้ยาก

• ปัญหาจากผู้ขาย
ผู้ขายระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์หลายรายไม่มีความรู้ในระบบอย่างแท้จริงทำให้ผลงานที่ทำออกมาไม่ถูกต้อง ส่งผลให้ผู้ใช้มีความรู้สึกที่ไม่ดีต่อระบบนี้ ที่พบบ่อยๆ เช่น การออกแบบโครงสร้างรับน้ำหนักแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ได้มาตรฐานทำให้เกิดการแอ่นตัว ส่งผลให้แผงมีการหักงอ การออกแบบมุมรับแสงอาทิตย์ผิดทำให้แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เต็มประสิทธิภาพ การติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์ในการวัดอุณหภูมิน้ำร้อนผิดตำแหน่งส่งผลให้ระบบน้ำร้อนสำรองทำงานไม่ถูกต้อง การออกแบบตำแหน่งของถังน้ำร้อนไม่ถูกต้องโดยเฉพาะในระบบไหลเวียนธรรมชาติ ทำให้ระบบการหมุนเวียนของน้ำไม่มีประสิทธิภาพ ความมักง่ายของผู้ออกแบบที่ต้องการลดต้นทุน และความมักง่ายของผู้ติดตั้งอุปกรณ์ในภาคสนาม






แนวทางในการส่งเสริมการใช้ระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์มีหลายแนวทางได้แก่ การสนับสนุนหน่วยงานที่ใช้ระบบนี้อยู่แล้ว เช่น ส่งเสริมให้มีการจัดอบรมสัมมนาในโรงแรมที่มีระบบนี้ ลดภาษี ให้ความช่วยเหลือ ให้คำปรึกษาด้านเทคนิคกับบุคลากรของหน่วยงานนั้นๆ โดยไม่คิดค่าใช้จ่าย แม้กระทั่งการให้เงินกู้ดอกเบี้ยต่ำกับหน่วยงานที่ต้องการติดตั้งระบบนี้ การลดภาษีการนำเข้าของระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อน การเพิ่มกำแพงภาษีของระบบน้ำร้อนประเภทอื่นๆ



โดยเฉพาะระบบไฟฟ้า ส่งเสริมให้ผู้ประกอบการขนาดเล็กที่มีศักยภาพในการประกอบกิจการระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์เช่น ระบบปรับอากาศ ระบบหม้อน้ำรถยนต์ ระบบประปา งานเหล็ก/โครงหลังคา โดยการลดภาษีซึ่งสามารถเริ่มต้นทำในจังหวัดที่มีศักยภาพก่อนเช่น เชียงใหม่ เชียงราย พิษณุโลก ขอนแก่น นครราชสีมา ชลบุรี ประจวบคีรีขันธ์ และภูเก็ต นอกจากนี้การส่งเสริมให้มีชมรมของผู้ประกอบการระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเป็นการขยายตลาด สร้างความร่วมมือกันของผู้ประกอบการและช่วยในการตรวจสอบและกรองผู้ประกอบการที่ไม่มีคุณภาพให้หมดไป ทั้งนี้เป็นที่น่ายินดีที่กำลังจะมีการตั้งชมรมของผู้ประกอบการขึ้นในเดือนกันยายน 2550 นี้ อันเป็นผลจากการผลักดันของโครงการ Market Development for Solar Thermal Applications in Thailand (SolTherm Thailand) ซึ่งดำเนินการโดยบัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (JGSEE) สถาบันนานาชาติเพื่อการประหยัดพลังงาน (IIEC) และ Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ประเทศเยอรมัน โดยได้รับการสนับสนุนงบประมาณบางส่วนจากสหภาพยุโรปภายใต้ “EU-Thailand Small Projects Facility” ผู้สนใจโปรดดูรายละเอียดได้จาก www.soltherm-thailand.net

ขอบคุณบทความจาก วิชาการ.คอม

พลังงานทางเลือก : น้ำส้มควันไม้และการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะ

รางวัลลูกโลกสีเขียว

พลังงานทางเลือก : น้ำส้มควันไม้และการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะ

ภายใต้ความร่วมมือจากหนังสือพิมพ์รางวัลลูกโลกสีเขียว
หนังสือพิมพ์สำหรับคนรักษ์ป่าและสิ่งแวดล้อมกับวิชาการดอทคอม
http://www.pttplc.com/TH/Default.aspx

---

1. การเผาถ่าน / น้ำส้มควันไม้
การเผาถ่าน คือ กระบวนการเปลี่ยนให้ไม้กลายเป็นถ่าน ซึ่งจำแนกขั้นตอนเผาออกเป็น 4 ขั้นตอน คือ

1.1 การไล่ความชื้น (DEHYDRATION) อุณหภูมิ 20-270 องศาเซลเซียส แบ่งออกเป็น 2 ช่วง คือ ช่วงที่ 1 อุณหภูมิ 20 – 180 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่มีการให้ความร้อนเพื่อไล่ความชื้น ซึ่งก็คือน้ำที่อยู่ภายในเนื้อไม้ออกมา แต่ไม่มีน้ำที่สลายตัวจากโครงสร้างปนออกมาด้วย ลักษณะควันจะเป็นสีขาวปนสีน้ำเงินอ่อน ช่วงที่ 2 อุณหภูมิ 180 -270 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่มีการสลายตัวของเฮมิเซลโลส (HEMICELLULOSE) จะสลายตัวจนหมดที่อุณหภูมิ 260 องศาเซลเซียส การทำให้ความร้อนใกล้เคียงกันทั่วทุกจุดเตา ต้องพยายามรักษาอุณหภูมิให้อยู่ที่ 260 องศาเซลเซียสให้ได้นาน ควันช่วงนี้จะมีสีเหลืองจางๆ


1.2 การเปลี่ยนจากไม้เป็นถ่าน (CARBONIZATION) อุณหภูมิ 270 -300 องศาเซลเซียส แบ่งออกเป็น 2 ช่วงคือ ช่วงที่ 1 อุณหภูมิ 270 –300 องศาเซลเซียส เป็นช่วงที่ไม่ต้องเติมฟืนหน้าเตาแล้ว เตาจะมีความร้อนสะสมพอที่จะคลายความร้อนได้ เป็นการสลายตัวด้วยความร้อนที่สะสมไว้ในตัวเองที่อุณหภูมิ 275 องศาเซลเซียส และเซลลูโลสมีการสลายตัว ควันจะมีสีขามอมเหลืองกลิ่นฉุน เรียกว่าควันบ้า จากนั้นควันจะเริ่มเปลี่ยนเป็นสีเทา ช่วงนี้จะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิให้คงที่เป็นเวลานาน ช่วงที่ 2 อุณหภูมิ 300 – 400 องศาเซลเซียส ในช่วงนี้ร้อนสุดที่ 400 องศาเซลเซียส เซลลูโลสจะมีการสลายตัวต่อเนื่อง และที่ 310 องศาเซลเซียส สลิกนิน (ส่วนประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งของพืชในไม้เนื้อแข็ง) จะเริ่มสลายตัว


1.3 การทำให้ถ่านบริสุทธิ์ (REFINEMENT หรือ Refining) ถ่านจะสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ เมื่อเผาเสร็จที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียสแล้ว แต่ยังมีน้ำมันดิบ (Tar) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งอยู่ รวมทั้งค่าคาร์บอนเสถียรยังต่ำอยู่ อุณหภูมิพื้นเตาประมาณ 500 องศาเซลเซียสขึ้นไป จะเป็นการไล่น้ำมันดินออกไป เมื่ออุณหภูมิเตาด้านบนสูงถึง 700 องศาเซลเซียส ควันจะมีสีเริ่มใสจะต้องทำการปิดช่องอากาศเข้า ความร้อนจะมีการถ่ายเทลงมาที่พื้นอุณหภูมิจะใกล้เคียงกันที่ 500 องศาเซลเซียส


1.4 การทำให้เย็น (COOLING) ก่อนจะนำถ่านไม้มาใช้งาน ต้องปิดปล่องเตาทุกปล่อง ปล่อยให้ถ่านเย็น จนอุณหภูมิต่ำกว่า 50 องศาเซลเซียส เป็นการป้องกันไม่ให้ถ่านลุกติดไฟ เพราะถ่านที่มีความร้อน 60 – 70 องศาเซลเซียสสามารถลุกติดไฟได้เองเมื่อเจออากาศภายนอก


หากไม่สามารถผลิตถ่านคุณภาพสูงที่อุณหภูมิสูงได้ ถ่านที่ยังมีสารก่อมะเร็งจากน้ำมันดินอยู่ สามารถนำมาไล่สารก่อมะเร็งด้วยวิธีพื้นบ้านได้ โดยทำการก่อไฟให้ถ่านติดไฟ แล้วทิ้งระยะให้ถ่านติดไฟจนเป็นสีแดงทั้งแท่ง ก่อนจึงนำอาหารขึ้นปิ้งย่างบนเตาได้ น้ำมันดินจะระเหยไปไม่เกาะติดกับอาหารที่เรานำไปปิ้ง





น้ำส้มควันไม้ เป็นผลผลิตจากกระบวนการเผาถ่าน น้ำส้มควันไม้เป็นของเหลวที่เกิดจากการสลายตัวของสารสำคัญในเนื้อไม้ที่อยู่ในช่วงอุณหภูมิภายในเตาเท่ากับ 300 – 400 องศาเซลเซียส จะสลายตัวระเหยปนออกมากับควันไฟ การเก็บจะสังเกตจากช่วงที่มีควันสีขาวขุ่นปนเหลืองหรือเรียกว่าควันบ้า มีการจางลงก็สามารถเก็บน้ำส้มควันไม้ได้ 85% กรดอินทรีย์ 3 % สารอินทรีย์ต่างๆ อีก 12% จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้มากมาย อาทิ ป้องกันและกำจัดศัตรูพืช ช่วยเร่งการเจริญเติบโตของพืช เป็นสารปรับปรุงดินและใช้เป็นยารักษาโรคผิวหนังจึงเป็นที่นิยมในปัจจุบัน ทั้งด้านการเกษตร ปศุสัตว์ ทางการแพทย์ ฯลฯ น้ำส้มควันไม้จะใช้ประโยชน์ได้ต้องผ่านการตกตะกอน 90 วันก่อน จะมีการแยกชั้นเป็นส่วนของน้ำมันใส น้ำส้มควันไม้และน้ำมันดิน อยู่ในถังตกตะกอน หรือนำผงถ่านมาผสม 5% จะทำให้น้ำมันใส และน้ำมันดินถูกผงถ่านดูดซับตกตะกอนลงสู่ถัง ใช้เวลา 45 วัน ซึ่งวิธีการทำน้ำส้มควันไม้ให้บริสุทธิ์จะต้องทำ หลังจากทิ้งไว้ให้ตกตะกอน จะมีควันกัน 2 วิธีคือการกรองหรือการกลั่น


2. การผลิตก๊าซชีวภาพ



ถังหมักมหัศจรรย์ เพื่อครัวเรือนเปลี่ยนขยะเป็นก๊าซหุงต้ม (BIOGAS) เริ่มทำตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548 ได้รับแนวคิดการทำมาจากอาจารย์บุญมา ป้านประดิษฐ์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กำแพงแสน เป็นถังหมักก๊าซชีวภาพภายใต้ระบบการหมักไร้อากาศ โดยใช้มูลสัตว์เป็นตัวเริ่มปฏิกิริยาการหมัก และใช้ของเหลือจากการบริโภค เช่น เศษอาหาร พืชผัก ไม้ผล มาย่อยให้ละเอียด ใส่ลงในถุงหมัก เพื่อให้ จุลินทรีย์ย่อยสลาย จนได้ก๊าซ (CH455%) ประมาณ 60 ลิตร/วัน พอเพียงต่อการใช้เป็นเชื้อเพลิงในการปรุงอาหารประจำวัน และภายหลังจากการย่อยสลาย จะได้ปุ๋ยน้ำชีวภาพนำกลับไปใช้เพาะปลูกต่อไปได้ สามารถเติมเศษอาหารได้ต่อเนื่อง ลดปริมาณค่าใช้จ่ายจาก LPG และเป็นการรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมที่ดีพร้อมกัน

เอทานอลทดแทนเบนซินได้จริงหรือ

นิภาภรณ์ สีถาการ

เอทานอลทดแทนเบนซินได้จริงหรือ

อเมริกาสกัดข้าวโพดเป็นเชื้อเพลิงเอทานอล เพื่อเปลี่ยนตัวเองเป็นประเทศเอทานอลลดการนำเข้าน้ำมัน องค์การพลังงานหมุนเวียนของสหรัฐฯ (Renewable Fuels Association) กล่าวว่า ผลิตภัณฑ์เอทานอลภายในประเทศในปี 2549 มีมากกว่า 5,000 ล้านแกลลอน แต่ก็ยังเป็นจำนวนน้อยนิดเมื่อเทียบกับการบริโภคน้ำมันเบนซินและดีเซลจำนวน 140,000 ล้านแกลลอนต่อปี แต่ถึงกระนั้นปีนี้ก็ยังเป็นปีทองของเอทานอล

การใช้เอทานอลในขณะนี้อันที่จริงแล้วยังไม่แพร่หลายเท่าใดนัก ในชนบทของสหรัฐฯ มีขายเอทานอลเรียกว่า “E85” โดยผสมเอทานอล 85% กับน้ำมันเบนซินไร้สารอีก15% แต่เครื่องยนต์ที่ใช้จะต้องเป็นเครื่องยนต์ที่ออกแบบมาให้ใช้เชื้อเพลิงเอทานอลได้ มิฉะนั้นแล้วเอทานอลซึ่งมีคุณสมบัติไม่แตกต่างจากแอลกอฮอล์ก็จะกัดกร่อนและทำความเสียหายแก่เครื่องยนต์ แม้จะมีรถยนต์จำนวนหลายล้านคันที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นใช้เชื้อเพลิงเอทานอลได้ (แม้เจ้าของจะไม่รู้ก็ตาม) แต่สถานีบริการเอทานอลก็ยังมีจำกัดและขยายตัวอย่างช้าๆ

เอทานอล 1 บาเรล (Barrel) หรือ 42 แกลลอน ให้พลังงานเทีบยเท่ากับน้ำมันเบนซิน 28 แกลลอน เอทานอล 1 แกลลอนให้พลังงาน 80,000 Btu (British thermal unit) ในขณะที่น้ำมันเบนซินให้พลังงาน 119,000 Btu ต่อแกลลอน เมื่อเติมเอทานอลเต็มถังมันจะถูกเผาไหม้เร็วกว่าเบนซินถึง 33% นั่นหมายความว่า จะต้องเติมเอทานอลจำนวนมากกว่าเพื่อให้เครื่องยนต์วิ่งได้ระยะทางเท่ากัน โชคดีที่ราคาเอทานอลยังต่ำกว่าน้ำมันเบนซิน
การกลั่นเอทานอลนั้นคล้ายคลึงกับการกลั่นแอลกอฮอล์หรือสุราโดยทั่วไป คือ นำยีสต์ไปย่อยสลายแป้ง(คาร์โบไฮเดรต) ให้เป็นน้ำตาลและย่อยน้ำตาลให้เป็น แอลกอฮอล์และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จากนั้นแอลกอฮอล์ถูกนำมาต้มแล้วควบกลั่น ให้กลายเป็นของเอทานอลในรูปของของเหลว

กระบวนการผลิตเอทานอน

ก๊าซธรรมชาติประมาณ 36,000 Btu ถูกนำมาใช้ในการให้ความร้อนในกระบวนการผลิตเอทานอล 1 แกลลอน เมื่อปี 2533 ราคาก๊าซธรรมชาติยังอยู่ที่ 3 ดอลลาร์ต่อ 1 ล้านBtu และได้ขึ้นเป็น 14 ดอลลาร์เมื่อปลายปีที่แล้วเนื่องจากความต้องการใช้ที่เพิ่มขึ้นมากผลักราคาให้สูงขึ้น ดูเหมือนว่าการใช้และนำเข้าก๊าซธรรมชาติมากเกินไปสำหรับผลิตเอทานอลอาจต้องทำให้อเมริกาต้องคิดทบทวนใหม่ว่า จริงหรือที่เอทานอลจะเป็นพลังงานที่ยั่งยืน นอกจากนี้แล้ว อเมริกายังประสบปัญหาด้านการขาดแคลนวัตถุดิบ คือ ข้าวโพดซึ่งเป็นปัจจัยหลักในการผลิต นายเดวิด ไพเมนเทล (David Pimentel) ได้ทำหนังสือถึงวุฒิสมาชิก จอห์น แมคแคน (Senator John McCain) แห่งรัฐอะริโซนา ต้นปี 2548 แจ้งว่าในการผลิตเอทานอล 3,400 ล้านแกลลอนใช้ข้าวโพด14% ที่เก็บเกี่ยวได้ในประเทศ และถ้าใช้ข้าวโพดทั้งหมดภายในประเทศ ก็จะผลิตเอทานอลได้เพียง 7% ของความต้องการใช้เท่านั้น ดูเหมือนว่าเกษตรกรผู้ปลูกข้าวโพดในอเมริกาจะไม่มีทางผลิตข้าวโพดได้เพียงพอกับความต้องการนั้น ส่วนนักวิจารณ์ให้ความเห็นว่า ข้าวโพดเหล่านั้นควรจะเป็นสินค้าส่งออก หรือควรจะส่งข้าวโพดเหล่านั้นไปเป็น “อาหาร” ให้ผู้หิวโหยอีกมากมายในโลก

เป็นที่รู้กันดีว่า เอทานอลที่ใช้กับยานยนต์ในสหรัฐฯทั้งหมดนั้นมาจากข้าวโพด และต้องอาศัยพลังงานจำนวนมากในการผลิต งานวิจัยบางชิ้นชี้ว่า เอทานอล 1 แกลลอนใช้พลังงานในการผลิตมากกว่าที่เอทานอลแกลลอนนั้นจะให้พลังงานเมื่อถูกนำมาใช้ ขณะที่บางกลุ่มก็ยืนกรานว่า เอทานอลนั้นให้พลังงานมากกว่าพลังงานที่ใช้ในการกลั่น แม้จะมากกว่าเพียงน้อยนิดก็ตาม ส่วนการลดผลกระทบในการเกิดภาวะเรือนกระจกก็มีเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซิน หากโรงกลั่นยังใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นแหล่งให้ความร้อนในกระบวนการผลิต

ผู้ผลิตบางรายหาทางออกโดยใช้ถ่านหิน และไฟฟ้า (ซึ่งโรงไฟฟ้าก็มีถ่านหินเป็นวัตถุดิบ)แทน แต่ถ่านหินก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก เพิ่มมลพิษให้กับสิ่งแวดล้อมยิ่งเสียกว่าการใช้น้ำมันเบนซินธรรมดาในเครื่องยนต์เป็นทวีคูณ ดูเหมือนว่า เอทานอลนอกจากจะไม่คุ้มค่าทางด้านเศรษฐกิจแล้วยังไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ยกเว้นเสียแต่ว่า ผู้ผลิตจะใช้ “เซลลูโลส” เป็นวัตถุดิบในการผลิตแทนเมล็ดข้าวโพด

เซลลูโลส (Cellulose) คือ ส่วนที่เป็นลำต้น เช่น ต้นข้าวโพด ต้นหญ้า (เช่น Switchgrass ที่ต้องการปุ๋ยน้อยและโตเร็ว) เปลือกไม้ ต้นอ้อย แม้อ้อยจะมีปริมาณน้ำตาลสูงและให้แอลกอฮอล์มากกว่าข้าวโพด แต่ก็มีขีดจำกัดคือสภาพอากาศของอเมริกาไม่เหมาะสมต่อการเพาะปลูกอ้อยและค่าแรงก็สูงเกินไป ทำให้ไม่คุ้มค่าต่อการผลิตเป็นอุตสาหกรรม ฉะนั้นเซลลูโลสที่เหมาะสมก็คือ คือ ลำต้นข้าวโพดหรือต้นหญ้า ซึ่งดูเหมือนจะได้กำไรสองต่อ นั่นคือ ต้นข้าวโพดและหญ้าได้มาโดยแทบไม่ต้องลงทุนและยังใช้พลังงานน้อยกว่าการเก็บเกี่ยว ประการที่สองคือเมื่อเซลลูโลสถูกดึงเอาน้ำตาลออกไปแล้ว กากเซลลูโลสที่เหลือก็เป็นเชื้อเพลิงอย่างดี บริษัทไอโอเกน (Iogen Corporation) ผู้นำการวิจัยเรื่องเอทานอลจากเซลลูโลสแห่งอเมริกาเหนือคาดการณ์ว่า เมื่อสร้างโรงกลั่นเพื่อผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสในทางการค้า ความร้อนที่ได้จากการเผากากเซลลูโลสเพียงพอต่อการทำน้ำให้เดือดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่า 2 อย่างคือ เอทานอลและกระแสไฟฟ้า แม้ว่าจะมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาบ้างจากการเผากากเซลลูโลส แต่การปลูกข้าวโพดและหญ้าก็เป็นการดึงเอาก๊าซนั้นกลับมาใช้อีก จากการวิจัยการขับขี่ระยะ 1 ไมล์โดยใช้เชื้อเพลิงเอทานอลจากเซลลูโลสนั้น พบว่าการเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในระดับใกล้ศูนย์หรือต่ำกว่าศูนย์ ซึ่งถือว่าอยู่ในระดับที่ต่ำมากเป็นที่น่าพอใจ

แต่ก็ไม่วายที่จะประสบปัญหาอยู่ดี เนื่องจากแบคทีเรียหรือเชื้อราที่ใช้ย่อยสลายเซลลูโลสนั้นมีไม่เพียงพอต่อการใช้เมื่อพัฒนาเป็นอุตสาหกรรม แบคทีเรียหรือเชื้อราเหล่านั้นบ้างอยู่ในป่าลึก บ้างอยู่ในท้องของปลวก(ที่ทำให้ปลวกกินบ้านไม่ได้เป็นหลังๆ) เอาเข้าจริงการจะนำแบคทีเรียและเชื้อราพวกนั้นมาเพาะเลี้ยงเพื่อการใช้งานกลับยากกว่าการเพาะเลี้ยงยีสต์เสียอีก

เชื้อรา“Jungle rot”จากการดัดแปลงพันธุกรรม

บริษัทไอโอเกนได้ทำการทดลองหลายอย่างเพื่อแก้ไขปัญหา เช่นการค้นพบเชื้อรา“Jungle rot” (ป่าเน่า) จากการดัดแปลงพันธุกรรม Guam ซึ่งเป็นราชนิดหนึ่งมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Trichoderma reesei โดยราชนิดนี้ให้เอนไซม์ที่ย่อยสลายเซลลูโลสในปริมาณมากทำให้สามารถผลิตเอทานอลได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ยังมีการค้นพบการใช้เอนไซม์จากเห็ด การดัดแปลงพันธุกรรมยีสต์ รวมถึงการดัดแปลงพันธุกรรมข้าวโพดให้ย่อยสลายตัวเองเป็นเอทานอลให้เร็วขึ้น

สรุป หากจะต้องพึ่งพาเอทานอลจากเมล็ดข้าวโพดเป็นหลัก อเมริกาก็จะยังประสบปัญหาการขาดแคลนผลผลิตข้าวโพดในประเทศ และการสกัดเอทานอลจากเมล็ดข้าวโพดยังไม่ได้ช่วยลดผลกระทบต่อการเกิดก๊าซเรือนกระจกหากโรงกลั่นยังใช้ก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหินเป็นวัตถุดิบ แม้เอทานอลจากเซลลูโสส จะเป็นทางออกพลังงานอย่างยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ก็ยังไม่มีนักลงทุนรายใดที่มีทีท่าว่าพร้อมที่จะทำการผลิตเป็นอุตสาหกรรม อนาคตเอทานอลจะทดแทนน้ำมันเบนซินได้หรือไม่นั้น ก็คงต้องรอต่อไป

อ้างอิงจาก

“Can Ethanol replace Gasoline?” Scientific American, January 2007, v.296 i.1, p. 28-35.

ค้นคว้าเพิ่มเติมหัวข้อนี้ได้ที่

1.“การสร้างยีสต์ดัดแปลงพันธุกรรมให้สามารถผลิตเอทานอลได้เร็วขึ้น”
จาก Vnews http://www.Vcharkarn.com
2. Ethanol Fuels: Energy balance, Economics, and Environmental Impacts are negative. David Pimentel in Natural Research, Vol.12, no.2 pages 127 – 134; June 2003. http://www.Ethanol-gec.org/netenergy/neypimental.pdf
3. Updated Energy and Greenhouse Gas Emissions: Results of Fuel Ethanol.
Micheal Wang in the 15th International Symposium on Alcohol Fuels, September 26 – 28, 2005. http://www.transportation.anl.gov/pdfs/TA/354.pdf
4. Plan B2.0: Rescuing a Planet under Stress and a Civilization in Trouble.
Expanded and updated edition. Lester R Brown. W.W.Norton, 2006. http://www.25x25.org     

การนำเอาแสงแดดมาทำให้เกิดความเย็น

การนำเอาแสงแดดมาทำให้เกิดความเย็น

พลังงานแสงอาทิตย์ถือเป็นพลังงานจากธรรมชาติที่ถือว่าเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดและการนำเอาพลังงานประเภทนี้มาประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์หรือระบบต่างๆในชีวิตประจำวันก็ช่วยให้เราลดการทำลายสิ่งแวดล้อมลงไปได้มาก

นักวิทยาศาสตร์จึงคิดค้นและพัฒนาวิธีการนำเอาแสงอาทิตย์ที่ส่องสว่างมาทำให้ระบบทำความเย็นทำงานได้เหมือนดังตู้เย็นทั่วไปที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นตัวให้พลังงานในการทำงานเพื่อทำความเย็น โครงงานนี้มีชื่อว่า MEDISCO และถือว่าเป็นผลงานของนักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Fraunhofer Institute for Solar Energy System ISE เมืองไฟร์บูร์ก ประเทศเยอรมันนี

โดยนักวิทยาศาสตรํได้เปิดเผยถึงข้อมูลที่ได้จากการทดลองและความเป็นไปได้ในการนำเอาแสงอาทิตย์มาช่วยทำระบบทำความเย็นทำงานได้ ซึ่งการทดลองใช้งานระบบไปก็มีที่โรงกลั่นเหล้าองุ่นในเมืองทูนิเซีย และโรงรีดนมในโมรอกโค และพบว่าการทำงานของระบบเป็นที่น่าใจและมีความเป็นไปได้ที่จะทำการพัฒนาระบบนี้ให้สามารถใช้งานได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมต่างๆ โรงงานมหาวิทยาลัยและครัวเรือนที่ต้องการ โดยเฉพาะเมืองที่อยู่ในภูมิภาคแถบเมดิเตอร์ริเนียนที่มีการส่องสว่างของแสงอาทิตย์ที่ยาวนานในแต่ละวัน และในบางฤดูกาลก็มีระยะเวลาของกลางวันที่ยาวนานกว่ากลางคืน

การใช้งานระบบทำความเย็นจากแสงอาทิตย์ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายที่แสนแพงในการจ่ายค่าไฟในแต่ละเดือน และยังช่วยลดการทำงานสภาวะแวดล้อมของโลกได้อีกด้วย

ระบบทำความเย็นจะทำงานตลอดเวลาที่การส่องสว่างของแสงอาทิตย์ นั่นก็หมายความว่าการที่ภายนอกมีอากาศที่ร้อน ระบบจะสามารถสร้างความเย็นเกิดขึ้นภายในได้มากขึ้น ซึ่งความสัมพันธ์จะตรงข้ามกัน การแช่เนื้อสัตว์ ผัก นม หรืออาหารที่เสียง่ายเมื่อเจออากาศร้อนก็จะช่วยถนอมอาหารได้เป็นอย่างดี เหมือนการเก็บอาการเหล่านี้ในตู้เย็น

ระบบที่จะมีการติดตั้งแผ่นดูดซับความร้อนที่ได้มาจากแสงอาทิตย์ และความร้อนที่เก็บกักได้สามารถทำให้น้ำเดือดได้ถึง 200 องศา และความร้อนนี่เองจะกลายเป็นพลังงานที่ส่งไปยังระบบทำความเย็นแทนที่พลังงานไฟฟ้า และพลังงานและขั้นตอนการทำงานก็จะผ่านกระบวนการจนได้อุณหภูมิที่ 0 องศาเป็นผลลัพธ์

ในตอนนี้ โครงการ MEDSICO ยังอยู่ในขั้นตอนการทดลองและคาดว่าจะสามารถนำไปใช้ทั่วไปในฟาร์ม อุตสาหกรรรม และ โรงงานที่ต้องการตู้เก็บความเย็นในการเก็บกักอาหาร และสินค้า โครงงานนี้ได้รับเงินสนับสนุนจาก European Commission โดย Polytechnic University of Milan

ที่มา

http://www.physorg.com/news192122852.html

โดย

ธนัช

ก๊าซไฮโดรเจน แหล่งพลังงานทดแทนที่ไม่มีวันสูญสิ้น

โดย ดร. กิตติศักดิ์ หยกทองวัฒนา

ก๊าซไฮโดรเจน แหล่งพลังงานทดแทนที่ไม่มีวันสูญสิ้น

เรียบเรียงจาก Brochure "Realizing A Hydrogen Future" โดย Department of Energy, USA 


คงเป็นที่ทราบกันดีว่า ขณะนี้ปริมาณน้ำมันดิบบนโลก ได้ร่อยหรอลงไปเรื่อยๆ และในอีกไม่นาน ก็คงจะหมดไปจากโลก เมื่อถึงเวลานั้น พวกเราคงสงสัยว่า โลกเราจะเป็นอย่างไร ในยุคที่ไม่มีน้ำมัน ให้รถแล่นหรือปั่นไฟฟ้า ให้เราใช้ หลายๆประเทศทั่วโลก ได้ตระหนักถึงเรื่องนี้ และมีการเตรียมการในเรื่องนี้แล้ว แหล่งพลังงานทดแทน เป็นทำถามที่คนส่วนใหญ่พยายามที่จะตอบ มีการคิดค้นถึงความเป็นไปได้มากมาย ในการที่จะใช้เชื้อเพลิงอื่นๆ แทนการใช้น้ำมัน ตัวเลือกในขณะนี้ ที่หลายคนมองอาจจะเป็น ก๊าซ ธรรมชาติ หรือ methane, alcohol รูปแบบต่างๆ แต่อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงเหล่านี้ยังคงไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด ในทุกๆด้าน ปัจจัยที่ต้องคำนึงก็คือ ต้นทุนการผลิต ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เป็นต้น ในบทความนี้ กระผมขอแนะนำ แหล่งพลังงานทดแทนอีก รูปแบบหนึ่งที่หลายคน อาจมองข้ามไป แต่ขณะนี้ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น กำลังเป็นที่ตื่นตัว และมีการค้นคว้าวิจัยกันอย่างแพร่หลาย แหล่งพลังงานทดแทน ที่ผมจะพูดถึงนี้คือก๊าซ hydrogen นั่นเอง 


ทำไมถึงเป็น hydrogen? เหตุผลประการแรกก็คือ hydrogen เป็นธาต ุที่มีอยู่ในปริมาณ ที่มากที่สุดในจักรวาล บนโลกนี้ ธาตุ hydrogen เป็นส่วนประกอบ ของสสารแทบจะทุกชนิด ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดก็คือน้ำ ในน้ำหนึ่งโมเลกุล จะมี hydrogen เป็นส่วนประกอบ อยู่ถึงสองอะตอม เหตุผลที่สอง คงเป็นคำตอบ ในด้านสิ่งแวดล้อมได้ดี นั่นก็คือการเผาผลาญของก๊าซ hydrogen นั้นสะอาดมาก สิ่งที่ได้ก็คือน้ำ น้ำบริสุทธิ์นั่นเอง เหตุผลอีกประการหนึ่งก็คือ hydrogen นั้นไม่มีวันหมดไปจากโลก ก๊าซ hydrogen สามารถสกัดได้จากน้ำ เมื่อเผาผลาญ เราจะได้น้ำกลับมาอีก เหตุผลเหล่านี้ทำให้ก๊าซ hydrogen เป็นตัวเลือกที่ดีที่จะใช้ เป็นแหล่งพลังงานทดแทนน้ำมัน


ก๊าซ hydrogen สามารถนำมาใช้ใน fuel cell ซึ่ง hydrogen และ oxygen จะรวมตัวกัน ก่อให้เกิด พลังงานไฟฟ้า ความร้อน และน้ำ จริงๆแล้ว การเผาผลาญก๊าซ hydrogen นั้นได้มีการนำมาใช ้เป็นเชื้อเพลิงมานานแล้ว ในการส่งจรวดขึ้นไปในอวกาศ ควันขาวๆ ที่พุ่งออกมาก็คือน้ำนั่นเอง ในปัจจุบัน ก๊าซ hydrogen ส่วนมากนั้นผลิตจาก fossil fuels เช่นในกระบวนการกลั่นน้ำมัน เป็นต้น แต่ในอนาคตข้างหน้า คาดว่าเราจะสามารถ ผลิตได้โดยตรงจากน้ำ 


ก๊าซ hydrogen เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันสูญไปจากโลก เราสามารถแยกก๊าซ hydrogen ออกจากน้ำเพื่อนำมาใช้ เมื่อเผาผลาญก็จะได้น้ำมาเป็นผลผลิต อีกเป็นวัฏจักรเช่นนี้ไปเรื่อยๆ 


ในขณะนี้ทาง Department of Energy (DOE) ของสหรัฐอเมริกาได้มีการกำหนดนโยบาย ให้มีการเปลี่ยนมาใช้ hydrogen อย่างช้าๆ โดยในระยะสั้น อาจจะมีการผสมก๊าซ hydrogen กับก๊าซธรรมชาติเพื่อใช้ใน combustion engines ซึ่งการทำเช่นนี้ จะทำให้เครื่องยนต์ มีประสิทธิภาพมากขึ้นแต่ ในขณะเดียวกันก็เป็นการลดมลพิษลง อาจจะมีการตั้งโรงผลิตก๊าซ hydrogen ส่วนกลางขึ้น จากนั้นอาจจะมีการกระจาย ไปตามจุดแจกจ่ายต่างๆ เพื่อให้รถยนต์ที่ใช้ fuel cell สามารถที่จะเติมได้ ในระยะสั้นนี้ ก๊าซ hydrogen จะผลิตจากก๊าซธรรมชาต ิโดยกระบวนการ advance steam reforming


ในระยะกลาง จะมีการเปลี่ยนแปลง ทางโครงสร้างการใช้ไฟฟ้า ของโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ โดยที่ hydrogen fuel cell สามารถที่จะสร้างไฟฟ้า เพื่อใช้ได้ในอุตสาหกรรมนั้นๆ นอกจากนั้น บางโรงงาน อาจจะยังสามารถ ใช้ประโยชน์จากความร้อน และน้ำร้อนที่ได้จาก fuel cell อีกด้วย ในระยะกลางนี้ ก๊าซ hydrogen จะถูกผลิต จากถ่านหินและกระบวนการ pyrolysis หรือ gasification of biomass มีพืชบางชนิด สามารถที่จะนำมา สกัดเอาก๊าซ hydrogen ได้ ในระยะกลางนี้ จะมีการเพิ่มจำนวนรถ ที่วิ่งบนท้องถนนให้เป็นรถ ที่ใช้ hydrogen fuel cell มากขึ้นด้วย 


รถตัวอย่างที่ใช้ hydrogen fuel cells ในการขับเคลื่อน ในอนาคต เราอาจจะเห็นรถประเภทนี้แพร่หลายมากยิ่งขึ้น


ในระยะยาว จะเริ่มมีการผลิตก๊าซ hydrogen จากน้ำและแสงแดดซึ่งจะทำให้ hydrogen เป็น renewable energy พลังงานที่ไม่มีวันสูญสิ้น เมื่อถึงจุดนั้น เทคโนโลยีนี้จะซึมแทรกเข้าไป ในทุกชุมชน และเป็นหนึ่งสินค้าตัวหนึ่งที่ทุกคนต้องการ เช่นเดียวกับน้ำมันในปัจจุบัน

แนวโน้มของ Hydrogen Technology

การผลิต 
* Thermochemical processes - ใช้ความร้อนในการเปลี่ยน มวลชีวภาพให้กลายเป็นก๊าซผสม สามารถที่จะผลิต hydrogen ได้ 
* PhotobiologIcal processes - ใช้แสงแดดและกระบวนการ ทางชีวภาพของสาหร่ายเซลล์เดียว และแบคทีเรีย ในการแยกน้ำให้กลายเป็น hydrogen และ oxygen 
* Photoelectrochemical processes - ใช้ เทคโนโลยีของ semiconductor เพื่อที่จะแยกน้ำโดยใช้แสงแดด เช่น ใช้ไฟฟ้าจาก solar cell เป็นต้น 
การจัดเก็บ 

* Metal hydrides - เป็นตัวดูดซับและเก็บรักษา hydrogen สามารถปล่อยออกมาได้เพื่อใช้ในงาน 
* Carbon nanostructures - เป็นโครงร่างที่มีรูพรุนขนาดเล็กมากที่สามารถกัก hydrogen ไว้ได้โดยกระบวนการ capillary action ที่อุณหภูมิห้อง 

การใช้งาน 
* Phosphoric acid fuel cells - สามารถใช้ในการผลิตพลังงานในระยะสั้น 
* The proton exchange membrane fuel cell - เป็นตัวเลือกในการใช้งานระยะสั้นและระยะกลาง โดยเฉพาะการใช้งานในรถยนต์
* Solid oxide and molten carbonate fuel cells – เนื่องจากการเกิดความร้อน ในปริมาณมาก จึงถูกมองให้ใช้งานในการสร้าง ความร้อนและไฟฟ้า 


จะเห็นได้ว่า hydrogen technology นี้เป็นเทคโนโลยีใหม่ ซึ่งที่สหรัฐอเมริกานี้เอง ก็ยังอยู่ในช่วงศึกษาค้นคว้า งานวิจัยรูปแบบต่างๆทั้งในด้านการผลิต การใช้งานในรูปแบบต่างๆ ก็ได้รับการสนับสนุนอย่างเต็มที่ กระผมเขียนบทความสั้นๆนี้ขึ้น มีจุดหมายที่จะให้ประเทศไทย ทั้งในภาครัฐบาล นักวิจัย และองค์การต่างๆตระหนักถึง ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้ คงยังไม่สายเกินไป ที่จะเริ่มมีการวิจัยค้นคว้าทางด้านนี้ขึ้น ในประเทศของเรา และหวังว่า เราคงจะไม่ต้องไปซื้อเทคโนโลยี ชาวบ้านอีก 

พลังงานก๊าซชีวภาพ

พลังงานก๊าซชีวภาพ

       ก๊าซชีวภาพ เกิดขึ้นจากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์แบบไร้ออกซิเจน (anaerobic process) โดยที่ก๊าซชีวภาพจะมีก๊าซมีเทน (CH₄) เป็นองค์ประกอบหลักอยู่ประมาณ 50 – 80 % นอกนั้นเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และมีก๊าซ H₂S, N₂, H₂ อีก เล็กน้อย ดังนั้นจึงสามารถ นำมาใช้เป็นพลังงานทดแทนได้ ปัจจุบันสารอินทรีย์ที่นิยมนำมาผ่านกระบวนการนี้แล้วให้ก๊าซชีวภาพ คือ น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานแป้งมันสำปะหลัง โรงงานเบียร์ โรงงานผลไม้กระป๋อง เป็นต้น รวมทั้งน้ำเสียจากฟาร์มเลี้ยงสัตว์ จากกระบวนการดังกล่าวมีค่า COD ลดลงมากกว่า 80 % และได้ก๊าซชีวภาพ 0.3 – 0.5 ลบ.ม./กิโลกรัม COD ที่ถูกกำจัด ทั้งนี้ขึ้นกับคุณลักษณะของน้ำเสียแต่ละประเภท ก๊าซมีเทนมีค่าความร้อน 39.4 เมกะจูล/ลบ.ม. สามารถใช้ทดแทนน้ำมันเตาได้ 0.67 ลิตร ซึ่งเทียบเท่าพลังงานไฟฟ้า 9.7 kWh

ทฤษฎีการเกิดก๊าซชีวภาพ

ดังนั้น 1 g COD ที่ถูกกำจัด = 0.35 L CH4 (ที่ 0 °C, 1atm) หรือ 1 g COD ที่ถูกกำจัด = 0.395 L CH4 (ที่ 35 °C, 1atm) รูปแสดงการย่อย สลาย COD ในน้ำเสียด้วยกระบวนการใช้ออกซิเจน รูปแสดงการย่อย สลาย COD ในน้ำเสียด้วยกระบวนการไร้ออกซิเจน เรา สามารถคำนวณหาปริมาณก๊าซมีเทน (CH4) ที่เกิด จากกระบวนการไร้ออกซิเจนได้จากการ CH4 + 2O2 ....................... CO2+ 2H2O จะเห็นว่าทุกๆ 1 โมล ของมีเทน (22.4 L, 0 °C) จะถูกทำลายโดยออกซิเจน 2 โมล (หรือ 64 กรัม) ศักยภาพ เป็นที่ทราบกันอยู่ทั่วไปมลภาวะทางน้ำเป็นปัญหาหนึ่งที่จำเป็นต้องดำเนินการแก้ไข การระบายน้ำเสียทั้งจากชุมชนและโรงงานอุตสาหกรรม เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้น้ำในแหล่งรับน้ำธรรมชาติเน่าเสีย ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศน์วิทยา ตลอดจนต่อการอุปโภคและบริโภคของประชาชน การบำบัดน้ำเสียจึงเป็นมาตรการที่จำเป็นในการแก้ไขมลภาวะทางน้ำ แต่การบำบัดน้ำเสียก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายต่อชุมชนและโรงงานอุตสาหกรรม ดังนั้นการนำเทคโนโลยีที่สามารถลดค่าใช้จ่ายให้ต่ำลง และวิธีการอื่นที่สามารถใช้ประโยชน์จากน้ำเสีย จึงได้รับความสนใจอย่างมาก เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ เป็นวิธีการที่ได้รับความสนใจและนำมาประยุกต์ใช้ร่วมในการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม โดยก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้นี้ ประกอบด้วยก๊าซมีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีคุณสมบัติจุดไฟติดและให้พลังงานความร้อน ดังนั้นก๊าซชีวภาพนี้จึงสามารถใช้เป็นสารพลังงานได้โดยตรง จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของโรงงาน นอกจากนี้ยังสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียอีกด้วย หลักการกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยไม่ใช้ออกซิเจนอิสระ สารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกย่อยสลายภายใต้สภาวะไม่มีออกซิเจนอิสระ โดยกลุ่มแบคทีเรีย ที่ไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobes) การย่อยสลายนี้อาจแบ่งได้เป็นสามขั้นตอน ดังนี้ 1. Hydrolysis 2. Acidogenesis 3. Methanogenesis โดยสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและไม่ละลายน้ำจะถูกย่อย (Hydrolysis) ให้เป็นสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำลงและละลายน้ำได้ การย่อยสารอินทรีย์นี้โดยอาศัยน้ำย่อยที่ปล่อยออกมาจากเซลล์แบคทีเรีย จากนั้นโมเลกุลสารอินทรีย์จึงสามารถซึมผ่านผนังเซลล์แบคทีเรียเข้าไปได้ แบคทีเรียกลุ่มสร้างกรด (Acidogens) จะใช้สารอินทรีย์เหล่านี้เป็นอาหาร ปล่อยกรดอินทรีย์ออกมา ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรดน้ำส้ม กรดอินทรีย์ที่ผลิตได้จะถูกนำไปใช้โดยกลุ่มแบคทีเรียสร้างมีเธน (Methanogens) ได้มีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเรียกว่าก๊าซชีวภาพ (Biogas) ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นซึ่งประกอบด้วยมีเธน 60-70% และคาร์บอนไดออกไซด์ 30-40% มีคุณสมบัติจุดไฟติด จึงสามารถนำไปใช้เป็นสารพลังงานให้ความร้อนและอื่น ๆ ได้ ทั้งกลุ่มแบคทีเรียสร้างกรดและสร้างมีเธนมักพบอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ เช่นในดินในแปลงนาข้าว ท่อระบายน้ำเสีย คูคลองที่เน่าเสีย และในมูลสัตว์ต่าง ๆ ข้อมูลจาก กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน 

พลังงานชีวมวล

เทคโนโลยี พลังงานชีวมวล

การสันดาป (Combustion Technology) การสันดาปเป็นปฏิกิริยา การรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วพร้อมเกิดการลุกไหม้และ คายความร้อน ในการเผาไหม้ส่วนใหญ่จะไม่ใช้ออกซิเจนล้วนๆ แต่จะใช้อากาศแทนเนื่องจากอากาศมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยปริมาณ หรือ 23% โดยน้ำหนัก

การผลิต เชื้อเพลิงเหลว (Liquidification Technology)
การผลิต ก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification Technology)

กระบวนการ Gasification เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีอยู่ในชีวมวลที่สำคัญกระบวนการหนึ่ง ของการเปลี่ยนแปลงแบบ Thermal Conversion โดยมีส่วนประกอบของ Producer gas ที่สำคัญได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจน (H₂₎ และมีเทน _(CH4)

การผลิตก๊าซโดยการ หมัก (Anaerobic Digestion Technology)
การผลิตก๊าซจากชีวมวลทางเคมี ด้วยการย่อยสลายสารอินทรีย์ในที่ไม่มีอากาศหรือไม่มีออกซิเจนซึ่งเรียกว่า ก๊าซชีวภาพ (Biogas) ได้ก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นหลัก

การผลิตไฟฟ้าโดย ใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง

เตาแก๊สชีวมวลเป็นเตาที่จัดสร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับการหุงต้มอาหารในครัว เรือน โดยใช้เศษไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง โดยมีหลักการทำงานแบบการผลิตแก๊สเชื้อเพลิงจากชีวมวล (Gasifier) แบบอากาศไหลขึ้น (Updraf Gasifier) เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงในที่ที่จำกัดปริมาณอากาศให้เกิดความร้อนบางส่วน แล้วไปเร่งปฏิกริยาต่อเนื่องอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งให้กลายเป็นแก๊สเชื้อเพลิง ที่สามารถติดไฟได้ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สมีเธน (CH2) เป็นต้น

 

 

 

ข้อมูลจาก กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน