Environmental Sustainability

เทคโนโลยี สร้างประสิทธิภาพโรงไฟฟ้าชุมชน


โครงการโรงไฟฟ้าชุมชนเพื่อเศรษฐกิจฐานราก หรือ “โรงไฟฟ้าชุมชน” หัวใจสำคัญนอกจากการเปิดโอกาสให้ “ชุมชน” เข้ามามีส่วนร่วมเป็นเจ้าของโรงไฟฟ้า และการวางแผนบริหารจัดการเชื้อเพลิง หรือ พืชพลังงาน ที่จะนำมาป้อนเป็นวัตถุดิบเชื้อเพลิงให้กับโรงไฟฟ้าชีวมวลได้อย่างเพียงพอ ตลอดอายุโครงการ 20 ปี

“เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า” เป็นอีกปัจจัยสำคัญของโครงการนี้ ที่ ผู้ผลิตไฟฟ้าเอกชนรายเล็กมาก (Very Small Power Plant: VSPP) ไม่ควรมองข้าม เพราะการเลือกใช้เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าที่เหมาะสม เกิดประสิทธิภาพสูงสุด และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด จะเป็นเครื่องมือวัดผลความสำเร็จของโรงไฟฟ้าและทำให้เกิดความยั่งยืนในการผลิตไฟฟ้า

เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าหลักเกณฑ์ เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า สำหรับผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กมาก (VSPP)

ระเบียบ คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน (กกพ.) ว่าด้วยการจัดหาไฟฟ้าจากผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กมาก โครงการโรงไฟฟ้าชุมชนเพื่อเศรษฐกิจฐานราก (โครงการนำร่อง) พ.ศ. 2564 ได้กำหนดหลักเกณฑ์ ความพร้อมด้านเทคโนโลยี สำหรับผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กมาก (VSPP) จะต้องดำเนินการดังนี้ เพื่อให้โครงการผ่านการพิจารณาคุณสมบัติทางด้านเทคนิค ประกอบด้วย

ต้องมี แผนผังโรงไฟฟ้า (Plant Layout) และแผนผังสมดุลความร้อน (Heat Balance) หรือแผนผังสมดุลมวล (Mass Balance) รวมถึงแผนภูมิของระบบไฟฟ้า (Single Line Diagram)

โดยแผนผังทั้ง 4 แบบ ต้องมีวิศวกรลงนามรับรองแบบตามสาขา และระดับที่กำหนดตามพระราชบัญญัติวิศวกร พ.ศ. 2542 พร้อมแนบสำเนาใบอนุญาตประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุมที่ยังไม่หมดอายุ ตลอดจนข้อมูลเบื้องต้นของขั้นตอน กระบวนการผลิตของโรงไฟฟ้า (Process Flow Diagram) พร้อมอธิบายรายละเอียดโดยสังเขป

นอกจากนี้ต้องมีแผนการ หรือ มาตรการบริหารจัดการโรงไฟฟ้า ร่วมกับชุมชนให้เกิดความยั่งยืน ตลอดอายุสัญญาซื้อขายไฟฟ้า และแผนการ หรือ มาตรการการบริหารด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย ของโรงไฟฟ้าตามกฎหมายที่เกี่ยวข้อง

การกำหนดหลักเกณฑ์เหล่านี้ เป็นการวางรากฐานการลงทุนก่อสร้างโรงไฟฟ้า ให้เป็นไปตามมาตรฐานสากล และต้องมีความปลอดภัยสูงสุดกับชุมชนในพื้นที่ใกล้เคียง ไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งการเลือกใช้เทคโนโลยี เครื่องจักร หรือ อุปกรณ์ที่ไม่มีคุณภาพ ถือเป็นความเสี่ยงของโครงการ ทั้งนี้ผู้ผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กมาก (VSPP) มีหน้าที่ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม ในการกำกับดูแลการประกอบกิจการพลังงาน ของ คณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน (กกพ.)

เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า
โครงการโรงไฟฟ้าชุมชน มุ่งเน้นส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าใน 2 ประเภทเชื้อเพลิง คือ เชื้อเพลิงชีวมวล และเชื้อเพลิงจากก๊าซชีวภาพ โดยในส่วนของเชื้อเพลิงชีวมวล จะต้องมีขนาดโรงไฟฟ้าไม่เกิน 6 เมกะวัตต์ ต่อโครงการ ส่วนเชื้อเพลิงจากก๊าซชีวภาพ (พืชพลังงาน ผสมน้ำเสีย/ของเสีย ไม่เกิน 25%) จะต้องมีขนาดไม่เกิน 3 เมกะวัตต์ ต่อโครงการ

แม้ว่าภาครัฐจะไม่ได้ระบุชัดเจนถึงเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า ที่จะต้องใช้เดินเครื่องผลิตไฟฟ้าในแต่ละประเภทเชื้อเพลิง แต่ผู้ผลิตไฟฟ้าก็จำเป็นต้องเลือกใช้เทคโนโลยีให้เหมาะสมกับประเภทเชื้อเพลิงที่นำมาผลิตไฟฟ้า และการออกแบบตามขนาดของกำลังการผลิตไฟฟ้า ซึ่งโครงการโรงไฟฟ้าชุมชน ถือเป็นเรื่องใหม่สำหรับประเทศไทย ที่มีการกำหนดหลักเกณฑ์มุ่งเน้นการสร้างประโยชน์ตอบแทนให้กับชุมชนมากกว่าโครงการผลิตไฟฟ้าที่ผ่านมาในอดีต

ดังนั้นการเลือกใช้เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพ ก็จะเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยให้ผู้ผลิตไฟฟ้าประหยัดค่าใช้จ่าย ในการดำเนินการโรงไฟฟ้าในส่วนอื่น ๆ ได้ เช่น ค่าเชื้อเพลิง ซึ่งจะทำให้โรงไฟฟ้ามีผลการดำเนินงาน และผลประกอบการที่ดี ซึ่งสุดท้ายแล้วก็จะเป็นประโยชน์กับทุกส่วนที่เกี่ยวข้องกับโรงไฟฟ้า

สำหรับเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงชีวมวลและก๊าซชีวภาพ ปัจจุบันมีให้เลือกใช้อย่างหลากหลายขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ประเภทเชื้อเพลิง ค่าความร้อนและความชื้น ขนาดของโรงไฟฟ้า เม็ดเงินลงทุน เป็นต้น

เทคโนโลยีการผลิตพลังงานชีวภาพ มีอยู่ 3 วิธี

เทคโนโลยีการผลิตพลังงานชีวภาพ โดยหลักแล้วมีอยู่ 3 วิธี คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีความร้อน (Thermochemical Conversion) กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ (Biological Conversion) และกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (Physical Conversion) ซึ่งขึ้นกับว่าวิธีใดจะมีความเหมสะสมในแต่ละพื้นที่และประเภทเชื้อเพลิง

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีความร้อน เป็นเทคโนโลยีที่นิยมใช้กันแพร่หลายที่สุดในการผลิตไฟฟ้าด้วยชีวมวล มีส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่ เตาเผา ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงชีวมวล ให้เป็นพลังงานความร้อน เตาเผาที่ใช้ในปัจจุบันมีอยู่ด้วยกันหลายประเภท เตาเผาที่ใช้จะต้องมีประสิทธิภาพที่ดี และเหมาะสมกับการใช้งานกับเชื้อเพลิงในแต่ละประเภท การใช้ระบบนี้ โรงไฟฟ้าต้องมีขนาดมากกว่า 5 เมกะวัตต์ขึ้นไปจึงเหมาะกับการลงทุน เพราะระบบการผลิตใช้กังหันไอน้ำซึ่งมีราคาแพง และต้องติดตั้งระบบบำบัดคุณภาพอากาศ เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบกับสิ่งแวดล้อม และประชาชนโดยรอบโรงงาน

เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีความร้อน แบ่งเป็น 3 ประเภทหลัก ๆ คือ

1. การเผาไหม้โดยตรง (Combustion) เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงเชื้อเพลิงชีวมวลแบบเดิมที่ใช้มานาน อาจเป็นเชื้อเพลิงชนิดเดียว หรือ แบบใช้เชื้อเพลิงสองชนิดขึ้นไป ซึ่งปัจจุบันจะมีการออกแบบให้ใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด โดยระบบการทำงานจะได้ความร้อนจากการเผาเชื้อเพลิงชีวมวล และนำไปใช้กับหม้อต้มน้ำ เพื่อสร้างแรงดันไปขับเคลื่อนกังหัน โดยจะมีการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ในบางประเทศ มีการพัฒนาระบบนี้ ผลิตได้ทั้งพลังงานไฟฟ้าและความร้อน โดยเฉพาะในยุโรป ที่มีความต้องการผลิตความร้อนเพื่อใช้ในบ้านเรือน แต่สำหรับประเทศเขตร้อน มักจะใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าอย่างเดียว ยกเว้นกรณีโรงไฟฟ้าชีวมวล ในโรงงานที่ต้องการพลังงานความร้อนไปใช้ภายในโรงงาน ประสิทธิภาพของระบบนี้มีประมาณ 20-25%

2. การแยกสลายด้วยความร้อน (Pyrolysis) เป็นกระบวนการให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงชีวมวล ที่มีความชื้นต่ำกว่า 15% โดยไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้นในกระบวนการนี้ เชื้อเพลิงชีวมวลจะไม่เกิดการติดไฟ ตัวอย่างของการใช้กระบวนการนี้ คือ การทำถ่าน (Charcoal) เป็นการให้ความร้อนที่อุณหภูมิถึง 250 องศาเซลเซียส และเมื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงขึ้นถึง 500-900 องศาเซียลเซียส ก็จะได้เป็นผลิตภัณฑ์จำพวกก๊าซต่าง ๆ เช่น เมทานอล ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ได้

3. ระบบการผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification) เป็นระบบการเผาไหม้ในเครื่องแก๊สซิไฟเออร์ (Gasifier) โดยจะได้เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ (Synthesis Gas) ซึ่งเทคโนโลยีนี้สามารถรองรับวัตถุดิบได้หลากหลายชนิด เหมาะสำหรับการผลิตไฟฟ้าขนาดไม่เกิน 1 เมกะวัตต์ จึงไม่เป็นที่แพร่หลาย เนื่องจากปัญหาการทำความสะอาดน้ำมันดิน (Tar) ที่ผสมในก๊าซ เป็นสาเหตุของการกัดกร่อนเครื่องยนต์ หากจะนำไปใช้ต้องหาทางกำจัดหรือทำให้น้อยลง เพื่อไม่ให้เกิดปัญหากับเครื่องยนต์ เชื้อเพลิงชีวมวลที่เหมาะสมจะนำเป็นเชื้อเพลิง เช่น แกลบ เศษไม้ที่ย่อยแล้ว กะลาปาล์ม และชานอ้อย ต้องมีขนาดที่พอเหมาะ ความชื้นไม่ควรเกิน 20% หากเล็กเกินไป จะทำให้อากาศไหลผ่านไม่ได้ หรือหากใหญ่เกินไปจะเกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิงไม่หมด

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ แบ่งเป็น 2 รูปแบบ

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ เป็นการเปลี่ยนชีวมวลไปเป็นพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ โดยกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ เป็นการใช้ประโยชน์จากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไม่ใช้อากาศหรือออกซิเจน กระบวนการนี้ แบ่งเป็น 2 รูปแบบ คือ

1. การหมัก (Fermentation) เป็นกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไร้อากาศประเภทหนึ่ง โดยการนำชีวมวลมาหมักด้วยแบคทีเรียในสภาวะไร้อากาศ ซึ่งแป้งและน้ำตาลที่มีอยู่ในชีวมวล เมื่อถูกย่อยสลายด้วยเอนไซม์ จะเปลี่ยนรูปเป็น แอลกอฮอล์ โดยมีเอทานอล (Ethanol) เป็นส่วนประกอบอยู่ประมาณ 10% โดยปริมาตร และถ้าต้องการใช้เอทานอลแทนน้ำมันเชื้อเพลิง ที่ใช้กับเครื่องยนต์เบนซิน ต้องนำเอทานอลไปกลั่นใหม่ ให้มีความบริสุทธิ์ถึง 99.5% จึงจะใช้แทนกันได้

2. การย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไม่ใช้อากาศ (Anaerobic Digestion) กระบวนการนี้อาศัยการย่อยสลายชีวมวล โดยแบคทีเรียจากธรรมชาติในสภาวะไร้อากาศ ตัวอย่างของกระบวนนี้ที่ใช้กันอยู่เช่น ก๊าซที่ได้จากการฝังกลบขยะ หรือก๊าซที่เกิดขึ้นจากบ่อเก็บมูลสัตว์ของฟาร์มเลี้ยงสัตว์ ก๊าซชีวภาพที่ได้จะประกอบด้วยก๊าซมีเทนประมาณ 50-75% สามารถนำไปใช้กับเครื่องยนต์สันดาปภายในขนาดใหญ่เพื่อขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้ทำงานได้

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เป็นกระบวนการสกัดน้ำมันที่ได้จากเมล็ดหรือผล ของพืชบางชนิด เช่น ถั่วลิสง ถั่วเหลือง เมล็ดนุ่น มะพร้าว ปาล์มน้ำมัน สามารถนำมาสกัดเอาน้ำมันที่เรียกกันว่าน้ำมันพืช การนำเอาน้ำมันพืชมาใช้เป็นเชื้อเพลิง จะต้องทำให้บริสุทธิ์ก่อน โดยวิธีการแยกหรือกำจัดส่วนประกอบจำพวกไขมันอิสระ และสิ่งเจือปนออกไป ซึ่งน้ำมันที่ได้สามรถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ได้ ซึ่งปัจจุบันมีการนำผสมเพื่อทำไบโอโอดีเซลใชในรถยนต์

เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้า

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีการผลิตพลังงานชีวภาพจากชีวมวลมีได้หลายวิธี และเรียกชื่อแตกต่างกัน แต่ในประเทศไทย มีการแบ่งประเภท หากเป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากพืชโดยตรง จะเรียกว่า เชื้อเพลิงชีวมวล และ ที่ได้เป็นก๊าซ จะเรียกว่า เชื้อเพลิงชีวภาพ และเรียกรวมว่า พลังงานชีวภาพ (Bio-Energy)

โรงไฟฟ้าชุมชน (โครงการนำร่อง) รับซื้อไฟฟ้า 150 เมกะวัตต์แรก เป็นโครงการที่เพิ่งเริ่มดำเนินการในประเทศไทยเป็นครั้งแรก ในปี 2564 จึงยังไม่มีต้นแบบเทคโนโลยีระบุไว้ชัดเจน เพียงแต่กำหนดให้เป็นเชื้อเพลิงชีวมวล กับเชื้อเพลิงชีวภาพ

หากจะเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของ “โรงไฟฟ้าชีวมวล” กับ “โรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ” จะพบว่า โรงไฟฟ้าทั้งสองแบบมีความใกล้เคียงกันมากในแง่ของการใช้งานวัตถุดิบ แต่พลังงานชีวภาพ (ก๊าซชีวภาพ) เป็นพลังงานสะอาด และควรค่าแก่การใช้งานระยะยาวมากกว่า ซึ่งปัจจัยที่ต้องให้ความสำคัญ คือ เทคโนโลยีการผลิต ที่ปัจจุบันยังมีราคาค่อนข้างสูง

แต่ผู้ผลิตไฟฟ้าสามารถศึกษารูปแบบเทคโนโลยีที่มีการเลือกใช้ กับโรงไฟฟ้าแต่ละประเภทเชื้อเพลิงจากโครงการผลิตไฟฟ้าชีวมวล และชีวภาพที่ประสบความสำเร็จในอดีต แล้วนำมาประยุกต์ใช้กับโครงการ โดยยึดเทคโนโลยีที่ได้มาตรฐานสากล คำนึงถึงผลกระทบสิ่งแวดล้อม ก็จะเป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้โรงไฟฟ้าเดินเครื่องการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเกิดความยั่งยืนในระยะยาว

อ่านข่าวเพิ่มเติม:

ทีมบรรณาธิการข่าว The Bangkok Insight