พลังงานคลื่นทะเล

(Ocean Tidal Energy)

ภาพ คลื่นมหาสมุทร (Wave Energy) เป็นแหล่งพลังงานที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้

แหล่งที่มาhttp://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQO2eGljuTZ3zucvWEhlXX7VaRz1p6qQ3PSs0pdLvjGnfGtM2cx

ความหมายของพลังงานคลื่นทะเล

พลังงานคลื่นทะเล (Ocean Tidal Energy) หมายถึง พลังงานของคลื่นผิวมหาสมุทร และการจับพลังงานเหล่านั้นมาใช้งานให้เกิดประโยชน์ ซึ่งรวมถึงการผลิตไฟฟ้า การแยกเกลือออกจากน้ำ และการสูบน้ำ พลังงานคลื่นเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดรูปแบบหนึ่ง การผลิตไฟฟ้าจากคลื่นยังไม่ใช่เทคโนโลยีที่แพร่หลาย และยังไม่มีการสร้างฟาร์มคลื่นในเชิงพาณิชย์

ประเภทอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตพลังงานคลื่นทะเล

ในการนำพลังงานจากคลื่นมาใช้มีอยู่ 2 ประเภทได้แก่ 

1.แบบอยู่กับที่ (Fixed) 

2.แบบลอย (Floating) 

1.อุปกรณ์ผลิตพลังงานจากคลื่นแบบอยู่กับที่ (Fixed Generating Devices) มีอยู่ 2 แบบด้วยกันคือ 

1.1)แบบอยู่กับที่ นิยมติดตั้งบริเวณแหลมที่ยื่นออกไปในทะเล และชายฝั่ง (Oscillating Water Column)

ภาพ Oscillating Water Column

แหล่งที่มาhttp://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcToOwH1kmklqTovBzNG-UQFQE6kNVduu_xO3SjDQufkh7rPf1ocFQ

มีกระบวนการทำงาน 2 ขั้นตอนด้วยกัน คือ

1.เมื่อคลื่นเข้าไปในอุปกรณ์ตามแนวตั้ง แรงอัดอากาศในแนวตั้งจะสูงขึ้น

2.เมื่อคลื่นลดระดับลงอากาศจะถูกดันให้ไหลกลับผ่านกังหันเพื่อลดแรงอัดในอุปกรณ์แนวตั้งนี้ 

1.2) นิยมติดตั้งบริเวณหน้าผาหรือช่องแคบที่มีความสูงของคลื่นคงที่ (Tapchan หรือ ระบบ Tapered Channel)

ภาพ Tapchan หรือ ระบบ Tapered Channel

แหล่งที่มาhttp://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQBEHshFi433jOKN_vCEWoTDCHzgVO91GkGAw5LKd53Mych6MlsAA

มักจะติดตั้งบริเวณหน้าผา บริเวณช่องแคบจะเป็นสาเหตุให้ยอดคลื่นสูงขึ้น เมื่อคลื่นเหล่านี้ผ่านเข้าไปในหน้าผาระดับของน้ำทะเลในหน้าผาจะสูงขึ้นจากผิวน้ำทะเลมาก พลังงานจลน์ของคลื่นที่เคลื่อนที่เข้าไปในหน้าผาจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักดิ์ ซึ่งเกิดจากน้ำทะเลที่ไหลออกมาทางกังหันด้านขวามือ 

2.อุปกรณ์ผลิตพลังงานจากคลื่นแบบลอย (Floating Devices) 

ภาพ ฟาร์ม Salter’s Duck

แหล่งที่มาhttp://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTbhJ7P_L4RqZFAPpBQQRvH6h1H6O5qs-dLlZradawMu9Gbz10

Salter’s Duck ถูกคิดค้นโดยสตีเฟ่น ซอลเทอร์ เพื่อตอบสนองการขาดแคลนน้ำมันในช่วงทศวรรษที่ 1970 และยังเป็นที่รู้จักในอีกชื่อหนึ่งว่า Nodding duck หรือชื่ออย่างเป็นทางการของมันก็คือ Edinburgh duck ซึ่งสร้างไฟฟ้าจากการเคลื่อนที่กลับไปมาของอุปกรณ์ที่ลอยอยู่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนนี้จะแปลงพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยรวมถึง 90 เปอร์เซ็นต์ 

หลักการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานคลื่นทะเล

การเปลี่ยนพลังงานคลื่นในทะเลเป็นไฟฟ้า อาจแบ่งได้เป็น 2 ขั้นหลักๆ ดังนี้

1.การรวมพลังงานจากคลื่นเล็ก

2.การนำพลังงานนั้นมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำทะเล

น้ำทะเลจะถูกสัมผัสกับแสงแดดโดยตรง ดังนั้นที่ผิวหน้าของน้ำทะเลก็จะมีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำทะเลที่อยู่ลึกลงไป น้ำทะเลจะเกิดคลื่นซัดไปมา ซึ่งเกิดจากโลกหมุนรอบตัวเองและลมที่พัดผ่านไปมา และน้ำทะเลจะมีน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งเกิดจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์

ปรากฎการณ์ธรรมชาติจากน้ำทะเลทั้งสามปรากฎการณ์จึงถูกนำมาใช้ทำการผลิตพลังงานไฟฟ้า ซึ่งได้แก่

1.โรงไฟฟ้าจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันของน้ำทะเล

ภาพแสดงการทำงานของโรงไฟฟ้าจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันของน้ำทะเล

แหล่งที่มาhttp://2.bp.blogspot.com/_nEeeHa3Der8/TLq6LXjLk5I/AAAAAAAAAJs/Xo0HHjROYNE/s320/closedotecmj1.jpg

ผิวหน้าของน้ำทะเลจะสัมผัสกับแสงแดดโดยตรง ทำให้มีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำทะเลที่อยู่ลึกลงไป น้ำทะเลที่อยู่ผิวหน้าจะถูกดูดเข้าในชุดทำให้กลายเป็นไอ ได้ไอน้ำที่มีแรงดันต่ำไหลเข้าไปขับดันเครื่องกังหันไอน้ำ 

2.โรงไฟฟ้าจากคลื่นทะเล

ภาพแสดงการทำงานของโรงไฟฟ้าจากคลื่นทะเล

แหล่งที่มาhttp://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT-jW-tyQei_fF45S5JgJVBdUU5mdPd-64FcluRoFNlt5sG2fVQ

ประสิทธิภาพของการผลิตพลังงานไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับการกระทำคลื่นในทะเลซึ่งในปัจจุบันมีการออกแบบการใช้พลังงานจากคลื่นในหลายๆ แบบ 

3.โรงไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลงของน้ำทะเล

ภาพแสดงการทำงานของโรงไฟฟ้าน้ำขึ้นน้ำลงของน้ำทะเล

แหล่งที่มาhttp://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTAFPX4xGdhZfQ4P_BnHos2QW33IeKD5wP9oapdtjqPV1JE4CzZkA

โดยการสร้างเขื่อนกั้นขึ้นมา และจะมีกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ภายในขื่อนเมื่อน้ำทะเลขึ้น น้ำทะเลภายนอกเขื่อนก็จะไหลเข้าเขื่อน ทำให้กังหันหมุน และพาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนจ่ายพลังงานไฟฟ้าออกมา และเมื่อน้ำทะเลลง น้ำทะเลภายในเขื่อนจะไหลออกจากเขื่อน 

เทคโนโลยีพลังงานคลื่นทะเล

ในประเทศไทยยังไม่มีศักยภาพในการนำพลังงานจากอุณหภูมิของทะเลมาใช้ เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนรังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้าระดับพลังงานจากอุณหภูมิของทะเลอาศัยหลักที่ทะเลหรือมหาสมุทรมีการแบ่งชั้นความร้อนตามธรรมชาติ 

ระดับพลังงานจากอุณหภูมิของทะเลประกอบไปด้วย 3 แบบด้วยกันคือ แบบวงจรปิด แบบวงจรเปิด และแบบไฮบริด

1.แบบวงจรปิด

ภาพตัวอย่างพลังงานแบบวงจรปิด

แหล่งที่มาhttp://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT2pxLr0fgK5m7u8T2ZTwuByQt7_c9IsIE90d3JZasBj5X3WczTbw

ระบบแบบวงจรปิด (Close-cycle system) มีหลักการทำงานจากการแลกเปลี่ยนความร้อนจากผิวน้ำทะเลที่อุ่น ซึ่งเป็นสาเหตุให้ของบเหลวทำงาน (Working Fluid)

2.แบบวงจรเปิด

ภาพตัวอย่างพลังงานแบบวงจรเปิด

แหล่งที่มาhttp://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQGo7TuRe5to5oc_wHzJVpNqqzu3wXpbTwj0CqOOlHgwKLTqZnV

ระบบแบบวงจรเปิด(Open cycle system) มีหลักการทำงานจากการที่ใช้น้ำผิวทะเลที่อุ่นเป็นของเหลว น้ำจะถูกทำให้กลายเป็นไอในสภาพเกือบเป็นสูญญากาศ ที่อุณหภูมิผิวน้ำ ไอน้ำที่ขยายตัวขึ้นจะเป็นตัวขับกังหันความดันต่ำที่ต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไอน้ำที่ไม่มีเกลือ และเกือบจะเป็นน้ำบริสุทธิ์จะกลั่นตัวเป็นของเหลวอีกครั้งจากการนำไปผึ่งกับอุณหภูมิเย็นของน้ำทะเลลึก ถ้าการกลั่นตัวไม่ได้เกิดจากการสัมผัสกันโดยตรงของไอน้ำกับน้ำทะเล น้ำที่เกิดจากการกลั่นตัวนี้ สามารถนำไปใช้ดื่มกิน หรือใช้ในการชลประทานได้

3.แบบระบบไฮบริด

ภาพตัวอย่างพลังงานแบบระบบไฮบริด

แหล่งที่มาhttp://www.glow.co.th/TH/images/EH_S/pic16.jpg

ระบบไฮบริด (Hybrid) เป็นระบบที่ผสมระหว่างระบบแบบวงจรปิด และระบบวงจรเปิด เพื่อสร้างไฟฟ้าและน้ำบริสุทธิ์ในปริมาณที่เหมาะสม

ข้อดีและข้อเสียของพลังงานคลื่นทะเล

- ข้อดีของพลังงานคลื่นทะเล

สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้จำนวนมหาศาลเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมด/ไม่มีวันสิ้นสุด สะอาด เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม  สามารถนำมาผลิตไฟฟ้าอย่างเพียงพอต่อการใช้งานในโลก   ชิ้นส่วนของของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่ จะมีความคงทน มีอายุการใช้งานกว่าเครื่องจักรอย่างอื่นเครื่องกลมีความสามารถดำเนินการได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการใช้พลังงานได้ตลอดเวลา  การผลิตพลังงานจากคลื่นมีความคุ้มทุน เมื่อสถานที่ที่จะติดตั้งโครงสร้างดังกล่าวมีความเหมาะสม  มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก

  - ข้อเสียของพลังงานคลื่นทะเล

ให้พลังงานที่ไม่สม่ำเสมอ ไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับลักษณะของคลื่น และแรงลมที่พัดผ่านต้องอาศัยพื้นที่กว้างใหญ่มาก  จำนวนเงินที่จะนำมาลงทุนต้องมากมายมหาศาล

สิ่งประดิษฐ์ที่ได้จากพลังงานคลื่นทะเลมีราคาสูง  สถานที่ที่เหมาะสมในการติดตั้งโครงสร้างการผลิตพลังงานหาได้ยากมาก อีกทั้ง เทคโนโลยีในการผลิตพลังงานคลื่นทะเลนั้นยังไม่เป็นที่แพร่หลายนัก