Facebook Twitter
gPlus 

พืชชีวมวลที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้า


พืชชีวมวลที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้า

ชีวมวลเป็นพลังงานทางเลือกที่ได้รับการพูดถึงกันมากในปัจจุบัน เนื่องจากชีวมวลเป็นสารอินทรีย์ที่กักเก็บ พลังงานจากแสงอาทิตย์เอาไว้จึงนำมาใช้ผลิตพลังงานได้ และมีการหมุนเวียนเกิดขึ้นได้ใหม่ตลอดเวลา ใช้แล้วไม่หมด ไปเหมือนเช่นเชื้อเพลิงประเภทน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน คำว่าชีวมวลฟังดูไกลตัวแต่จริงๆ แล้วเป็นของที่เรา เห็นกันอยู่บ่อยๆ ใกล้ๆ ตัวนั่นก็คือเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรต่างๆ เช่น ฟางข้าว แกลบ ชานอ้อย กะลามะพร้าว เศษไม้และยังรวมไปถึงมูลสัตว์และของเสียจากการแปรรูปสินค้าเกษตรต่างๆ อีกด้วย

พลังงานไฟฟ้าจากชีวมวล เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยมีระบบ หลักๆ อยู่ทั้งหมด 5 ระบบ คือ การเผาไหม้โดยตรง (Direct-Fired) การเผาไหม้โดยใช้เชื้อเพลิงสองชนิดขึ้นไป (Cofiring) แก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification) การย่อยสลายแบบไร้อากาศ (Anaerobic Digestion) และไพโรไลซิส (Pyrolysis)

โรงไฟฟ้าชีวมวลส่วนมากในโลกนี้มักจะใช้ระบบการเผาไหม้โดยตรง (Direct-Fired) โดยนำเชื้อเพลิงชีวมวล มา เผาไหม้โดยตรงในหม้อไอน้ำ (Boiler) และถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นให้แก่น้ำในหม้อไอน้ำจนกลายเป็นไอน้ำที่ร้อนจัด และมีความดันสูง ซึ่งไอน้ำนี้จะถูกนำไปปั่นกังหันที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เราได้กระแสไฟฟ้าออกมา นอกเหนือจากการผลิตไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวแล้ว ในโรงงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น โรงน้า ตาล โรงกระดาษก็จะใช้ประโยชน์จากไอน้ำไปในขั้นตอนการผลิตของโรงงานด้วยซึ่งการผลิตไอน้ำและไฟฟ้าร่วมกันนี้เรียกว่าระบบผลิต ไฟฟ้าและความร้อนร่วม (Cogeneration) ซึ่งเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพในการใช้เชื้อเพลิงสูง

โรงไฟฟ้าถ่านหินหลายแห่งสามารถนำระบบการเผาไหม้โดยใช้ เชื้อเพลิงชีวมวลเผา ร่วมกับถ่านหิน (Cofiring) เพื่อเป็นการลดการปล่อยมลภาวะโดยเฉพาะก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แม้ว่าชีวมวลจะมีค่าความร้อนที่ต่ำกว่าถ่านหินแต่มีราคาถูกกว่ากันมากถ้าสามารถจัดหาได้ในระยะใกล้ๆ กับโรงไฟฟ้า

สำหรับระบบแก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification) นั้นเป็นการเปลี่ยนชีวมวลให้กลายเป็นก๊าซซึ่งเป็นส่วนผสมของ ไฮโดรเจนคาร์บอนมอนอกไซด์และมีเทนในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและมีปริมาณออกซิเจนต่ำ ก๊าซที่ได้มานี้จะถูก ส่งไปป้อนเครื่องยนต์เบนซินหรือเครื่องยนต์ดีเซลดัดแปลงเพื่อไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นนี้เป็นระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กเหมาะสำหรับชุมชนหรืออุตสาหกรรมขนาดเล็ก แต่ปัญหาของระบบนี้คือนามันดิน (Tar)ที่ออกมาพร้อมกับก๊าซจากการเผาไหม้ระบบที่ดีจะต้องมีระบบจัดการน้ำมันดินที่มีประสิทธิภาพจึงไม่ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสียหาย

นอกจากการเผาไหม้แล้ว การย่อยสลายของชีวมวลก็ทาให้เกิดก๊าซเช่นกัน คือ ก๊าซชีวภาพ(Biogas)ซึ่งมีก๊าซมีเทน (Methane)เป็นองค์ประกอบหลักและสามารถใช้เป็นแหล่งกาเนิดพลังงานได้ ที่มีการใช้กันมากในประเทศไทยคือ การนำของเสียจากฟาร์มเลี้ยงสัตว์มาหมักให้เกิดก๊าซชีวภาพ โดยใช้ระบบการย่อยสลายแบบไร้อากาศ (Anaerobic Digestion) ซึ่งในกระบวนการนี้แบคทีเรียจะทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจน บางแห่งก็ใช้ก๊าซ

ชีวภาพไปเผาในหม้อไอน้าเพื่อผลิตไอน้ำไปปั่นไฟฟ้าเพื่อใช้ในโรงงาน นอกจากนี้ยังมีวิธีการใหม่ที่จะนำก๊าซไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าอีก 2 วิธี ก็คือการใช้กังหันก๊าซขนาดเล็กมาก (Micro turbines) และเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cells) กังหันก๊าซขนาดเล็กมากมีกาลังผลิตกระแสไฟฟ้าได้ราว 25 – 500 กิโลวัตต์ และสะดวกต่อการติดตั้งที่ไหนก็ได้เพราะมีขนาดเล็กพอๆกับตู้เย็นเท่านั้น สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงก็สามารถใช้ก๊าซชีวภาพเป็นเชื้อเพลิง โดยที่เซลล์เชื้อเพลิงจะทำงาน เหมือนกับแบตเตอรี่แต่เป็นแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องอัดไฟใหม่ มันจะทำการผลิตไฟฟ้าออกมาอย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่มีเชื้อเพลิงอยู่ ยิ่งไปกว่านั้นชีวมวลยังสามารถนำมาทำให้อยู่ในรูปของเชื้อเพลิงเหลวได้ด้วย โดยใช้กระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) ซึ่งเป็นการให้ความร้อนกับชีวมวลโดยปราศจากออกซิเจน ชีวมวลจะกลายสภาพไปเป็นน้ำมันเหลว ที่เรียกว่า น้ำมันไพโรไลซิสสามารถใช้เผาไหม้ได้เหมือนกับน้ำมันปิโตรเลียมและนำไปผลิตไฟฟ้าได้

ระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากชีวมวลที่เหมาะสม มักจะเป็นระบบขนาดเล็กที่กระจายอยู่ทั่วไปในภูมิภาคต่างๆตามแต่ที่จะหาวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรได้ ดังนั้นข้อดีของโรงไฟฟ้าขนาดเล็กๆเหล่านี้ก็คือ การช่วยเพิ่มความมั่นคงให้กับระบบการส่งไฟฟ้าในเขตภูมิภาคได้ บ้านเรือนและกิจการในบริเวณใกล้ เคียงก็จะประสบปัญหาไฟตกไฟดับน้อยลงและยังเป็นผลดีกับสิ่งแวดล้อมโดยรวมอีกด้วย

ฟางข้าว
ลักษณะทั่วไปขนาดเล็กยาวแต่กลวงได้มาหลังการเกี่ยวข้าว
แหล่ง ถ้าเกี่ยวข้าวด้วยแรงคน ฟางข้าวจะกองอยู่บริเวณลานตากข้าวตามหมู่บ้านถ้าเกี่ยวข้าวด้วยเครื่องจักร ฟางข้าวจะถูก ทิ้งไว้ในนาข้าวการนำไปใช้งานฟางข้าวมีประโยชน์หลายอย่าง เช่น เป็นอาหารสัตว์ คลุมดิน เพาะเห็ดฟาง ทำโครงพวงหรีดดอกไม้ และใช้ในอุตสาหกรรมทำกระดาษ เป็นต้น แต่ยังมีฟางข้าวอีกมากที่ไม่ได้นำไปใช้ คาดว่าประมาณ 1ใน 3 ของส่วนที่เหลือถูกเผาทิ้ง

จุดเด่น ยังมีฟางข้าวอีกมากที่ไม่ได้นำไปใช้ให้เป็นประโยชน์
จุดด้อย รวบรวมได้ยากถ้าใช้แรงคน เพราะอยู่กระจัดกระจาย ต้องใช้เครื่องทุ่นแรง (Straw baler) มาช่วยในการรวบรวม
เศษไม้ยางพารา ลักษณะทั่วไป ไม้ยางพาราเมื่อมีอายุถึง 20 -25 ปีจะถูกตัด เพื่อปลูกใหม่ ไม้ยางพาราที่ถูกตัดจะแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

รากหรือตอไม้ ปลายไม้มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 นิ้วลงมา และไม้ท่อนมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 4 นิ้วขึ้นไป ไม้ท่อนจะถูกตัดให้ได้ความยาว 1.05ม. เพื่อส่งโรงเลื่อยและโรงงานเฟอร์นิเจอร์ซึ่งจะได้เศษไม้หลายแบบคือ ปีกไม้ ตาไม้ (ส่วนที่มีตำหนิ) ขี้เลื่อย และขี้กบ

แหล่ง ปีกไม้และขี้เลื่อยจะหาได้จากโรงเลื่อยไม้ยางพาราตาไม้และขี้กบจะหาได้จากโรงงานเฟอร์นิเจอร์ไม้ยางพาราปลายไม้และรากไม้จะหาได้จากสวนยางพาราการนำไปใช้งาน ในส่วนของขี้เลื่อยจะนำไปเพาะเห็ด ทำธูป ใช้คลุมเผาถ่าน เศษไม้อื่นๆจะนำไปเป็นเชื้อเพลิง สาหรับ โรงบ่มยางพารา เผาถ่าน ใช้ในขบวนการผลิต ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับ ไม้อัดยางพารา (Plywood) Medium density board และ Chip board นอกจากนี้ยังนำไปใช้ในงานก่อสร้าง เช่นเสาเข็ม ใช้ทำเป็นพาเล็ท ลังไม้ เป็นต้น

จุดเด่น ยังมีเศษไม้ยางพาราคือ รากไม้ และกิ่งไม้ เหลืออีกมากที่ยังไม่ได้นำไปใช้งาน
จุดด้อย มีขนาดใหญ่ และถ้าเป็นเศษไม้สดจะมีความชื้นค่อนข้างสูง ประมาณ 50 % ประสิทธิภาพในการเผาไหม้จึงไม่ค่อยสมบูรณ์ ดังนั้นอาจจะต้องเพิ่มขบวนการย่อยและลดความชื้นก่อนนำไปเผา

กากอ้อย
ลักษณะทั่วไป มีลักษณะเป็นขุยได้จากการผลิตน้ำตาลดิบ โดยนำอ้อยมาคั้นน้ำออก ส่วนที่เป็นน้ำนำไปผลิตเป็นน้าตาลดิบ ส่วนที่เหลือคือกากอ้อย
แหล่ง โรงงงานน้าตาล ซึ่งมีอยู่ประมาณ 46 โรงการนำไปใช้งาน ส่วนใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิต น้ำตาลดิบประมาณ 80 % ส่วนที่เหลืออีก 20 % นำไปเป็นวัตถุดิบ สาหรับผลิตกระดาษ และ MDF Board
จุดเด่น ยังมีกากอ้อยเหลืออีกส่วนหนึ่งที่ยังไม่ได้นาไปใช้งาน
จุดด้อย น้ำหนักเบา และความชื้นสูง

ใบอ้อยและยอดอ้อย
ลักษณะทั่วไป มีลักษณะเรียวยาว จะถูกตัดออกจากลำต้นอ้อยก่อนส่งไปโรงงาน ช่วงเดือนธันวาคมถึงเมษายน ดังนั้นใบอ้อยและยอดอ้อยจะกระจายไปทั่วไร่อ้อย แต่บางครั้งชาวไร่อ้อยจะใช้วิธีการเผาแทนการตัด ซึ่งจะทำให้ไม่มีใบอ้อยและ ยอดอ้อยหลงเหลืออยู่ แหล่ง ตามไร่อ้อยทั่วไป

การนำไปใช้งาน ยอดอ้อยสามารถนำมาเป็นอาหารสัตว์
จุดเด่น ใบอ้อยและยอดอ้อยส่วนใหญ่ จะถูกเผาทิ้งในไร่ยัง ไม่มีการนำไปใช้ประโยชน์
จุดด้อย มีเฉพาะเดือนธันวาคมถึงเมษายนของทุกปี และการรวบรวมเก็บ ค่อนข้างใช้แรงงานมาก จำเป็นต้องหาเครื่องทุ่น แรงมาช่วยเหง้ามันสาปะหลัง

ลักษณะทั่วไป เหง้ามันเป็นส่วนที่ถูกตัดออกจากหัวมัน ด้านบนมีลักษณะเป็นลำต้นค่อนข้างกลม ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ไม่เกิน 15 มม. ยาวประมาณ 30 ซม. ส่วนอีกด้านหนึ่งมีรูปร่างไม่แน่นอน
แหล่ง ตามไร่มันสาปะหลัง
การนำไปใช้งาน ปัจจุบันยังไม่ค่อยนำไปใช้งาน จึงมักถูกเผาทิ้งตามไร่ จุดเด่น เนื่องจากส่วนมากยังไม่ได้นาไปใช้ให้เป็นประโยชน์ จึงไม่มีคู่แข่งในการจัดหา จุดด้อย ความชื้นโดยเฉลี่ย 60 % และมีขนาดรูปทรงไม่แน่นอน จึงต้องมีขบวนการทำให้เล็กลงก่อนนำไปเป็นเชื้อเพลิงเปลือกและกากมันสาปะหลัง
ลักษณะทั่วไป เปลือกมีลักษณะเป็นขุย สีน้าตาล ความชื้น 50 % กากมันมีลักษณะละเอียด สีขาว ความชื้นสูงประมาณ 80%
แหล่ง เป็นเศษที่เหลือจากการผลิตแป้งมันสาปะหลัง การนำไปใช้งาน กากมันนำไปใช้ผสมอาหารสัตว์ในมันเส้น เปลือกมันทำปุ๋ย
จุดเด่น เนื่องจากเปลือกมันส่วนยังมีส่วนหนึ่งที่ขายไม่ได้ ทางโรงงานต้องนำไปฝังกลบเพราะยังไม่ได้ศึกษานำไปใช้ให้ เป็นประโยชน์อย่างอื่น
จุดด้อย เปลือกมันมีค่าความร้อนค่อนข้างต่า

กากปาล์ม
ลักษณะทั่วไป กากปาล์มเป็นเศษเหลือจากการสกัดน้ำมันปาล์มดิบจากทะลายปาล์มสด มี 3 แบบคือ ไฟเบอร์มีลักษณะ เป็นขุย กะลามีลักษณะเป็นคล้ายกะลามะพร้าวแต่มีขนาดเล็กกว่ามาก โตประมาณ 1-2 ซม. และทะลายปาล์มเปล่า
แหล่ง จะได้จากโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบมาตรฐาน อย่างไรก็ตามยังมีโรงงานสกัดอีกประเภทหนึ่งคือ นำเฉพาะผล
ปาล์มสดไม่รวมทะลายมาสกัด เศษที่ได้จะนามาเป็นอาหารสัตว์ การนำไปใช้งาน ไฟเบอร์นำมาเป็นเชื้อเพลิง ในขบวนการผลิตน้ำมันปาล์มดิบ จึงมีเหลือไม่มาก ส่วนทะลายเปล่านำไป เพาะเห็ด
จุดเด่น กะลาปาล์มมีค่าความร้อนสูงสุด เหมาะนำมาเป็นเชื้อเพลิง แต่ต้องระวังเศษ น้ำมันที่ตกค้างอยู่ ส่วนทะลายปาล์ม เปล่ามีเหลืออีกมากที่ยังไม่ได้นำมาใช้ และถ้านำมาเผา จะได้ขี้เถ้าที่มีแร่ธาตุโปรตัสเซียมสูงมาก
จุดด้อย การที่จะนำทะลายปาล์มเปล่ามา เป็นเชื้อเพลิง ต้องนำมาผ่านขบวนการย่อย หรือตัดก่อน เพราะมีขนาดใหญ่
นอกจากนี้ ยังมีสารประกอบอัลคาไลน์สูง จะทำให้ท่อน้ำในหม้อน้ำมียางเหนียวเกาะติดได้ง่าย

ใบปาล์มและต้นปาล์ม

ลักษณะทั่วไป ใบปาล์มหรือทางปาล์มจะถูกตัดออกเพื่อนำทะลาย ปาล์มสดลงจากลำต้น มีขนาดยาวประมาณ 2-3 เมตร ส่วนลำต้นจะถูกโค่นเมื่อมีอาย 20-25 ปี หรือเมื่อไม่สามารถให้ผลผลิตได้ดี
แหล่ง จากสวนปาล์ม
การนำไปใช้งาน ทางปาล์มใช้คลุมดิน ส่วนลำต้นเริ่มทยอยตัดในพื้นที่บางแห่ง
จุดเด่นยังไม่มีการศึกษานำไปใช้ประโยชน์เป็นอย่างอื่น
จุดด้อย ทางปาล์มมีความชื้นสูงถึง 80 % และขนาดใหญ่

ซังข้าวโพด และ ลำต้น

ลักษณะทั่วไป ซังข้าวโพดได้จากการสีข้าวโพดเพื่อนำ เมล็ดมาใช้งาน ส่วนใหญ่เป็นข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ ในส่วนของลำต้น จะถูกตัดหลังจากการเก็บเกี่ยวแล้ว
แหล่ง ปัจจุบันการสีข้าวโพดจะใช้เครื่องจักรที่สามารถ เคลื่อนที่ไปตามไร่ข้าวโพด ดังนั้นจะสามารถหาซังข้าวโพดและ
ต้นข้าวโพด ได้ตามไร่ข้าวโพดทั่วไป
การนำไปใช้งาน ซังข้าวโพดมีประโยชน์หลายอย่างนำไปเป็นวัตถุดิบผลิตอัลกอฮอล เป็นเชื้อเพลิงผสมกับโมลาสเพื่อ เลี้ยงสัตว์ เป็นต้น ส่วนลำต้น นำไปเลี้ยงสัตว์ได้เช่นกัน
จุดเด่น ซังข้าวโพดมีค่าความร้อนสูง เมื่อเทียบกับชีวมวลอื่นๆ ส่วนลำต้นข้าวโพดมีส่วนหนึ่งที่ไม่ได้นำไปใช้งาน ชาวไร่ ข้าวโพดจะไถฝังกลบในไร่
จุดด้อย ซังข้าวโพดมีการนำไปใช้ประโยชน์หลายอย่างดังนั้นต้องพิจารณาถึงแหล่งที่มีการนำไปใช้งานน้อยที่สุด เพื่อไม่ให้มีการแก่งแย่งกันซื้อ ส่วนลำต้น ข้าวโพดจะเก็บรวบรวมลำบากต้องใช้แรงคนมาก


ซังข้าวโพดและลำต้นข้าวโพด

อ้างอิง มูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม www.efe.or.th
เรียบเรียงโดย นายกฤษณะพันธุ์ พลายบัว แผนกวิชาช่างยนต์

กลับขึ้นด้านบน