พลังงานความร้อนใต้พิภพแหล่งพลังงานทางเลือกในอนาคต

ในยุคสมัยที่ผู้คนต่างตื่นตัวในเรื่องพลังงาน และพยายามหาแหล่งพลังงานทดแทน เพื่อนำมาใช้แทนพลังงานที่กำลังจะหมดไป ซึ่งแหล่งพลังงานที่หามาทดแทนนั้นจะต้องสามารถนำมาเป็นพลังงานทางเลือกได้ในอนาคต และหนึ่งในพลังงานนั้นคือ พลังงานความร้อนใต้พิภพ แต่เคยสงสัยกันหรือไม่ว่า ความร้อนจากใต้พิภพนี้มาจากไหนแล้วเกิดขึ้นได้อย่างไร มีประโยชน์และส่งผลกระทบอย่างไรต่อเราหรือไม่

พลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นการนำเอาพลังงานความร้อนที่อยู่ใต้ดินขึ้นมาใช้ ความร้อนดังกล่าวอยู่ในแกนกลางของโลกเกิดขึ้นมาตั้งแต่โลกกำเนิดขึ้น อุณหภูมิอาจสูงถึง 5000 องศาเซลเซียส หรือที่อุณหภูมิ 9,932 องศาฟาเรนไฮท์ ซึ่งความร้อนนี้จะเดินทางผ่านตัวกลางที่มีความหืนหนืดขึ้นมาเรื่อย ๆ จนถึงเปลือกโลก ความร้อนดังกล่าวทำให้น้ำที่เก็บกักอยู่ในโพรงหิน มีอุณหภูมิร้อนขึ้นและอาจจะสูงถึง 370 องศาเซลเซียส แต่ทว่าความดันภายในโลกนั้นได้ดันน้ำขึ้นมาบนผิวดินทำให้เกิดการกลายเป็นไอลอยขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศ แล้วตกลงมาเป็นฝนหรือหิมะจากนั้นไหลกลับลงไปใต้ดินนำความร้อนขึ้นมาอีกกลายเป็นการหมุนเวียนของกระแสความร้อนภายในโลก (Convection Cell) พลังงานนี้จึงถูกเรียกว่า พลังงานหมุนเวียน ฉะนั้นแก่นโลกของเราจึงเปรียบเสมือนเตาหลอมเหลวที่มีการไล่ระดับความร้อน ซึ่งมีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและความดันตามระดับความลึก โดยปกติอุณหภูมิมิจะเพิ่ม 30 องศาเซลเซียสต่อความลึก 1 กิโลเมตร และเราสามารถพบพลังงานความร้อนใต้พิภพในบริเวณที่เรียกว่า Hot Spots คือบริเวณที่มีการไหล หรือแผ่กระจาย ของความร้อน จากภายใต้ผิวโลกขึ้นมาสู่ผิวดินมากกว่าปกติ และมีค่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึก (Geothermal Gradient) มากกว่าปกติประมาณ 1.5 – 5 เท่า

พลังงานความร้อนใต้พิภพที่พบในโลกสามารถแบ่งเป็นลักษณะใหญ่ๆได้ 3 ลักษณะ ดังนี้

1. แหล่งที่เป็นไอน้ำส่วนใหญ่ (Steam Dominated) เป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่กักเก็บความร้อนประกอบด้วย ไอน้ำมากกว่า 95% โดยทั่วไปมักจะเป็น แหล่งที่ใกล้กับหินหลอมเหลวร้อนที่อยู่บริเวณตื้นๆ อุณหภูมิของไอน้ำร้อนจะสูงกว่า 240 องศาเซลเซียส ขึ้นไป พบน้อยมากในโลกเรา ประโยชน์คือสามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุด

2. แหล่งที่เป็นน้ำร้อนส่วนใหญ่ (Hot Water Dominated) เป็นแหล่งพลังงานร้อนที่กักเก็บสะสมความร้อนที่ประกอบไปด้วย น้ำร้อนเป็นส่วนใหญ่ อุณหภูมิน้ำร้อนจะมีตั้งแต่ 100 องศาเซลเซียส ขึ้นไป

3. แหล่งหินร้อนแห้ง (Hot Dry Rock) เป็นแหล่งสะสมพลังงานความร้อน ที่เป็นหินเนื้อแน่น แต่ไม่มีน้ำร้อนหรือไอน้ำ ไหลหมุนเวียนอยู่ ดังนั้นถ้าจะนำมาใช้จำเป็นต้องอัดน้ำเย็นลงไปทางหลุมเจาะ ให้น้ำได้รับความร้อนจากหินร้อน โดยไหล หมุนเวียนภายในรอยแตกที่กระทำขึ้น

แหล่งพลังงานใต้พิภพสามารถนำมาผลิตกระแสไฟฟ้า โดยมีหลักการเบื้องต้นก็คือ นำน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูงมากๆมาแยกสิ่งเจือปนออกให้หมด จากนั้นทำให้ความดันและอุณหภูมิลดลง เกิดเป็นไอน้ำขึ้นมา แล้วนำแรงอัดของไอน้ำไปหมุนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งไอน้ำที่ออกมาจากกังหันจะถูกทำให้มีอุณหภูมิเย็นลงก่อนแล้วนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่นก่อนปล่อยลงแหล่งน้ำธรรมชาติ หรือปล่อยกลับลงไปใต้ดินใหม่ ซึ่งเทคนิคของแต่ละโรงไฟฟ้า อาจจะใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนแตกต่างกันออกไป ก็เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตให้สูงกว่า 20% เช่น ให้ไอน้ำถ่ายเทความร้อนให้สารอย่างไอโซบิวทีน ที่มีจุดเดือดต่ำกว่า เป็นต้น

จะเห็นได้ว่าการผลิตพลังความร้อนใต้พิภพแทบไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางสิ่งแวดล้อม พลังงานนี้เป็นแหล่งพลังงานสะอาด ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ สามารถหมุนเวียนและนำกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้เป็นแหล่งพลังงานที่น่าเชื่อถืออย่างที่สุด แต่โชคร้ายที่ถึงแม้ว่าหลายประเทศที่มีแหล่งสำรองความร้อนใต้พิภพที่อุดมสมบูรณ์ แต่แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ได้รับการพิสูจน์ว่าดีแล้วนี้ถูกนำมาใช้ประโยชน์น้อยมาก

แหล่งที่มา https://www.scimath.org/article-earthscience/item/11660-2020-06-30-06-17-14