สาระน่ารู้ของถังก๊าซ NGV

ผลพวงจากการที่น้ำมันแพง ทำให้รัฐบาลหาทางออกด้วยการส่งเสริมและสนับสนุนให้มีการประหยัดพลังงานเพื่อลดการนำเข้าน้ำมัน รวมทั้งพยายามหาแหล่งพลังงานทดแทนน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ (natural gas) ก็เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจ เพราะมีราคาถูกกว่าน้ำมันมาก ปัจจุบันก๊าซธรรมชาติราคาประมาณ 8.50 บาท/กิโลกรัม ขณะที่ก๊าซหุงต้ม (ก๊าซแอลพีจี - LPG) ราคาประมาณ 16.50 บาท/กิโลกรัม ส่วนน้ำมันเบนซินและดีเซลราคายิ่งสูงขึ้นอีก (≈ 25 บาท/ลิตร) ความแตกต่างทางด้านราคาก๊าซธรรมชาติและน้ำมัน ทำให้บริษัท ปตท จำกัด (มหาชน) ประกาศสนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงชนิดนี้ในรถยนต์ โดยทางบริษัทยินดีออกค่าใช้จ่ายส่วนหนึ่งสำหรับรถที่จะติดตั้งระบบการใช้ก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากชุดติดตั้งมีราคาแพงและต้องนำเข้าจากต่างประเทศทั้งหมด
สาเหตุสำคัญส่วนหนึ่งที่ทำให้ชุดติดตั้งมีราคาสูงก็คือ เรื่องถังบรรจุ เพราะการบรรจุก๊าซธรรมชาติลงถังต้องใช้ถังที่สามารถทนความดันได้สูงถึง 3,000 – 3,600 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือประมาณ 200 – 240 บาร์ในสภาพการใช้งานปกติ ขณะที่ถังบรรจุก๊าซแอลพีจีใช้งานในสภาพความดันระดับ *240 - 270 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือประมาณ 16 - 19 บาร์ ดังนั้นเห็นได้ว่าถังที่ใช้บรรจุก๊าซธรรมชาติต้องแข็งแรงกว่าถังบรรจุก๊าซแอลพีจีมากซึ่งนั่นทำให้ต้นทุนของชุดติดตั้งมีราคาสูงกว่าระบบก๊าซแอลพีจี
พัฒนาการของถังบรรจุ การใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์นั้นเริ่มมีตั้งแต่ในช่วงทศวรรษที่ 1950 – 1960 ในประเทศอิตาลีและรัสเซีย เริ่มแรกนั้นถังบรรจุผลิตขึ้นจากเหล็กกล้าและใช้มาตรฐาน US DOT 3AA หลังจากนั้นก็มีการปรับปรุงพัฒนาถังบรรจุที่มีน้ำหนักเบาแบบอื่นออกมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบรรทุกสัมภาระ และการบรรจุก๊าซ ช่วงทศวรรษที่ 1980 มีการนำถังบรรจุก๊าซที่ทำจากโลหะและหุ้มด้วยไฟเบอร์กลาสเพื่อเสริมความแข็งแรงออกมาจำหน่ายในท้องตลาดซึ่งเรียกว่าเป็นถังแบบที่ 2 (type II) และถังแบบที่ 3 (type III) ด้วยเหตุที่ตลาดต้องการใช้ถังบรรจุก๊าซน้ำหนักเบา ทำให้ผู้ผลิตพยายามพัฒนาถังบรรรจุก๊าซแบบใหม่ ๆ ที่น้ำหนักเบายิ่งขึ้นออกมา จนเมื่อปี ค.ศ.1992 ได้มีการผลิตถังบรรจุก๊าซแบบที่ 4 (type IV) ออกมา ถังบรรจุก๊าซแบบล่าสุดซึ่งผนังชั้นในทำจากวัสดุพลาสติก ส่วนผนังชั้นนอก (ทั้งหมด) เป็นไฟเบอร์กลาสหรือคาร์บอนไฟเบอร์ ดังนั้นปัจจุบันถังบรรจุก๊าซธรรมชาติที่ใช้และจำหน่ายจะมีด้วยกัน 4 แบบ ได้แก่

ถังแบบที่ 2 และ 3 จะมีผนังชั้นในเป็นโลหะบาง

แบบที่ 1 ตัวถังทำจากเหล็ก หรืออะลูมิเนียมทั้งถัง เป็นถังชนิดแรกที่มีการผลิตออกมาใช้ ปัจจุบันถังแบบที่ 1 ยังคงครองส่วนแบ่งทางการตลาดมากที่สุดเนื่องจากมีราคาขายต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับถังชนิดอื่น
แบบที่ 2 ตัวถังทำจากโลหะ (เหล็ก/อะลูมิเนียม) มีการพัฒนาการด้านเทคโนโลยีวัสดุเพิ่มขึ้นด้วยการหุ้มบริเวณ “ด้านข้างถัง” ด้วยวัสดุคอมโพสิทซึ่งเป็นโพลิเมอร์เสริมแรงด้วยใยแก้วหรือกลาสไฟเบอร์ (glass fiber)
แบบที่ 3 ตัวถังชั้นในทำจากโลหะบาง ซึ่งอาจเป็นเหล็กหรืออะลูมิเนียมก็ได้ และชั้นนอก “ทั้งหมด” ผลิตจากวัสดุคอมโพสิท
แบบที่ 4 ตัวถังชั้นในทำด้วยวัสดุพลาสติกและชั้นนอกเป็นวัสดุคอมโพสิท ที่มีเส้นใยแก้วหรือเส้นใยคาร์บอน (carbon fiber) เป็นวัสดุเสริมแรง ปัจจุบันถังแบบนี้เป็นถังที่น้ำหนักน้อยที่สุด
ค่าสัดส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถัง ถังแบบที่ 1 ถังเหล็ก/อะลูมิเนียม มีค่าอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1 (ปริมาตรถัง/น้ำหนักถัง ≈ 1) ถังแบบที่ 2 ถังเหล็ก/อะลูมิเนียมหุ้มด้านข้างด้วยวัสดุคอมโพสิท มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1.25 ถังแบบที่ 3 ถังชั้นในเป็นโลหะบางหุ้มชั้นนอกด้วยวัสดุคอมโพสิท มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 2.0 ถังแบบที่ 4 ถังชั้นในเป็นพลาสติกหรือวัสดุอื่น ๆ หุ้มชั้นนอกด้วยวัสดุคอมโพสิทประเภทคาร์บอนหรือกลาสไฟเบอร์ มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 2.7ค่าสัดส่วนเหล่านี้บอกอะไรได้บ้าง?
การติดตั้งชุดอุปกรณ์และถังก๊าซธรรมชาติสำหรับรถยนต์ ทำให้รถยนต์มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นจากเดิม เนื่องจากน้ำหนักถังบรรจุและน้ำหนักก๊าซ กรณีของถังแบบที่ 1 ที่มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1 หมายความว่า หากติดตั้งถังที่มีปริมาตร 70 ลิตร ถังบรรจุจะมีน้ำหนักประมาณ 70 กิโลกรัม ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับถังแบบที่ 4 ที่มีอัตราส่วนเท่ากับ 2.7 หมายถึงถังปริมาตร 70 ลิตรจะมีน้ำหนักประมาณ 26 กิโลกรัมเท่านั้น ดังนั้นน้ำหนักโดยรวมของรถที่ใช้ถังแบบที่ 1 กับรถที่ใช้ถังแบบที่ 4 จะแตกต่างกันประมาณ 44 กิโลกรัม น้ำหนักของรถที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการติดตั้งถังบรรจุก๊าซมีผลทำให้เครื่องยนต์ต้องทำงานมากขึ้น ซึ่งหมายถึงรถยนต์จะกินน้ำมันมากขึ้น ดังนั้นความแตกต่างเรื่องน้ำหนักถังจึงเป็นประเด็นที่น่าสนใจประเด็นหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งรถยนต์ขนาดใหญ่ เช่น รถบรรทุกสินค้า รถขนส่งมวลชน เป็นต้น หากพิจารณาว่าต้องติดตั้งถังแบบที่ 1 ที่แต่ละถังหนัก 70 กิโลกรัมและต้องติดตั้งหลายถัง (70 x X, X = จำนวนถัง) เพื่อให้ได้ก๊าซธรรมชาติมากพอสำหรับการวิ่งระยะทางไกล ๆ แต่ทั้งนี้ต้องพิจารณาถึงความคุ้มค่าเมื่อเทียบกับราคาถังแบบที่ 4 ที่แตกต่างกับราคาถังแบบที่ 1 ค่อนข้างมาก
ความปลอดภัยของถังบรรจุ เรื่องความปลอดภัยของถังบรรจุเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุด เนื่องจากถังบรรจุใช้งานที่ความดันสูง ดังนั้นมาตรฐานความปลอดภัยของถังบรรจุก๊าซธรรมชาติจึงเข้มข้นกว่าถังบรรจุก๊าซหุงต้มมาก ปัจจุบันการผลิตถังบรรจุก๊าซธรรมชาติต้องดำเนินภายใต้มาตรฐาน ISO 11439 ซึ่งกำหนดมาตรฐานการออกแบบ การทดสอบ และความปลอดภัยของถังบรรจุก๊าซไว้ว่า ถังต้องรองรับการบรรจุก๊าซได้สูงถึงปีละ 1,000 ครั้ง ถังมีอายุการใช้งานไม่เกิน 20 ปี ที่ระดับแรงดัน 200-240 บาร์ ณ อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส และกำหนดให้ถังบรรจุก๊าซต้องมีการตรวจสอบทุกๆ 3 ปีหรือหลังจากเกิดอุบัติเหตุ
* หมายเหตุถังบรรจุก๊าซหุงต้มมีการทดสอบที่เรียกว่า "การทดสอบความดันไฮดรอลิกพิสูจน์" ทดสอบโดยใช้ความดันน้ำระดับ 3.30 เมกะปาสคาล (479 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือ 33 บาร์)

แหล่งข้อมูลอ้างอิงhttp://www.mtec.or.th

ไขปัญหา ' แก๊สโซฮอล์ '

- เอ็มเทคทำการวิจัยร่วมกับปตท.ในการนำเอทานอลผสมน้ำมันเบนซิน และดีเซลว่าเมื่อนำไปใช้กับรถยนต์ รถขนส่งใช้งานอย่างไร และจะมีปัญหาอะไรกับเครื่องยนต์หรือไม่อย่างไร
มีปตท.กับบางจาก นำออกจำหน่าย เป็นน้ำมัน เบนซินผสมแก๊สโซฮอล์ 10% มีออกเทน 91 จำนวน 90% และผสม เอทานอล 10% จะได้เบนซินออกเทน 95 ออกจำหน่ายในราคาต่ำกว่า เบนซินทั่วไป 50 สตางค์ เบนซินผสมเอทานอลนี้ ปตท. มีการดำเนิน การวิจัยมานานแล้วกับโครงการส่วนพระองค์ และพบว่าการเติมเอทานอล 10% จะไม่เกิดผลกระทบ ต่อเครื่องยนต์ โดยปตท. ได้จัดทำรายงานการพัฒนาการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงผสมแอลกอฮอล์ ในเดือน พฤษภาคม 2543 เพื่อทูลเกล้าถวาย พระบาทสมเด็จ พระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช มหาราช ที่สำนักพระราชวัง ในการทดลองกับรถยนต์ ใช้เบนซินที่ไม่ผสมเอทานอล รถยนต์ที่ใช้ เบนซินผสมเอทานอล 7.5% และรถยนต์ที่ใช้เบนซินผสมเอทานอล 15% กับรถยนต์ทั้งหมด 6 ชนิด ได้แก่ วอลโว่ โตโยต้า มิตซูบิชิ ฮอนด้า นิสสัน โตโยต้าโคโรลา เป็นรถตั้งแต่ปี คศ. 1993-1996 ถือเป็นรถยนต์ใช้แล้ว ได้ทดลองวิ่งพบว่าเครื่องยนต์ใช้งานได้ดี มลภาวะลดลง มีการสิ้นเปลืองน้ำมันเล็กน้อย และด้วยราคาที่ถูกกว่าจึงน่าจะมีการนำมาใช้กับรถยนต์ทั่วไป
- หากใช้น้ำมันเบนซินธรรมดาอยู่จะเปลี่ยนไปเติมน้ำมันผสมเอทานอลได้เลยหรือไม่
สามารถเติมได้ทันที เนื่องจากเดิมเราใช้รถที่เติมน้ำมันที่มีสารตะกั่ว ต่อมาพบว่าสารตะกั่วเป็นอันตรายต่อสุขภาพ จึงหันมาใช้ MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) แทน ซึ่งต่อมาในสหรัฐฯพบว่า MTBE เป็นสารก่อมะเร็ง ถ้ารั่วไหลลงน้ำ จะเป็นอันตราย ต่อสิ่งแวดล้อม จึงเปลี่ยนมาเป็น เอทานอลที่เรียกว่า ETBE ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether) ประมาณ 7-10% ดังนั้น เมื่อเรา ใช้เอทานอลก็สามารถเติมได้เลย เหมือนเราเปลี่ยนจากสารตะกั่วเป็น MTBE ก็สามารถเติมได้เลย โดยไม่ต้อง ถ่ายน้ำมันออก และไม่จำเป็นต้องมีการปรับแต่งเครื่องยนต์หากเติมเอทานอลไม่เกิน 10%
- ข้อดีของการใช้เอทานอลมีอย่างไรบ้าง
เมื่อเติมแล้วมีข้อดีคือ มลภาวะลดลง ไฮโดรคาร์บอนทั้งหลายลดลง ถ้าเติมเอทานอล 7.5 % จะลดลงประมาณ 3.5-8.5% ถ้ามีเอทานอล 15% จะลดลง 0.2-6.2% ปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ ในไอเสียจะลดลง 23.2-26.9% ปริมาณแก๊สนอกซ์ เพิ่มขึ้น 10.7-15.2% ปริมาณอะแซทเทิลดีไฮด์เพิ่มขึ้น 90.7และ231% ตัวนี้เพิ่มขึ้นมาก แต่การสัมมนา มีข้อเสนอแนะว่า ตัวอะแซทเทิลดีไฮด์นี้ เป็นสารก่อมะเร็ง แต่ปริมาณที่เพิ่มขึ้น เพิ่มจากปริมาณคิดเป็นมิลลิกรัมต่อกิโลเมตร ซึ่งน้อยมาก และในต่างประเทศ เช่น สหรัฐฯ หรือญี่ปุ่น ก็ไม่มีการกำหนดเกี่ยวกับสารตัวนี้เอาไว้ ดังนั้น ในภาพรวม สารที่เกี่ยวข้องกับ การเกิดก๊าซเรือนกระจก และทำให้ อากาศร้อนจะลดน้อยลงไป และทำให้คุณภาพอากาศในเมืองใหญ่ ๆ ดีขึ้น
- แหล่งผลิตเอทานอลมีอยู่ที่ไหนบ้าง
เอทานอลขณะนี้มีแหล่งผลิต 2 แห่งคือที่โครงการส่วนพระองค์ผลิตได้ 860 ลิตรต่อวัน และที่ โรงงานต้นแบบของ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย(วท.)เดิมผลิตได้ 1,500 ลิตรต่อวัน แต่หลังจากไม่ได้ใช้นาน และ มาเริ่มใช้ใหม่ในปีที่ผ่านมาจึงผลิตได้เพียง 300-500 ลิตรต่อวัน เมื่อนำไปผสมกับน้ำมันเบนซินก็จะได้เป็นน้ำมันจำนวน 3,000-5,000 ลิตรต่อวัน เติมได้ 60-100 คันก็หมดแล้ว
- สถานีเติมแก๊สโซฮอล์ อยู่ที่จุดไหนบ้าง
สถานีเติมน้ำมันแก๊สโซฮอล์ของปตท.มีอยู่ 2 แห่ง คือที่สำนักงานใหญ่ของ ปตท. และสนามเป้า สถานีเติมน้ำมัน แก๊สโซฮอล์ ของบางจากมีอยู่ที่ สาขาอุดมสุข, แยกแคลาย, ติวานนท์, แจ้งวัฒนะ ซึ่งทั้งหมดมีปริมาณไม่มากเท่าไหร่ กำลังการผลิตขณะนี้ ยังไม่พอใช้ ทางปตท.เองก็กำลังร่วมมือกับบริษัทสุรามหาราษฎร์ และกลุ่มผู้ผลิตสุราต่าง ๆ ซึ่งมี กำลังการผลิตสูง เพื่อหาทาง เพิ่ม ปริมาณการผลิตให้มากขึ้น
เนื่องจากว่า เอทานอลก็คือเอทิลแอกอฮอล์ หรือเหล้า เมื่อผลิตออกมาจะมีความเข้มข้น 95.5% หากเราสามารถ ติดตั้งหน่วยที่เป็นตัวสกัดน้ำ ที่เราเรียกว่าเป็นดีไฮเดรชั่นยูนิต ในตอนท้ายของกระบวนการ ก็จะได้เป็น เอทานอล ประมาณวันละ 10,000 ลิตร เมื่อมาผสมก็จะได้น้ำมันผสมเอทานอล 100,000 ลิตร ซึ่งน่าจะขยายกำลังการผลิตเป็น 1 ล้านลิตร สามารถเติมน้ำมันเบนซินได้เป็น 10 ล้านลิตร ขณะนี้เราใช้เบนซิน 20 ล้านลิตรต่อวันจะเป็น 91 จำนวน 10 ล้านลิตร เบนซิน 95 จำนวน 10 ล้านลิตร หากเราเติมเอทานอลลงในเบนซิน 91 จำนวน 10 ล้านลิตรก็จะได้เป็นเบนซิน 95 จำนวน 10 ล้านลิตร ซึ่งจะเพียงพอกับการใช้งานของคนในกรุงเทพและในจังหวัดอื่น ๆ ทั่วประเทศ
- ตัวอย่างการใช้เอทานอลในต่างประเทศ
ที่บราซิลใช้เอทานอลมา 25 ปี แล้ว เนื่องจากราคาน้ำตาลตกต่ำ จึงหาทางพัฒนาการผลิตน้ำตาลเป็นเอทานอล จนขณะนี้ บราซิลใช้น้ำมันเบนซินผสมเอทานอลผสมถึง 23-24%ทั่วประเทศ ไม่ใช่น้ำมันอื่นเลย
ที่สวีเดนไม่ผลิตเอง แต่สั่งเอทานอลจากต่างประเทศ ใช้น้ำมันเอทานอลกับรถประจำทางขนาดใหญ่ (Blue Bus) มีสถานี เติมน้ำมันชนิด Flexible (เพิ่มลดส่วนผสมเอทานอลในเบนซินได้) 50 แห่ง มีจำนวนรถยนต์ทั่วไป ที่ใช้เอทานอลอยู่ ทั้งหมด 400 คัน หากดูที่การจำหน่ายเฉลี่ยสถานีละ 8 คัน ซึ่งไม่คุ้มทุน แต่สวีเดนจำเป็นต้องลงทุน วางระบบไว้ เพื่อให้เกิด ความสะดวก แก่ผู้ใช้รถยนต์รุ่นต่อไป ซึ่งจะเปลี่ยนไปใช้เซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่แทบจะไม่เกิดมลพิษเลย
หันมาดูบ้านเราเอง รัฐบาลควรจะต้องพิจารณาโครงสร้างพื้นฐานเหล่านี้เพื่อรองรับ และสนับสนุน ให้เกิดการใช้ น้ำมันเอทานอลในประเทศหรือเชื้อเพลิงอื่น ๆ ทดแทนน้ำมันปิโตรเลียมต่อไป
ปัจจุบันคณะกรรมการเอทานอลแห่งชาติ มีปลัดกระทรวงอุตสาหกรรมเป็นประธาน มีหน่วยงานร่วมอื่น ๆ เช่น กระทรวง เกษตรฯ กระทรวงการคลัง กระทรวงพาณิชย์ สวทช. กรมควบคุมมลพิษ สถาบันยานยนต์ มีการแบ่งกลุ่มผู้ผลิต ผู้ใช้และ ผู้จัดจำหน่าย ได้เตรียมแผนปฎิบัติการเอาไว้แล้วว่าฝ่ายต่าง ๆ จะดำเนินการอย่างไร เช่น กระทรวงเกษตรฯ จะพิจารณา เรื่องวัตถุดิบทางการเกษตร ว่าควรจะมีปริมาณการผลิตเท่าไหร่จึงเหมาะสมกับปริมาณการใช้เอทานอล หลังจากนั้นผู้จัดจำหน่าย ก็จะดูในรื่องการวางแผนจัดจำหน่ายว่าจะเป็นอย่างไร สถาบันยานยนต์ก็จะพิจารณาว่า รถยนต์ ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน จะใช้น้ำมัน ผสมเอทานอลได้หรือไม่ ตลอดจนควรจะมีการ นำรถยนต์ที่ใช้เอทานอล เข้ามา จำหน่ายในประเทศไทยได้เมื่อไหร่ ซึ่งขณะนี้ แผนปฏิบัติการต่าง ๆ ก็พร้อมแล้วรอที่จะนำไปใช้ เชื่อว่าภายใน 2 ปีจะมีการใช้เอทานอลมากขึ้น และจำนวน สถานีเติมน้ำมันเอทานอลก็จะเพิ่มมากขึ้นด้วย
- ขณะนี้กำลังอยู่ระหว่างวิจัยดีโซฮอล์
จะมีการพิจารณาใน 3 ด้านคือด้านไอเสียคาดว่าจะใช้เวลา 3 เดือน ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ใช้เวลา 6 เดือน และด้านผลกระทบของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ต่าง ๆ ประมาณ 8-12 เดือน นอกจากนี้ จะมีการพิจารณาเรื่องการประเมินวงจรอายุ หรือ Life Cycle Accessment (LCA) ด้วย ซึ่งเป็นการประเมินผลกระทบของการใช้เอทานอลต่อสภาพแวดล้อม นับตั้งแต่การผลิตวัตถุดิบจนถึงหลังจากการใช้งานแล้ว
ที่ผ่านมามีการทดลองใช้ดีโซฮอล์กับรถบรรทุก 6 คันของ รสพ. ตั้งแต่วันที่ 31 ส.ค. 43 ผลที่เกิดขึ้น เหมือนกับ การใช้กับน้ำมันเบนซิน ไม่มีผลกับกำลังบรรทุกแต่อย่างใด แต่ไอเสียลดลง การทดลองที่ดำเนินการกับ ปตท. จะมีการวัด อย่างเป็นระบบตามหลักวิชาการ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เที่ยงตรงมากขึ้น
- อัตราภาษี
เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่ใช้อยู่ขณะนี้ แบ่งเป็นภาษีสุราขาวลิตรละ 100 บาท สุราสีลิตรละ 150 บาท แต่ถ้า ผลิต เอทานอลเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงจะคิดอัตราภาษีลิตรละ 5 สตางค์เท่านั้น ซึ่งทุกวันนี้กลุ่มบริษัทสุราต่างๆ มีการส่งออก สุรา ไปต่างประเทศอยู่แล้ว หากผันปริมาณการผลิตเป็นเชื้อเพลิงก็จะมีปริมาณเพียงพอใช้ในประเทศ หรือหากเราไม่ผลิตเอง ก็อาจนำเข้าได้ แต่ราคาสูงกว่าผลิตเองแน่นอน
- กรรมวิธีการผลิตเอทานอล
การนำพืชผลการเกษตร เช่น มันสำปะหลัง ถั่วเหลือง ข้าวโพดมาใช้เป็นวัตถุดิบได้ทั้งนั้น ซึ่งขณะนี้ ราคามันสำปะหลัง ตกต่ำ หากเราสามารถนำวัตถุดิบการเกษตรนี้มาใช้ก็จะสามารถช่วยเหลือเกษตรกรได้มาก
วัตถุดิบ
กากน้ำตาลจะผลิตเป็นเอทานอลได้โดยตรง ข้าวหรือมันสำปะหลังจะต้องมาเปลี่ยนเป็นแป้ง จากแป้ง เปลี่ยนเป็นน้ำตาลอีกครั้งหนึ่ง
วิธีทำเอทานอล
เอากากน้ำตาลมาหมัก ได้เป็นแอลกอฮอล์ แล้วนำมาแยกน้ำโดยใช้ซีโอไลท์ กรองเอาน้ำออก ได้เป็น เอทานอล 99.5%

ข้อมูลอ้างอิงhttp://www.mtec.or.th

ตอนฝนตกแสงแดดอ่อนหรือกลางคืนจะเป็นอย่างไร

พลังงานไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตนั้นจะแปรผันตรงกับพลังงานของแสงที่ส่องกระทบมัน(ส่วนประสิทธิภาพ การเปลี่ยนพลังงานจะเป็นเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์) สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ตัวเดียวกันถ้าพลังงานแสงเข้าเพิ่ม(ลด)เป็น 2 เท่าพลังงานที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะเพิ่ม (ลด) 2 เท่า ในช่วงกลางวันที่อากาศโปร่งใสความเข้มของพลังงานของแสงอาทิตย์จะเป็นประมาณ 1000 Wต่อตารางเมตรโดยถ้าพูดเป็นหน่วยของความสว่างก็จะเท่ากับ 100,000 - 120,000 ลุกซ์ ( lux ) ตารางที่3แสดงความเข้มของแสงอาทิตย์ในกรณีต่างๆรวมทั้งแสงจากไฟนีออนตามที่ต่างๆเพื่อเป็นข้อมูลทั่วไปด้วยจะเห็นว่าในวันที่มีเมฆพลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์จะตกอยู่ระดับ1/10 - ครึ่งหนึ่งของวันที่อากาศดีถ้าหากฝนตกก็จะตกอยู่ระดับ1/20-1/5 ของวันอากาศดีนี่คือจุดอ่อนหนึ่งในการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์

ค่าประมาณความเข้มของแสง

โครงสร้างของโมดูลแบบหนึ่ง

มาดูกันว่า การทำโมดูลในรายละเอียดเป็นอย่างไร

การออกแบบจะขึ้นอยู่กับการใช้งานโดยหลักๆแล้วเราจะเอาเซลล์วางเรียงบนเฟรมซึ่งจะเป็นตัวโครงของโมดูลและป้องกันเซลล์จากการเสียหายจากภายนอก โดยจะต่อเซลล์เหล่านี้ด้วยกันทางไฟฟ้าโดยใช้แผ่นตัวนำไฟฟ้าบางๆและหลังจากนั้นจะประกอบตัวเฟรมโดยใช้วัสดุต่างๆดังตัวอย่างในรูปสรุปก็คือต้องแข็งแรงพอสำหรับการใช้งานด้านหน้าโปร่งใสให้แสงกระทบได้และมีขั้วไฟฟ้าออกมาสำหรับต่อวงจรใช้งาน

โมดูลที่แพร่หลายในปัจจุบัน เรียกว่า แบบ super strate

การประกอบเซลล์เป็นโมดูล

แสดงขั้นตอนการสร้างด้านที่รับแสงจะใช้วัสดุโปร่งใสเช่นแผ่นแก้วซึ่งจะเป็นตัวโครงสร้างทางกลของโมดูลด้วย เมื่อจัดวางเซลล์ทางไฟฟ้าแล้ว ก็จะอัดที่ว่างด้วยวัสดุเติมเต็มโปร่งใส เช่น PVB(polyvinylbutylol ) หรือ EVA ( ethylene vinyl acetate ) จากนั้นก็จะปิดด้านหลังและหุ้มโมดูลทั้งหมดด้วยเฟรมอะลูมิเนียม ประสิทธิภาพของโมดูลที่มีขายในท้องตลาดปัจจุบัน ที่มีขนาดประมาณ 40 cm x 120 cm คือ เซลล์แสง อาทิตย์แบบซิลิคอนผลึกเดี่ยว 10-14% แบบโพลีซิลิคอน 8-12% และแบบอะมอร์ฟัสซิลิคอน 6-9%

มีโครงสร้างอย่างไร

การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อนำไปใช้งานจริงนั้นจะทำโดยสร้างp-njunctionขึ้นเป็นหน่วยพื้นฐานเราเรียกหน่วยเล็กสุดนี้ว่าเซลล์(cell) ซึ่งแต่ละเซลล์นั้นไม่ว่าจะเล็กหรือใหญ่ขนาดไหนจะมีคุณสมบัติให้แรงดันไฟฟ้าในระดับ 0.5V ส่วนกระแสนั้นจะแปรผันตามพื้นที่ของเซลล์์ในการรับแสงในกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์ของซิลิคอนแบบผลึกเดี่ยวจะให้กระแสในระดับประมาณ 2A ต่อพื้นที่100 ตารางเซ็นติเมตร ฉะนั้นในการใช้งานจริงเช่นทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ไฟแรงดันระดับ1.52Vเราก็จะต้องนำเซลล์เหล่านี้มาต่อแบบอนุกรมให้ได้แรงดันไฟฟ้าตามที่ต้องการและถ้าหากต้องการกระแสเพิ่มอีกเท่าใดก็จะเอาหน่วยย่อยเหล่านั้นมาต่อขนานกันเป็นหน่วยใหญ่ขึ้นมาอีกซึ่งจะเรียกหน่วยนี้ว่าโมดูล(module)เมื่อเอาโมดูลเหล่านี้ประกอบกันเข้าเป็นแผงในลักษณะที่พร้อมจะไปติดตั้งใช้งานก็จะเรียกว่า แผง (array)

แสดงการเปรียบเทียบขนาดของพลังงาน

แสดงการเปรียบเทียบขนาดของพลังงานของแหล่งหรือรูปแบบต่างๆ จะเห็นว่าพลังงาน จากดวงอาทิตย์ที่ตกถึงโลกมีขนาดมหาศาลเมื่อเทียบกับอย่างอื่นๆ คือประมาณ 42 ล้านล้านkcal /วินาทีพลังงานลมจะใหญ่เป็นรองคือ0.088 ล้านล้าน kcal/วินาที ส่วนพลังงานความร้อนจากใต้ภิภพซึ่งเป็นพลังงานจากภายในของโลกเองมีขนาด 0.0077 ล้านล้านkcal/วินาทีโดยสรุปแล้วจะเห็นว่าพลังงานในธรรมชาติบนโลกนั้นแทบทั้งหมดมาจากดวงอาทิตย์ก็ว่าได้

เปรียบเทียบขนาดพลังงานของแหล่งต่างๆบนโลก

พลังงานน้ำ 4.8x10E8 kcal/วินาที

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง7.2x10E8 kcal/วินาที

พลังงานความร้อนใต้พิภพ7x10E8 kcal/วินาที

พลังงานลม880x10E8 kcal/วินาที

พลังงานจากดวงอาทิตย์420,000x10E8 kcal/วินาที

พลังงานแสงอาทิตย์สู่โลก

จะเห็นว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์นั้นมากมายมหาศาลเพียงใด และโลกของเราก็ได้วิวัฒนาการมา ภายใต้เงื่อนไขทางพลังงานเช่นนี้โดยพลังงานที่มาถึงผิวโลก จะเป็นแหล่งพลังงานความร้อนให้แก่ผิวดิน และทะเลทำให้เกิดลมไอน้ำฝนและวัฏจักรต่างๆของโลกทั้งทางกายภาพและชีวภาพรวมทั้งทำให้เกิดการสังเคราะห์แสงของพืช โดยคร่าวๆ แล้วใน 70% ที่มาถึงผิวโลกประมาณ42%จะกลายเป็นความร้อน23%จะเป็นพลังงานในการเกิดวัฏจักรของน้ำ (ระเหย เมฆ ลม ฝน) ประมาณ 0.02% เท่านั้นที่ถูกใช้ในการดำเนินชีวิตของพืชและสัตว์การทับถมของซากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เกิดเป็นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติก็เป็นการสะสมพลังงานที่ได้จากดวงอาทิตย์ไว้ในรูปของพลังงานเคมีในสิ่งเหล่านี้นั้นเองนั้นคือ พลังงานที่เราได้จากเชื้อเพลิงเหล่านี้ล้วนมีต้นกำเนิดมาจากพลังงานจากดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น

ภาพจำลองการเกิดกระแสไฟฟ้าในเซลล์แสงอาทิตย์

ในกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์นั้น ขวนการการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยตรงในสารกึ่งตัวนำ โดยเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานกระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกันพลังงานจากแสงจะทำให้เกิดประจุบวกและลบขึ้นในสารกึ่งตัวนำถ้านำประจุนี้ไปใช้งานให้ได้ ก็จะเป็นกระแสไฟฟ้านั่นเอง(ถ้าไม่มีโครงสร้างการนำประจุไปใช้งาน ประจุบวกและลบจะรวมตัวกันหายไปในเวลาช่วงชีวิตของมันซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติต่างๆของสารกึ่งตัวนำนั้นๆ ) ถ้าหากเรานำเอาสารกึ่งตัวนำประเภท n และ p มาต่อติดกันเป็น junction ฟิสิกส์ที่จะเกิดขึ้นในกรณีเช่นนี้ โดยสรุปจะบอกได้ว่า สารกึ่งตัวนำประเภท n จะดึงประจุลบ ส่วนประเภท p จะดึงประจุบวก เมื่อแสงกระทบเซลล์ และเกิดประจุบวกและลบ ประจุลบ (บวก) จะวิ่งไปสู่ฝั่ง ประเภท n (p) ทำให้เกิดการสะสมของประจุที่ขั้วทั้งสองขึ้น นั่นก็คือเกิดสภาพเหมือนถ่านไฟฉายเพราะฉะนั้นหากต่อทั้งสองขั้วก็จะมีกระแสไหลและเอาพลังงาน(ไฟฟ้า)ออกมาใช้ได้และตราบใดที่มีแสงกระทบก็จะมีไฟฟ้าใช้กระแสไฟฟ้านี้จะเห็นว่าเป็นกระแสตรงแต่ในการใช้งานจริงเราสามารถใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าเปลี่ยนกระแสตรงเป็นกระแสสลับเพื่อใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปในชีวิตประจำวันได้ด้วย

ทำไมถึงเกิดกระแสไฟฟ้าได้

ก่อนอื่นมาทบทวนกันนิดว่า ไฟฟ้าที่เราใช้กันปกตินั้นสร้างกันได้อย่างไร ในกรณีของโรงงานไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนนั้น ดังรูปที่ 9 เราจะเผาไหม้น้ำมันเชิ้อเพลิง ถ่านหิน หรือ ก๊าซธรรมชาติ ให้ได้ความร้อนไปต้มน้ำให้เดือด สร้างไอน้ำ แล้วใช้ไอน้ำไปปั่นเทอร์ไบน์เครื่องปั่นไฟ แล้วก็จะได้ไฟฟ้า (กระแสสลับ) มาใช้ในขบวนการนี้จะเห็นว่าเราเปลี่ยนรูปของพลังงานเคมีในตัวเชื้อเพลิงเป็นพลังงานกลหมุนเทอร์ไบน์ และในที่สุด เป็นพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากแผ่นหลายขั้นตอน ประสิทธิภาพการใช้พลังงานจึงทำให้สูงสุดได้ยากและระบบซับซ้อนด้วย

ถ้าต่อขั้วบวก กับ ลบ จะพังหรือไม่

ในกรณีของแบตเตอรี่ทั่วไปหากเราต่อขั้วทั้งสองเข้าด้วยกันจะทำให้กระแสไหลอย่างรวดเร็วและเกิดความร้อนและแบตเตอรี่จะหมดอายุในเวลาอันรวดเร็วมาก อย่างไรก็ตามในกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์จะแตกต่างกันคือหากเราต่อขั้วบวกและลบเข้าด้วยกันอิเล็กตรอนจะวิ่งจากฝั่งสารกึ่งตัวนำชนิดn ผ่านสาย ไฟไปฝั่งสารกึ่งตัวนำชนิด p และเมื่ออิเล็กตรอนเจอกับโฮลจะรวมตัวกันหายไปและปล่อยพลังงานออกมา นั่นคือกระแสไฟฟ้าจากเซลล์และจะเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อนโดยส่วนใหญ่ ในกรณีเซลล์เดี่ยวๆ ความร้อนนี้จะไม่ทำให้เกิดปัญหาต่อตัวเซลล์แต่ในกรณีที่ต่อกันหลายๆ เซลล์ ความร้อนอาจจะมากขนาด ที่จะทำให้ขั้วสายไฟเสียหายได้

บ้านน็อคดาวน์

แบบบ้าน "บ้านน็อคดาวน์"

รุ่นนี้ไม่ต้องเพิ่งไฟก็ทำได้ โดยอาศัยน๊อตเป็นหลัก ไอเดียของกรมแสงอาทิตย์ กระทรวงพลังงานเค้า....

ประเมินปีใช้งานของแหล่งพลังงานต่างๆ

นอกจากการเพิ่มของการใช้พลังงานจากการขยายตัวทางเศรษฐกิจของโลกแล้วเรายังต้องคำนึงถึง ความจริงที่ว่าการเพิ่มของประชากรโลกนั้นยังอยู่ในอัตราสูงเป็นไปได้มากที่ประชากรโลก 6,000 ล้านคนใน ปัจจุบันจะเพิ่มเป็น 8,000-9,000 ล้านคนในช่วงปี ค.ศ.2020-2030 และนี้จะเป็นองค์ประกอบน่ากลัวของการใช้พลังงานเพิ่มในอัตราเร่งของโลกและจะเร่งให้แหล่งพลังงานน้ำมันและก๊าซธรรมชาติซึ่งใช้สะดวกกว่าถ่านหินขาดแคลนรวดเร็วขึ้นในขณะที่การที่จะพึ่งถ่านหินก็จะยิ่งนำความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้นไปอีก สรุปได้ว่าหากเราไม่มีแหล่งพลังงานใหม่และคงจะใช้ชีวิตอย่างสะดวกสบายได้ลำบากอย่างแน่นอน

ดวงอาทิตย์จะมีอายุอีกนานเท่าใดแหล่งพลังงานอื่นจะใช้ได้อีกนานเท่าใด

ปัจจุบันดวงอาทิตย์มีอายุประมาณ 4,000 ล้านปี และคาดว่าจะยังมีอายุต่อไปอีกประมาณ 4,000 ล้านปีดังที่กล่าวแล้วว่าปฏิกิริยาฟิวชั่นซึ่งเกิดจากการวมตัวของไฮโดรเจนเจนเป็นฮีเลียมเป็นแหล่งกำเนิดของดวงอาทิตย์และพลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกสู่ภายนอกใน ระดับ9x10E22 kcal/วินาทีและพลังงานส่วนที่มาถึงผิวโลกเพียงประมาณหนึ่งชั่วโมงก็เท่ากับพลังงานที่มนุษย์ทั่วโลกใช้ทั้งปี ในปัจจุบันสรุปได้ว่าสำหรับมนุษย์แล้วอายุของดวงอาทิตย์ที่เหลือ ยาวนานมากจนไม่ต้องเป็นห่วงและพลังงานที่ได้ก็เหลือเฟือหากนำมาใช้ให้ได้โดยตรงการประเมินเพื่อหาว่าแหล่งพลังงานหลักต่างๆ ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันจะมีเหลือให้ใช้ได้อีกนานเท่าใดเป็นสิ่งหนึ่งที่ทั่วโลกให้ความสำคัญอยู่ตลอดเวลาโดยคร่าวๆ เป็นที่ยอมรับกันว่า น้ำมันจะมีใช้อีกประมาณ 50 ปี ก๊าซธรรมชาติอีกประมาณ 60 ปีและถ่านหินอีกประมาณ 150 ปี โดยรวมก็คือ ภายใน 50-100 ปีข้างหน้าแหล่งพลังงานเหล่านี้จะเริ่มหมดหรือแพงเกินกว่าที่จะนำมาใช้งานได้คุ้มค่าทางเศษรฐกิจส่วนพลังงานนิวเคลียร์นั้นนอกจากปัญหา เรื่องการ จัดการกากกัมมันตรังสีและความปลอดภัยแล้วเชื้อเพลิง ซึ่งก็คือยูเรเนียมนั้นก็มีในธรรมชาติและคาดกันว่า น่าจะมีใช้ไปอีกประมาณ 50 -60 ปีเท่านั้น

ใช้แสงอย่างอื่นนอกจากแสงอาทิตย์ได้ไหม

สำหรับแสงที่จะใช้ได้นั้นขอให้มีช่วงพลังงานที่เหมาะสมกับชนิดของสารกึ่งตัวนำก็จะทำให้เกิดประจุบวกและลบขึ้นได้นั่นก็คือไม่จำเป็นต้องเป็นแสงอาทิตย์อย่างเดียวแสงจากแหล่งต่างๆในชีวิตประจำวันก็สามารถใช้ได้ อย่างไรก็ตาม นอกจากช่วงพลังงานของแสงแล้ว ความเข้มของแสงก็เป็นสิ่งสำคัญ ถ้าเข้มไม่พอ จำนวนประจุที่เกิดจะไม่มากพอที่จะนำมาใช้งานจริงได้ แสงจันทร์ นั้นทั้งๆ ที่จริงก็คือ แสงสะท้อนของดวงอาทิตย์ น่าจะใช้งานได้ แต่เพราะว่า ความเข้มของแสงจันทร์บนผิวโลกอ่อนมาก จึงนำมาใช้งานไม่ได้ หากไม่มีการหาเทคนิคต่างๆ เสริมเข้ามาช่วย ซึ่งก็จะทำให้ค่าใช้จ่ายเกิดตามขึ้นมา

พลังงานของดวงอาทิตย์ที่ว่ามหาศาลนั้นมหาศาลขนาดไหน

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 150ล้านกิโลเมตรปลดปล่อยพลังงานจากปฏิกิริยาฟิวชั่นออกสู่ภายนอกในระดับ 9x10E22 kcal/วินาที ซึ่งเป็นพลังงานที่มากมายมหาศาล พลังงานนี้กระจายไปในอวกาศ และส่วนที่มาถึงโลกนั้นจะมีความเข้มที่บริเวณนอกเขตบรรยากาศของโลกในระดับ1.38 kW/ตารางเมตร( 0.33 kcal/วินาที )คิดเป็นพลังงานที่โลกได้รับได้เป็น42x10E12kcal/วินาทีโดยในนี้30%จะสะท้อนกลับออกนอกบรรยากาศโลกที่เหลือ 70% จะมาถึงโลก ซึ่งเมื่อเทียบกับพลังงานที่มนุษย์ทั้งโลกใช้ในปี1988 คือ10E17 kcal จะเห็นว่าเทียบเท่ากับพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่เข้ามาถึงโลกเพียงแค่ประมาณ 40 นาทีเท่านั้น

โครงการทีทำ

โครงการ : จัดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์
สำหรับโรงเรียนชนบทที่ไม่มีไฟฟ้าใช้

คำนำ

ทุกวันนี้ไฟฟ้าถือว่ามีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตเป็นอย่างมาก เป็นสิ่งที่อำนวยความสะดวก ทั้งด้านการให้แสงสว่าง การดำรงชีวิตประจำวัน การให้ความบันเทิง และยังเป็นสิ่งที่ช่วยให้การติดต่อสื่อสารเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว เราได้เล็งเห็นคุณค่าของพลังงาน จึงได้นำเทคโนโลยีที่เรียกว่า “โซล่าเซลล์” ซึ่งใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มาผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า ทำให้เกิดประโยชน์หลายๆด้าน โซล่าเซลล์ถือว่ามีความจำเป็นอย่างมากสำหรับหมู่บ้าน , โรงเรียน , ศูนย์การเรียนรู้ หรือสถานที่ต่างๆที่อยู่ห่างไกลความเจริญ และยังไม่มีไฟฟ้าใช้ให้ได้รับการพัฒนาในทุกด้าน เด็กๆได้เรียนคอมพิวเตอร์ ได้ดูสื่อโทรทัศน์ ซึ่งถือได้ว่าทุกวันนี้พลังงานไฟฟ้ามีความจำเป็นอย่างมากต่อการดำรงชีพของผู้คน

วัสถุประสงค์และความตั้งใจ

หลายปีที่ผ่านมา ได้มีโอกาสเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับงานที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทดแทน ถึงจะไม่มากไม่มาย แต่เพราะโลกร้อนขึ้นทุกวัน เลยนึกอยากทำอะไรที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้บ้าง เนื้อหาอาจจะไม่ถูกต้องตามหลักวิชาการแต่ขอเขียนด้วยประสบการณ์ที่ผ่านเข้ามาในชีวิต อาจมีถูกบ้างผิดบ้างคงไม่ว่ากัน มีอะไรที่ไม่ใช่หรือไม่เข้าท่า ส่งเข้ามาได้ รับฟังทุกความคิดเห็น
นับถือ
จตุพร วงศ์ต๊ะ