พลังงานทดแทน

พลังงานทดแทนคืออะไร

พลังงานทดแทน คือ พลังงานที่ใช้ทดแทนพลังงานจากฟอสซิล อาทิ ถ่านหิน ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งกำลังจะหมดไปในอนาคตอันใกล้ อีกทั้งยังปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมหาศาล ซึ่งเป็นต้นเหตุทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกและปัญหาโลกร้อน โดยทั่วไปแล้ว พลังงานทดแทนจะหมายถึงพลังงานที่มีอยู่ในธรรมชาติและสามารถใช้ทดแทนพลังงานเดิมได้อย่างไม่จำกัด ตัวอย่างพลังงานทดแทนที่สำคัญและมีการนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานน้ำ พลังงานลม พลังงานชีวมวล พลังงานความร้อนใต้พิภพ ซึ่งล้วนแล้วแต่เป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพสูง สามารถแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานและช่วยลดปัญหามลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ

พลังงานหลากหลายรูปแบบจากแหล่งที่มีอยู่ในธรรมชาติหรือได้จากกระบวนการทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นเองหรือสามารถผลิตเพื่อนำมาใช้ได้อย่างไม่จำกัด พลังงานทดแทนมักถูกมองว่าเป็นเทคโนโลยีใหม่ แต่ในความเป็นจริง มนุษย์ได้นำเอาพลังงานจากธรรมชาติมาใช้ให้เกิดความร้อน แสงสว่าง การคมนาคม และประโยชน์ด้านอื่น ๆ มาเป็นเวลานานแล้ว แต่ในช่วงประมาณ 500 ปีที่ผ่านมา มนุษย์นิยมใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลประเภทน้ำมัน ก๊าซ และถ่านหินมากกว่า อย่างไรก็ตาม พลังงานทดแทนนั้นไม่ใช่พลังงานที่ไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม แต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในอัตราที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณสูง ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก ซึ่งเป็นต้นเหตุของภาวะโลกร้อน

หลักการทำงานของพลังงานทดแทน

พลังงานทดแทนสามารถไปใช้ได้ 2 รูปแบบ ได้แก่ การนำไปใช้โดยตรง เช่น การใช้พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์เพื่อถนอมอาหาร การใช้พลังงานลมเพื่อแล่นเรือในทะเลและขับเคลื่อนกังหันลมเพื่อบดเมล็ดพืช การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้ความอบอุ่นในตอนกลางวันและช่วยจุดไฟในตอนกลางคืน เป็นต้น และการนำพลังงานไปเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของกระแสไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ ซึ่งมีคุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่สามารถเปลี่ยนรูปพลังงานจลน์ พลังงานกล หรือพลังงานศักย์ เช่น แผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) เป็นต้น

ประเภทของพลังงานทดแทน

พลังงานทดแทนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ได้ดังนี้

พลังงานลม (Wind Energy)

พลังงานทดแทนที่ได้จากธรรมชาติ ซึ่งเกิดขึ้นจากความแตกต่างของอุณหภูมิ การหมุนของโลก หรือแรงกดดันจากชั้นบรรยากาศ ปัจจุบัน พลังงานลมมีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากสามารถนำไปประยุกต์ใช้เป็นพลังงานอื่น ๆ ได้หลากหลาย รวมถึงกระแสไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยีของกังหันลม ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีลักษณะเป็นใบพัดรับแรงเคลื่อนที่ของลม และเปลี่ยนพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) จากการเคลื่อนที่ของลมให้กลายเป็นพลังงานกล (Mechanical Energy) ในการหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) เพื่อเปลี่ยนพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้าและนำไปใช้ประโยชน์ เช่น การสูบน้ำ การบดหรือสีเมล็ดพันธุ์พืช หรือกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยกังหันลมแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ กังหันลมแบบแกนแนวตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) กังหันลมแบบแกนแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)

พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy)

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานทดแทนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายรูปแบบทั้งทางตรง เช่น การฆ่าเชื้อโรคด้วยน้ำร้อนที่ได้จากพลังงานความร้อนผ่านแสงแดด หรือการเลี้ยงสาหร่ายที่สังเคราะห์แสงจากดวงอาทิตย์เพื่อเพิ่มออกซิเจนในน้ำ และการใช้ประโยชน์ทางอ้อม ซึ่งเป็นการนำแสงหรือความร้อนที่แผ่จากรังสีดวงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม พลังงานที่เกิดจากดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบพลังงานได้ 2 รูปแบบ ได้แก่ แอคทีพโซลาร์ (Active Solar) โดยใช้วิธีการโฟโตโวลตาอิคส์ (Photovoltaic) เพื่อเปลี่ยนจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า และพาสซีฟโซลาร์ (Passive Solar) โดยใช้แสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ในทางอ้อม

พลังงานชีวมวล (Biomass Energy)

พลังงานที่ได้จากสิ่งที่มีชีวิตหรือสิ่งเหลือใช้จากภาคเกษตรกรรม เช่น ต้นไม้ ฟางข้าว ชานอ้อย กากมันสำปะหลัง ซังข้าวโพด วัชพืช ถ่าน ฟืน แกลบ จนไปถึงขยะและมูลสัตว์ ซึ่งวัสดุเหล่านี้สามารถนำไปผ่านกระบวนการให้เกิดพลังงานใน 2 รูปแบบ คือ กระบวนการให้ความร้อนเพื่อแปรเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบแท่งเพื่อนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิง และกระบวนการทางชีวภาพ ซึ่งเป็นการนำของเสียมาหมักในสภาพไร้ออกซิเจนเพื่อทำให้เกิดการย่อยสลาย และเกิดเป็นแก๊สชีวภาพ (Biogas Energy) และสารเพิ่มคุณภาพดิน ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งในประเทศเกษตรกรรม เพราะสามารถช่วยลดต้นทุนในการผลิตได้มากกว่า

พลังงานน้ำ (Water Energy)

พลังงานทดแทนที่ได้มาจากแหล่งธรรมชาติ สามารถนำมาใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ ในปัจจุบันนิยมนำมาแปรรูปเป็นพลังงานไฟฟ้าที่อาศัยหลักการเคลื่อนที่ของน้ำในรูปแบบของเขื่อนเพื่อสะสมกำลังในการสร้างพลังงานศักย์ โดยจะมีการผันน้ำเข้าสู่กังหันน้ำเพื่อให้พลังงานน้ำดันใบพัดกังหันหมุนเพลาที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และเกิดเป็นพลังงานไฟฟ้า และหากใช้กับเครื่องกลพลังน้ำก็จะทำให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้รวดเร็วและควบคุมปริมาณการผลิตพลังงานได้ตามที่ต้องการ ที่สำคัญเครื่องกลพลังน้ำจะมีความสึกหรอน้อยกว่าอุปกรณ์ประเภทอื่น ๆ จึงทำให้มีอายุการใช้งานนานขึ้นตามไปด้วย

พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy)

พลังงานความร้อนใต้พิภพ หรือ พลังงานอุณหธรณี คือ พลังงานความร้อนที่อยู่ใต้ดินหรือบริเวณแกนกลางของโลก ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 องศาเซลเซียส โดยพลังงานความร้อนใต้พิภพเกิดจากการที่น้ำไหลซึมเข้าไปอยู่ตามชั้นหินที่อุ้มน้ำ ส่วนความร้อนใต้ผิวโลกจะทำให้น้ำระเหยเป็นไอ แต่ไอน้ำบางส่วนนั้นไม่สามารถเล็ดลอดออกมาได้ จึงทำให้มีไอน้ำบางส่วนถูกกักเก็บไว้ใต้ชั้นหิน ซึ่งเราสามารถนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ประโยชน์ได้ด้วยการเจาะหลุมลึกใต้ดินเพื่อนำเอาไอน้ำแรงดันสูงไปหมุนกังหันและให้พลังงานสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และบางแหล่งยังมีก๊าซธรรมชาติประกอบอยู่ด้วย สามารถแยกก๊าซออกมาใช้ประโยชน์ได้อีกทางหนึ่ง

การนำพลังงานทดแทนไปใช้ประโยชน์

ปัจจุบัน เราสามารถนำพลังงานทดแทนไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่าง ๆ อย่างหลากหลาย โดยเฉพาะการผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายและลดปัญหามลพิษและสิ่งแวดล้อมของโลก รวมทั้งช่วยประหยัดพลังงานจากแหล่งอื่น ๆ ดังนั้น พลังงานทดแทน จึงเป็นพลังงานที่สามารถนำมาใช้ทดแทนพลังงานแบบเดิมได้อย่างไม่จำกัด ทั้งยังหาได้จากธรรมชาติและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เพื่อช่วยลดปัญหาการขาดแคลนพลังงาน ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้

ข้อดีของการใช้พลังงานทดแทน

• เป็นพลังงานทดแทนที่สามารถหมุนเวียนนำกลับมาใช้เพื่อการอุปโภคและสาธารณูปโภคแทนแหล่งพลังงานเดิมใหม่ได้เรื่อย ๆ โดยไม่มีวันหมดไป
• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ช่วยลดผลกระทบ มลภาวะ และมลพิษที่ปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมอันเกิดจากกระบวนการแปรรูปเชื้อเพลิงฟอสซิล และช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน
• ทำให้สภาวะเศรษฐกิจต่าง ๆ ของประเทศดีขึ้น เนื่องจากสามารถผลิตพลังงานใช้เองได้ และสามารถกระจายรายได้ไปสู่ประชากรอย่างดี
• ช่วยกระตุ้นเศรษฐกิจให้ขยายตัว ลดการนำเข้าน้ำมันเชื้อเพลิงต่างประเทศ เนื่องจากประชาชนหันมาใช้ผลผลิตจากแหล่งธรรมชาติที่ผลิตได้เองภายในประเทศ
• ช่วยในการป้องกันปัญหาสิ่งแวดล้อม รวมไปถึงมลพิษต่าง ๆ เนื่องจากพลังงานจำพวกปิโตรเลียมถูกใช้น้อยลง
• ช่วยให้มนุษย์มีชีวิตที่ยืนยาวขึ้นจากการลดลงของผลกระทบต่าง ๆ ในการใช้พลังงาน ซึ่งมักก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพได้อย่างคาดไม่ถึง

Ref:

https://www.nrdc.org/stories/renewable-energy-clean-facts
https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/renewable-resources/
https://www.nrcan.gc.ca/our-natural-resources/energy-sources-distribution/renewable-energy/about-renewable-energy/7295