หน่วยที่ 14
พลังงานในอนาคต
พลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่มีมากที่สุดในโลก ปัจจุบันได้มีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้กันในรูปแบบต่างๆดังต่อไปนี้
- เซลล์แสงอาทิตย์หรือโซลาร์เซลล์ ใช้หลักการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยโซลาร์เซลล์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำชนิด P(บวก) และ N(ลบ) ประจุเข้าแบตเตอรี่และจ่ายไฟกระแสตรงไปใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เลย แต่ถ้าต้องการใช้เป็นกระแสสลับต้องผ่านอุปกรณ์แปลงกระแสเสียก่อน จึงจะสามารถนำไปใช้งานได้
ภาพที่ 14.1 แผงโซลาร์เซลล์�ที่มา HTTP://INHABITAT.COM/CUTTING-EDGE-TECHNOLOGY-USES-TIN-TO-REPLACE-LEAD-IN-NEW-BREED-OF-SOLAR-CELLS/?NEWGALLERY=TRUE
- เครื่องทำน้ำร้อนพลังแสงอาทิตย์ ประกอบไปด้วยถังน้ำสแตนเลส แยกการเก็บจ่ายน้ำร้อนและน้ำเย็น ท่อส่งน้ำร้อนและน้ำเย็นพร้อมชุดแผงรับแสงอาทิตย์ หลักการก็คือใช้แสงอาทิตย์ให้ความร้อนแก่น้ำ โดยชุดรับแสงอาทิตย์จะส่งผ่านความร้อนผ่านมาที่น้ำในท่อ น้ำจะถูกเก็บไว้ที่ถัง น้ำร้อนจะถูกส่งไปใช้งาน ส่วนน้ำเย็นจะถูกส่งกลับมาที่แผงรับแสงแดดเพื่อทำน้ำร้อนใหม่
- โรงงานผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก เป็นแนวความคิดสร้างโรงงานผลิตไฟฟ้าด้วยการใช้แสงแดดส่องผ่านเลนส์รวมแสงไปต้มน้ำจนเดือดกลายเป็นไอดง ปล่อยไอดงไปผ่านเครื่องเทอร์ไบน์ให้เครื่องเทอร์ไบน์หมุนขับไดนาโมให้ผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านเครื่องควบคุมและเครื่องวัด จ่ายไปใช้งานในชุมชนได้อย่างเพียงพอ
ภาพที่ 14.2 เครื่องทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์�ที่มา HTTP://WWW.HERITAGE-INT.CO.TH/COMPONENTS%20OF%�20SOLAR%20HOT%20WATER.HTML
ภาพที่ 14.3 ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์�ที่มา HTTPS://POWERPLANT2.WORDPRESS.COM
- รถยนต์พลังงานไฟฟ้า เป็นรถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า มีทั้งมอเตอร์กระแสตรงและกระแสสลับ ต้นกำเนิดจ่ายไฟคือแบตเตอรี่นิกเกิล แคดเมียม การจ่ายหรือรับประจุไฟฟ้าจะต้องผ่านกล่องควบคุมเพื่อให้สามารถปรับปริมาณการจ่ายหรือการเก็บประจุได้อย่างเหมาะสม โดยการประจุไฟฟ้าจะจ่ายผ่านเครื่องชาร์จ หรือโซลาร์เซลล์ ที่จ่ายไฟกระแสสลับ 220 โวลต์ จ่ายผ่านกล่องควบคุมประจุเข้าแบตเตอรี่ ส่วนรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการผลิตออกมาจำหน่ายแล้วจะใช้แหล่งจ่ายแบตเตอรี่ 12 โวลต์จำนวน 3 – 4 ลูก ใช้มอเตอร์ขับเคลื่อน 600 – 800 วัตต์ มีเครื่องประจุไฟในตัวเองสามารถต่อจากปลั๊กไฟฟ้าในบ้านได้เลย
ภาพที่ 14.4 รถยนต์พลังงานไฟฟ้า�ที่มา HTTP://WWW.THAIBIZCHINA.COM/THAIBIZCHINA/TH/CHINA-ECONOMIC-BUSINESS/RESULT.PHP?SECTION_ID=467&ID=7052
พลังงานลม
พลังงานลม เป็นพลังงานที่นิยมนำมาใช้ในพื้นที่ๆมีลมพัดค่อนข้างแรงตลอดเวลา เช่นชายฝั่งทะเล ใช้วิธีสร้างกังหันเพื่อนำพลังงานลมมาใช้ในการหมุนไดนาโมผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า ทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิงได้เป็นอย่างมาก
พลังงานจากน้ำ
พลังงานจากน้ำ เป็นการนำพลังงานจากค่าต่างระดับความสูงและการกระเพื่อมของน้ำมาใช้ประโยชน์ แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ
- พลังงานจากน้ำไหล ได้จากการสร้างเขื่อนเก็บกักน้ำแล้วปล่อยน้ำผ่านท่อให้ไปผ่านเครื่องเทอร์ไบน์เพื่อหมุนไดนาโมให้ผลิตกระแสไฟฟ้า
- พลังงานจากคลื่นทะเล ได้จากการทดลองสร้างอุปกรณ์ดักคลื่นทะเล�เพื่อส่งกำลังไปหมุนเครื่องปั่นไฟฟ้า
ภาพที่ 14.5 ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม�ที่มา HTTP://WWW3.EGAT.CO.TH/RE/EGAT_WIND/EGAT_WINDLAMTAKHONG/WIND_LAMTAKHONG.HTM
ภาพที่ 14.6 ระบบของโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่มีอ่างเก็บน้ำ�ที่มา HTTP://WWW.RECA.OR.TH/LIBRARY-HYDRO-POWER.ASPX
พลังงานจากพืช
พลังงานจากพืช คือพลังงานที่ได้จากการนำพืชผลทางการเกษตรมาสกัดเป็นน้ำมันเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรง หรือนำมาผสมกับน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อลดปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงลง มีรายละเอียดดังต่อไปนี้
- แอลกอฮอล์ เป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตได้จากการกลั่นผลิตผลทางการเกษตรได้แก่ อ้อย มันสำปะหลัง ข้าวฟ่าง ฯลฯ ถูกนำมาผสมกับน้ำมันเบนซินจะได้น้ำมันแก๊สโซฮอล์
- น้ำมันพืช เป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากการนนำผลิตผลทางการเกษตรได้แก่ ปาล์ม สบู่ดำ มะพร้าว ถั่วเหลือง และเมล็ดทานตะวัน มาผ่านกระบวนการผลิตเป็นน้ำมัน ส่วนใหญ่ใช้ผสมกับน้ำมันดีเซลมีชื่อเรียกว่าน้ำมันไบโอดีเซล
พลังงานแก๊สชีวภาพ
เป็นพลังงานที่ได้จากสิ่งปฏิกูล เช่น เศษอาหาร เศษพืชผัก อุจจาระ มูลสัตว์ ฯลฯ มาบดผสมกับน้ำปล่อยให้ไหลรวมกับท่อส้วมและมารวมกันที่บ่อกลางในลักษณะเป็นของเหลวข้น ลักษณะของบ่อกลางจะเป็นบ่อขนาดใหญ่มีตะแกรงรองรับสิ่งปฏิกูล มีฝาครอบเปิด-ปิด ติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆประกอบด้วยท่อส่งแก๊ส ถังเก็บแก๊ส เกจวัดความดัน วาล์วเปิด-ปิด อุปกรณ์ปรับและควบคุมแรงดัน เมื่อหมักครบ 20 – 60 วันจะเกิดแก๊สชีวภาพส่วนใหญ่จะเป็นแก๊สมีเทน ใช้สำหรับเป็นเชื้อเพลิงปรุงอาหาร ต้มน้ำ เชื้อเพลิงเครื่องปั่นไฟฟ้า ฯลฯ ส่วนกากที่เหลือสามารถนำมาผึ่งแดดและใช้เป็นปุ๋ยและน้ำที่เหลือจากการหมักก็สามารถนำไปใช้รดต้นไม้ได้
ภาพที่ 14.7 น้ำมันไบโอดีเซล�ที่มา HTTP://WWW.ERDI.CMU.AC.TH/INDEX.PHP/CONTENT/85?CATEGORY=18
ภาพที่ 14.8 กระบวนการผลิตแก๊สชีวภาพ�ที่มา HTTP://BESTPRACTICE.DEQP.GO.TH/ENVIKNOWLEDGE/BIOGAS/PAGE/INDEX.HTML
ภาพที่ 14.9 การผลิตก๊าซชีวภาพแบบถุงหมักพีวีซี (มูลวัว)�ที่มา HTTP://WWW.NEUTRON.RMUTPHYSICS.COM/SCIENCE-NEWS/INDEX.PHP?�OPTION=COM_CONTENT&TASK=VIEW&ID=2025&ITEMID=4&LIMIT=1&LIMITSTART=21
ผลกระทบจากคุณสมบัติของน้ำมัน
คุณลักษณะของการเผาไหม้ของแต่ละประเภทการใช้งาน
- ค่าออกเทนในกรณีของน้ำมันเบนซิน
- ค่าซีเทนในกรณีของน้ำมันเบนซิน
ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
- ปริมาณกำมะถัน การกลายเป็นไอ และองค์ประกอบทางเคมี
ความยากง่ายในการขนถ่ายและกักเก็บ
- ค่าความหนืด
ผลกระทบจากการเผาไหม้
แก๊สพิษ
เมื่อมีการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น ถ่านหินหรือน้ำมัน ออกซิเจนจากอากาศจะทำปฏิกิริยากับถ่านหินและน้ำมันก่อให้เกิดแก๊สพิษออกมา ซึ่งแก๊สพิษเหล่านี้ อาจเป็นอันตรายต่อร่างกายของมนุษย์ พืช และสัตว์ได้ แก๊สพิษเหล่านี้ได้แก่ ฝุ่นละอองหรือเขม่าควัน คาร์บอนมอนออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และกำมะถันออกไซด์
แก๊สเรือนกระจก
สารไฮโดรคาร์บอนทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นเชื้อเพลิงน้ำมัน ถ่านหิน ฟืน ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซขี้หมู เมื่อเผาแล้วจะได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทำให้เกิดปัญหาในอากาศที่เรียกว่าภาวะเรือนกระจก ซึ่งมีผลทำให้โลกร้อน
การเผาไหม้เชื้อเพลิงก่อให้เกิดผลกระทบต่างๆดังต่อไปนี้
แนวทางในการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงในการใช้รถ
- ทางใกล้ไม่ใช่รถ
- ทางเดียวกันไปด้วยกัน
- ใช้บริการรถสาธารณะ
- วางแผนการเดินทางก่อนออกเดินทาง
- ตรวจสอบสภาพรถยนต์ให้อยู่ในสภาพดีอยู่เสมอ
- ใช้เกียร์ให้สัมพันธ์กับความเร็วรอบของเครื่องยนต์
- ขับไม่เกิน 90 กม./ชม. (ประหยัดและปลอดภัย)
- งดการเร่งเครื่องและเบรกอย่างรุนแรง
แนวทางในการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง
ในงานอุตสาหกรรม
- ใช้ฉนวนกันความร้อน
- นำคอนเดนเสดกลับมาใช้ใหม่
- ปรับตั้งหัวเผาให้เหมาะสม
- ตรวจสอบสภาพไอเสียและปรับตั้งการเผาไหม้ให้มีประสิทธิภาพสูงและปล่อยแก๊สพิษไม่เกินมาตรฐาน
- ใช้บัลลาสต์ประสิทธิภาพสูงและแผ่นสะท้อนแสงสว่าง