พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy) คือพลังงานสะอาดและยั่งยืนที่ได้จากความร้อนภายในโลก พลังงานหมุนเวียนชนิดนี้ใช้ความร้อนจากใต้พื้นผิวโลกเพื่อผลิตไฟฟ้า ให้ความร้อนโดยตรง หรือใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม การใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพมีมาตั้งแต่ยุคโบราณ เช่น การอาบน้ำแร่และให้ความอบอุ่น ปัจจุบัน เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นทำให้พลังงานชนิดนี้มีบทบาทสำคัญในระบบพลังงานของโลก บทความนี้ ผู้เขียนจะอธิบายถึงแนวคิด เทคนิค แหล่งพลังงานที่มีชื่อเสียง และแนวโน้มในอนาคตของพลังงานความร้อนใต้พิภพ

แนวคิด

ความร้อนใต้พิภพ (Geothermal) เกิดจากความร้อนที่สะสมอยู่ใต้เปลือกโลก แหล่งความร้อนนี้มาจากการก่อตัวของโลก การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี และการถ่ายเทความร้อนจาก ชั้นแมนเทิล (Mantle) อุณหภูมิที่แกนกลางของโลกสูงกว่า 5,000°C ความร้อนนี้ถูกถ่ายเทออกมาสู่พื้นผิวผ่านกระบวนการที่เรียกว่า กระแสพาความร้อน (convection current)

ความร้อนใต้ดินถูกดึงขึ้นมาผ่านบ่อน้ำหรืออ่างเก็บน้ำใต้ดิน เพื่อนำมาเปลี่ยนเป็นพลังงานในรูปแบบต่างๆ ได้แก่ การผลิตไฟฟ้า ใช้ไอน้ำหมุนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การใช้งานโดยตรง น้ำร้อนถูกนำมาใช้สำหรับทำความร้อนในอาคาร โรงเรือน หรือโรงงาน ประเภทของระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพ ได้แก่ ระบบอุณหภูมิสูง พบในพื้นที่ที่มีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก ระบบอุณหภูมิต่ำ ใช้ใน แอ่งตะกอน (Sedimentary Basin)

พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy) คือการดึงพลังงานความร้อนใต้พื้นผิวโลกมาใช้ต้มน้ำ เพื่อใช้ไอน้ำปั่นเครื่องปั่นกระแสไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์คาดว่าพลังงานที่ได้จากความร้อนใต้พิภพน่าจะมีมากกว่าน้ำมันและก๊าซธรรมชาติถึง 50 เท่า ซึ่งในปัจจุบันพวกเราสามารถใช้งานพลังงานความร้อนใต้พิภพลึกลงไปได้แค่ 10 กิโลเมตร คิดเป็นเพียง 1% ของพลังงานความร้อนทั้งหมดที่มีอยู่ภายในโลกเท่านั้น

เพิ่มเติม : ในวันที่ปิโตรเลียมและถ่านหินเริ่มร่อยหรอ เรายังมีทางไหนให้เลือกบ้าง

ประเทศที่เป็นหัวเรือใหญ่ ในการเอาพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้อย่างเป็นจริงเป็นจังคือ ประเทศไอซ์แลนด์ ซึ่งเป็นเกาะอยู่บน สันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก (Mid-Atlantic Ridge) ทำให้มีกิจกรรมทางภูเขาไฟ และความร้อนใต้พื้นที่นั้นสูงกว่าปกติ

โดยกระบวนการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพนั้นถือว่าเป็นพลังงานสะอาดและไม่ก่อให้เกิดมลพิษกับสิ่งแวดล้อม แต่ใช้งบประมาณในการผลิตสูงมาก เนื่องจากมีแค่บางพื้นที่เท่านั้นที่ความร้อนอยู่ใกล้กับพื้นผิวโลกโดยธรรมชาติ โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในระดับลึกจนกระบวนการนำความร้อนมาใช้นั้นไม่คุ้มทุน

ในขณะที่ด้านภัยพิบัติ การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมีโอกาสทำให้เกิดการทรุดตัวของพื้นที่ได้ เนื่องจากการสูบน้ำร้อนขึ้นมา แต่ถ้ามีการอัดฉีดน้ำปกติเข้าไปแทนที่ก็สามารถลดปัญหาได้

ในบางพื้นที่น้ำใต้ดินมีอุณหภูมิอุ่นกว่าน้ำพื้นผิวในฤดูหนาวและเย็นกว่าในฤดูร้อน ดังนั้นบางพื้นที่จึงมีการนำความแตกต่างนี้มาใช้ทำเครื่องทำความร้อน (heater) หรือแอร์ปรับอากาศในอาคารได้เช่นกัน

เทคนิคการผลิต

1) โรงไฟฟ้าไอน้ำแห้ง (Dry Steam Power Plants) เป็นเทคโนโลยีแรกเริ่ม ใช้ไอน้ำจากแหล่งใต้ดินโดยตรงมาขับเคลื่อนกังหัน ตัวอย่าง แหล่ง The Geysers ในรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา

2) โรงไฟฟ้าแฟลชสตรีม (Flash Steam Power Plants) เป็นวิธีที่นิยมมากที่สุด ใช้น้ำร้อนแรงดันสูงที่ถูกเปลี่ยนเป็นไอน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อหมุนกังหัน เหมาะกับอุณหภูมิสูงกว่า 180°C

3) โรงไฟฟ้าระบบไบนารี (Binary Cycle Power Plants) เหมาะสำหรับอุณหภูมิปานกลางถึงต่ำ (85–170°C) ใช้ความร้อนจากน้ำร้อนใต้ดินถ่ายเทไปยังของเหลวชนิดอื่นที่มีจุดเดือดต่ำกว่า ระบบปิด ลดการปล่อยมลพิษ

4) ระบบความร้อนใต้พิภพเสริม (Enhanced Geothermal Systems – EGS) ใช้เทคโนโลยีเพิ่มการไหลเวียนของความร้อนในชั้นหิน ทำให้สามารถเข้าถึงพื้นที่ที่ไม่เหมาะสำหรับระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพแบบดั้งเดิมได้ในหลายๆ ที่ โดยการเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของหินร้อน โดยกระบวนการเริ่มจากน้ำจะถูกสูบจากสถานีบนผิวดินไปยังแหล่งกักเก็บความร้อนใต้ดิน ซึ่งน้ำจะได้รับความร้อน จากนั้นจึงถูกนำกลับขึ้นมาบนผิวดินเพื่อนำไปใช้ในการให้ความร้อนโดยตรง หรือแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า กระบวนการผลิตไฟฟ้ามักดำเนินการผ่านกังหันไอน้ำ หรือระบบโรงไฟฟ้าแบบวงจรทวินาม (binary cycle power plants)

5) ปั๊มความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Heat Pumps) เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการทำความร้อนและความเย็นในอาคาร ได้แก่ ระบบใช้งานโดยตรง (Direct Use Systems) ใช้น้ำร้อนจากใต้พิภพโดยตรงในงานต่างๆ เช่น การเกษตร การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ และสปา การผลิตร่วม (Co-Production of Geothermal Energy) ดึงพลังงานความร้อนใต้พิภพจากบ่อน้ำมันและก๊าซเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร

แหล่งพลังงานที่มีชื่อเสียง

1) The Geysers สหรัฐอเมริกา แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ใหญ่ที่สุดในโลก ตั้งอยู่ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ผลิตไฟฟ้ากว่า 1,500 เมกะวัตต์

2) Hellisheidi ไอซ์แลนด์ โรงไฟฟ้าที่รวมเทคโนโลยีดักจับคาร์บอน จ่ายไฟและน้ำร้อนให้เมืองเรคยาวิก

3) Larderello อิตาลี เป็นที่ตั้งของ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งแรกของโลก (ค.ศ. 1913)

4) Cerro Prieto เม็กซิโก หนึ่งในแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ใหญ่ที่สุดในอเมริกา

5) Olkaria เคนยา สนับสนุนเป้าหมายพลังงานหมุนเวียนของเคนยา

6) โครงการในฟิลิปปินส์ ผู้ผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพใหญ่เป็นอันดับสองของโลก

7) Wairakei นิวซีแลนด์ โรงไฟฟ้าที่บุกเบิกการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพตั้งแต่ปี ค.ศ. 1950

พลังงานความร้อนใต้พิภพมีศักยภาพสูงในการเป็นพลังงานยั่งยืน ความสามารถในการผลิตพลังงานต่อเนื่องโดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำทำให้เป็นทางเลือกสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาด ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการสนับสนุนจากทั่วโลก พลังงานความร้อนใต้พิภพพร้อมจะมีบทบาทสำคัญต่อโลกอนาคตที่ปลอดคาร์บอน

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth