ดาวน์โหลดงานนำเสนอ
งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ
1
บทที่ 9 พลังงานความร้อนใต้พิภพ
สาระสำคัญ ประเทศไทยตั้งอยู่ระหว่างอืทธิพลการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ทำให้เกิดร่องน้ำให้ความร้อน จากหินหลอมเหลวใต้ผิวดินถ่านเทขึ้นมาสู่โลกได้ง่าย ซึ่งจัดว่าเป็นพลังงานความร้อนที่ถูกกักเก็บไว้ ใต้ผืวโลก ที่ระดับ กิโลเมตร ใต้ผิวโลกจะมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ c ซึ่งมีศักยภาพในการนำมาใช้งาน
2
จุดประสงค์ เมื่อศึกษาจบแล้วนักศึกษาสามารถ
อธิบายความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับพลังงานความร้อนใต้พิภพได้ อธิบายระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพได้ บอกการใช้ประโยชน์จากพลังงานความร้อนใต้พิภพได้ อธิบายพลังงานความร้อนใต้พิภพประเทศไทยได้ ระบุผลกระทบจาการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพได้
3
พลังงานความร้อนใต้พิภพ
พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นการนำเอาพลังงานความร้อนที่อยู่ใต้ดินขึ้นมาใช้ ความร้อนดังกล่าวอยู่ใน แกนกลางของโลกเกิดขึ้นมาตั้งแต่โลกกำเนิดขึ้น อุณหภูมิอาจสูงถึง 5000°C ความร้อนดังกล่าวทำให้น้ำ ที่เก็บกักอยู่ในโพรงหิน ร้อนมีอุณหภูมิอาจสูงถึง 370°C ความดันภายในโลก ดันน้ำขึ้นมาผิวดิน กลายเป็นไอ ลอยขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศ แล้วตกลงมาเป็นฝนหรือหิมะ แล้วไหลกลับลงไปใต้ดินนำความ ร้อนขึ้นมาอีก พลังงานนี้จึงถูกเรียกว่า พลังงานหมุนเวียน เราสูบน้ำร้อนนี้ขึ้นมาใช้ให้ความอบอุ่นแก่ บ้านเรือนในประเทศหนาว ละลายหิมะตามถนนหนทาง ปรุงอาหาร ให้ความร้อนในเรือนกระจกเพื่อปลูก ผักสวนครัว และที่จะกล่าวถึงมากที่สุดในหัวข้อนี้ ก็คือ การนำมาผลิตกระแสไฟฟ้า
4
ประวัติ ประวัติ มนุษย์นำความร้อนใต้พิภพมาใช้แต่ดึกดำบรรพ์ โดยนำมาอาบ ชำระล้างร่างกาย โดยเชื่อว่า มีสารเคมี ที่ ช่วยฆ่าเชื้อโรค และ บำรุงผิวพรรณ มนุษย์เริ่มนำความร้อนมาใช้ผลิตไฟฟ้าเป็นครั้งแรกในปี 1904 และได้ พัฒนาเทคโนโลยีขึ้นมาเรื่อยๆ จนกระทั่งเกิดวิกฤติราคาน้ำมันในปี 1973 จึงเห็นความสำคัญของพลังงาน จากแหล่งนี้ทำให้มีการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เป็นที่นิยมเพิ่มมากขึ้น
5
การผลิตกระแสไฟฟ้า การผลิตกระแสไฟฟ้า
ตัวเลขเมื่อปี 2010 รายงานว่า มี 24 ประเทศ ที่ผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพ โดยมีปริมาณการผลิต รวมกัน 10,959.7 MW (ประเทศไทย 0.3 MW มีโรงเดียวที่อ.ฝาง จ.เชียงใหม่ มาตั้งแต่ปี 2533) มี อัตราเจริญเติบโตที่ 20% ต่อปี คาดว่าในปี 2015 จะมีการผลิตไฟฟ้าได้ถึง 18,500 MW เนื่องจาก มี ปัญหาในบางพื้นที่ สหรัฐเป็นผู้ผลิตสูงสุดโดยมีกำลังการผลิตที่ 3,086 MW อันดับสอง ได้แก่ฟิลิปปินส์ ที่ 1,904 MW ซึ่งเป็น 27% ของพลังงานที่ใช้ในประเทศทั้งหมด
6
เทคโนโลยีในการผลิตกระแสไฟฟ้า
หลักการเบื้องต้นก็คือ นำน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูงมากๆขึ้นมา แยกสิ่งเจือปนออก แล้วทำให้ความดันและ อุณหภูมิลดลง ได้ไอน้ำ เอาแรงอัดของไอน้ำไปหมุนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า ไอน้ำที่ออกมาจากกังหันจะถูกทำ ให้เย็นลง แล้วนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นก่อนปล่อยลงแหล่งน้ำธรรมชาติ หรือปล่อยกลับลงไปใต้ดินใหม่ เทคนิคของแต่ละโรงไฟฟ้า อาจใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนกว่านี้ ก็เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตให้สูงกว่า 20% เช่น ให้ไอน้าถ่ายเทความร้อนให้สารอย่างไอโซบิวทีน ที่มีจุดเดือดต่ำกว่า เป็นต้น
7
ระบบพลังงานความร้อน ระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพ
เทคโนโลยีการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ผลิตไฟฟ้า ในขณะนี้ได้รุดหน้าไปมาก โดยสามารถนำ พลังงานจากแหล่งพลังงานความร้อน แบ่งตามลักษณะของกรรมวิธีทางเทคนิคในการนำเอาความร้อนมา ใช้ได้ 3 ระบบ ได้แก่ ระบบไอน้ำ ระบบน้ำร้อน และระบบหินร้อนแห้ง
8
การใช้พลังจากพลังงานความร้อนใต้พิภพ
ในปัจจุบัน ประเทศไทยมีการใช้แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ เพื่อผลิตไฟฟ้าเพียงแห่งเดียวคือ โรงไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพฝาง ซึ่งตั้งอยู่ที่ ตำบลม่อนปิ่น อำเภอฝาง จังหวัด เชียงใหม่ โดยได้เริ่มเดินเครื่องเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม พ.ศ มีขนาดกำลังผลิต 300 กิโลวัตต์ เป็นโรงไฟฟ้าแบบ 2 วงจร ซึ่งถือว่าเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแบบ 2 วงจรแห่งแรกในเอเชีย อาคเนย์ โรงไฟฟ้านี้ใช้น้ำร้อนจากหลุมเจาะในระดับตื้นโดยมีอุณหภูมิประมาณ 130 องศาเซลเซียส อัตราการไหล ลิตรต่อวินาที มาถ่ายเทความร้อนให้กับสารทำงานและใช้น้ำอุณหภูมิ องศาเซลเซียส อัตราการไหล ลิตรต่อวินาทีเป็นตัวหล่อเย็น สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ประมาณปีละ 1.2 ล้านหน่วย (kW-hr)
9
พลังงานความร้อนใต้พิภพในประเทศไทย
แหล่งน้ำพุร้อนในประเทศไทยมักจะพบอยู่ในบริเวณหินภูเขาไฟที่ดับแล้ว หรืออยู่บริเวณใกล้มวลหินแกรนิต และหินตะกอนอายุต่างๆ กันจากข้อมูลการสำรวจแหล่งน้ำพุร้อนของกรมทรัพยากรธรณี พ.ศ พบแหล่งน้ำพุร้อนแล้วมากกว่า 100 แห่ง กระจายอยู่ในทุกภูมิภาค ยกเว้นภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และ มีอุณหภูมิน้ำร้อนที่ผิวดินอยู่ในช่วง oC การพัฒนาพลังงานความร้อนใต้พิภพและการใช้ประโยชน์ แหล่งน้ำพุร้อนหลายแหล่ง บริเวณภาคเหนือมี ศักยภาพสูง สามารถพัฒนาผลิตกระแสไฟฟ้า หรือใช้ประโยชน์โดยตรง หน่วยงานต่างๆ ที่ได้ดำเนินการ สำรวจแหล่งน้ำพุร้อน เช่น การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยสำรวจแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ เพื่อ ต้องการใช้เป็นพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า กรมทรัพยากรธรณีและมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ศึกษาเพื่อ จำแนกขนาดของศักยภาพแหล่ง พลังงานความร้อนแต่ละแหล่ง และกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและ อนุรักษ์พลังงาน สำรวจพัฒนาใช้ประโยชน์จากน้ำพุร้อนโดยตรงเพื่อการอบแห้งพืชผลเกษตรกรรม
10
ในปัจจุบันได้มีการนำเอาพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ประโยชน์มาใช้ประโยชน์ 2 ประเภท คือ ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ใช้กับอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม 1 ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า แหล่งน้ำพุร้อน อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นโครงการเอนกประสงค์พลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งเดียวในประเทศไทย ที่การ ไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยได้พัฒนาผลิตกระแสไฟฟ้าและใช้ประโยชน์โดย ตรง แหล่งน้ำพุร้อนฝางมีบ่อน้ำร้อนมากกว่า 100 บ่อ โผล่ให้เห็นอยู่ในหินแกรนิตยุคคาร์บอนิเฟอรัส อุณหภูมิของน้ำพุร้อนสูงกว่า 90°C และอัตราการไหลขึ้นมาเอง ตามธรรมชาติของน้ำพุร้อน วัดได้ 22.4 ลิตร/วินาที การศึกษาขั้นต้นบ่งชี้ว่า อัตราการไหลของน้ำร้อนจากบ่อเจาะสำรวจตื้น ประมาณ 100 เมตร มีความเหมาะสมต่อการนำมาผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยระบบ 2 วงจร (binary cycle) ขนาดกำลัง ผลิต 300 กิโลวัตต์ ดังนั้น ในปี พ.ศ จึงได้ทำการติดตั้งโรงไฟฟ้าสาธิตที่ใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นแห่งแรกใน ประเทศไทยและเป็นแห่งแรกในเอเชียอาคเนย์ด้วย กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ปีละประมาณ 1,200,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง จะ ถูกส่งต่อเข้ากับระบบสายส่งไฟฟ้าเพื่อจ่ายให้ผู้ใช้ไฟฟ้าต่อไป
11
2. ใช้กับอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม
น้ำพุร้อนที่มีอุณหภูมิไม่สูงมาก หรือน้ำร้อนที่ปล่อยออกมาหลังจากกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าจากน้ำพุร้อน สามารถ นำมาใช้ประโยชน์ด้านอุตสาหกรรมและเกษตรกรรมโดยนำไปใช้ในห้องอบแห้ง และห้องทำความเย็นเพื่อรักษาผลผลิตทางการ เกษตร ดังนี้ - ห้องอบแห้ง (Drying room) ผลพลอยได้ จากน้ำร้อนที่ปล่อยจากโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำพุร้อนฝาง จ. เชียงใหม่ (ณ. อุณหภูมิ 77 °ซ) จะไหลเวียนเป่าเข้าไปในห้องอบแห้ง ซึ่งทำเป็นชั้นๆ สำหรับวางผลิตผลการเกษตร - ห้องทำความเย็น (Cooling storage room) น้ำ ร้อนที่เหลือปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้านำมาพัฒนาเป็นห้อง เย็นโดยใช้ระบบการดูด ซับความเย็น ซึ่งจะรักษาอุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 4 °ซ สามารถเก็บรักษาผลิตผลทางการเกษตรให้ ยาวนานขึ้น - น้ำอุ่นบางส่วนที่เหลือจากกระบวนการดังกล่าวข้างต้น ซึ่งยังเป็นน้ำที่สะอาดอยู่จะถูกส่งผ่านลำธารน้ำตามธรรมชาติ ไปใช้ใน การเพาะปลูกพืชผลทางการเกษตร ทั้งนี้กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน ได้ทำการสาธิตการใช้พลังงานหมุนเวียนจากพลังความร้อนใต้พิภพ โดยการ ก่อสร้างโรงอบแห้งและห้องเย็นเก็บพืชผลการเกษตร ที่แหล่งน้ำพุร้อนแม่จัน เชียงราย คาดว่าการก่อสร้างจะแล้วเสร็จประมาณ เดือนกันยายน 2548
12
การพัฒนาประโยชน์เพื่ออนาตค
1 ความต้องการพลังงาน หากมีปริมาณสูงเพิ่มขึ้นจะทำให้การพัฒนาพลังงานความร้อนใต้พิภพถูกพิจารณาเพื่อดำเนินการพัฒนาใช้ ประโยชน์อย่างคุ้มค่า 2 จำนวนของพลังงานความร้อนใต้พิภพที่สามารถจะนำไปใช้ประโยชน์ โดยการใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยในการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ประโยชน์ 3 การแข่งขันทางด้านราคา ราคา มูลค่าของเชื้อเพลิงความร้อนใต้พิภพสามารถคาดการณ์ได้ว่ามีความคงที่ ในขณะที่ราคาเชื้อเพลิงจาก น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ค่อนข้างผันผวน 4 การยอมรับจากประชาชนหรือชุมชน ใน การพัฒนาแหล่งความร้อนใต้พิภพจำเป็นต้องมีการดำเนินการอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น จึงต้องได้รับการ ยอมรับและความร่วมมือจากประชาชน หรือชุมชนในพื้นที่นั้น ๆ ซึ่งจะทำให้โครงการพัฒนาการใช้ ประโยชน์จากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพประสบ ความสำเร็จ
13
ผลกระทบของการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพ
- ก๊าซพิษ โดยทั่วไปพลังงานความร้อนที่ได้จากแหล่งใต้พิภพ มักมีก๊าซประเภทที่ไม่ สามารถรวมตัว ซึ่งก๊าซเหล่านี้จะมีอันตรายต่อระบบการหายใจหากมีการสูดดมเข้าไป ดังนั้นจึงต้องมีวิธี กำจัดก๊าซเหล่านี้โดยการเปลี่ยนสภาพของก๊าซให้เป็นกรด โดยการให้ก๊าซนั้นผ่านเข้าไปในน้ำซึ่งจะเกิด ปฏิกิริยาเคมีได้เป็นกรดซัลฟิวริกขึ้น โดยกรดนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ - แร่ธาตุ น้ำจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพในบางแหล่ง มีปริมาณแร่ธาตุต่างๆ ละลายอยู่ในปริมาณ ที่สูงซึ่งการนำน้ำนั้นมาใช้แล้วปล่อยระบายลงไปผสมกับ แหล่งน้ำธรรมชาติบนผิวดินจะส่งผลกระทบต่อ ระบบน้ำผิวดินที่ใช้ในการเกษตรหรือ ใช้อุปโภคบริโภคได้ ดังนั้นก่อนการปล่อยน้ำออกไป จึงควรทำการ แยกแร่ธาตุต่างๆ เหล่านั้นออก โดยการทำให้ตกตะกอนหรืออาจใช้วิธีอัดน้ำนั้นกลับคืนสู่ใต้ผิวดินซึ่งต้องให้ แน่ใจว่าน้ำที่อัดลงไปนั้นจะไม่ไหลไปปนกับแหล่งน้ำใต้ดินธรรมชาติที่มีอยู่ ความร้อนปกติน้ำจากแหล่ง พลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่ผ่านการใช้ประโยชน์จากระบบผลิตไฟฟ้าแล้วจะมีอุณหภูมิลดลง แต่อาจยังสูง กว่าอุณหภูมิของน้ำในแหล่งธรรมชาติเพราะยังมีความร้อนตก ค้างอยู่
14
- การทรุดตัวของแผ่นดิน ซึ่งการนำเอาน้ำร้อนจากใต้ดินขึ้นมาใช้ ย่อมทำให้ในแหล่งพลังงานความ ร้อนนั้นเกิดการสูญเสียเนื้อมวลสารส่วนหนึ่งออก ไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดินขึ้นได้ ดังนั้นหากมีการสูบน้ำร้อนขึ้นมาใช้ จะต้องมีการอัดน้ำซึ่งอาจเป็นน้ำร้อนที่ผ่านการใช้งานแล้วหรือน้ำเย็น จาก แหล่งอื่นลงไปทดแทนในอัตราเร็วที่เท่ากัน เพื่อป้องกันปัญหาการทรุดตัวของแผ่นดิน
15
การใช้ความร้อน ลดโลกร้อน ด้วยพลังงานความร้อนใต้พิภพ
พลังงานความร้อนใต้พิภพ : Geothermal Energy คือ พลังงานความร้อนที่เกิดจาก "หินหนืด หลอมเหลวใต้เปลือกโลก" ที่เรียกว่า Magma ความร้อนจาก Magma นี้ เป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำที่ขัง อยู่ชั้นใต้ผิวดินได้รับความร้อน น้ำร้อนดังกล่าวจะถูกดันขึ้นสู่ชั้นผิวดินด้วยแรงดันใต้เปลือกโลก น้ำร้อนจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยจะมีการสร้างโรงไฟฟ้าในบริเวณที่มีพลังงาน ความร้อนใต้พิภพ น้ำร้อนจะไหลเข้าสู่ระบบโรงไฟฟ้า แล้วใช้แรงดันไอจากน้ำร้อนที่ได้ในการปั่นกังหันให้ ผลิตกระแสไฟฟ้า
16
ลักษณะของแหล่งพลังงานความร้อน
1. แหล่งที่เป็นไอน้ำส่วนใหญ่ (Steam Dominated) เป็น แหล่งกักเก็บความร้อนที่ประกอบด้วย ไอน้ำมากกว่า 95% โดยทั่วไปมักจะเป็น แหล่งที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิด กับหินหลอมเหลวร้อนที่อยู่ตื้นๆ อุณหภูมิของไอน้ำร้อนจะสูงกว่า 240 oC ขึ้นไป แหล่งที่เป็นไอน้ำส่วนใหญ่นี้ จะพบน้อยมากในโลกเรา แต่สามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุด เช่น The Geyser Field ในมลรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา และ Larderello ในประเทศอิตาลี เป็นต้น 2. แหล่งที่เป็นน้ำร้อนส่วนใหญ่ (Hot Water Dominated) เป็น แหล่งกักเก็บสะสมความร้อน ที่ประกอบไป ด้วย น้ำร้อนเป็นส่วนใหญ่ อุณหภูมิน้ำร้อนจะมีตั้งแต่ 100 oC ขึ้นไป ระบบนี้จะพบมากที่สุดในโลก เช่นที่ Cerro Prieto ในประเทศเม็กซิโก และ Hatchobaru ในประเทศญี่ปุ่น เป็นต้น 3. แหล่งหินร้อนแห้ง (Hot Dry Rock) เป็น แหล่งสะสมความร้อน ที่เป็นหินเนื้อแน่น แต่ไม่มีน้ำร้อนหรือไอน้ำ ไหลหมุนเวียนอยู่ ดังนั้นถ้าจะนำมาใช้จำเป็นต้องอัดน้ำเย็นลงไปทางหลุมเจาะ ให้น้ำได้รับความร้อนจากหินร้อน โดยไหล หมุนเวียนภายในรอยแตกที่กระทำขึ้น จากนั้นก็ทำการสูบน้ำร้อนนี้ ขึ้นมาทางหลุมเจาะอีกหลุมหนึ่ง ซึ่งเจาะลงไป ให้ตัดกับรอย แตกดังกล่าว แหล่งหินร้อนแห้งนี้ กำลังทดลองผลิตไฟฟ้า ที่มลรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา และที่ Oita Prefecture ประเทศญี่ปุ่น
17
หลักและวิธีการสำรวจเพื่อพัฒนาความร้อนใต้พิภพโดยทั่วไป
1. การสำรวจธรณีวิทยา การสำรวจเพื่อศึกษาหาความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางธรณีวิทยา และธรณีวิทยา โครงสร้าง กับแหล่งพลังงานความร้อนใต้ พิภพ จุดประสงค์ในการสำรวจทางธรณีวิทยานี้ก็เพื่อที่จะทราบ ชนิดของชั้นหิน การวางตัวและการเรียงลำดับชั้นหิน อายุของหิน โครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหินต่างๆ บริเวณที่มีการแปรสภาพของชั้นดิน, หิน อันเนื่องมาจากอิทธิพลทาง ความร้อน ทั้งนี้เพื่อจะได้ประเมินชั้นหินที่อาจจะเป็นแหล่งกักเก็บและปิดกั้นแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ 2. การสำรวจธรณีเคมี คือ การสำรวจเพื่อศึกษาหาความสัมพันธ์ของคุณสมบัติทางเคมีของน้ำ ก๊าซ และองค์ประกอบ ของหินกับแหล่งพลังงานความ ร้อนใต้พิภพ จุดประสงค์ในการสำรวจธรณีเคมีนี้ก็เพื่อที่จะ ประเมิน อุณหภูมิของแหล่งกักเก็บ โดยคำนวณจากปริมาณแร่ธาตุที่ ละลายอยู่ในน้ำร้อน เช่นปริมาณของ Si, Mg และ Cl อัตราส่วนของปริมาณ Na กับ K และ Na, K กับ Ca ประเมินลักษณะธรณีวิทยาที่เป็นแหล่งกักเก็บ ตลอดจนการหมุนเวียนของของไหล ในระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพ หา ส่วนประกอบ, คุณสมบัติทางเคมีเพื่อศึกษาการกัดกร่อน, การเกิดตะกรันและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ผลของการสำรวจธรณี เคมีนี้ จะเป็นเครื่องชี้ถึงความเหมาะสมของการพัฒนาแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่สำคัญมาก อย่างหนึ่ง
18
3. การสำรวจธรณีฟิสิกส์ คือ การตรวจสอบคุณสมบัติ ของชั้นหินใต้ผิวดิน หรือเปลือกโลกในบริเวณที่ทำการสำรวจ โดยใช้เครื่องมือวัดบนผิวดิน จาก ข้อมูลที่ได้จะถูกนำมาวิเคราะห์ เพื่อให้ทราบถึงลักษณะโครงสร้าง ทางธรณีวิทยา ใต้ผิวดิน จะสามารถบอกได้ว่าบริเวณใด ควร จะเป็นแหล่ง กักเก็บพลังงาน ซึ่งผลการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์นี้จะนำไปใช้วางแผนสำรวจต่อไป จุดประสงค์ของการสำรวจธรณี ฟิสิกส์ เพื่อตรวจสอบผลการสำรวจธรณีวิทยาโดยนำผลที่ได้ไปใช้ในการแก้ปัญหาทางธรณีวิทยา เพื่อให้รู้โครงสร้างธรณีวิทยา ของแหล่งกักเก็บพลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นข้อมูลสำหรับวางแผนการเจาะสำรวจ 4. การเจาะสำรวจ คือ การเจาะลงไปใต้ผิวดิน เพื่อวัดหรือตรวจสอบข้อมูลที่ได้จากการสำรวจต่างๆ ที่กล่าวมาแล้ว ข้างต้น การที่จะเจาะลึกแค่ไหน นั้น ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ต้องการจะวัด และตรวจสอบ วัตถุประสงค์ของการเจาะสำรวจก็คือ เพื่อตรวจสอบสมมุติฐานต่างๆ ทาง ธรณีวิทยา ตรวจสอบคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของชั้นหินทางความลึก วัดค่าอัตราการไหลของความร้อน (Heat Flow) และ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงตามความลึก (Geothermal Gradient) เพื่อหาบริเวณที่คาดว่าจะเป็นแหล่งกักเก็บ พลังงานความร้อนใต้พิภพ
19
5. การเจาะหลุมผลิต คือ หลุมเจาะที่มีจุดมุ่งหมาย ที่จะนำน้ำร้อนหรือไอน้ำร้อน จากแหล่งกักเก็บขึ้นมาใช้ประโยชน์ การเจาะหลุม ผลิตจะดำเนินการ เมื่อการเจาะสำรวจยืนยันว่า แหล่งกักเก็บมีศักยภาพสูง พอที่จะพัฒนาขึ้นมาใช้ได้ อย่างคุ้มค่า ในเชิงพาณิชย์ ในปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าพลังงาน ความร้อนใต้พิภพ ของประเทศต่างๆ ในโลกกำลังผลิตรวมกันมากกว่า 5,800 เมกะวัตต์ ในปี ค. ศ.1990 ประเทศที่สามารถผลิตไฟฟ้า จากพลังงาน ความร้อนใต้พิภพ ได้มากที่สุดคือ ประเทศสหรัฐอเมริกา รองลงมาได้แก่ ประเทศฟิลิปปินส์ และมีอีกหลายๆ ประเทศที่กำลังมีโครงการเพิ่มกำลังผลิต และเริ่มผลิต 6. การผลิตกระแสไฟฟ้า แหล่ง กักเก็บที่มีอุณหภูมิสูงมากๆ ของไหลจะอยู่ในสภาพของไอน้ำร้อน ปนกับน้ำร้อน ในกรณีที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 180 oC และความดันมากกว่า 10 บรรยากาศ สามารถแยกไอน้ำร้อน ไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้าได้โดยตรง เช่นเดียวกับ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่วไป ในกรณีที่แหล่งกักเก็บมีอุณหภูมิสูงปานกลาง มีปริมาณน้ำร้อนมาก โดยทั่วไปเป็นกรณี ที่ มีอุณหภูมิต่ำกว่า 180 oC แล้ว การผลิตกระแสไฟฟ้า จะต้องอาศัยสารทำงาน (Working Fluid) ซึ่งเป็น ของเหลว ที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น Freon, Amonia หรือ Isobutane เป็นตัวรับความร้อนจากน้ำร้อน สาร ทำงานดังกล่าว และเปลี่ยนสภาพเป็นไอ และมีความดันสูงขึ้น จนสามารถหมุนกังหัน ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งโรงไฟฟ้า ชนิดนี้ เราเรียกว่าโรงไฟฟ้าระบบ 2 วงจร
20
การประยุกต์ใช้แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ
ปัจจุบัน เทคโนโลยีในการพัฒนาแหล่งพลังงาน ความร้อนใต้พิภพได้มีความก้าวหน้าขึ้นมาก เนื่องจากมีการวิจัยอย่างจริงจัง ของประเทศต่างๆ ที่พยายามค้นคว้าเพื่อการเพิ่มปริมาณการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพเพื่อชดเชย กับปริมาณน้ำมันที่กำลัง ขาดแคลน การศึกษาส่วนใหญ่มุ่งที่จะนำความร้อนที่ได้จากความร้อนใต้พิภพมาใช้ในการผลิต กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิของน้ำและ ไอร้อนที่เหมาะสำหรับนำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าควรจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 180 องศาเซลเซียส และมีความดันประมาณ 10 บรรยากาศ สามารถนำมาแยกไอน้ำร้อนไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้าได้โดยตรง แต่ถ้าอุณหภูมิของน้ำร้อนมีอุณหภูมิในระดับ ปานกลางคือ อยู่ต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียสการนำน้ำร้อนไปประยุกต์ใช้ต้องอาศัยสารทำงาน (Working fluid) ซึ่งมี จุดเดือดต่ำ เช่น Freon, Amonia หรือ Isobutane เป็นตัวรับความร้อนจากน้ำร้อน เมื่อสารทำงานดังกล่าว ได้รับความร้อนจะเปลี่ยนสภาพเป็นไอและมีความดันสูงขึ้นจนสามารถหมุนกังหันผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งเรียกโรงไฟฟ้าชนิดนี้ว่า โรงไฟฟ้าระบบ
21
ลักษณะของโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้า
1.โรงไฟฟ้าแบบ Dry Steam โรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจากไอน้ำ หรือ Dry Steam คือ คือโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพชนิดแรกที่ถูกสร้างขึ้น โรงไฟฟ้านี้จะผลิตกระแสไฟฟ้าจากไอระเหยของน้ำร้อนเข้าสู่เครื่องผลิตกระแส ไฟฟ้าโดยตรง ยกตัวอย่างโรงไฟฟ้าชนิดนี้ ได้แก่ โรงไฟฟ้าไกเซอร์ส ที่ภูเขามายาคามัส ทางตอนเหนือของรัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา 2.โรงไฟฟ้าแบบ Flash Steam โรงไฟฟ้าระบบนี้เป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน โรงไฟฟ้าระบบนี้จะใช้น้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 360 องศาฟาเรนไฮต์ (ราว 182 องศาเซลเซียส ) ที่ถูกส่งไปยังเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าบนผิวโลก เมื่อน้ำถึงเครื่องผลิตไฟฟ้า น้ำจะมีอุณหภูมิลดลงและถูกแปรสภาพเป็นไอน้ำ ที่จะเป็นพลังงานให้กับกังหัน หรือเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนน้ำที่หลงเหลืออยู่จะถูกส่งกลับไปยังบ่อน้ำร้อนตามเดิม ยกตัวอย่างโรงไฟฟ้าชนิดนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าในเขตภูเขาไฟโคโซ ที่อินโย เคาน์ตี้ รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา 3. โรงไฟฟ้าแบบ Binary Cycle โรงไฟฟ้าแบบนี้จะแตกต่างจาก 2 ระบบก่อนหน้านี้ เนื่องจากไอน้ำจากบ่อน้ำร้อน จะไม่ถูกส่งมายังกังหัน หรือ เครื่องผลิตกระแสไฟฟ้า ระบบนี้ น้ำจากบ่อน้ำร้อนจะถูกใช้เพื่อสร้างใช้การส่งผ่านความร้อนแก่ “สารทำงาน” (working fluid) อีกตัวที่จะระเหย และใช้เพื่อเป็นพลังงานแก่กังหัน/เครื่องผลิตกระแสไฟฟ้า น้ำร้อนและสารทำงานจะถูกเก็บในระบบไหลเวียน หรือ ท่อที่ปิดสนิท ที่แยกกัน และไม่มีทางมาผสมกัน
22
ข้อดี ข้อดีของระบบนี้คือ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากน้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2 แบบแรก (ตั้งแต่ 225 องศาฟาเรนไฮต์ ถึง 360 องศาฟาเรนไฮต์) โดยใช้สารทำงานที่มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำ นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าระบบนี้ยังไม่ปล่อยมลพิษสู่ชั้นบรรยากาศอีกด้วย ยกตัวอย่างโรงไฟฟ้าชนิดนี้ได้แก่ โรงไฟฟ้าใน คาซ่า เดียโบล ฮ็อต สปริง ที่โมโน เคาน์ตี้ รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ในปัจจุบันหลายประเทศกำลังศึกษา วิจัยและพัฒนาการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพในระบบ หินร้อนแห้ง (Hot Dry Rock ) มาใช้ ซึ่งพลังงานความร้อนมาจากหินอัคนีที่สามารถกักเก็บความร้อนมาก แต่เป็นหินเนื้อแน่น ไม่มีรอยแตกและไม่มีน้ำร้อนเก็บกักอยู่ โดยการเจาะหลุมลงไปอย่างน้อย 2 หลุม ทำให้หินเกิดรอยแตก อาจโดยวิธีการระเบิดหรืออัดน้ำที่มีความดันสูงลงไป และอัดน้ำเย็นตามลงไปซึ่งความร้อนที่มีอยู่ในหินจะทำให้น้ำร้อนขึ้น และไหลเวียนยู่ในรอยแตก ส่วนหลุมที่สองเจาะเพื่อสูบน้ำร้อนขึ้นมาใช้ โดยการเจาะตัดแนวรอยแตก หากการวิจัยนี้ประสบความสำเร็จจะเป็นการเปิดมิติใหม่ ในการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ประโยชน์
23
แผนการทำงานระบบพลังงานความร้อนใต้พิภพ
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
