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

แรงและการเคลื่อนที่ (Force and Motion)

เมื่อวัตถุสองชิ้นมีปฏิกิริยาต่อกันย่อมส่งผลให้เกิด แรงและการเคลื่อนที่ ทฤษฎีของ แรงและการเคลื่อนที่ แรง (Force) คืออำนาจภายนอกที่สามารถกระทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลง ทั้งทางลักษณะรูปร่าง ตำแหน่งทิศทาง และการเคลื่อนที่ เป็นปฏิสัมพันธ์ (Interaction) ระหว่างวัตถุต่อวัตถุด้วยกันเอง หรือระหว่างวัตถุต่อสิ่งภายนอก ในทางวิทยาศาสตร์ แรงจึงถูกกำหนดให้เป็นปริมาณเวกเตอร์ (Vector) ที่มีทั้งขนาด (Magnitude) และทิศทาง (Direction) แรงประกอบไปด้วยแรงย่อยและแรงลัพธ์ ถ้ามีแรงมากกว่าหนึ่งแรงกระทำต่อวัตถุ แรงลัพธ์คือผลรวมของแรงย่อยทั้งหมดที่มากระทำต่อวัตถุดังกล่าว โดยมีหน่วยเป็นนิวตัน (Newton) ปริมาณทางฟิสิกส์จำแนกออกได้ 2 ประเภท คือ ปริมาณสเกลาร์ (Scalar) คือ ปริมาณที่บ่งบอกเพียงขนาด เช่น มวล อุณหภูมิ เวลา พลังงาน ความหนาแน่น และระยะทาง ปริมาณเวกเตอร์ (Vector) คือ ปริมาณที่ต้องบ่งบอกทั้งขนาดและทิศทาง เช่น แรง โมเมนต์ การกระจัด และความเร็ว แรงพื้นฐานทั้ง 4 แรงในธรรมชาติ แรงทั้งหมดในจักรวาลล้วนแล้วแต่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการปฏิสัมพันธ์หรือแรงพื้นฐานทั้ง 4 […]

ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หายไป

การหายไปของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ สร้างความประหลาดใจให้กับนักดาราศาสตร์ หรือเหตุการณ์นี้อาจสร้างความรู้ใหม่ที่เราเคยเรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ภารกิจสำรวจดวงดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ทางตอนใต้ของยุโรป (European Southern Observatory’s Very Large Telescope – VLT) นักดาราศาสตร์พบว่า “ดาวแปรแสงสีฟ้าที่สว่างมาก” (Luminous Blue Variables / LBVs) ใน “กาแล็กซีแคระคินแมน (Kinman Dwarf Galaxy)” หายไปจากการสำรวจ ในช่วงปี 2001 ถึง 2011 นักดาราศาสตร์ได้เก็บข้อมูลสเปกตรัมของกาแล็กซีแคระคินแมน ที่อยู่ห่างจากโลกออกไป 75 ล้านปีแสง เนื่องจากกาแล็กซีนี้มีขนาดเล็กและอยู่ไกลมาก จึงไม่สามารถศึกษาดาวฤกษ์แต่ละดวงในที่อยู่ในกาแล็กซีนี้ได้ ทำได้เพียงศึกษาสเปกตรัมโดยรวมของทั้งกาแล็กซี แต่อย่างไรก็ตาม ดาวฤกษ์ที่สว่างมากและมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากดาวดวงอื่น จะปรากฏเอกลักษณ์อย่างเด่นชัดบนสเปกตรัมของกาแล็กซี นักดาราศาสตร์พบว่าในกาแล็กซีนี้มีดาวฤกษ์ประเภท “ดาวแปรแสงสีฟ้าที่สว่างมาก” (Luminous Blue Variables / LBVs) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับความสว่างอย่างมาก แต่ไม่มีคาบที่ชัดเจน สามารถสว่างได้มากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 2.5 ล้านเท่า และมีสเปกตรัมที่แตกต่างไปจากดาวฤกษ์สีฟ้าทั่ว ๆ ไป จนกระทั่งปี […]

ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System)

ในช่วงพัฒนาการทางร่างกายของมนุษย์ ระบบประสาท (Nervous System) เป็นระบบแรกที่พัฒนาขึ้นมาหลังกระบวนการปฏิสนธิของสเปิร์มและไข่ ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆภายในร่างกาย รวมถึงการรับรู้และการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System: CNS) และระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral Nervous System: PNS) ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System) คือระบบศูนย์กลางการควบคุมการทำงานของร่างกาย ทั้งด้านกลไกการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อโครงร่างและกระดูก รวมถึงการตอบสนองทางปฏิกิริยาเคมีภายใต้อำนาจของจิตใจ ประกอบด้วยเส้นประสาทจำนวนหลายล้านเส้น ทำหน้าที่จัดส่งข้อมูลในรูปของกระแสประสาทจากศูนย์กลางการควบคุม ซึ่งประกอบด้วยอวัยวะสำคัญ 2 ส่วน คือ สมองและไขสันหลังที่ทำงานร่วมกันผ่านเซลล์ประสาท มีหน้าที่ประสานงานการรับและส่งข้อมูล หรือกระแสประสาท จากทุกส่วนของร่างกาย องค์ประกอบของระบบประสาทส่วนกลาง 1. สมอง (Brain) เป็นศูนย์กลางการควบคุมและการสั่งการของระบบภายในร่างกายทั้งหมด ทั้งควบคุมการเคลื่อนไหว การแสดงออกด้านพฤติกรรม รวมไปถึงการรักษาสมดุลภายในร่างกาย อีกทั้งสมองยังเป็นแหล่งที่มาของความสามารถทางด้านสติปัญญา ความคิด ความรู้สึก และการแสดงออกทางด้านอารมณ์ของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นการรับรู้ การจดจำ การใช้เหตุผล และการตัดสินใจ การเจริญเติบโตและพัฒนาการของสมองมนุษย์เริ่มขึ้นตั้งแต่ระยะตัวอ่อนภายในครรภ์มารดา […]