พลังงานจากมหาสมุทร มีกี่ประเภท และสามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานได้อย่างไร

พลังงานจากมหาสมุทร (Marine Energy)

การพัฒนาและการปรับปรุงประสิทธิภาพของพลังงานทางเลือก เป็นโจทย์ที่ท้าทายในหลายประเทศ พลังงานจากมหาสมุทร เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่หลายประเทศนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานเพื่อหล่อเลี้ยงระบบไฟฟ้าในประเทศ

พลังงานจากมหาสมุทร (Marine Energy) หมายถึง พลังงานหมุนเวียนทุกรูปแบบที่เกิดขึ้นจากน้ำทะเลในมหาสมุทร ไม่ว่าจะเป็นพลังงานจากการเคลื่อนไหวของกระแสน้ำหรือจากความแตกต่างของอุณหภูมิและความเค็มของน้ำทะเลที่มนุษย์พยายามทำการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีมากมาย เพื่อดึงพลังงานจากน้ำทะเลเหล่านี้มาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ โดยเฉพาะการนำมาผลิตกระแสไฟฟ้า

พลังงานจากมหาสมุทร

พลังงานจากมหาสมุทรสามารถจำแนกออกเป็น 4 ประเภทหลัก ดังนี้

1. พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง (Tidal Energy) หมายถึง พลังงานที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเลหรือปรากฏการณ์น้ำขึ้น-น้ำลงตามธรรมชาติ ซึ่งพลังงานประเภทนี้ นับเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่ค่อนข้างมั่นคงกว่าพลังงานทดแทนประเภทอื่นๆ

เนื่องจากปรากฏการณ์น้ำขึ้น-น้ำลงเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สามารถคาดการณ์ได้จากความสัมพันธ์และการเคลื่อนที่ระหว่างโลก ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ และยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยของสภาพอากาศหรือการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลค่อนข้างน้อย หากเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานจากลมหรือแสงอาทิตย์

แต่อย่างไรก็ตาม การดึงพลังงานจากน้ำขึ้น-น้ำลงมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างเหมาะสมในปัจจุบัน ยังขาดทั้งการศึกษาและการพัฒนาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ ยังไม่รวมถึงต้นทุนการผลิตที่สูงและการหาสถานที่ตั้งที่เหมาะสม

พลังงานจากมหาสมุทร
โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้น-น้ำลงแห่งแรกของโลก ขนาด 240 เมกะวัตต์ ตั้งอยู่บนพื้นที่ปากแม่น้ำ แรนซ์ของฝรั่งเศส เริ่มผลิตไฟฟ้าครั้งแรกปี 1966

2. พลังงานคลื่น (Wave Energy) หมายถึง พลังงานที่เกิดขึ้นจากคลื่นน้ำในทะเลและมหาสมุทร ซึ่งเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวของกระแสลมที่พัดผ่านพื้นผิวของน้ำ แต่ในบางครั้ง คลื่นเหล่านี้สามารถเกิดจากการเคลื่อนไหวของแผ่นเปลือกโลกหรือภัยพิบัติทางธรรมชาติอื่น ๆ เช่น แผ่นดินไหว เป็นต้น

ถึงแม้คลื่นทะเลจะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอในทุก ๆ พื้นที่ของมหาสมุทรทั่วทั้งโลก โดยเฉพาะบริเวณทะเลน้ำลึกที่มีการเคลื่อนไหวของคลื่นค่อนข้างรุนแรงและผันผวน แต่ในปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อดึงพลังงานจากคลื่นน้ำในมหาสมุทรมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้ายังไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากนัก เนื่องจากการผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องอยู่ในเขตพื้นที่ซึ่งมียอดคลื่นเฉลี่ยอยู่ที่ราว 8 เมตรและมีกระแสแรงลมค่อนข้างแรง อีกทั้ง สภาพแวดล้อมในทะเลที่ค่อนข้างอันตรายต่อทั้งมนุษย์และโครงสร้างอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน

พลังงานจากมหาสมุทร
อิสเลย์ ลิมพิต (Isley LIMPET) สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานคลื่นเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก ตั้งอยู่บนเกาะอิสเรย์ สกอตแลนด์

3. พลังงานจากความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำทะเล (Ocean Thermal Energy Conversion: OTEC) หมายถึง พลังงานที่ได้จากกระบวนการกักเก็บความร้อนของท้องทะเลและมหาสมุทรที่มีการแบ่งชั้นของความร้อนตามธรรมชาติระหว่างน้ำอุ่นบนพื้นผิวมหาสมุทรและน้ำเย็นที่ระดับความลึกประมาณ 1,000 เมตร ซึ่งมีอุณหภูมิเฉลี่ยต่างกันราว 20 องศาเซลเซียส ทำให้มนุษย์สามารถอาศัยหลักการของการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำทะเลที่สัมผัสเข้ากับของเหลวที่กำหนดไว้ เช่น แอมโมเนียที่มีจุดเดือดต่ำ (20 องศาเซลเซียส) ทำให้ของเหลวเดือน ก่อนนำไอที่ได้มาใช้ในการขับเคลื่อนกังหันในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รวมไปถึงการสร้างสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม (สภาวะสุญญากาศ) ให้น้ำอุ่นกลายเป็นไอน้ำที่สามารถนำไปขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เป็นต้น

โรงไฟฟ้า OTEC แห่งแรกของสหรัฐอเมริกาบนเกาะฮาวาย

4. พลังงานจากความแตกต่างของความเค็ม (Salinity Gradient Energy/Osmotic Power) หมายถึง พลังงานที่เกิดจากกระบวนการออสโมซิส (Osmosis) ตามธรรมชาติของสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกัน

ดังนั้น เมื่อน้ำจืดกับน้ำทะเลที่มีความเค็มสูงถูกนำมาไว้ในภาชนะเดียวกัน โดยมีเยื่อบาง ๆ ที่โมเลกุลของน้ำสามารถซึมผ่านไปได้กั้นขวางไว้ ทำให้ของเหลวจากฝั่งที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าซึมผ่านไปยังฝั่งความเข้มข้นสูง เพื่อทำให้สารละลายเกิดสมดุล และการเคลื่อนไหวของโมเลกุลน้ำที่เกิดขึ้นนี้ นับเป็นพลังงานที่เพียงพอต่อการนำไปใช้ในการหมุนใบพัด เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ปัจจุบันการ วิจัยและการพัฒนาเทคโนโลยีที่จะดึงพลังงานเหล่านี้มาใช้ยังอยู่ในขั้นตอนของการศึกษา

การนำพลังงานจากมหาสมุทรมาใช้ประโยชน์ยังต้องการการศึกษา การพัฒนา และการวิจัยในด้านต่าง ๆ เนื่องจากมีอุปสรรคและปัจจัยอีกมากมายที่สามารถสร้างความเสียหายแก่โครงสร้างอุปกรณ์และระบบผลิตไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ตามชายฝั่งทะเล ไม่ว่าจะเป็นความสามารถในการกัดกร่อนของน้ำทะเล ปัญหาจากขยะและสิ่งโสโครก การก่อกวนจากสัตว์น้ำทั้งหลายหรือแม้แต่สภาพอากาศที่รุนแรงเกินไป รวมไปถึงการศึกษาด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและวิถีชีวิตของผู้คนริมชายฝั่งทะเลจากการนำเทคโนโลยีเหล่านี้มาใช้ประโยชน์อีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic Society – https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/tidal-energy/

European Marine Energy Centre (EMEC) – http://www.emec.org.uk/marine-energy/

IEnergyGuru.com – https://ienergyguru.com/2015/10/พลังงานมหาสมุทร/

นิตยสารสารคดี – https://www.sarakadee.com/2012/02/29/osmosis


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : โซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบไฮบริด โดย กฟผ.

เรื่องแนะนำ

นักวิทย์สร้าง ‘ ตัวอ่อนสังเคราะห์ ‘ สำเร็จ ไม่ต้องใช้ไข่ สเปิร์ม หรือมดลูก

นักวิทยาศาสตร์สร้าง ‘ ตัวอ่อนสังเคราะห์ ’ ขึ้นเป็นครั้งแรกในโลกโดยไม่ใช้ไข่ สเปิร์ม หรือมดลูก หวังแก้ปัญหาขาดแคลนอวัยวะมนุษย์ นักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์แมนน์ ประเทศอิสราเอล ได้สร้าง ‘ ตัวอ่อนสังเคราะห์ ’ ตัวแรกของโลกที่ไม่ได้เกิดจากเซลล์ที่ปฏิสนธิโดยไข่และสเปิร์ม หรือต้องการมดลูกในการพัฒนา ซึ่งตัวอ่อนนี้เติบโตในจานเพาะเลี้ยงและพัฒนาโครงสร้างที่ประกอบไปด้วยลำไส้ สมองขั้นต้นและหัวใจที่เริ่มเต้น จาคอบ ฮันนา (Jacob Hanna) นักวิทยาศาสตร์อาวุโสผู้นำการวิจัยครั้งนี้กล่าวว่า “น่าทึ่งมาก เราได้ทำให้เห็นแล้วว่าเซลล์เหล่านั้นมีต้นกำเนิดมาจากตัวอ่อนสังเคราะห์ทั้งหมด ซึ่งรวมถึงรกและถุงไข่แดงที่อยู่รอบ ๆ ตัวอ่อนด้วย” พร้อมเสริมว่า “เรารู้สึกตื่นเต้นมากเกี่ยวกับงานนี้และมันมีความหมายมาก” ก่อนหน้านี้ในปีที่แล้ว ทีมเดียวกันนี้ได้สร้างมดลูกเทียมที่สามารถช่วยให้ตัวอ่อนของหนูเติบโตนอกมดลูกจริงในร่างกายได้เป็นเวลาหลายวัน และในครั้งนี้พวกเขาพัฒนาอุปกรณ์เดิมเพื่อใช้มันหล่อเลี้ยงสเต็มเซลล์ที่กลายเป็นตัวอ่อนสังเคราะห์นี้ได้กว่า 8.5 วัน ซึ่งเท่ากับเกือบครึ่งนึงของการตั้งครรภ์ของหนู โดยเป็นระยะที่เซลล์สร้างอวัยวะในช่วงแรก ๆ รวมถึงการมีหัวใจที่เต้นและสร้างการไหลเวียนเลือด สมองที่เริ่มเป็นรูปเป็นร่าง เส้นประสาท หลอดและลำไส้ “เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอ่อนของหนูตามธรรมชาติ แบบจำลองสังเคราะห์แสดงความคล้ายคลึงกันถึงร้อยละ 95 ไม่ว่าจะเป็นรูปร่างของโครงสร้างภายในและรูปแบบการแสดงออกของยีนในเซลล์ประเภทต่าง ๆ อวัยวะที่เห็นในตัวอ่อนสังเคราะห์นี้บ่งชี้ถึงการทำงานทุกอย่าง” ดร.ฮันนากล่าว เคล็ดลับความสำเร็จก็คือการบำบัดด้วยสารเคมีล่วงหน้าซึ่งเปิดทางให้ทีมวิจัยตั้งค่าโปรแกรมพันธุกรรมเซลล์ขึ้นมาใหม่และกระตุ้นให้พัฒนาเป็นอวัยวะ เธอหวังว่าวันหนึ่งในอนาคตตัวอ่อนสังเคราะห์จะช่วยแก้ปัญหาในการขาดแคลนอวัยวะของมนุษย์เพื่อการปลูกถ่าย อีกทั้งได้เน้นย้ำว่า ‘ตัวอ่อนสังเคราะห์นี้ไม่ใช่ “ตัวอ่อนของจริง” และไม่มีศักยภาพที่จะพัฒนาเป็นสัตว์ที่มีชีวิต’ […]