ความร้อนใต้พิภพ: พลังงานทางเลือกแห่งอนาคต

ความร้อนใต้พิภพ: พลังงานทางเลือกแห่งอนาคต

โดย Jerome Rene Hassler
นิตยสารผู้จัดการ 360 องศา( มีนาคม 2554)

กลับสู่หน้าหลัก

ในบทความครั้งก่อนกล่าวถึงเหตุผลที่พลังงานนิวเคลียร์อาจไม่ใช่คำตอบของปัญหาพลังงานของไทย เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายที่ซ่อนเร้นมหาศาล และมีความเสี่ยงด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม ถ้าเช่นนั้นไทยควรใช้พลังงานทางเลือกใด หากไม่ใช่พลังงานนิวเคลียร์

โลกยังมีเทคโนโลยีพลังงานทางเลือกอีกมากมายที่สามารถนำมาใช้ได้ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม โรงไฟฟ้า พลังน้ำ/พลังก๊าซชีวภาพ (bio gas)/พลังเชื้อเพลิงชีวภาพ (bio fuel) ตลอดจนโรงไฟฟ้าพลังคลื่นน้ำ (tidal power station) ทั้งหมดที่กล่าวมา นับเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญและจะกล่าวถึงในฉบับต่อๆ ไป ส่วนในฉบับนี้จะกล่าวถึงเฉพาะพลังงานความร้อนใต้พิภพ (geo-thermal energy) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีอนาคตสดใส และกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วทั้งในประเทศ พัฒนาแล้วและกำลังพัฒนา ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ มีทั้งอินโดนีเซียและฟิลิปปินส์ที่เป็นผู้นำในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพ เพื่อใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีพลังงานสีเขียวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมชนิดนี้แล้ว

อะไรคือพลังงานความร้อนใต้พิภพ

โลกเป็นเหมือนเครื่องทำความร้อนขนาดมหึมาที่มีแกนกลางอุณหภูมิสูงหลาย พันองศาเซลเซียส แกนนี้อยู่ลึกลงไปใต้ดิน 6,000 กิโลเมตร ดังนั้น ชั้นดินและชั้นหินต่างๆ ที่อยู่ใต้โลก จึงไม่ได้มีอุณหภูมิเท่ากับ บนพื้นผิวโลก การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี การเคลื่อนไหวภายในภูเขาไฟและรังสี จากดวงอาทิตย์ที่พื้นผิวของโลกดูดซับเอาไว้ ทำให้ชั้นดินใต้พื้นผิวโลกมีอุณหภูมิสูงกว่าบนพื้นโลกอย่างมาก ลึกลงไปเพียงแค่ 30 เมตรจากผิวโลก ก็สามารถวัดความแตกต่างของอุณหภูมิได้แล้ว โดยเฉลี่ยทุกๆ 33 เมตรที่ลึกลงไปใต้ดิน อุณหภูมิจะสูงขึ้น ประมาณ 1 องศาเซลเซียส

ความแตกต่างของอุณหภูมินี่เอง ที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในการผลิตไฟฟ้าปริมาณมหาศาล ด้วยการขุดเจาะลงไปใต้เปลือกโลก เพื่อปลดปล่อยน้ำร้อนใต้ดินและ ลมหรือไอร้อนออกมาจากใต้โลกให้ขึ้นมาสู่บนพื้นผิวโลก ซึ่งแต่ละแห่งมีความลึกต่าง กันตามสภาพภูมิศาสตร์และสถานที่ตั้ง บางแห่งขุดลึกเพียงไม่กี่ร้อยเมตร บางแห่ง อาจต้องขุดลึกถึง 5 กิโลเมตรเพื่อนำความ ร้อนจากใต้พิภพขึ้นมาใช้ แต่โดยทั่วไปแหล่งพลังงานความร้อนจะกระจุกตัวอยู่ใกล้ๆ บริเวณที่มีแผ่นเปลือกโลกบาง หรือสังเกตง่ายๆ คือบริเวณที่มีภูเขาไฟ ทั้งตัวอย่างในประเทศอินโดนีเซีย ฟิลิปปินส์ หรือไอซ์แลนด์ ก็ล้วนแต่เป็นประเทศที่มีภูเขาไฟทั้งสิ้น สรุปแล้ว การผลิตไฟฟ้าโดย ใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ จึงเป็นการผลิตไฟฟ้าโดยใช้น้ำร้อนจัดและไอร้อนที่พบในชั้นหินที่อยู่ใกล้กับบริเวณแผ่นเปลือก โลก ด้วยการนำเทคโนโลยีการขุดเจาะน้ำมันหรือน้ำพุร้อนมาใช้ เพื่อเข้าถึงน้ำร้อน จัดที่อยู่ใต้ดิน และนำมาใช้เป็นพลังงานหมุนกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพมีกี่ชนิด

มี 3 ชนิด ที่พบมากที่สุดคือ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแบบ flash steam plant โรงไฟฟ้าแบบนี้จะดึงน้ำร้อน ที่มีความดันสูง เข้าสู่ถังที่มีความดันต่ำ ซึ่ง จะทำให้เกิดไอน้ำพลุ่งขึ้นดันกังหันให้หมุน โรงไฟฟ้าแบบ flash steam ต้องการน้ำที่มีอุณหภูมิสูง 150 องศาเซลเซียสเป็นอย่างต่ำ

ชนิดที่สองเรียกว่า dry steam plant ใช้เทคโนโลยีที่ง่ายที่สุด เนื่องจากใช้ไอร้อนจากใต้ดินโดยตรง โดยใช้ไอร้อนที่มีอุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียสหรือมากกว่ามาหมุนกังหัน โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ flashing equipment เหมือนชนิดแรก

โรงไฟฟ้า 2 แบบนี้เป็นแบบที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพเพื่อการค้า และบางครั้งโรงไฟฟ้าทั้งสองแบบนี้ถูกเรียกรวมกันว่าเป็นระบบ direct-cycle type เนื่องจากนำไอร้อนจากใต้ดินมาใช้หมุนกังหันโดยตรง

ส่วนแบบที่สามเรียกว่าระบบ 2 วงจร หรือ indirect cycle power plant เป็นการออกแบบโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแบบล่าสุดที่มีอยู่ในขณะนี้ สามารถ รับของเหลวที่มีอุณหภูมิไม่สูงมาก เพียง 57 องศาเซลเซียส หลักการคือนำของเหลว ชนิดที่สองที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำไปผ่านน้ำร้อนจากใต้พิภพที่มีอุณหภูมิไม่สูงมากนัก แต่สามารถทำให้ของเหลวชนิดที่สองเปลี่ยนเป็นไอน้ำและไปหมุนกังหันได้

อนาคตของพลังงานความร้อนใต้พิภพ

ตลาดพลังงานความร้อนใต้พิภพยังคงมีขนาดเล็ก แต่เติบโตอย่างรวดเร็ว ในปี 2007 ทั่วโลกมีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพรวม 10 กิ๊กกิวัตต์ ใน 24 ประเทศ โดยมีสหรัฐฯ ฟิลิปปินส์ อินโดนีเซียและเม็กซิโกเป็นผู้นำ

นอกจากนี้ยังมีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพโดยตรงอีก 28 กิ๊กกะวัตต์ เพื่อใช้ในระบบทำความร้อนใน อาคารบ้านเรือน (district heating) ระบบ ทำความร้อนในพื้นที่ขนาดเล็ก ในสปา ใน กระบวนการอุตสาหกรรม การเปลี่ยนน้ำทะเลเป็นน้ำจืด (desalination) และการ นำไปใช้ในการเกษตร

แม้ว่าในปัจจุบันพลังงานความร้อนใต้พิภพยังมีบทบาทน้อยมาก เช่น ในเยอรมนี ประเทศผู้ส่งออกใหญ่อันดับ 2 ของโลกรองจากจีน แต่พลังงานความร้อนใต้พิภพ มีส่วนแบ่งตลาดเพียง 0.2% ในตลาดพลังงานแบบหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ ในเยอรมนี และเพียง 2.4% ในตลาดพลังงานที่ได้จากความร้อน แต่ประโยชน์และศักยภาพของพลังงานชนิดนี้มีมากมาย มหาศาล เพราะพลังงานความร้อนจากใต้พื้นโลกสามารถนำมาใช้เมื่อใดก็ได้ตลอด 24 ชั่วโมง และมีมากพอที่จะสนองความต้องการพลังงานของประเทศได้ทั้งประเทศ อย่างเช่นไอซ์แลนด์ พลังงานส่วนใหญ่ของ ประเทศนี้ผลิตโดยใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ ดังนั้น หลายประเทศในยุโรปจึงเริ่ม มีโครงการนำร่องขนาดใหญ่หลายโครงการ ที่เกี่ยวกับพลังงานความร้อนใต้พิภพ และทำให้คาดว่าแหล่งพลังงานชนิดนี้จะมีส่วน ช่วยในการสนองความต้องการพลังงานของยุโรปในอนาคตได้อย่างมาก

มีหลายสาเหตุที่ทำให้พลังงานความ ร้อนใต้พิภพไม่อาจเดินหน้าไปได้เร็วเท่ากับ พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม ที่สำคัญที่สุดคือ ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งซึ่งแพงกว่าการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์และกังหันลมมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างถูก

ปัญหาที่ท้าทายมากอีกอย่างคือ ไม่มีโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแห่งใด ที่เหมือนกันแม้แต่แห่งเดียว โรงไฟฟ้าโดยทั่วไปสามารถควบคุมขนาดของหม้อไอน้ำ (boiler) ซึ่งทำให้กำหนดขนาดที่แน่นอนของกังหันไอน้ำได้ แต่การจะนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้นั้น หมายความว่า การติดตั้งโรงงานแต่ละแห่งและระบบท่อ จะต้องถูกปรับให้เข้ากับสถานที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ ที่พบแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ซึ่งมีลักษณะภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูง เนื่องจากการจะสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแต่ละแห่ง จะต้องมีการออกแบบและผลิตอุปกรณ์ทั้งหมดขึ้นเป็นพิเศษ เพื่อจะใช้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน แห่งนั้นเพียงแห่งเดียว

ยิ่งไปกว่านั้น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพจะต้องออกแบบตามปริมาณของไอน้ำที่ได้จากอ่างเก็บน้ำของโรงไฟฟ้า หมายความว่าการออกแบบกังหันจะต้องมีความยืดหยุ่นมากพอที่จะรับความดันของ ไอน้ำและการไหลของมวลน้ำขนาดใหญ่ที่แตกต่างกันหลายระดับได้ จึงกลายเป็นปัญหาน่าปวดหัวให้แก่ฝ่าย supply chain และ logistics ซึ่งต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีมาตรฐานเดียวกัน เพื่อช่วยลดค่าใช้จ่าย และลดเวลาในการรอคอยสินค้าที่สั่งซื้อ (lead-time)

ประการต่อมา เพื่อป้องกันไม่ให้ การขุดเจาะลงไปใต้ดิน เพื่อสร้างโรงไฟฟ้า พลังความร้อนใต้พิภพ ทำให้เกิดแผ่นดินไหวหรือผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ จึงจำเป็นต้องสำรวจพื้นผิวทางภูมิศาสตร์และดิน ก่อนที่จะสามารถเริ่มกระบวนการขุดเจาะและติดตั้งได้ การขุดเจาะเองต้องเสียทั้งค่าใช้จ่ายแพงและเสียเวลามาก เนื่องจากมักต้องมีการเจาะทะลุชั้นหินแข็ง

นอกจากนี้ ไอร้อนจากใต้พิภพมักมีก๊าซปนอยู่ด้วยราว 3% และ 90% ของก๊าซนี้คือคาร์บอนไดออกไซด์ อีก 2-3% เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และที่เหลือเป็นก๊าซแอมโมเนีย ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนกังหันไอน้ำและท่อส่งได้ นั่นหมายความว่าไม่อาจ ใช้เหล็กธรรมดาในส่วนของโรงไฟฟ้าที่ต้องสัมผัสกับไอน้ำ และต้องใช้สเตนเลส ซึ่งแพงกว่าแทน

อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายที่แพงลิ่วในช่วงต้นเนื่องจากค่าติดตั้งที่เสียค่าใช้จ่าย มากนั้นอาจลดลงได้ เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการจัดการโรงงานต่ำ ทำให้สามารถตั้งราคาพลังงานความร้อนใต้พิภพที่พอจะแข่งขันได้

อีกปัจจัยหนึ่งที่ชี้ว่าพลังงานความร้อนใต้พิภพจะมีอนาคตสดใสคือ ผู้ผลิตเครื่องมืออุปกรณ์ของโรงไฟฟ้าซึ่งร่วมมือกัน หลายชาติ ได้หันมาสนใจตลาดนี้และได้สร้างอุปกรณ์เครื่องมือสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขึ้นมากมาย

สำหรับไทยคาดว่าความต้องการใช้พลังงานจะพุ่งขึ้น 4-5 เท่าเมื่อเทียบกับปี 2000 ภายใน 10 ปีข้างหน้า ควรจะหันมาใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพแทนพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีความเสี่ยงสูง เช่นเดียวกับประเทศกำลังพัฒนาอย่างเม็กซิโก อินโดนีเซีย และฟิลิปปินส์ ซึ่งได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่า พลังงานความร้อนใต้พิภพ คือคำตอบสำหรับการรับมือกับการพัฒนาทางเศรษฐกิจและสังคมที่รวดเร็ว และความต้องการใช้พลังงานที่เพิ่มสูงอย่างรวดเร็วได้ไม่แพ้พลังงานประเภทอื่น

กลับสู่หน้าหลัก

ผลงานนี้ ใช้สัญญาอนุญาตของครีเอทีฟคอมมอนส์แบบ แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-ไม่ดัดแปลง 3.0 ประเทศไทย