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

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติช่วยคืนหางให้แอลลิเกเตอร์

อันที่จริงแอลลิเกเตอร์ตัวนี้เคยได้รับการต่อหางมาแล้วจากแอลลิเกเตอร์ตัวที่ตายไป แต่ดูเหมือนว่าหางเทียมจามการพิมพ์สามมิติจะเป็นที่ถูกใจมันมากกว่า

ฟอสซิลไข่เทอโรซอร์หลายร้อยใบถูกพบในจีน

ฟอสซิลไข่เทอโรซอร์ หลายร้อยใบถูกพบในจีน เป็นครั้งแรกของโลกที่นักบรรพชีวินวิทยาซึ่งกำลังลงพื้นที่ทางตะวันตกเฉียงเหนือของจีนค้นพบ ฟอสซิลไข่เทอโรซอร์ โบราณนับร้อยใบ เจ้าของไข่เหล่านี้คือเทอโรซอร์ สัตว์เลื้อยคลานบินได้ที่มีชีวิตอยู่ในยุคไดโนเสาร์ และภายในไข่บางใบมีฟอสซิลของตัวอ่อนเทอโรซอร์ที่สมบูรณ์แบบที่สุด เท่าที่เคยมีการค้นพบมา แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะศึกษาเทอโรซอร์มานานมากกว่า 2 ศตวรรษ แต่ไม่เคยมีรายงานการพบไข่มาก่อน จนกระทั่งในต้นศตวรรษที่ 20 มีการพบฟอสซิลของไข่บ้างประปรายเฉลี่ยน้อยกว่าหนึ่งโหลต่อปี ต้องขอบคุณบรรดานักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยบรรพชีวินวิทยาในจีนสำหรับการค้นพบในครั้งล่าสุดนี้ ที่ค้นพบฟอสซิลไข่จำนวน 215 – 300 ใบเลยทีเดียว Xiaolin Wang หัวหน้าการวิจัยเล่าว่า ทีมของเขายังพบตัวอ่อนของเทอโรซอร์อีก 16 ตัวภายในไข่และเชื่อว่ายังมีไข่อีกมากที่ยังซ่อนตัวอยู่ในก้อนหิน รอให้พวกเขาไปค้นพบ รายงานดังกล่าวถูกเผยแพร่โดยสารวาร Science “มันเป็นปรากฏการณ์การค้นพบที่หายากมาก” David Hone นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลอนดอนกล่าว “วิทยาศาสตร์เพิ่งจะเริ่มต้นขึ้น และการค้นพบครั้งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง” ไข่ที่ค้นพบน่าจะเป็นของเทอโรซอร์สายพันธุ์ Hamipterus tianshanensis ซึ่งเป็นที่รู้กันดีว่าในอดีตเมื่อร้อยล้านปีก่อน พวกมันมีชีวิตอยู่ในบริเวณที่เป็นภูมิภาคตะวันตกเฉียงเหนือของจีน ในปัจจุบันมันเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่บินได้ ด้วยระยะห่างระหว่างปีกทั้งสองข้างเมื่อโตเต็มที่ จะมีความยาวถึง 10 ฟุต เชื่อกันว่าพวกมันอาศัยอยู่ใกล้กับน้ำ จับปลาเป็นอาหาร และมีพฤติกรรมคล้ายกับนกกระสาในปัจจุบัน “บริเวณที่ค้นพบอยู่ในทะเลทรายโกบี ที่นั่นมีลมแรง เต็มไปด้วยผืนทรายกว้าง มีสิ่งมีชีวิตและพืชอาศัยอยู่เพียงน้อยนิดเท่านั้น” Shunxing […]

ภารกิจตามหาญาติของมนุษย์ฮอบบิท

บรรดาชนเผ่าปิ๊กมี่ (pygmies) ที่อาศัยอยู่บนหมู่เกาะฟลอเรส พวกเขามีร่างกายเล็กแคระไม่ต่างจากมนุษย์โฮโม ฟลอเรเสียนซิส หรือมนุษย์ฮออบบิทที่เคยมีชีวิตอยู่เมื่อหลายหมื่นปีก่อน และขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าพวกเขามีสายสัมพันธ์ข้องเกี่ยวกันหรือไม่?

นวัตกรรมใหม่ช่วยสัตว์ใต้ทะเลลึกขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างปลอดภัย

นวัตกรรมใหม่ช่วยสัตว์ใต้ทะเลลึกขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างปลอดภัย อุปกรณ์ชิ้นนี้เป็นผลงานการประดิษฐ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แคลิฟอร์เนียร่วมกับพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำมอนเทอเรย์เบย์ ซึ่งจะช่วยในการเก็บตัวอย่างสัตว์ใต้ทะเลลึกให้พวกมันขึ้นสู่ผิวน้ำได้อย่างปลอดภัย นวัตกรรมใหม่นี้เป็นท่อแรงดันที่มีชื่อสั้นๆ ว่า SubCAS เนื่องจากการที่บรรดาสัตว์น้ำใต้ทะเลลึกเหล่านี้อาศัยอยู่ที่ระดับความลึกมากกว่า 30 เมตร การเปลี่ยนแปลงความดันขณะขึ้นสู่ผิวน้ำเมื่อนักวิทยาศาสตร์เก็บพวกมันไปยังห้องปฏิบัติการอาจกลายเป็นเรื่องอันตรายต่ออวัยวะภายในได้ ดังนั้นหลักการทำงานของ SubCAS คือช่วยลดการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรวดเร็ว ด้วยฟองอากาศที่ล้อมรอบกระบอกบรรจุตัวอย่าง เมื่อนักดำน้ำดำลงไปยังความลึกราว 55 เมตร พวกเขาจะนำกระบอกบรรจุตัวอย่างสอดเข้าไปในกระบอกที่ใหญ่กว่า และใส่ฟองอากาศเข้าไปให้อยู่ในช่องงว่างระหว่างสองกระบอก เพื่อสร้างห้องปรับความดันขึ้นมา ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกจะถูกบรรจุเข้าไปในกระบอกขนาดเล็ก เมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำ ฟองอากาศจะขยายและรักษาความดันภายในกระบอกไว้ และเมื่อนักดำน้ำดำถึงระดับความลึก 30 เมตรจากผิวน้ำ พวกเขาจะค่อยๆ ปล่อยฟองอากาศออกมา กระบวนการนี้ใช้เวลาราว 2 – 3 วัน ตัวอย่างที่ถูกจับมาได้จึงจะสามารถปรับตัวเข้ากับความดันใหม่ใกล้ผิวน้ำ   อ่านเพิ่มเติม ทำไมสัตว์น้ำใต้ทะเลลึกจึงมักมีสีดำ?