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

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog)

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog) คือ หนึ่งในมลภาวะทางอากาศที่ปกคลุมมหานครทั่วโลกมาตั้งแต่ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 เป็นการรวมตัวกันของกลุ่มควันและหมอกหนาหนักในชั้นบรรยากาศซึ่ง หมอกพิษ มีส่วนผสมขององค์ประกอบมากมายที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นสารเคมีจากควันโรงงานและอุตสาหกรรมต่าง ๆ ทั้งที่อยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซ ควันจากท่อไอเสียของรถยนต์ตามท้องถนน หรือแม้แต่ฝุ่นละอองจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงธรรมชาติ ประกอบกับการก่อตัวขึ้นภายใต้สภาพอากาศที่อุณหภูมิบริเวณภาคพื้นดินต่ำกว่าชั้นบรรยากาศด้านบนในฤดูหนาว ซึ่งทำให้ชั้นบรรยากาศเกิดแนวผกผัน (Inversion Layer) หรือ สภาวะอุณหภูมิผกผัน (Temperature Inversion) ที่ทำให้หมอกควันเหล่านี้ถูกกดทับให้ลอยตัวต่ำ โดยไม่ถูกพัดพาไปตามการเคลื่อนที่ของกระแสลมตามปกติ กลายเป็นการสะสมสารพิษในอากาศที่หนาแน่น เข้มข้น และฟุ้งกระจายอยู่เหนือมหานครทั้งหลาย นิยามและความหมาย “สม็อก” (Smog) คือ คำศัพท์ที่ได้รับการบัญญัติขึ้นใหม่ในช่วงต้น ค.ศ. 1900 ซึ่งเป็นการอธิบายถึงการผสานหรือการรวมกันของ “ควัน” (Smoke – สโมก) ซึ่งเป็นสารคอลลอยด์ (Colloid) หรืออนุภาคของสสารต่าง ๆ ที่กระจายตัวอยู่ในอากาศและ “หมอก” (Fog – ฟ็อก) ที่เกิดจากการรวมตัวกันของไอน้ำและหยดน้ำจำนวนมาก กลายเป็นกลุ่มหมอกควันที่มีส่วนผสมของทั้งเขม่า ขี้เถ้า ฝุ่นละออง ไอน้ำ และสารเคมีที่อยู่ในอากาศทั้งหลาย […]

น้ำบาดาล (Groundwater)

น้ำบาดาล เป็นหนึ่งในแหล่งน้ำที่มนุษย์ได้นำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ทั้งการอุปโภคและบริโภค และเป็นแหล่งน้ำสำคัญในหลายภูมิภาค น้ำบาดาล (Groundwater) คือ น้ำใต้ดินที่ถูกกักเก็บและสะสมอยู่ภายในช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินและชั้นดินตะกอนลึกลงไปใต้พื้นดิน จากการหมุนเวียนของ “วัฏจักรน้ำ” (Hydrologic Cycle) ในธรรมชาติ ซึ่งมีจุดกำเนิดจากหยาดน้ำฟ้า (Precipitations) หรือน้ำในบรรยากาศ (Atmospheric Water) ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของน้ำฝน หิมะ เมฆหมอก หรือไอน้ำ ที่ตกลงสู่ผืนดินจนกลายเป็นน้ำผิวดิน (Surface Water) ให้กำเนิดแม่น้ำ ลำคลอง และมหาสมุทร น้ำผิวดินบางส่วนไหลลงสู่ใต้ดิน ซึมอยู่ภายในช่องว่างของเม็ดดินกลายเป็นน้ำในดินที่สามารถระเหยกลับไปเป็นน้ำฟ้าอีกครั้ง เมื่อถูกแสงแดดแผดเผา แต่ยังน้ำบางส่วนที่ไหลลึกลงไปสู่ชั้นหินและชั้นดินตะกอนด้านล่าง เติมเต็มช่องว่างและรอยแตกของชั้นหินเหล่านั้น จนกลายเป็นจุดกำเนิดของแหล่งน้ำใต้ดิน (Subsurface Water) หรือน้ำบาดาลนั่นเอง น้ำใต้ดินสามารถจำแนกออกเป็น 2 อาณาเขต คือ 1. เขตอิ่มอากาศ (Unsaturated Zone) คือ เขตที่ปริมาณของน้ำใต้ดินที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยมักแปรผันไปตามฤดูกาล ส่งผลให้เขตอิ่มอากาศจัดเป็นประเภทชั้นหินอุ้มน้ำแบบเปิด (Unconfined Aquifer) ซึ่งอยู่ลึกลงไปจากผิวดินไม่มากนัก นับเป็นส่วนของน้ำใต้ดินที่ยังคงมีช่องว่างหรือมวลอากาศแทรกอยู่ร่วมกับมวลของน้ำที่ถูกกักเก็บภายในชั้นหินใต้ดิน โดยเขตอิ่มอากาศยังสามารถแบ่งออกเป็น 3 […]

นักบินอวกาศหญิง :ส่งทีมหญิงล้วนเดินทางสู่อวกาศดีกว่า

ผู้หญิงมีคุณสมบัติเหมาะสมทั้งทางร่างกายและจิตใจสําหรับภารกิจอันยาวนานในอวกาศ แล้วทําไมถึงส่งแต่พวกผู้ชายไปล่ะ หากคุณกำลังวางแผนภารกิจอวกาศระหว่างดวงดาว ซึ่งเป็นภารกิจที่ใช้เวลายาวนาน และอาจเกี่ยวข้องกับการสร้างนิคมประชากรในโลกอันไกลโพ้นแล้วล่ะก็ การส่งทีม นักบินอวกาศหญิง ล้วนน่าจะเป็นตัวเลือกอันชาญฉลาด ก่อนที่คุณจะเลิกคิ้วสงสัยกับความเป็นไปได้นี้ โปรดอย่าลืมว่านาซาเลือกรับและให้แต่ลูกเรือเพศชายบินมาหลายทศวรรษแล้ว ความจริงในรอบ 58 ปีที่เราส่งมนุษย์ขึ้นสู่วงโคจร ราวร้อยละ 11 ของทั้งหมด หรือคิดเป็น 63 คน เป็นผู้หญิง “ภารกิจหญิงล้วนดูจะเป็นสิ่งที่นาซาหลีกเลี่ยง เพราะอาจดูเหมือนเป็นการสร้างภาพมากไปหน่อย” มากาเร็ต ไวต์แคมป์ ภัณฑารักษ์ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติ กล่าว แต่ในบางแง่ ผู้หญิงเหมาะกับการเดินทางไปอวกาศมากกว่าผู้ชาย ลองพิจารณาปัจจัยสี่ประการเหล่านี้ ผู้หญิงโดยทั่วไปตัวเล็กกว่า ผู้หญิงได้รับผลกระทบทางกายภาพน้อยกว่าจากการเดินทางไปกับยานอวกาศ ผู้หญิงมีบุคลิกตามธรรมชาติที่เหมาะกับภารกิจระยะยาว แต่ที่สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน การสร้างประชากรในอีกโลกจำเป็นต้องอาศัยการสืบพันธุ์ ซึ่งย่อมเป็นไปไม่ได้ถ้าขาดผู้หญิงที่มีชีวิตเลือดเนื้อ ขณะที่งานของพวกผู้ชายอาจตามมาทีหลังก็ได้ ประการแรก ข้อได้เปรียบด้านนํ้าหนัก การส่งมนุษย์ที่ตัวเบากว่าไปอวกาศเป็นเรื่องฉลาด เพราะการส่งจรวดสู่อวกาศและบินไปที่ต่างๆ นั้น จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงซึ่งมีราคาค่างวด “พวกเราบางคนเล็งเห็นนานแล้วว่า การมีลูกเรือหญิงล้วน หรืออย่างน้อยมีสักคนที่ตัวเล็กกว่า ย่อมเป็นข้อได้เปรียบในแง่นํ้าหนักของภารกิจทั้งหมด” เวย์น เฮล อดีตวิศวกรนาซาและผู้จัดการโครงการกระสวยอวกาศ กล่าว การส่งผู้หญิงที่ตัวเล็กกว่าหกคนสู่อวกาศนานหลายเดือนหรือหลายปี อาจแพงน้อยกว่าการส่งผู้ชายกำยำลํ่าสันหกคนมาก และนํ้าหนักของร่างกายที่น้อยกว่าก็เป็นเพียงส่วนน้อยเท่านั้น ความแตกต่างนอกจากนั้น ได้แก่ […]

พบน้ำพุร้อนบนดวงจันทร์ยูโรปา

ข้อมูลเก่าจากยานสำรวจ Galileo พบร่องรอยของน้ำพุร้อนบนดวงจันทร์ดวงหนึ่งของดาวพฤหัสบดี มีความเป็นไปได้ที่ภายในชั้นน้ำแข็งหนาปกคลุมผิวดาวอาจมีผืนมหาสมุทรที่เอื้อต่อการกำเนิดชีวิต