พลังงานความร้อนมหาสมุทร

1. พลังงานความร้อนมหาสมุทรพลังงานความร้อนมหาสมุทร

2. การเปลี่ยนรูปพลังงานความร้อนมหาสมุทร (Ocean Thermal Energy Conversion ) : OTEC เป็นการเปลี่ยนรูปพลังงานความร้อนจากมหาสมุทร โดยน้ำจะทำหน้าที่เป็นตัวรับและสะสมพลังงานน้ำในทะเลและมหาสมุทรในเขตร้อนและเขตค่อนข้างร้อนจะมีอุณหภูมิที่ผิวน้ำด้านบนประมาณ 25 องศาเซลเซียส และที่ระดับลึกลงไปประมาณ 1,000 เมตร อุณหภูมิจะมีค่าประมาณ 5 องศาเซลเซียส นักวิทยาศาสตร์ได้อาศัยความแตกต่างอุณหภูมิของน้ำที่ผิวด้านบนและด้านล่าง มาเป็นหลักในการพัฒนาสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อน

3. ภาพที่ 1 ค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิแตกต่างที่ระดับผิวน้ำและที่ความลึก 1,000 เมตร ณ บริเวณละติจูดต่าง ๆ

4. หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทร การเปลี่ยนรูปพลังงานความร้อนจากมหาสมุทรมีหลักการทำงานเหมือนกับทำความร้อนทั่วๆไปคือ ทำงานเป็นวัฏจักรอยู่ระหว่างแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิสูง ( Th ) กับแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ ( Tc ) โดยอาศัยความแตกต่างอุณหภูมิของน้ำทะเลที่ผิวด้านบนกับผิวด้านล่าง ในระบบการผลิตพลังงานจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์หลัก 4 อย่าง

5. 1) เครื่องกำเนิดไอ (evaporator)มีหน้าที่ลดความดันของไอร้อนที่ผ่านเข้ามาเพื่อให้กลายเป็นไอร้อนยวดยิ่ง ภาพที่ 2 เครื่องกำเนิดไอ

6. 2) กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (turbine - generator) มีหน้าที่ผลิตงานกลและพลังไฟฟ้า โดยไอร้อนยวดยิ่งที่ผ่านเข้ามายังกังหัน จะไปขับกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ภาพที่ 3 กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

7. 3) เครื่องควบแน่น (condenser) มีหน้าที่ควบแน่นไอให้กลายเป็นของเหลว โดยขณะที่ไอออกมาจากกังหัน จะถูกควบแน่นโดยน้ำเย็นที่สูบมาจากทะเลด้านล่าง ภาพที่ 4 Surface Condenser for Desalinated Water Production (1994-1998)

8. 4) ท่อและเครื่องสูบน้ำ (pipes and pumping) ทำหน้าที่สูบน้ำและนำน้ำร้อนและน้ำเย็นมายังระบบ ภาพที่ 5 Deployment of the OTEC- 1 CWP in 1981

9. หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรหลักการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทร สามารถแบ่งโรงไฟฟ้าออกเป็น 2 ประเภท 1 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรระบบวัฏจักรเปิด 2 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรระบบวัฏจักรปิด

10. 1 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรระบบวัฏจักรเปิด ระบบวัฏจักรเปิดมีหลักการทำงานโดยเริ่มจากน้ำอุ่นจากผิวน้ำด้านบนไหลเข้าสู่เครื่องกำเนิดไอ ทำให้น้ำบางส่วนเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ ไอจะไปดันผ่านกังหันและเกิดการผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนไอน้ำที่ออกจากกังหันจะถูกควบแน่นเป็นของเหลวและปล่อยลงสู่ทะเล ดังภาพที่ 6 แสดงการทำงานของระบบวัฏจักรเปิด

11. ภาพที่ 6ระบบวัฏจักรเปิด

12. 2 โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทรระบบวัฏจักรปิด ระบบวัฏจักรปิดมีหลักการทำงานคือ จะสารที่มีจุดเดือดต่ำเป็นสารทำงาน เช่น แอมโมเนีย โพรเพนหรือฟรีออน โดยสารทำงานจะได้รับความร้อนจากน้ำร้อนที่สูบมาจากผิวน้ำทะเลด้านบนแล้วสารทำงานจะเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ ไอจะไปดันผ่านกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้า ไอที่ออกมาจากกังหันจะถูกควบแน่น และถูกสูบกลับผ่านไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไหลกลับเข้าสู่กังหัน ดังภาพที่ 7แสดงการทำงานของระบบวัฏจักรปิด

13. ภาพที่ 7 แสดงการทำงานของระบบวัฏจักรปิด

14. การเชื่อมโยงกับการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อมการเชื่อมโยงกับการอนุรักษ์พลังงานและสิ่งแวดล้อม พลังงานความร้อนมหาสมุทรเป็นพลังงานหมุนเวียนประเภทหนึ่ง ซึ่งพลังงานความร้อนมหาสมุทร เป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้โดยตรง มีการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทรเพื่อทดแทนพลังงานจากเชื้อเพลิง Fossil ซึ่งมีปริมาณจำกัด และเพื่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้เชื้อเพลิง Fossil การใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทร มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมไม่มากนัก จะไม่มีการปล่อยก๊าซหรือของเหลวที่เป็นอันตรายในระหว่างกระบวนการผลิต

15. ข้อดีและข้อด้อยของการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทรข้อดีและข้อด้อยของการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทร ข้อดี • ในการผลิตไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิง • ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกระหว่างการผลิตไฟฟ้า • สามารถติดตั้งระบบผลิตน้ำจืดควบคู่กับการติดตั้งโรงผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนมหาสมุทรชนิดระบบวัฏจักรเปิดได้ • น้ำเย็นจากมหาสมุทร สามารถใช้เป็น Chiller ของไหลในระบบปรับอากาศได้

16. ภาพที่ 8 การใช้ประโยชน์จากพลังความร้อนมหาสมุทร

17. ข้อด้อย • โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนมหาสมุทร ราคาต้นทุนการก่อสร้างสูง • จะต้องใช้อุปกรณ์ในการผลิตพลังงานขนาดใหญ่ และยังไม่มีการพัฒนาที่ดีพอสำหรับระบบปิด • โรงจักรจะต้องอยู่ในบริเวณน้ำลึก • จะต้องทนต่อพายุที่รุนแรงในมหาสมุทร • จะต้องทนต่อการกัดกร่อนโดยเกลือในน้ำทะเล การกัดเซาะโดยคลื่น • เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทร เนื่องจากน้ำที่ปล่อยออกมาจากกังหันจะมีอุณหภูมิต่างจากอุณหภูมิของน้ำทะเล • เกิดการปนเปื้อนของโลหะหนัก เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้า เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ท่อ อาจเกิดการสึกกร่อนและทำให้น้ำทะเลมีสิ่งปนเปื้อน

18. ตัวอย่างการใช้งาน • โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนมหาสมุทร ขนาดกำลังผลิต 500 กิโลวัตต์ ที่เกาะฮาวาย • ปี 1970 Natural Energy Laboratory of Hawaii (NELHA) ในปี 2005 สำนักงานใน Honolulu ประกาศแจ้งแผนการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานมหาสมุทร กำลังการผลิต 1 MW ที่ NELHA

19. ภาพที่ 9 Natural Energy Laboratory of Hawaii (NELHA )

20. ปัญหาและอุปสรรคที่คาดว่าจะเกิดในการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทรปัญหาและอุปสรรคที่คาดว่าจะเกิดในการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทร • บริเวณในการสร้างโรงไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ • มีการลงทุนในการก่อสร้างสูง • อุปกรณ์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ • ต้องมีท่อขนส่งที่มีขนาดใหญ่และยาว จากการสูบน้ำทะเล • ท่อสูบน้ำเกิดการกัดเซาะของน้ำทะเล • มีการต่อต้านจากหน่วยงานหลายฝ่าย

21. การแก้ปัญหาและอุปสรรคที่คาดว่าจะเกิดในการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทรการแก้ปัญหาและอุปสรรคที่คาดว่าจะเกิดในการใช้พลังงานความร้อนมหาสมุทร • ทำการพัฒนาอุปกรณ์ในการใช้การผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น • ทำการวิเคราะห์ว่าการลงทุนคุ้มกับผลผลิตที่ได้หรือไม่ • ใช้ท่อสูบน้ำที่ทนต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเล • ทำการเผยแพร่ข้อมูลต่างๆที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมหาสมุทร ทั้งข้อดีและข้อด้อย

22. หากนำมาประยุกต์ใช้กับประเทศไทยต้องเตรียมการอย่างไรหากนำมาประยุกต์ใช้กับประเทศไทยต้องเตรียมการอย่างไร • ต้องทำการสำรวจความลึกของน้ำทะเล และความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผิวน้ำ และก้นทะเล • ทำการหาที่ตั้งของโรงไฟฟ้า • ทำการวิจัย • สถานที่ ที่ตั้งจะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและประชาชนใกล้เคียงหรือไม่

23. ทำการศึกษาระบบการทำงานและอุปกรณ์ต่างๆ ในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนมหาสมุทร • ทำการวิเคราะห์ข้อมูลต่างๆ ว่าคุ้มกับการลงทุนหรือไม่

24. แหล่งที่มาของข้อมูล • พลังงานหมุนเวียน , วรนุช แจ้งสว่าง , สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย • www.candogreen.org/ga1holliday/serv01.htm • www.makai.com/p-otec.html • http://www.offinf.com/environmental.htm\

25. จัดทำโดย น.ส. ณีรนุช บุญเกิด รหัส 09490626 น.ส. ทิพย์ธัญญา แก้วศิริ รหัส 09490632