น้ำมัน
น้ำมัน เป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลเกิดจากซากสัตว์และซากพืชทับถมเป็นเวลาหลายล้านปี มีองค์ประกอบของสารไฮโดรคาร์บอน เมื่อสูบน้ำมันดิบขึ้นมาจากใต้ดินจะนำมาใช้โดยตรงไม่ได้ ต้องนำเข้าโรงกลั่น และผ่านกระบวนการผลิตที่แยกส่วนออก เป็นน้ำมันสำเร็จรูป (Petroleum Products) หลายชนิด ซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะแตกต่างกันไป เช่น น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมัน อากาศยาน น้ำมันก๊าด และน้ำมันเตา ฯลฯ
ที่มา - http://www.solcomhouse.com/images/struct.jpg
ปริมาณน้ำมันดิบสำรองของโลกมีมากที่สุดในภูมิภาคตะวันออกกลาง คิดเป็นร้อยละ 61 ของปริมาณสำรองน้ำมันดิบทั่วโลก
ประเทศไทยมีแหล่งน้ำมันดิบจากแหล่งกลางอ่าวไทย เช่น แหล่งเบญจมาศ แหล่งยูโนแคล แหล่งจัสมินและแหล่งบนบกได้แก่ แหล่งสิริกิติ์ จ.กำแพงเพชร โดยในปี 2550 ประเทศไทยมีการผลิตน้ำมันดิบและคอนเดนเสท ปริมาณ 213,408 บาร์เรล/วัน คิดเป็นสัดส่วนร้อยละ 21 ของปริมาณการจัดหาน้ำมันดิบในประเทศไทย ส่วนที่เหลือยังต้องนำเข้าจากต่างประเทศ
ในปี 2551 การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ) ใช้น้ำมันผลิตไฟฟ้า ในสัดส่วนเพียง ร้อยละ 1 เท่านั้นซึ่งเป็นไปตามแผนการจัดหาไฟฟ้าของประเทศไทย (PDP) ที่ให้ลดสัดส่วนน้ำมันเตาในการผลิตไฟฟ้าลงเนื่องจากมีต้นทุนการผลิตสูง
ข้อดีของการใช้นํ้ามันในการผลิตไฟฟ้า คือ ขนส่งง่าย หาซื้อได้ง่าย และเป็นเชื้อเพลิงที่ไม่ได้รับการต่อต้านจากชุมชน ส่วนข้อจํากัดของการใช้นํ้ามันในการผลิตไฟฟ้า คือ ต้องนําเข้าจากต่างประเทศ ราคาไม่คงที่ขึ้นกับราคาน้ำมันของตลาดโลก ทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อน และไฟฟ้าที่ผลิตได้มีต้นทุนต่อหน่วยสูง
ถ่านหิน
ถ่านหิน เป็นเชื้อเพลิงที่เกิดจากการทับถมของซากพืชที่ขึ้นอยู่ตามที่ชื้นแฉะเป็นเวลานานหลายล้านปี ภายใต้แรงกดดันและอุณหภูมิสูง เกิดเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะของแข็ง ซึ่งประกอบด้วย อะตอมของคาร์บอนไฮโดรเจน และออกซิเจนเป็นหลัก โดยอยู่ในสถานะของแข็ง
ประเภทของถ่านหินถ่านหินถูกจําแนกออกเป็น 5 ประเภทใหญ่ๆ ตามอายุการเกิดและคุณภาพ คือ
1. พีต (Peat) เป็นวิวัฒนาการการเกิดถ่านหินขั้นแรก ที่เปลี่ยนสภาพมาจากไม้ ให้ค่าความร้อนน้อย ควันมาก โดยมากใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงจักรผลิตไฟฟ้า
2. ลิกไนต์ (Lignite) เป็นวิวัฒนาการการเกิดถ่านหินข้ันที่ 2 ที่เปลี่ยนสภาพมาจากพีตให้ค่าความร้อนตํ่า ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการบ่มใบยาสูบ หม้อไอน้ำ และผลิตกระแสไฟฟ้า เมื่อนํามาเผาเป็นเชื้อเพลิงจะก่อให้เกิดก๊าซหลายชนิดที่เป็นมลพิษ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ไนโตรเจนออกไซด์ (NO2) คาร์บอนมอนอกไซด์(CO) ไฮโดรคาร์บอน(HC) (ควันดำ) ฝุ่นและเถ้าเบา แหล่งที่พบมากในประเทศ คือ อําเภอแม่เมาะ จังหวัดลําปาง, อําเภออ่าวลึก จังหวัดกระบี่ และอำเภอลี้ จังหวัดลำพูน
3. ซับบิทูมินัส (Sub-Bituminous) เป็นถ่านหินที่ใช้เวลาในการเกิดนานกว่าลิกไนต์ มีสีนํ้าตาลถึงสีดํา ผิวมีท้ังด้านและเป็นมัน มีท้ังเนื้ออ่อนและเนื้อแข็ง มีความชื้นประมาณร้อยละ 25-30 มีคาร์บอนสูงกว่าลิกไนต์ เป็นเชื้อเพลิงที่มีคุณภาพเหมาะสมในการผลิตกระแสไฟฟ้าและใช้ในอุตสาหกรรม
4. บิทูมินัส (Bituminous) เป็นวิวัฒนาการการเกิดถ่านหินข้ันที่ 3 ที่เปลี่ยนสภาพมาจากลิกไนต์ให้ค่าความร้อนสูง ควันน้อย และเถ้าต่ำ นิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงโรงงานอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้า
5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นวิวัฒนาการการเกิดถ่านหินช้ันสูงสุดที่เปลี่ยนสภาพมาจากบิทูมินัส มีคุณภาพดีที่สุดให้ค่าความร้อนสูง ควันน้อยมากหรือเกือบไม่มีเลย ติดไฟแล้วเผาไหม้เป็นเวลานาน ส่วนใหญ่มีการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ และอุตสาหกรรมที่ใช้หม้อไอนํ้า เช่น โรงงานกระดาษ และโรงงานชูรส เป็นต้น
ประเทศไทยมีทรัพยากรถ่านหินเป็นจำนวนมาก ส่วนใหญ่เป็นลิกไนต์และซับบิทูมินัส ปริมาณสำรองถ่านหินลิกไนต์ ในประเทศไทย ณ เดือนธันวาคม 2550 ทั้งสิ้น 2,075 ล้านตัน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นปริมาณสำรองของเหมืองแม่เมาะ
ในปี 2551 ประเทศไทยใช้ลิกไนต์/ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า ประมาณร้อยละ 20 ของเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าทั้งสิ้นมีทั้งการใช้ถ่านหินจากแหล่งในประเทศ และนำเข้าจากต่างประเทศ เนื่องจากถ่านหินในประเทศไม่เพียงพอต่อความต้องการโดยนำเข้าจากอินโดนีเซียมากที่สุด
ข้อดีของถ่านหิน คือ มีต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าต่ำกว่าการใช้เชื้อเพลิงหลัก เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมันและพลังงานหมุนเวียน และมีปริมาณสำรองมาก สามารถใช้ได้ไม่ต่ำกว่า 220 ปี แต่ก็มีข้อจำกัดเนื่องจากการเผาไหม้ถ่านหินเป็นสาเหตุสำคัญของฝนกรดและภาวะโลกร้อน จึงต้องใช้ระบบควบคุมมลภาวะทางอากาศที่มีราคาแพงและถ่านหินยังคงมีภาพลักษณ์ ที่น่ากลัวในสายตาประชาชนบางส่วน ซึ้งในปัจจุบันมีเทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (Clean Coal Technology) ทำให้การผลิตกระแสไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงถ่านหินมีประสิทธิภาพสูงขึ้น และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด
ก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิงปิโตรเลียมชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดจากการทับถมของสิ่งมีชีวิตนับล้านปี ประกอบด้วยก๊าซมีเทนเป็นหลักมีคุณสมบัติเป็นเชื้อเพลิงสะอาด มีการเผาไหม้สมบูรณ์จึงส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าปิโตรเลียมประเภทอื่นๆ
เราสามารถใช้ประโยชน์จากก๊าซธรรมชาติได้ใน 2 ลักษณะใหญ่ๆ คือ ใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า และนำไปผ่านกระบวนการแยกในโรงแยกก๊าซฯ เพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป เช่นเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ เป็นก๊าซหุงต้มในครัวเรือน เป็นต้น ก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในประเทศไทย ผลิตได้เองจากแหล่งในประเทศ ประมาณร้อยละ 74 และนำเข้าจากพม่า ร้อยละ 26 นอกจากนั้นปัจจุบันประเทศไทยใช้ก๊าซธรรมชาติผลิตกระแสไฟฟ้าในสัดส่วนที่สูงมากถึงร้อยละ 70 ของเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าทั้งสิ้น นับเป็นความเสี่ยงด้านความมั่นคงในการจัดหาพลังงาน ประกอบกับราคาก๊าซธรรมชาติที่ไม่คงที่ ต้องผูกติดกับราคาน้ำมัน และยังเป็นการเร่งใช้ทรัพยากรธรรมชาติในประเทศที่มีจำกัดให้หมดเร็วเกินควร
ข้อดีของการใช้ก๊าซธรรมชาติ คือ เป็นเชื้อเพลิงปิโตรเลียมที่นำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพสูง มีการเผาไหม้สมบูรณ์ มีความปลอดภัยในการใช้งาน เนื่องจากเบากว่าอากาศจึงลอยขึ้นเมื่อเกิดการรั่ว นอกจากนี้ก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทยผลิตได้เองจากแหล่งในประเทศ จึงช่วยลดการนำเข้าพลังงานเชื้อเพลิงอื่นๆ และประหยัดเงินตราต่างประเทศได้มาก แต่ก็มีข้อจำกัด คือ ราคาก๊าซธรรมชาติไม่คงที่ผูกติดกับราคาน้ำมันซึ่งผันแปรอยู่ตลอดเวลา ประเทศไทยใช้ก๊าซธรรมชาติในสัดส่วนที่สูงมากจนเกิดความเสี่ยงของแหล่งพลังงาน นอกจากนี้กำลังสำรองก๊าซธรรมชาติในประเทศไทย สามารถใช้ได้เพียง 30 ปี
เชื้อเพลิงจากพลังงานหมุนเวียนและพลังงานทดแทน
ชีวมวล
ชีวมวล (Biomass) คือ สารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถนำมาใช้ผลิตพลังงานได้ สารอินทรีย์เหล่านี้ได้มาจากพืชและสัตว์ต่างๆ เช่น เศษไม้ ขยะ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร การใช้งานชีวมวลเพื่อทำให้ได้พลังงานอาจจะทำโดย นำมาเผาไหม้เพื่อนำพลังงานความร้อนที่ได้ไปใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าทดแทน พลังงานจากฟอสซิล (เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน) ซึ่งมีอยู่อย่างจำกัดและอาจหมดลงได้ ชีวมวลเหล่านี้มีแหล่งที่มาต่างๆ กัน อาทิพืชผลทางการเกษตร (agricultural crops) เศษวัสดุเหลือทิ้งการเกษตร (agricultural residues) ไม้และเศษไม้ (wood and wood residues) หรือของเหลือจากจากอุตสาหกรรมและชุมชนตัวอย่างเช่น
-แกลบ ได้จากการสีข้าวเปลือก
-ชานอ้อย ได้จากการผลิตน้ำตาลทราย
-เศษไม้ ได้จากการแปรรูปไม้ยางพาราหรือไม้ยูคาลิปตัสเป็นส่วนใหญ่ และบางส่วนได้จากสวนป่าที่ปลูกไว้
-กากปาล์ม ได้จากการสกัดน้ำมันปาล์มดิบออกจากผลปาล์มสด
-กากมันสำปะหลัง ได้จากการผลิตแป้งมันสำปะหลัง
-ซังข้าวโพด ได้จากการสีข้าวโพดเพื่อนำเมล็ดออก
-กาบและกะลามะพร้าว ได้จากการนำมะพร้าวมาปลอกเปลือกออกเพื่อนำเนื้อมะพร้าวไปผลิตกะทิ และน้ำมันมะพร้าว
-ส่าเหล้า ได้จากการผลิตแอลกอฮอล์ เป็นต้น
พลังงานชีวมวล (Bio-energy) หมายถึง พลังงานที่ได้จากชีวมวลชนิดต่างๆ โดยกระบวนการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ
กระบวนการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ 1.การเผาไหม้โดยตรง (combustion) เมื่อนำชีวมวลมาเผา จะได้ความร้อนออกมาตามค่าความร้อนของชนิดชีวมวล ความร้อนที่ได้จากการเผาสามารถนำไปใช้ในการผลิตไอน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูง ไอน้ำนี้จะถูกนำไปขับกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าต่อไป ตัวอย่างชีวมวลประเภทนี้คือ เศษวัสดุทางการเกษตรและเศษไม้
2.การผลิตก๊าซ (gasification) เป็นกระบวนการเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งหรือชีวมวลให้เป็นแก๊สเชื้อเพลิง เรียกว่าแก๊สชีวภาพ (biogas) มีองค์ประกอบของแก๊สมีเทนไฮโดรเจน และคาร์บอนมอนอกไซด์ สามารถนำไปใช้กับกังหันแก๊ส(gas turbine)
3.การหมัก (fermentation) เป็นการนำชีวมวลมาหมักด้วยแบคทีเรียในสภาวะไร้อากาศ ชีวมวลจะถูกย่อยสลายและแตกตัว เกิดแก๊สชีวภาพ(biogas) ที่มีองค์ประกอบของแก๊สมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทนใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สำหรับผลิตไฟฟ้า
4.การผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากพืช มีกระบวนการที่ใช้ผลิตดังนี้
4.1 กระบวนการทางชีวภาพ ทำการย่อยสลายแป้ง น้ำตาล และเซลลูโลสจากพืชทางการเกษตร เช่น อ้อย มันสำปะหลัง ให้เป็นเอทานอล เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลวในเครื่องยนต์เบนซิน
4.2 กระบวนการทางฟิสิกส์และเคมี โดยสกัดน้ำมันออกจากพืชน้ำมัน จากนั้นนำน้ำมันที่ได้ไปผ่านกระบวนการ transesterification เพื่อผลิตเป็นไบโอดีเซล
4.3 กระบวนการใช้ความร้อนสูง เช่นกระบวนการไพโรไลซิส เมื่อวัสดุทางการเกษตรได้ความร้อนสูงในสภาพไร้ออกซิเจนจะเกิดการสลายตัว เกิดเป็นเชื้อเพลิงในรูปของเหลวและแก๊สผสมกัน
เทคโนโลยีพลังงานชีวมวล 
การสันดาป (Combustion Technology) การสันดาปเป็นปฏิกิริยาการรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็ว พร้อมเกิดการลุกไหม้และคายความร้อน ในการเผาไหม้ส่วนใหญ่จะไม่ใช้ออกซิเจนล้วนๆ แต่จะใช้อากาศแทนเนื่องจากอากาศมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยปริมาณ หรือ 23% โดยน้ำหนัก
การสันดาป (Combustion Technology) การสันดาปเป็นปฏิกิริยาการรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็ว พร้อมเกิดการลุกไหม้และคายความร้อน ในการเผาไหม้ส่วนใหญ่จะไม่ใช้ออกซิเจนล้วนๆ แต่จะใช้อากาศแทนเนื่องจากอากาศมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยปริมาณ หรือ 23% โดยน้ำหนักการผลิตเชื้อเพลิงเหลว (Liquidification Technology)การผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification Technology) กระบวนการ Gasification เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีอยู่ในชีวมวลที่สำคัญกระบวนการหนึ่ง ของการเปลี่ยนแปลงแบบ Thermal Conversion โดยมีส่วนประกอบของ Producer gas ที่สำคัญได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจน (H2) และมีเทน (CH4)การผลิตก๊าซโดยการหมัก (Anaerobic Digestion Technology) การผลิตก๊าซจากชีวมวลทางเคมีด้วยการย่อยสลายสารอินทรีย์ในที่ไม่มีอากาศหรือไม่มีออกซิเจนซึ่งเรียกว่า ก๊าซชีวภาพ (Biogas) ได้ก๊าซมีเทน (CH4) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นหลักการผลิตไฟฟ้าโดยใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงเตาแก๊สชีวมวล เตาแก๊สชีวมวลเป็นเตาที่จัดสร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับการหุงต้มอาหารในครัวเรือน โดยใช้เศษไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง โดยมีหลักการทำงานแบบการผลิตแก๊สเชื้อเพลิงจากชีวมวล (Gasifier) แบบอากาศไหลขึ้น (Updraf Gasifier) เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงในที่ที่จำกัดปริมาณอากาศให้เกิดความร้อนบางส่วน แล้วไปเร่งปฏิกริยาต่อเนื่องอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งให้กลายเป็นแก๊สเชื้อเพลิง ที่สามารถติดไฟได้ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สมีเธน (CH2) เป็นต้น
ข้อเด่นของเชื้อเพลิงชีวมวล เป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมด วงจรชีวิตของพืชมีระยะสั้นต่างจากฟอสซิล ซึ่งใช้เวลาหลายพันล้านปี ก่อมลภาวะน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล
เนื่องจากพืชปล่อยก๊าซไนโตรเจนอ๊อกไซด์ (NOx) และ ก๊าซซัลเฟอร์ไดอ๊อกไซด์ (SO2) (ซึ่งเป็นตัวก่อฝนกรดและโอโซน (O3) ในระดับพื้นดิน) น้อยมาก และไม่เพิ่มระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากพืชต้องดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อการเจริญเติบโต ชีวมวลแต่ละชนิดมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป เช่น แกลบ จะให้ค่าความร้อนสูง เนื่องจากมีความชื้นต่ำ และไม่ต้องผ่านการบดย่อยก่อนนำไปเผาไหม้ โดยขี้เถ้าที่เกิดจากการเผาแกลบสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กและแก้วได้ ส่วนชานอ้อยเป็นเชื้อเพลิง ที่เผาไหม้แล้วมีปริมาณ ขี้เถ้าน้อย จึงมีปัญหาในการจัดการน้อย และขี้เถ้าดังกล่าวยังสามารถนำไปใช้ปรับปรุงสภาพดินในไร่อ้อยได้อีกด้วย การใช้พลังงานชีวมวลมีข้อดี คือ เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย เนื่องจากมีปริมาณกำมะถันต่ำกว่าเชื้อเพลิงประเภทอื่นมาก และไม่ก่อให้เกิดสภาวะเรือนกระจก นอกจากนี้การนำแหล่งวัตถุดิบที่มีอยู่ภายในประเทศมาใช้ ถือเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งเกษตรกรยังมีรายได้เพิ่มจากการขายวัสดุทางการเกษตรที่เหลือใช้อีกด้วย
ข้อด้อยของเชื้อเพลิงชีวมวล แม้พลังงานชีวมวลจะมีอยู่มาก แต่มีอยู่อย่างกระจัดกระจายทำให้ยากแก่การรวบรวมเพื่อใช้ผลิตไฟฟ้าในปริมาณมากๆ อย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม จากการสำรวจและประเมินศักยภาพของการผลิตไฟฟ้าด้วยชีวมวลภายในประเทศ พบว่าเชื้อเพลิงชีวมวลที่เหลือจากการใช้ประโยชน์อื่นๆ สามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าได้ 700-1000 เมกกะวัตต์ หากพลังงานจากชีวมวลได้รับการพัฒนาให้นำมาใช้ประโยชน์อย่างจริงจังแล้วก็จะเป็นผลดีต่อประเทศชาติไม่น้อยทีเดียว
พลังงานน้ำ พื้นผิวโลกถึง 70 เปอร์เซนต์ ปกคลุมด้วยน้ำ ซึ่งมีความสำคัญยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย น้ำเหล่านี้มีการเปลี่ยนสถานะและหมุนเวียนอยู่ตลอดเวลา ระหว่างผิวโลกและบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่า วัฏจักรของน้ำ น้ำที่กำลังเคลื่อนที่มีพลังงานสะสมอยู่มาก และมนุษย์รู้จักนำพลังงานนี้มาใช้หลายร้อยปีแล้ว เช่น ใช้หมุนกังหันน้ำ ปัจจุบันมีการนำพลังงานน้ำไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า
พลังงานน้ำ เป็นรูปแบบหนึ่งการสร้างกำลังโดยการอาศัยพลังงานของน้ำที่เคลื่อนที่ปัจจุบันนี้พลังงานน้ำส่วนมากจะถูกใช้เพื่อใช้ในการผลิตไฟฟ้า นอกจากนี้แล้วพลังงานน้ำยังถูกนำไปใช้ในการชลประทาน การสี การทอผ้า และใช้ในโรงเลื่อย พลังงานของมวลน้ำที่เคลื่อนที่ได้ถูกมนุษย์นำมาใช้มานานแล้วนับศตวรรษ โดยได้มีการสร้างกังหันน้ำ (Water Wheel) เพื่อใช้ในการงานต่างๆ ในอินเดีย และชาวโรมันก็ได้มีการประยุกต์ใช้เพื่อใช้ในการโม่แป้งจากเมล็ดพืชต่างๆ ส่วนผู้คนในจีนและตะวันออกไกลก็ได้มีการใช้พลังงานน้ำเพื่อสร้าง Pot Wheel เพื่อใช้ในวิดน้ำเพื่อการชลประทาน โดยในช่วงทศวรรษ 1830 ซึ่งเป็นยุคที่การสร้างคลองเฟื่องฟูถึงขีดสุด ก็ได้มีการประยุกต์เอาพลังงานน้ำมาใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือขึ้นและลงจากเขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง (Inclined Plane Railroad : Funicular)โดยตัวอย่างของการประยุกต์ใช้แบบนี้อยู่ที่คลอง Tyrone ในไอร์แลนด์เหนือ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการประยุกต์ใช้พลังงานน้ำในยุคแรกนั้นเป็นการส่งต่อ พลังงานโดยตรง (Direct Mechanical Power Transmission) ทำให้การใช้พลังงานน้ำในยุคนั้นต้องอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน เช่น น้ำตก เป็นต้น ปัจจุบันนี้ พลังงานน้ำได้ถูกใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถส่งต่อพลังงานไปใช้ในที่ที่ห่างจากแหล่งน้ำได้
พลังงานน้ำเกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานศักย์จากความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก การนำเอาพลังงานน้ำมาใช้ประโยชน์ทำได้โดยให้น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ พลังงานศักย์ของน้ำถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ อุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนนี้คือ กังหันน้ำ (Turbines) น้ำที่มีความเร็วสูงจะผ่านเข้าท่อแล้วให้พลังงานจลน์แก้กังหันน้ำ ซึ่งหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในปัจจุบันพลังงานที่ได้จากแหล่งน้ำที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือ พลังงานน้ำตก พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง พลังงานคลื่น
1. พลังงานน้ำตก การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำนี้ทำได้โดยอาศัยพลังงานของน้ำตก ออกจากน้ำตามธรรมชาติ หรือน้ำตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ เช่น น้ำตกที่เกิดจากการสร้างเขื่อนกั้นน้ำ น้ำตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาสู่หุบเขา กระแสน้ำในแม่น้ำไหลตกหน้าผา เป็นต้น การสร้างเขื่อนกั้นน้ำและให้น้ำตกไหลผ่านกังหันน้ำซึ่งติดอยู่บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังงานน้ำที่ได้จะขึ้นอยู่กับความสูงของน้ำและอัตราการไหลของน้ำที่ปล่อยลงมา ดังนั้นการผลิตพลังงานจากพลังงานนี้จำเป็นต้องมีบริเวณที่เหมาะสมและการ สร้างเขื่อนนั้นจะต้องลงทุนอย่างมาก แต่อย่างไรก็ตามจากการสำรวจคาดว่าทั่วโลกสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าจากกำลังน้ำมากกว่าพลังงานทดแทนประเภทอื่น
2. พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง มีพื้นฐานมาจากพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบที่ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ จึงจัดเป็นแหล่งพลังงานประเภทใช้แล้วไม่หมดไป สำหรับในการเปลี่ยนพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า คือ เลือกแม่น้ำหรืออ่าวที่มีพื้นที่เก็บน้ำได้มากและพิสัยของน้ำขึ้นน้ำลงมีค่า สูงแล้วสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าว เพื่อให้เกิดเป็นอ่างเก็บน้ำขึ้นมา เมื่อน้ำขึ้นจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ การไหลเข้าออกจากอ่างของน้ำต้องควบคุมให้ไหลผ่านกังหันน้ำที่ต่อเชื่อมกับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อกังหันน้ำหมุนก็จะได้ไฟฟ้าออกมาใช้งานหลักการผลิตไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลง มีหลักการเช่นเดียวกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำตก แต่กำลังที่ได้จากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะไม่ค่อยสม่ำเสมอเปลี่ยนแปลงไปมากใน ช่วงขึ้นลงของน้ำ แต่อาจจัดให้มีพื้นที่กักน้ำเป็นสองบริเวณหรือบริเวณพื้นที่เดียว โดยการจัดระบบการไหลของน้ำระหว่างบริเวณบ่อสูงและบ่อต่ำ และกักบริเวณภายนอกในช่วงที่มีการขึ้นลงของน้ำอย่างเหมาะสม จะทำให้กำลังงานพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสม่ำเสมอดีขึ้น
3. พลังงานคลื่น เป็นการเก็บเกี่ยวเอาพลังงานที่ลม ถ่ายทอดให้กับผิวน้ำในมหาสมุทรเกิดเป็นคลื่นวิ่งเข้าสู่ชายฝั่งและเกาะแก่งต่างๆเครื่องผลิต ไฟฟ้าพลังงานคลื่นจะถูกออกแบบให้ลอยตัวอยู่บนผิวน้ำบริเวณหน้าอ่าวด้าน หน้าที่หันเข้าหาคลื่น การใช้คลื่นเพื่อผลิตไฟฟ้านั้นถ้าจะให้ได้ผลจะต้องอยู่ในโซนที่มียอดคลื่น เฉลี่ยอยู่ที่ 8 เมตร ซึ่งบริเวณนั้นต้องมีแรงลมด้วย แต่จากการวัดความสูงของยอดคลื่นสูงสุดในประเทศไทยที่จังหวัดระนองพบว่า ยอดคลื่นสูงสุดเฉลี่ยอยู่ที่ 4 เมตรเท่านั้น ซึ่งก็แน่นอนว่าด้วยเทคโนโลยี การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานคลื่นในปัจจุบันนั้นยังคงไม่สามารถใช้ในบ้านเราให้ผลจริงจังได้
ประโยชน์ของพลังงานน้ำพลังงานน้ำ มีประโยชน์หลายอย่างในการนำมาใช้ประโยชน์หลักๆ มีดังนี้
พลังงานน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ไม่หมดสิ้น คือเมื่อใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้วน้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเลและน้ำ ในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ เมื่อไอน้ำรวมตัวเป็นเมฆจะตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมาทำให้เราสามารถใช้ พลังงานน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น
เครื่องกลพลังงานน้ำสามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่จะมีความคงทน และมีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องจักรกลอย่างอื่น
เมื่อนำพลังงานน้ำไปใช้แล้ว น้ำยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิมทำให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีก เช่น เพื่อการชลประทาน การรักษาระดับน้ำในแม่น้ำให้ไหลลึกพอแก่การเดินเรือ เป็นต้น
การสร้างเขื่อนเพื่อกักเก็บและทดน้ำให้สูงขึ้น สามารถช่วยกักน้ำเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก ทำให้ได้แหล่งน้ำขนาดใหญ่สามารถใช้เลี้ยงสัตว์น้ำหรือใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวได้ และยังช่วยรักษาระบบนิเวศของแม่น้ำได้โดยการปล่อยน้ำจากเขื่อนเพื่อไล่น้ำ โสโครกในแม่น้ำที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไล่น้ำเค็มซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได้
พลังงานน้ำเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ไม่หมดสิ้น คือเมื่อใช้พลังงานของน้ำส่วนหนึ่งไปแล้วน้ำส่วนนั้นก็จะไหลลงสู่ทะเลและน้ำ ในทะเลเมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ก็จะระเหยกลายเป็นไอน้ำ เมื่อไอน้ำรวมตัวเป็นเมฆจะตกลงมาเป็นฝนหมุนเวียนกลับมาทำให้เราสามารถใช้ พลังงานน้ำได้ตลอดไปไม่หมดสิ้น เครื่องกลพลังงานน้ำสามารถเริ่มดำเนินการผลิตพลังงานได้ในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให้ผลิตกำลังงานออกมาได้ใกล้เคียงกับความต้องการ อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงมาก ชิ้นส่วนของเครื่องกลพลังงานน้ำส่วนใหญ่จะมีความคงทน และมีอายุการใช้งานนานกว่าเครื่องจักรกลอย่างอื่น เมื่อนำพลังงานน้ำไปใช้แล้ว น้ำยังคงมีคุณภาพเหมือนเดิมทำให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีก เช่น เพื่อการชลประทาน การรักษาระดับน้ำในแม่น้ำให้ไหลลึกพอแก่การเดินเรือ เป็นต้น การสร้างเขื่อนเพื่อกักเก็บและทดน้ำให้สูงขึ้น สามารถช่วยกักน้ำเอาไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีฝนตก ทำให้ได้แหล่งน้ำขนาดใหญ่สามารถใช้เลี้ยงสัตว์น้ำหรือใช้เป็นสถานที่ท่องเที่ยวได้ และยังช่วยรักษาระบบนิเวศของแม่น้ำได้โดยการปล่อยน้ำจากเขื่อนเพื่อไล่น้ำ โสโครกในแม่น้ำที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไล่น้ำเค็มซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได้
แต่พลังงานน้ำมีข้อเสียบางประการ เช่น การพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำต้องใช้เงินลงทุนสูง และยังทำให้เสียพื้นที่ของป่าไปบางส่วน นอกจากนี้พลังงานน้ำยังมีความไม่แน่นอนเกิดขึ้น เช่น หน้าแล้งหรือกรณีที่ฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล และมักเกิดปัญหาในเรื่องการจัดหาบุคลากรไปปฏิบัติงาน รวมทั้งการซ่อมแซม บำรุงรักษาสิ่งก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่างๆ จะไม่ค่อยสะดวกนัก เพราะสถานที่ตั้งอยู่ห่างไกลจากชุมชน
พลังงานแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ให้พลังงานจำนวนมหาศาลแก่โลกของเรา พลังงานจากดวงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุด เป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฎิกิริยาใดๆอันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ เซลล์แสงอาทิตย์จึงเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็คทรอนิคส์ชนิดหนึ่ง ที่ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปลี่ยนเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ส่วนใหญ่เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำพวกซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึง 22 เปอร์เซนต์
ในส่วนของประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร จึงได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ในเกณฑ์สูง พลังงานโดยเฉลี่ยซึ่งรับได้ทั่วประเทศประมาณ 4 ถึง 4.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ประกอบด้วยพลังงานจากรังสีตรง (Direct Radiation) ประมาณ 50 เปอร์เซนต์ ส่วนที่เหลือเป็นพลังงานรังสีกระจาย (Diffused Radiation) ซึ่งเกิดจากละอองน้ำในบรรยากาศ (เมฆ) ซึ่งมีปริมาณสูงกว่าบริเวณที่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรออกไปทั้งแนวเหนือ–ใต้
Solar cell พลังงานแห่งแสงอาทิตย์
ในปัจจุบันที่ภาวะน้ำมันอันเป็นแหล่งพลังงานของโลก มีราคาที่สูงขึ้นทุกวัน ในขณะที่การใช้งานนั้นก็ไม่มีทีท่า ว่าจะลดลงแต่อย่างใด มีแต่ความต้องการปริมาณน้ำมันที่สูงขึ้น ทั้งการใช้งานเพื่อการค้า การอยู่อาศัยเป็นแหล่งพลังงานต่างๆ สถานการณ์เช่นนี้ทำให้ประเทศต่างๆต้องมุ่งศึกษาและใช้พลังงานทดแทนแบบใหม่ เพื่อทดแทนการใช้นำมันที่จากรายงานมีโอกาสที่จะหมดจากโลกนี้ไปในอีก 100 ปีข้างหน้า พลังงานตัวหนึ่งที่เราสามารถหยิบจับมาใช้เปล่าได้โดยไม่มีค่าใช้จ่ายใดๆเลย คือ พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งการจะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่ง อยู่ในรูปแสงแดดให้เป็นพลังงานได้นั้นเราทำผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า Solar cell สิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ( หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ได้โดยตรง และไฟฟ้าที่ได้นั้น จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง Direct Current ถึงแม้ว่าปัจจุบันจะมีการสร้างเซลที่สามารถแปลงแสง เป็นไฟสลับได้แล้วก็ตาม จัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทน ชนิดหนึ่ง ( Renewable Energy ) สะอาด และไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด
พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาล บนพื้นที่ 1 ตารางเมตร เราจะได้พลังงานประมาณ 1,000 วัตต์ หรือเฉลี่ย 4-5 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ซึ่งมีความหมายว่า ในวันหนึ่งๆ บนพื้นที่เพียง 1 ตารางเมตรนั้น เราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ 1 กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง 4-5 ชั่วโมงนั่นเอง ถ้าเซลล์แสงอาทิตย์ มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานเท่ากับร้อยละ 15 ก็แสดงว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีพื้นที่ 1 ตารางเมตร จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 150 วัตต์ หรือเฉลี่ย 600-750 วัตต์ - ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ในเชิงเปรียบเทียบ ในวันหนึ่งๆ ประเทศไทยเรามีความต้องการ พลังงานไฟฟ้าประมาณ 250 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน ดังนั้น ถ้าเรามีพื้นที่ประมาณ 1,500 ตารางกิโลเมตร ( ร้อยละ 0.3 ของประเทศไทย) เราก็จะสามารถผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการทั้งประเทศ
รูปที่ 1 ระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ในโรงเรียน ตชด.
นโยบายการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทย เมื่อเดือนธันวาคม 2544 สำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ (สพช.) ได้จัดสัมมนา เรื่อง "แผนยุทธศาสตร์การอนุรักษ์พลังงานของประเทศ ในช่วงปี พ.ศ. 2545-2554" โดยเชิญหน่วยงานที่เกี่ยวข้องและผู้ทรงคุณวุฒิจากหลายองค์กร เข้ามามีส่วนร่วมเพื่อแลกเปลี่ยนความคิดเห็นและเสนอแนะแนวคิด โดยแผนยุทธศาสตร์ฯ ที่เกี่ยวข้องพลังงานแสงอาทิตย์มีมาตรการและเป้าหมายที่คาดหวัง สรุปได้ดังนี้
• มาตรการส่งเสริมการใช้ในรูปของการผลิตไฟฟ้า
• มาตรการส่งเสริมการใช้ในรูปของความร้อน
• มาตรการส่งเสริมการผลิตและประกอบเซลล์ขึ้นในประเทศ
• มาตรการสร้างและพัฒนาบุคลากรขึ้นในประเทศ
• มาตรการการประชาสัมพันธ์
เซลล์แสงอาทิตย์คืออะไร เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เมื่อได้รับแสงจากดวงอาทิตย์หรือแสงจากหลอดไฟ เซลล์แสงอาทิตย์จะเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) ถือว่าพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากเซลล์แสงอาทิตย์นี้ เป็นพลังงานทดแทนชนิดหนึ่ง (Renewable Energy) ซึ่งเป็นพลังงานที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆ ให้กับสิ่งแวดล้อมในขณะ
หลักการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ หลักการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ เริ่มจากแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบ (เรียกว่า อิเล็กตรอน) และประจุบวก (เรียกว่า โฮล) ซึ่งอยู่ในภายในโครงสร้างรอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำโดยโครงสร้างรอยต่อพีเอ็นนี้จะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนให้ไหลไปที่ขั้วลบ และทำให้พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปที่ขั้วบวก ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อเราต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า (เช่น หลอดไฟ มอเตอร์ เป็นต้น) ก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นชนิดกระแสตรง ดังนั้น ถ้าต้องการจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ต้องต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
ประเภทของเซลล์แสงอาทิตย์ 1. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวซิลิกอน (Single Crystalline Silicon Solar Cell หรือ c-Si) ซิลิกอนเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำที่มีราคาถูกที่สุด เนื่องจากซิลิกอนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในโลกชนิดหนึ่ง สามารถถลุงได้จากหินและทราย เรานิยมใช้ธาตุซิลิกอนในงานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ใช้ทำทรานซิสเตอร์และไอซี และเซลล์แสงอาทิตย์ เทคโนโลยี c-Si ได้รับความนิยมและใช้งานกันอย่างแพร่หลาย นิยมใช้งานในพื้นที่เฉพาะได้แก่ ในชนบทที่ไม่มีไฟฟ้าใช้เป็นหลัก
2. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกโพลีซิลิกอน (Polycrystalline Silicon Solar Cell หรือ pc-Si) จากความพยายามในการที่จะลดต้นทุนการผลิตของ c-Si จึงทำให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยี pc-Si ขึ้นเป็นผลให้ต้นทุนการผลิตของ pc-Si ต่ำกว่า c-Si ร้อยละ 10 อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี pc-Si ก็ได้รับความนิยมและใช้งานกันอย่างแพร่หลายเช่นกัน
3. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิกอน (Amorphous Silicon Solar Cell หรือ a-Si) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ธาตุซิลิกอนเช่นกัน แต่จะไม่เป็นผลึก แต่ผลของสารอะมอร์ฟัสจะทำให้เกิดเป็นฟิล์มบางของซิลิกอน ซึ่งมีความบางประมาณ 300 นาโนเมตร ทำให้ไม่สิ้นเปลืองเนื้อวัสดุ น้ำหนักเบา การผลิตทำได้ง่าย และข้อดีของ a-Si ไม่เกิดมลพิษกับสิ่งแวดล้อม จึงเหมาะที่จะประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่กินไฟฟ้าน้อย เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ วิทยุทรานซิสเตอร์ เป็นต้น
นอกจากซิลิกอนแล้ววัสดุสารกึ่งตัวนำอื่นๆ ก็ใช้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้เช่นกัน ได้แก่ แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs : Gallium Arsenide) แคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe : Cadmium Telluride) คอปเปอร์อินเดียมไดเซเลไนด์ (CIS : Copper Indium Diselenide) โดยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจาก GaAs จะมีประสิทธิภาพการแปรพลังงานที่สูงที่สุด จึงเหมาะกับงานด้านอวกาศ ซึ่งราคาจะแพงมากเมื่อเทียบกับที่ผลิตจากซิลิกอน นอกจากนี้มีการคาดหมายกันว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจาก CIS จะมีราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง
การบำรุงรักษาเซลล์แสงอาทิตย์และอายุการใช้งาน อายุการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปยาวนานกว่า 20 ปี และเนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ไม่มีส่วนใดที่เคลื่อนไหว เป็นผลให้ลดการดูแลและบำรุงรักษาระบบดังกล่าว จะมีเพียงในส่วนของการทำความสะอาด แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ที่เกิดจากฝุ่นละอองเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับ การดูแลระบบปรับอากาศ ขนาดเล็กตามบ้านพักอาศัยแล้ว จะพบว่างานนี้ดูแลง่ายกว่า เทคโนโลยีของเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน มีการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นประกอบกับการนำระบบควบคุมที่ดี มาใช้ในการผลิต ทำให้ เซลล์แสงอาทิตย์ สามารถที่จะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 1,600-1,800 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลวัตต์ สูงสุดต่อปี พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากบ้าน 1 หลัง ประมาณ 3,750-4,500 หน่วย/ปี สามารถลดการใช้น้ำมันในการผลิตไฟฟ้าลงได้ 1,250-1,500 ลิตร/ปี
ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช้เชื้อเพลิง โครงการนี้จึงมีส่วนช่วยลด CO2 SOX และ NOX ที่เกิดจากโรงไฟฟ้าที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน และ ช่วยลดค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการกำจัดสารต่างๆ ดังกล่าวนั้นด้วย
จุดเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์ 1.แหล่งพลังงานได้จากดวงอาทิตย์ เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดและไม่เสียค่าใช้จ่าย
2.เป็นแหล่งพลังที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดมลภาวะแก่สิ่งแวดล้อม
3.สร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาดตั้งแต่เครื่องคิดเลข ไปจนถึงโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่
4.ผลิตที่ไหนใช้ที่นั่น ซึ่งระบบไฟฟ้าปกติแหล่งผลิตไฟฟ้ากับจุดใช้งานอยู่คนละที่ และจะต้องมีระบบนำส่ง แต่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตไฟฟ้าในบริเวณที่ใช้งานได้
พลังงานลม เป็นพลังงานธรรมชาติที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ 2 ที่ ซึ่งสะอาดและบริสุทธิ์ใช้แล้วไม่มีวันหมดสิ้นไปจากโลก ได้รับความสนใจนำมาพัฒนาให้เกิดประโยชน์อย่างกว้างขวาง ในขณะเดียวกัน กังหันลมก็เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่สามารถนำพลังงานลมมาใช้ให้เป็นประโยชน์ได้ โดยเฉพาะในการผลิตกระแสไฟฟ้าและในการสูบน้ำ ซึ่งได้ใช้งานกันมาแล้วอย่างแพร่หลายพลังงานลมเกิดจากพลังงานจากดวงอาทิตย์ ตกกระทบโลกทำให้อากาศร้อน และลอยตัวสูงขึ้น อากาศจากบริเวณอื่นซึ่งเย็นและหนาแน่นมากกว่าจึงเข้ามาแทนที่ การเคลื่อนที่ของอากาศเหล่านี้เป็นสาเหตุให้เกิดลม และมีอิทธิพลต่อสภาพลมฟ้าอากาศในบางพื้นที่ของประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวฝั่งทะเลอันดามันและด้านทะเลจีน(อ่าวไทย) มีพลังงานลมที่อาจนำมาใช้ประโยชน์ในลักษณะพลังงานกล (กังหันสูบน้ำกังหันผลิตไฟฟ้า) ศักยภาพของพลังงานลมที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้สำหรับประเทศไทย มีความเร็ว อยู่ระหว่าง 3 - 5 เมตรต่อวินาที และความเข้มพลังงานลมที่ประเมินไว้ได้อยู่ระหว่าง 20 - 50 วัตต์ต่อตารางเมตร
พลังงานลมเป็นพลังงานหมุนเวียนชนิดหนึ่งที่มีต้นกำเนิดจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยอ้อม กล่าวคือพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบในภาคตัดขวางของโลกประมาณ 178,000 ล้านล้านวัตต์ มีเพียง 0.2% เท่านั้นที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนไหวของอากาศที่เรียกว่าพลังงานลม และส่วนนี้ก็ยังเป็นผลให้เกิดคลื่นในมหาสมุทรด้วย ลมเป็นแหล่งพลังงานสะอาดที่มีอยู่อย่างมหาศาลและสามารถใช้ได้อย่างไม่มีวันหมดสิ้น ซึ่งได้มีการนำมาใช้ประโยชน์กันเป็นเวลานานแล้ว ด้วยการประกอบใช้กับเครื่องจักรต่างๆ เช่น เครื่องสีข้าว ระหัดวิดน้ำ ฯลฯ โดยในการนำพลังงานจากลมออกมาใช้ประโยชน์นั้น เครื่องมือสำคัญคือ กังหันลม (Wind Mill) ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานจลน์จากลมมาเป็นพลังงานกลโดยตรง การใช้ประโยชน์จากกังหันลมในระยะแรกๆ จะเป็นการประยุกต์ใช้กับงานกลเป็นส่วนใหญ่ และในเวลาต่อมาการพัฒนาใช้ประโยชน์ในลักษณะกังหันลมผลิตไฟฟ้า (Wind Turbine Generator) จึงเริ่มขยายตัวมากขึ้นเพื่อทดแทนการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยพลังงานจากซากพืช ซากสัตว์หรือพลังงานเชื้อเพลิงที่นับวันจะมีต้นทุนที่สูงขึ้นเรื่อยๆ อีกทั้งยังก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
การพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานลมนั้นมีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศในแถบทวีปยุโรปซึ่งได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลม เพื่อผลิตไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ที่มีขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าที่สูง อย่างไรก็ดีแม้จะมีการใช้และพัฒนาพลังงานลมมาช้านาน แต่ก็ยังมีจุดสะดุดในหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นการขาดการสนับสนุนด้านเงินทุน การหันไปใช้พลังงานรูปแบบอื่นที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องและมีต้นทุนที่ถูกกว่ากังหันลม รวมไปถึงการขาดการค้นคว้าวิจัยและพัฒนาที่ดี อย่างไรก็ดีเมื่อราคาพลังงานเชื้อเพลิงมีแนวโน้มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประกอบกับการคำนึงถึงผลกระทบจากการใช้พลังงานที่มีต่อสภาวะแวดล้อม โดยเฉพาะผลกระทบจากภาวะเรือนกระจกที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของโลก ได้ทำให้ความสนใจในการใช้พลังงานลมจากประเทศต่างๆ เพิ่มสูงขึ้นอีกครั้ง เพราะพลังงานลมเป็นพลังงานทดแทนที่สะอาดไม่มีวันหมด ไม่สร้างมลพิษและไม่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสภาพแวดล้อม
ความตื่นตัวในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมทั่วโลก ทำให้กำลังผลิตไฟฟ้าพลังงานลมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยอัตราการเติบโตโดย เฉลี่ยสูงถึงประมาณ 29% ต่อปี ซึ่งนับว่าสูงมากเมื่อเทียบกับอัตราการเติบโตของการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหิน 2.5% ต่อปี พลังงานนิวเคลียร์ 1.8% ต่อปี ก๊าซธรรมชาติ 2.5% ต่อปี และน้ำมัน 1.7% ต่อปี ขณะเดียวกันกำลังการผลิตที่สูงขึ้นก็ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน ลมลดลงอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกัน โดยจุดเด่นที่สำคัญของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมนั้นคือ ต้นทุนส่วนใหญ่ประมาณ 75-90% ของทั้งหมดเป็นค่าอุปกรณ์และการติดตั้ง ส่วนค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและค่าใช้จ่ายในด้านการบำรุงรักษานับว่าต่ำมาก ขณะที่พลังงานก็ได้มาฟรีโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายแต่อย่างใด อีกทั้งยังเป็นพลังงานที่ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญคือพลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมด ซึ่งในกรณีที่เกิดเหตุการณ์ทางด้านพลังงานเชื้อเพลิงในอนาคต พลังงานลมก็จะเป็นพลังงานทดแทนที่แท้จริงที่สามารถผลิตพลังงานเพื่อใช้ในการดำเนินชีวิตของคนในสังคมได้ต่อไปในอนาคต
พลังงานลม เป็นพลังงานจากธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี ในการอำนวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิดน้ำ การหมุนโม่หินบดเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำคัญและนำมาใช้ประโยชน์มากขึ้น โดยการนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานลมมีอยู่โดยทั่วไป ไม่ต้องซื้อเป็นพลังงานที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น “ กังหันลม ” เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม และเปลี่ยนให้เป็นให้เป็นพลังงานกล จากนั้นจึงนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ กล่าวคือ เมื่อกระแสลมพัดผ่านใบกังหัน จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสู่ใบกังหัน ทำให้กังหันหมุนรอบแกน สามารถนำพลังงานจากการหมุนนี้ไปใช้งานได้ กังหันลมที่ใช้กันมากในประเทศไทยตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้ ใช้สำหรับฉุดระหัดวิดน้ำเข้านาข้าวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรา กังหันลมใบเสื่อลำแพน ใช้ฉุดระหัดวิดน้ำเค็มเข้านาเกลือบริเวณ จังหวัดสมุทรสงคราม และกังหันลมแบบใบกังหันหลายใบ ทำด้วยแผ่นเหล็กใช้สำหรับสูบน้ำจากบ่อน้ำบาดาลขึ้นไปเก็บในถังกักเก็บ ส่วนการใช้กังหันลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ายังอยู่ในระหว่างการทดสอบและพัฒนา อยู่
ชนิดของกังหันลม
ปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเพื่อใช้สำหรับผลิตไฟฟ้าได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง หลายประเทศทั่วโลกได้ให้ความสนใจ โดยเฉพาะในทวีปยุโรป เช่น ประเทศเดนมาร์ก กังหันลมที่ได้มีการพัฒนากันขึ้นมานั้นจะมีลักษณะและรูปร่างแตกต่างกันออกไป แต่ถ้าจำแนกตามลักษณะแนวแกนหมุนของกังหันจะได้ 2 แบบ คือ1. กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนานกับทิศทางของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉากรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตามทิศทางของกระแสลม เรียกว่า หางเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำรุดเสียหายขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพายุและตั้งอยู่บนเสาที่แข็งแรง กังหันลมแบบแกนนอน ได้แก่ กังหันลมวินด์มิลล์ ( Windmills) กังหันลมใบเสื่อลำแพน นิยมใช้กับเครื่องฉุดน้ำ กังหันลมแบบกงล้อจักรยาน กังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้าแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller)
2. กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของลมในแนวราบ ซึ่งทำให้สามารถรับลมในแนวราบได้ทุกทิศทาง
กังหันลมแบบแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)
กังหันลมแบบแนวแกนนอนเป็นแบบที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนมากออกแบบให้เป็นชนิดที่ขับใบกังหันด้วยแรงยก แต่อย่างไรก็ตาม กังหันลมแบบแนวแกนตั้ง ซึ่งได้รับการพัฒนามากในระยะหลังก็ได้รับความสนใจมากขึ้นเช่นกัน ทั้งนี้เนื่องจากข้อดีกว่าแบบแนวแกนนอนคือ ในแบบแนวแกนตั้งนั้นไม่ว่าลมจะเข้ามาทิศไหนก็ยังหมุนได้ โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์ควบคุมให้กังหันหันหน้าเข้าหาลม นอกจากนี้แล้วแบบแนวแกนตั้งนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบการส่งกำลังวางไว้ใกล้พื้นดินมากกว่าแบบแกนนอน เวลาเกิดปัญหาแก้ไขง่ายกว่าแบบแกนนอนที่ติดอยู่บนหอคอยสูง
พลังงานลม เป็นพลังงานธรรมชาติที่สะอาดและบริสุทธิ์ใช้แล้วไม่มีวันหมดสิ้นไปจากโลก จึงทำให้พลังงานลมได้รับความสนใจในการศึกษาและพัฒนาให้เกิดประโยชน์กันอย่างกว้างขวาง ในขณะเดียวกันกังหันลมก็เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งทีสามารถนำพลังงานลมมาใช้ให้เป็นประโยชน์ได้โดยเฉพาะในการผลิตกระแสไฟฟ้าและการสูบน้ำ ซึ่งมีการใช้งานกันมาแล้วอย่างแพร่หลายในอดีตที่ผ่านมา
ลม เป็นการเคลื่อนไหวของอากาศจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปสู่บริเวณที่มีความกดอากาศต่ำในแนวนอน โดยลมที่เกี่ยวข้องกับความเป็นอยู่ของคนเรานั้นคือ ลมระดับพื้นผิว ซึ่งแบ่งออกเป็นประเภทตามเหตุที่เกิดและบริเวณที่เกิด คือลมประจำปี ลมประจำฤดู ลมประจำเวลา และลมประจำถิ่น ส่วนลมที่จะไม่พูดถึงเลย คือลมพายุก็เป็นลมระดับพื้นผิวด้วยเช่นกัน ซึ่งลมแต่ละประเภทที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือ
ลมประจำปี : เป็นลมที่พัดอยู่เป็นประจำตลอดทั้งปีในส่วนต่างๆ ของโลกแตกต่างกันไปในแต่ละเขตละติจูดของโลกเนื่องจากประเทศไทยอยู่ในบริเวณเขตศูนย์สูตร อิทธิพลของลมประจำปีจึงไม่มีประโยชน์ในการนำมาใช้ ซึงคุณเกียรติชัยถึงกับบ่นเสียดายมาก
ลมประจำฤดู :เป็นลมที่พัดเปลี่ยนทิศทางตามฤดูกาล เรียกว่า ลมมรสุม เมื่อพูดถึงลมในบทความนี้จะพูดถึงเฉพาะลมพื้นผิวที่ผ่านประเทศไทยเท่านั้น ลมมรสุมที่มีความสำคัญมากก็คือ 1. ลมมรสุมฤดูร้อน พัดในแนวทิศใต้ และตะวันตกเฉียงใต้ ในช่วงเดือนมิถุนายน-สิงหาคม 2. ลมมรสุมฤดูหนาว พัดในแนวทิศเหนือ และตะวันออกเฉียงเหนือ ในช่วงเดือนธันวาคม-กุมภาพันธ์
ลมประจำเวลา :เป็นลมที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความกดอากาศระหว่าง2 บริเวณในระยะเวลาสั้นๆ ได้แก่ ลมบก ลมทะเล ลมภูเขา และลมหุบเขา บริเวณที่อยู่ตามชายฝั่งอิทธิพลของลมบก ลมทะเลมีสูงมาก ลมบกพัดจากบกสู่ทะเลในตอนกลางคืน ส่วนลมทะเลพัดจากทะเลเข้าหาฝั่งในตอนกลางวัน
ข้อดีของพลังงานลม 
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยลดระดับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน นี่เป็นประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดของการผลิตพลังงานลม นอกจากนี้พลังงานลมยังปราศจากสารก่อมลพิษอื่นๆ ที่เกิดจากเชื้อเพลิงฟอสซิลและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อีกด้วย
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยลดระดับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน นี่เป็นประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดของการผลิตพลังงานลม นอกจากนี้พลังงานลมยังปราศจากสารก่อมลพิษอื่นๆ ที่เกิดจากเชื้อเพลิงฟอสซิลและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อีกด้วย มีความสมดุลด้านพลังงานที่ดีเยี่ยม - การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ที่เกิดจากการผลิตติดตั้ง และให้บริการของกังหันลมที่มีช่วงอายุโดยเฉลี่ย 20 ปีถูก "ทดแทน" หลังดำเนินการผลิต 3-6 เดือน ซึ่งเท่ากับการผลิตพลังงานมากกว่า 19 ปีโดยแทบไม่มีค่าใช้จ่ายด้านสิ่งแวดล้อมเลย ดำเนินงานได้รวดเร็ว - ฟาร์มกังหันลมสามารถสร้างเสร็จสิ้นภายในไม่กี่สัปดาห์ โดยใช้รถเครนติดตั้งหอคอยของกังหันลม ส่วนเชื่อมต่อกับปีกหมุน (โครงยึด) และ ใบพัดเหนือฐานคอนกรีตเสริมกำลังด้วยเงินลงทุนที่เท่ากัน พลังงานลมสร้างงานมากกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 5 เท่า และผลิตพลังงานได้มากกว่า 2.3 เท่า เป็นแหล่งพลังงานที่น่าเชื่อถือและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากลมที่ใช้ขับเคลื่อนกังหันลมไม่มีค่าใช้จ่ายตลอดกาล และไม่ถูกกระทบโดยราคาของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ขึ้นๆ ลงๆ นอกจากนี้ยังไม่ต้องอาศัยการทำเหมืองขุดเจาะ หรือ ขนส่งไปยังสถานีจ่ายไฟฟ้า ในขณะที่ราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลสูงขึ้น คุณค่าของพลังงานลมก็สูงขึ้นเช่นกัน ทำให้ค่าใช้จ่ายของการผลิตไฟฟ้าโดยพลังงานลมมีแต่จะลดลง
นอกจากนี้ในโครงการใหญ่ๆ ที่ใช้กังหันลมขนาดกลางที่ได้รับการทดสอบประสิทธิภาพจะมีศักยภาพในการปฏิบัติงาน 98% อย่างสม่ำเสมอโดยอาศัยลม ซึ่งหมายถึงต้องซ่อมแซมเป็นระยะเวลาเพียง 2% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการทำงานที่สูงกว่าประสิทธิภาพที่คาดหวังได้จากโรงไฟฟ้าทั่วไปอย่างมาก
ความไม่แน่นอนของพลังงานลม ความไม่แน่นอนของพลังงานลมสร้างปัญหาน้อยกว่าการจัดการสายส่งไฟฟ้าที่ผู้สงสัยในเรื่องนี้ได้คาดไว้มาก ความต้องการพลังงานที่ขึ้นลงไม่แน่นอนและความผิดพลาดจากโรงไฟฟ้าทั่วไปที่จำเป็นต้องป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นทำให้ต้องอาศัยระบบสายส่งไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นมากกว่าพลังงานลม และประสบการณ์การใช้งานจริงแสดงให้เห็นว่าระบบไฟฟ้าในประเทศสามารถปฏิบัติงานส่งไฟฟ้าจากพลังงานลมได้ ตัวอย่างเช่น ในคืนวันลมแรง กังหันลมผลิตไฟฟ้าได้สูงสุดถึง 50% ในทางตะวันตกของเดนมาร์ก แต่งานที่มากเช่นนั้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าจัดการได้
นอกจากนี้ การสร้างสายส่งไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงยังลดปัญหาความไม่แน่นอนของลม โดยทำให้ความเร็วลมเปลี่ยนแปลงในหลายๆ พื้นที่ เพื่อทำให้แต่ละที่สมดุลซึ่งกันและกัน
พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานความร้อนใต้พิภพ หมายถึง พลังงานความร้อนตามธรรมชาติที่ได้จากแหล่งความร้อนที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลก โดยปกติอุณหภูมิใต้ผิวโลกจะเพิ่มขึ้นตามความลึก และเมื่อยิ่งลึกลงไปถึงภายในใจกลางของโลก จะมีแหล่งพลังงานความร้อนมหาศาลอยู่ ความร้อนที่อยู่ใต้ผิวโลกนี้มีแรงดันสูงมาก จึงพยายามที่จะดันตัวออกจากผิวโลกตามรอยแตกต่างๆ แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ มักพบในบริเวณที่เรียกว่าจุดร้อน (hot spots) โดยบริเวณนั้นจะมีค่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึก มีบริเวณที่มีการไหล หรือแผ่กระจายของความร้อน จากภายใต้ผิวโลกขึ้นมาสู่ผิวดิน (geothermal gradient) มากกว่าปกติประมาณ 1.5-5 เท่า เนื่องจากในบริเวณดังกล่าวเปลือกโลกมีการขยับตัวเคลื่อนที่ทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน สามารถแบ่งได้ดังนี้
ภาพชั้นต่างๆของโลก
ชั้นเปลือกโลก แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ 1. เปลือกโลกส่วนบน (upper crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซอัล (sial)
2. เปลือกโลกส่วนล่าง (lower crust) หรือเรียกว่า ชั้นไซมา (sima) ชั้นแมนเทิล สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ 1. ชั้นแมนเทิลส่วนบน (upper mantle)
2. ชั้นแมนเทิลส่วนล่าง (lower mantle) แกนโลก สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชั้น คือ 1. แกนโลกชั้นนอก (outer core)
2. แกนโลกชั้นใน (inner core)
พลังงานความร้อนใต้พิภพเกิดขึ้นอย่างไร
พลังงานความร้อนใต้พิภพ มักพบในบริเวณที่เรียกว่า Hot Spots คือบริเวณที่มีการไหล หรือแผ่กระจาย ของความร้อน จากภายใต้ผิวโลกขึ้นมาสู่ผิวดินมากกว่าปกติ และมีค่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึก (Geothermal Gradient) มากกว่าปกติประมาณ 1.5-5 เท่า เนื่องจากในบริเวณดังกล่าว เปลือกโลกมีการเคลื่อนที่ ทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน ปกติแล้วขนาดของแนวรอยแตก ที่ผิวดินจะใหญ่และค่อยๆ เล็กลงเมื่อลึกลงไปใต้ผิวดิน และเมื่อมีฝนตกลงมาในบริเวณนั้น ก็จะมีน้ำบางส่วนไหลซึม ลงไปภายใต้ผิวโลก ตามแนวรอยแตกดังกล่าว น้ำนั้นจะไปสะสมตัว และรับความร้อนจากชั้นหิน ที่มีความร้อนจนกระทั่งน้ำกลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำ แล้วจะพยายามแทรกตัว ตามแนวรอยแตกของชั้นหินขึ้นมาบนผิวดิน และปรากฏให้เห็นในรูปของบ่อน้ำร้อน, น้ำพุร้อน, ไอน้ำร้อน, บ่อ
ต้นกำเนิดของน้ำร้อน โดยทั่วไปต้นกำเนิดของน้ำร้อนที่พบในแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพแต่ละแหล่งในโลก มักมีต้นกำเนิดจากน้ำเย็นบนผิวดินหรือน้ำฝน ที่ไหลซึมผ่านช่องว่างหรือรอยแตกของหินลึกลงไปใต้ดินได้รับความร้อนจากหิน ร้อนทำให้มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้น ไหลกลับสู่เบื้องบนและมาสะสมตัวในแหล่งกักเก็บที่เหมาะสม นอกจากนี้ปริมาณของน้ำใต้ดินบางส่วนอาจจะมาจากไอน้ำของหินหนืดที่เย็นตัว (Magmatic Water) และน้ำที่กักเก็บในช่องว่างระหว่างเม็ดแร่ประกอบหิน (Connate Water) หรือน้ำที่ได้จากการตกผลึกของหินบางชนิด สำหรับแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพทางภาคเหนือของประเทศไทย มีต้นกำเนิดของน้ำร้อนเช่นเดียวกับแหล่งอื่นๆ ทั่วโลก
น้ำร้อนที่ถูกนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้านั้น แม้อุณหภูมิจะลดลงบ้าง แต่ก็ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการอบแห้ง และใช้ในห้องเย็นสำหรับเก็บรักษาพืชผลทางการเกษตรได้ นอกจากนั้น น้ำที่เหลือใช้แล้วยังสามารถนำไปใช้ในกิจการเพื่อกายภาพบำบัดและการท่องเที่ยวได้อีก ท้ายที่สุดคือ น้ำทั้งหมดซึ่งยังมีสภาพเป็นน้ำอุ่นอยู่เล็กน้อย จะถูกปล่อยลงไปผสมกับน้ำตามธรรมชาติในลำน้ำ ซึ่งนับเป็นการเพิ่มปริมาณน้ำให้กับเกษตรกรในฤดูแล้งได้อีกทางหนึ่งด้วย
ลักษณะทั่วไปของแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ สามารถแบ่งเป็นลักษณะใหญ่ๆ ได้ 4 ลักษณะคือ 1. แหล่งที่เป็นไอน้ำ เป็นแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อยู่ใกล้กับแหล่งหินหลอมเหลวในระดับตื้นๆ ทำให้น้ำในบริเวณนั้นได้รับพลังงานความร้อนสูงจนกระทั่งเกิดการเดือดเป็นไอน้ำร้อน
2. แหล่งที่เป็นน้ำร้อน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นน้ำเค็ม (hot brine sources) เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่พบเห็นได้ทั่วไป มีลักษณะเป็นน้ำเค็มร้อนโดยมีจะอุณหภูมิต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียส
3. แหล่งที่เป็นหินร้อนแห้ง แหล่งที่เป็นหินร้อนแห้ง (hot dry rock) เป็นแหล่งที่สะสมพลังงานความร้อนในรูปของหินเนื้อแน่นโดยไม่มีน้ำร้อนหรือไอน้ำเกิดขึ้นเลย แหล่งลักษณะนี้จะมีค่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึกเกินกว่า 40 องศาเซลเซียส
4. แหล่งที่เป็นแมกมา (molten magma) แมกมาหรือลาวาเหลว เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่มีค่าสูงสุดในบรรดาแหล่งพลังงานความร้อนที่ กล่าวมา โดยมีอุณหภูมิสูงกว่า 650 องศาเซลเซียส ส่วนใหญ่จะพบในแอ่งใต้ภูเขาไฟ
การผลิตกระแสไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพใช้บ่อน้ำความลึกสูงสุด 1.5 กิโลเมตร (1 ไมล์) หรือลึกกว่านั้นในบางครั้งเพื่อให้สามารถเข้าถึงแหล่งสำรองน้ำจากความร้อน ใต้พิภพที่กำลังเดือด โรงไฟฟ้าบางแห่งใช้ไอน้ำจากแหล่งสำรองเหล่านี้โดยตรงเพื่อทำให้ใบพัดหมุน ส่วนโรงไฟฟ้าอื่นๆ ปั๊มน้ำร้อนแรงดันสูงเข้าไปในแท็งก์น้ำความดันต่ำ ทำให้เกิด "ไอน้ำชั่วขณะ" ซึ่งใช้เพื่อหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าสมัยใหม่ใช้น้ำร้อนจากพื้นดินเพื่อทำความร้อนให้กับของเหลว เช่น ไอโซบิวทีน ซึ่งเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่าน้ำ เมื่อของเหลวชนิดนี้ระเหยเป็นไอและขยายตัว มันจะทำให้ใบพัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน
ข้อดีของพลังความร้อนใต้พิภพ การผลิตพลังความร้อนใต้พิภพแทบไม่ก่อมลพิษหรือปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาเลย พลังงานนี้เงียบและน่าเชื่อถืออย่างที่สุด โรงงานไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพผลิตพลังงานประมาณ 90% ตลอดเวลา เมื่อเทียบกับ 65-75% ของโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล
ผลกระทบจากการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานความร้อนใต้พิภพ สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายประการดังที่ได้กล่าวมาแล้ว อย่างไรก็ตามการใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานความร้อนนี้ แม้จะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบที่ร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม แต่ก็ควรทำการศึกษาเพื่อทำความเข้าใจและหาทางป้องกันผลกระทบที่อาจจะเกิดตามมาได้ ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถสรุปได้ดังนี้
ก๊าซพิษ โดยทั่วไปพลังงานความร้อนที่ได้จากแหล่งใต้พิภพ มักมีก๊าซประเภทที่ไม่สามารถรวมตัว ซึ่งก๊าซเหล่านี้จะมีอันตรายต่อระบบการหายใจหากมีการสูดดมเข้าไป ดังนั้นจึงต้องมีวิธีกำจัดก๊าซเหล่านี้โดยการเปลี่ยนสภาพของก๊าซให้เป็นกรด โดยการให้ก๊าซนั้นผ่านเข้าไปในน้ำซึ่งจะเกิด ปฏิกิริยาเคมีได้เป็นกรดซัลฟิวริกขึ้น โดยกรดนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ แร่ธาตุ น้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพในบางแหล่งมีปริมาณแร่ธาตุต่างๆ ละลายอยู่ในปริมาณที่สูงซึ่งการนำน้ำนั้นมาใช้แล้วปล่อยระบายลงไปผสมกับ แหล่งน้ำธรรมชาติบนผิวดินจะส่งผลกระทบต่อระบบน้ำผิวดินที่ใช้ในการเกษตรหรือ ใช้อุปโภคบริโภคได้ ดังนั้นก่อนการปล่อยน้ำออกไป จึงควรทำการแยกแร่ธาตุต่างๆ เหล่านั้นออก โดยการทำให้ตกตะกอนหรืออาจใช้วิธีอัดน้ำนั้นกลับคืนสู่ใต้ผิวดินซึ่งต้องให้ แน่ใจว่าน้ำที่อัดลงไปนั้นจะไม่ไหลไปปนกับแหล่งน้ำใต้ดินธรรมชาติที่มีอยู่ความร้อนปกติน้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่ผ่านการใช้ประโยชน์จากระบบผลิตไฟฟ้าแล้วจะมีอุณหภูมิลดลง แต่อาจยังสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำในแหล่งธรรมชาติเพราะยังมีความร้อนตกค้างอยู่ ดังนั้นก่อนการระบายน้ำนั้นลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติควรทำให้น้ำนั้นมีอุณหภูมิเท่าหรือใกล้เคียงกับอุณหภูมิของน้ำในแหล่งธรรมชาติเสียก่อน โดยอาจนำไปใช้ประโยชน์อีกครั้งคือการนำไปผ่านระบบการอบแห้งหรือการทำความอบอุ่นให้กับบ้านเรือน การทรุดตัวของแผ่นดิน ซึ่งการนำเอาน้ำร้อนจากใต้ดินขึ้นมาใช้ ย่อมทำให้ในแหล่งพลังงานความร้อนนั้นเกิดการสูญเสียเนื้อมวลสารส่วนหนึ่งออกไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดินขึ้นได้ ดังนั้นหากมีการสูบน้ำร้อนขึ้นมาใช้ จะต้องมีการอัดน้ำซึ่งอาจเป็นน้ำร้อนที่ผ่านการใช้งานแล้วหรือน้ำเย็นจากแหล่งอื่นลงไปทดแทนในอัตราเร็วที่เท่ากัน เพื่อป้องกันปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดิน
แหล่งข้อมูลhttp://www.energyfantasia.com
thaigoodview
Eduzone
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น