พลังงานสะอาดที่เราสามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้านั้นมีมากมาย ที่เราน่าจะคุ้นเคยกันมากที่สุด ก็น่าจะเป็น แสงอาทิตย์ ลม และน้ำ แต่หลายคนยังไม่ทราบว่า เราสามารถผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลได้อีกด้วย บทความนี้จะพาทุกท่าน ไปเรียนรู้เกี่ยวกับการนำคลื่นทะเลมาผลิตเป็นไฟฟ้า
การผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล ได้มีการคิดค้นและวิจัยกันในหลายประเทศ ไม่ว่าจะเป็น ออสเตรเลีย ประเทศในยุโรป อเมริกา และอิสราเอล ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อที่จะนำมาเป็นพลังงานทดแทนเพื่อใช้ภายในประเทศนั่นเอง สำหรับประเทศไทยนั้น ก็ต้องบอกว่า มีการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีอยู่ หน่วยงานที่เกี่ยวข้องของภาครัฐมีการร่วมมือกับภาคเอกชน ศึกษาศักยภาพ ทดสอบเทคโนโลยี พัฒนาต้นแบบ และติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลขนาดเล็กเพื่อศึกษาผลลัพธ์ ซึ่งตอนนี้ยังไม่มีการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลในเชิงพาณิชย์
ความเป็นมาของการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล
สำหรับการผลิตไฟฟ้าจะคลื่นทะเลนั้น เริ่มต้นในปี ค.ศ. 1799 โดยฟีแอรร์ ซิมอง ฌิราร์ ได้มีการคิดค้นวิธีการในการเปลี่ยนแปลงคลื่นทะเลให้เป็นไฟฟ้า และในปีเดียวกันนั้นก็ได้ทำการจดลิขสิทธิ์เอาไว้เรียบร้อย ต่อมาได้มีวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่นๆ ได้มีการพัฒนาต่อยอดเครื่องผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล ซึ่งจะมีอุปกรณ์หลักๆ ได้แค่ เครื่องสูบน้ำ ระบบท่อกันน้ำ ท่อเชื่อมกับชายฝั่ง กังหังไฟฟ้าพลังน้ำ กังหันลม และเครื่องกำเนินไฟฟ้า โดยจะมีการติดตั้งตามชายฝั่ง หรือไม่ก็บริเวณใกล้ชายฝั่ง และกลางทะเล
หนึ่งในหัวใจสำคัญของเครื่องผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลนั่นก็คือ Piezoelectric device เป็นอุปกรณ์ที่จะแปลงพลังงานเชิงกลมาเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อเก็บไฟฟ้าที่ได้คลื่นทะเล โดยพลังงานเชิงกลนี้ ก็จะได้มาในหลายรูปแบบ ก็ขอยกตัวอย่างกัน 2 แบบ เริ่มจาก การใช้อุปกรณ์ที่มีชื่อว่า Sea carpet ที่มีการออกแบบมาเป็นแผ่นยางที่มีความยืนหยุ่นคล้ายคลื่นใต้แผ่นยางก็ได้มีการติดตั้งลูกสูบเอาไว้เมื่อมีคลื่นก็จะมีการเคลื่อนที่ซึ่งจะเป็นพลังงานเชิงกล จากนั้นก็จะมีการแปลงไปเป็นไฟฟ้าอีกที
นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ในแบบอื่นๆ อีก เช่น Pelamis Wave Power แบบนี้จะเป็นท่อลอยลักษณะยาว ประมาณ 120 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4 เมตร ประกอบด้วยทุ่นกลวงเชื่อมต่อกัน 15 ส่วน ลอยอยู่บนผิวน้ำ ห่างจากชายฝั่ง 2 – 10 กิโลเมตร คลื่นทะเลจะทำให้ทุ่นของ Pelamis ขยับขึ้นลง การเคลื่อนที่ของทุ่น จะส่งกำลังผ่านระบบไฮดรอลิกไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อทำการผลิตไฟฟ้านั่นเอง ทั้งหมดนี้ก็เป็นที่มาที่ไปของการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล และเป็นตัวอย่างของการคิดค้นการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลเบื้องต้น โดยรวมๆ แล้วก็จะเป็นการคิดค้นวัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ที่สามารถขยับ หรือเคลื่อนที่ได้ โดยอาศัยแรงจากคลื่นทะเล ซึ่งจะเป็นพลังงานเชิงกลนั่นเอง จากนั้นก็จะมีการใช้อุปกรณ์เพื่อแปลงพลังงานเชิงกลมาเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกที แล้วก็มีการส่งต่อพลังงงานไฟฟ้าไปยังฝั่งเพื่อทำการจัดเก็บ หรือนำไปใช้ต่อไป
ผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลมีวิธีไหนบ้าง
- โรงไฟฟ้าจากน้ำขึ้นน้ำลง : อาศัยหลักการกักเก็บน้ำทะเลไว้ในเขื่อน เมื่อน้ำขึ้น น้ำทะเลจะไหลเข้าเขื่อน ทำให้กังหันหมุน และผลิตไฟฟ้า เมื่อน้ำลง น้ำทะเลในเขื่อนจะไหลออก สร้างกระแสไฟฟ้าอีกครั้ง
- กังหันใต้น้ำ : ติดตั้งกังหันใต้น้ำ คล้ายกับกังหันลมบนบก เมื่อคลื่นทะเลเคลื่อนที่ กังหันจะหมุนและผลิตไฟฟ้า วิธีนี้ค่อนข้างได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากมีต้นทุนที่ค่อนข้างถูก
- ทุ่นลอยน้ำ : ติดตั้งทุ่นลอยน้ำบนผิวน้ำ เมื่อคลื่นทะเลซัด ทุ่นจะเคลื่อนที่ขึ้นลง แรงดันจากทุ่นจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
- ระบบไฮดรอลิก : อาศัยแรงดันจากคลื่นทะเล ดันน้ำมันไฮดรอลิก ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- ระบบอากาศอัด : คลื่นทะเลจะอัดอากาศเข้าถังเก็บ แรงดันอากาศจะถูกนำไปขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในปัจจุบันเราสามารถแบ่งประเภทของการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลได้หลักๆ อยู่ 2 รูปแบบด้วยกันคือ
- Focusing Device, Wave Surge เป็นการใช้คลื่นเพื่อทำให้เกิดแรงดันน้ำไปเก็บกักไว้ก่อน จากนั้นก็จะมีการปล่อยน้ำให้ไหลผ่านเครื่องผลิตไฟฟ้า ซึ่งแบบนี้มักจะมีการติดตั้งในบริเวณที่เป็นช่องแคบตามธรรมชาติ หรือช่องที่มีการสร้างขึ้นโดยเฉพาะ
- Oscillating Water Column เป็นวิธีการที่คลื่นมีการเคลื่อนที่ผ่านเครื่องที่ทำให้เกิดแรงดันอากาศเพื่อไปหมุนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า และเมื่อคลื่นมีการลดความแรงลง ตัวกังหันก็จะมีการหมุนกลับทำให้มีการหมุนเกิดขึ้นอีกรอบ ซึ่งวิธีนี้จะได้ผลดีมากสำหรับบริเวณที่มีคลื่นทะเลที่ค่อนข้างแรง
ซึ่งทั้งหมดนี้ก็เป็นวิธีการที่ใช้กันในปัจจุบัน ซึ่งแน่นอนว่าอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้านั้นจะต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง เพราะน้ำทะเลมีความสามารถในการกัดกร่อนอุปกรณ์ต่างๆ ในระดับที่สูง รวมถึงความรุนแรงจากคลื่นในทะเลที่มีมาก ทั้งคลื่นในน้ำ และแรงลม อาจจะทำให้อุปกรณ์ต่างๆ เกิดความเสียหายได้ ซึ่งทั้งหมดนี้ก็ส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล ที่มีต้นทุนสูงกว่าการผลิตไฟฟ้าในแบบอื่นๆ นั่นเอง
การผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลในประเทศไทย
ในประเทศไทยของเรามีการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีอยู่ หน่วยงานที่เกี่ยวข้องของภาครัฐมีการร่วมมือกับภาคเอกชน เพื่อทำการวิจัย และศึกษาข้อมูล ยังไม่ได้มีการนำมาใช้แต่อย่างใด โดยข้อมูลเรื่องนี้ ก็พบว่าในประเทศไทย มีชายฝั่งด้านอ่าวไทยที่มีความยาวมากถึง 1,660 กิโลเมตร มีความหนาแน่นของคลื่นอยู่ที่ 10 – 20 กิโลวัตต์ต่อเมตรเท่านั้น ซึ่งถือว่ายังไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอต่อการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล โดยปกติค่าที่เหมาะสมนั้นควรจะอยู่ที่ 40 – 60 กิโลวัตต์ต่อเมตร หรือถ้าจะให้ดีที่สุดควรจะอยู่ที่ 60 – 70 กิโลวัตต์ต่อเมตร อธิบายง่ายๆ ว่า คลื่นยังมีไม่มาก และไม่แรงพอที่จะคุ้มค่าในการผลิตกระแสไฟฟ้านั่นเอง และถ้าจะผลิตจริง แบบที่เหมาะสมมากที่สุดก็น่าจะเป็นแบบกังหันน้ำ ส่วนแบบอื่นๆ นั้นไม่ค่อยเหมาะสมเท่าไหร่ เพราะจะมีต้นทุนที่สูง และไม่คุ้มค่ากับไฟฟ้าที่จะได้กลับมา ซึ่งดูจากข้อมูลส่วนนี้แล้ว ต้องบอกว่าในประเทศไทยนั้นอาจจะเกิดได้ค่อนข้างยาก เพราะต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลนั้นค่อนข้างสูงมากทั้งอุปกรณ์ที่ใช้ ความหนาแน่นของคลื่นที่เหมาะสม และค่าซ่อมบำรุงที่สูง นอกจากนี้ยังต้องมีการก่อสร้างโรงไฟฟ้าสำหรับรับไฟฟ้าที่ได้จากการผลิตไว้บริเวณชายฝั่งอีกด้วย
บทสรุป
การผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเลก็เป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานสะอาด ซึ่งอาจจะไม่ได้เหมาะกับทุกประเทศที่มีทะเล เพราะมีปัจจัยอื่นๆ มาเกี่ยวข้องด้วยทั้งในเรื่องของความหนาแน่นของคลื่น ความแรงของคลื่น งบประมาณในการลงทุน การสนับสนุนจากภาครัฐ ซึ่งในหลายๆ ประเทศที่มีความเหมาะสม ก็คงจะเริ่มมีการนำไปใช้กันในเร็วๆ นี้ ส่วนประเทศที่มีข้อจำกัดต่างๆ โดยเฉพาะเรื่องของงบประมาณ ก็คงต้องรอให้อุปกรณ์ต่างๆ มีราคาที่ถูกลงในระดับที่เกิดความคุ้มค่าในการผลิตไฟฟ้าต่อไป ทั้งหมดนี้ก็เป็นข้อมูลของการผลิตไฟฟ้าจากคลื่นทะเล
Photo : Freepik
