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

ในเขตอบอุ่นเชื้อ โควิด-19 แพร่กระจายดีกว่าเขตร้อน

รายงานการศึกษาชิ้นหนึ่งพบว่า สถานที่ที่เกิดการระบาดอย่างรุนแรงของ โรคโควิด-19 มีสภาพอากาศที่คล้ายคลึงกัน นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า แบบจำลองสภาพภูมิอากาศของพวกเขาสามารถคาดการณ์สถานที่ต่อไปที่เชื้อจะแพร่ระบาด นักวิทยาศาสตร์พบ “ความคล้ายคลึงกัน” เกี่ยวกับปัจจัยเรื่องอุณหภูมิและความชื้นในพื้นที่ที่มีรายงานการระบาดรุนแรงของ โรคโควิด-19 โดยพื้นที่ส่วนใหญ่มีอุณภูมิเฉลี่ย 5-11 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศร้อยละ 47-79 ประเทศส่วนใหญ่ที่เกิดการแพร่ระบาดอย่างรวดเร็วอยู่ในเขตอบอุ่นเหนือเส้นศูนย์สูตร ซึ่งรวมพื้นที่ที่เป็นจุดศูนย์กลางการแพร่ระบาดคือ เมืองอู่ฮั่น มนฑลหูเป่ย รวมไปถึงประเทศอื่นๆ ที่มีรายงานการระบาดรุนแรง ได้แก่ เกาหลีใต้ ญี่ปุ่น อิหร่าน สหรัฐอเมริกาทางตะวันตกเฉียงเหนือ และภาคเหนือของอิตาลี การศึกษาครั้งนี้ เกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจากสหรัฐฯ และอิหร่าน เผยแพร่เมื่อวันที่ 9 มีนาคม ที่ผ่านมา พวกเขาอาจนำโมเดลนี้ไปใช้คาดการณ์พื้นที่หรือภูมิภาคอื่นๆ ที่มีความเสี่ยงต่อการแพร่ระบาดรุนแรงต่อไป นักวิจัยกล่าวและเสริมว่า ในการศึกษาครั้งนี้ ไม่ได้วิเคราะห์ปัจจัยเรื่องกิจกรรมของมนุษย์ เช่น กาาเดินทางและระบบสาธารณสุข และจากโมเดลนี้ นักวิจัยคาดว่า เมืองใหญ่ที่มีความเสี่ยงต่อการแพร่ระบาดรุนแรง ได้แก่ ลอนดอน ปราก ฮัมบูร์ก แวนคูเวอร์ นิวยอร์อก และเคียฟ แต่ถ้าอุณภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเสี่ยงในพื้นที่เหล่านี้อาจลดลง การศึกษาครั้งนี้เป็นการต่อยอดจากการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับเชื้อโคโรนาไวรัสสายพันธุ์อื่น ๆ […]

ประเทศไทยเดินหน้าด้วยเทคโนโลยีจากอวกาศ

กว่า 20 ปีที่ผ่านมา ประเทศไทยเกิดภัยพิบัติในด้านต่างๆ หลายครั้ง ทั้งน้ำท่วม ไฟป่า ฝุ่นละออง PM2.5 รวมไปถึงภัยพิบัติทางทะเล เราบันทึกทุกเหตุการณ์เพื่อนำไปสู่การแก้ไขปัญหาด้วย “ภาพถ่ายดาวเทียม” ชื่อของ “GISTDA” หรือ สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) ภายใต้ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) จึงเริ่มเป็นที่รู้จักในวงกว้างมากขึ้น โดยเฉพาะการใช้ข้อมูลจากดาวเทียมในการติดตามสถานการณ์ต่างๆ และบูรณาการข้อมูลร่วมกับหน่วยงานภาครัฐและภาคเอกชน เมื่อโลกเปลี่ยนไป เทคโนโลยีก็เปลี่ยนตาม องค์กรและหน่วยงานต่างๆ จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนกระบวนทัพใหม่ เพื่อก้าวทันต่อการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ทั้งในด้านนโยบายประเทศ การเข้าถึง การแข่งขัน การตลาด และอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง ทำให้ทุกองค์กรไม่สามารถหยุดนิ่งอยู่กับที่ได้ GISTDA ก็เช่นเดียวกันจะต้องปรับบทบาทเข้าสู่การพัฒนาวิธีการแก้ปัญหาให้กับประเทศ แม้ว่าจะเป็นการปรับเปลี่ยนแบบก้าวกระโดด แต่ด้วยองค์ประกอบสำคัญ 3 สิ่งที่เรามี คือข้อมูล เทคโนโลยี และกำลังคน ถือเป็นกลไกที่จะช่วยขับเคลื่อนประเทศไทยให้เดินหน้าด้านเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศอย่างเต็มที่ ดร.ปกรณ์ อาภาพันธุ์ ผู้อำนวยการ GISTDA กล่าวว่า จากวันนี้เราต้องมองไปอีก 20 ปีข้างหน้าว่า โลกกำลังจะไปในทิศทางไหน […]

เครื่องดื่มที่ดีที่สุดในการดับกระหาย

นอกเหนือจากระดับค่าน้ำตาลแล้ว นักวิจัยชาวอังกฤษได้สร้างดัชนีระดับน้ำ(ระดับความชุ่มชื้น)ในเครื่องดื่ม  เครื่องดื่มถูกรีดน้ำออกมากกว่าสองชั่วโมง  ซึ่งจะได้ค่า BGI ซึ่งนำมาเปรียบเทียบกับน้ำดื่ม เรต 1 แร่ธาตุและสารอาหาร เช่น โซเดียม และ โปรตีนเคซินในนม สามารถเพิ่มคะแนนเรตได้ Fun fact นักวิจัย Stuart Galloway กล่าวว่า เบียร์ หรือ ชา สองสามแก้ว มีระดับความชุ่มชื้นเท่าน้ำเปล่า

ฉลามเฮลิโคไพรออน – Helicoprion และปริศนาฟอสซิล 100 ปีแห่งความสงสัย

ฉลามดึกดำบรรพ์เมื่อ 275 ล้านปีก่อน กับฟอสซิลขากรรไกรใบเลื่อยที่ไม่มีใครเหมือน ปริศนาฟันเลื่อยเกิดขึ้นจากฟอสซิลซึ่งมีลักษณะคล้ายใบเลื่อยวงเดือนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 ซม. รอยประทับจากอดีตเผยให้เห็นลิ่มแหลมคมมากถึง 150 อันเรียงตัวหนาแน่นอยู่ในวงก้นหอยหรือเกลียวก้นหอย นักวิทยาศาสตร์ตั้งคำถามมานานกว่า 100 ปีว่าพวกมันคืออะไร คำตอบก็คือ ขากรรไกรสังหารของฉลาม เฮลิโคไพรออน (Helicoprion) หรือฉลามฟันเลื่อย (Helicoprion – Spiral Saw) สัตว์โบราณที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 275 ล้านปีก่อน มีทฤษฎีที่คาดเดากันไปต่างๆ มากมายว่าอวัยวะรูปทรงเกลียวเหมือนก้นหอยคล้ายใบเลื่อยวงเดือนนี้คืออวัยวะใด จะเป็นส่วนหนึ่งของปาก หรือจะเป็นครีบป้องกันตัว ในปี 1866 นักวิทยาศาสตร์คาดว่าน่าจะเป็นส่วนหนึ่งของปาก  ปี 1911 คาดว่าจะเป็นครีบหลังไว้ป้องกันตัว ปี 1902 คาดว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของหางไว้ จนกระทั่งในปี 2013 ได้มีการนำฟอสซิลที่ถูกค้นพบเมื่อปี 1950 ซึ่งอยู่ติดกับกระดูกอ่อนมาทำซีทีสแกนและสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ และนำมาเทียบกับกะโหลกศีรษะของฉลาม Omithoprion ซึ่งเป็นสายพันธุ์ใกล้ชิดกัน คำตอบจึงแน่ชัดว่านี่คือกรามและฟันของ ฉลามโบราณ เฮลิโคไพรออน กรามสังหาร ขากรรไกรหยัก ฉลามเฮลิโคไพรออน เป็นฉลามยักษ์ที่มีฟันเป็นวงก้นหอยขนาดใหญ่ขึ้น 3 เท่าตลอดช่วงเวลา […]