บทที่ 1: โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน (Thermal Power Plants)

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อผลิตไอน้ำ ไอน้ำแรงดันสูงนี้จะถูกส่งไปหมุนกังหันไอน้ำ ซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โรงไฟฟ้าประเภทนี้เป็นที่แพร่หลายเนื่องจากมีความเสถียรและสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง (base load power)

1.1 หลักการทำงาน

หลักการทำงานพื้นฐานของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนประกอบด้วยขั้นตอนหลักๆ ดังนี้:

1. การเผาไหม้เชื้อเพลิง: เชื้อเพลิง เช่น ถ่านหิน น้ำมัน หรือก๊าซธรรมชาติ จะถูกเผาไหม้ในเตาเผา (boiler) เพื่อผลิตความร้อน

2. การผลิตไอน้ำ: ความร้อนจากการเผาไหม้จะถูกใช้ในการต้มน้ำในหม้อไอน้ำ (boiler) จนกลายเป็นไอน้ำแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง

3. การหมุนกังหันไอน้ำ: ไอน้ำแรงดันสูงจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ (steam turbine) ทำให้กังหันหมุน พลังงานความร้อนของไอน้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลจากการหมุนของกังหัน

4. การผลิตกระแสไฟฟ้า: กังหันไอน้ำเชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (generator) เมื่อกังหันหมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแปลงพลังงานกลจากการหมุนเป็นพลังงานไฟฟ้า

5. การควบแน่นไอน้ำ: ไอน้ำที่ออกจากกังหันจะถูกส่งไปยังเครื่องควบแน่น (condenser) เพื่อควบแน่นกลับเป็นน้ำ น้ำนี้จะถูกนำกลับไปใช้ในหม้อไอน้ำอีกครั้ง ทำให้เกิดเป็นวงจรปิด

6. การระบายความร้อน: ความร้อนที่เกิดจากการควบแน่นไอน้ำจะถูกระบายออกสู่ภายนอก โดยใช้น้ำหล่อเย็นหรืออากาศ

1.2 ประเภทของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนสามารถแบ่งออกเป็นประเภทย่อยตามชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้ ดังนี้:

1.2.1 โรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหิน (Coal-fired Power Plants)

• กระบวนการผลิตไฟฟ้า: ถ่านหินจะถูกบดเป็นผงละเอียดและเผาไหม้ในเตาเผาขนาดใหญ่ ความร้อนจากการเผาไหม้จะถูกใช้ในการผลิตไอน้ำ

• ข้อดี: 

  • ต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ: ถ่านหินมีราคาค่อนข้างถูกและมีปริมาณสำรองมาก

  • เทคโนโลยีเป็นที่แพร่หลาย: เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินได้รับการพัฒนามาอย่างยาวนานและมีความน่าเชื่อถือ

• ข้อจำกัด: 

  • ปล่อยมลพิษสูง: การเผาไหม้ถ่านหินปล่อยก๊าซเรือนกระจก (เช่น คาร์บอนไดออกไซด์) ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และฝุ่นละออง ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

  • ประสิทธิภาพต่ำกว่าบางประเภท: เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซธรรมชาติแบบ Combined Cycle

  • การจัดการเถ้าถ่าน: ต้องมีการจัดการเถ้าถ่านที่เกิดจากการเผาไหม้อย่างเหมาะสม

    
    

1.2.2 โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำมัน (Oil-fired Power Plants)

• กระบวนการผลิตไฟฟ้า: น้ำมันเตาจะถูกเผาไหม้ในเตาเผาเพื่อผลิตความร้อนและไอน้ำ

• ข้อดี: 

  • ก่อสร้างได้รวดเร็วกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน: ใช้พื้นที่น้อยกว่าและมีกระบวนการที่ซับซ้อนน้อยกว่า

• ข้อจำกัด: 

  • ต้นทุนเชื้อเพลิงสูงกว่าถ่านหิน: ราคาน้ำมันมีความผันผวนและมีแนวโน้มสูงกว่าถ่านหิน

  • ปล่อยมลพิษ: การเผาไหม้น้ำมันยังคงปล่อยมลพิษ แม้ว่าจะน้อยกว่าถ่านหิน

  • พึ่งพาแหล่งน้ำมัน: ขึ้นอยู่กับแหล่งน้ำมันและราคาในตลาดโลก

    
    

1.2.3 โรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซธรรมชาติ (Natural Gas-fired Power Plants)

• กระบวนการผลิตไฟฟ้า: ก๊าซธรรมชาติจะถูกเผาไหม้ในกังหันก๊าซ (gas turbine) โดยตรงเพื่อผลิตพลังงานกล พลังงานกลนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซธรรมชาติมักใช้ระบบพลังความร้อนร่วม (Combined Cycle) ซึ่งนำความร้อนจากไอเสียของกังหันก๊าซไปผลิตไอน้ำเพื่อหมุนกังหันไอน้ำอีกชุด ทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

• ข้อดี: 

  • ปล่อยมลพิษน้อยกว่าถ่านหินและน้ำมัน: การเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติปล่อยมลพิษน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ

  • ประสิทธิภาพสูง (โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม): ระบบ Combined Cycle มีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบทั่วไป

  • ก่อสร้างได้รวดเร็วกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน

• ข้อจำกัด: 

  • ต้นทุนเชื้อเพลิงผันผวน: ราคาก๊าซธรรมชาติมีความผันผวนตามตลาด

  • พึ่งพาแหล่งก๊าซ: ขึ้นอยู่กับแหล่งก๊าซธรรมชาติ

    
    

1.2.4 โรงไฟฟ้าพลังงานชีวมวล (Biomass Power Plants)

• กระบวนการผลิตไฟฟ้า: ชีวมวล เช่น เศษวัสดุทางการเกษตร เศษไม้ หรือขยะ จะถูกเผาไหม้เพื่อผลิตความร้อนและไอน้ำ

• ข้อดี: 

  • ใช้พลังงานหมุนเวียน: ชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน

  • ลดปริมาณขยะ: การใช้ชีวมวลช่วยลดปริมาณขยะและของเสีย

  • ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล

• ข้อจำกัด: 

  • ประสิทธิภาพต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลบางชนิด: ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าจากชีวมวลโดยทั่วไปต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล

  • ปริมาณชีวมวลมีจำกัด: ปริมาณชีวมวลที่สามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้ามีจำกัดและขึ้นอยู่กับฤดูกาล

  • การจัดการเชื้อเพลิง: ต้องมีการจัดการชีวมวลอย่างเหมาะสม เช่น การจัดเก็บและการขนส่ง

ตารางสรุปข้อดีและข้อจำกัดของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนแต่ละประเภท:

ประเภทโรงไฟฟ้า	ข้อดี	ข้อจำกัด
ถ่านหิน	ต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ เทคโนโลยีเป็นที่แพร่หลาย	ปล่อยมลพิษสูง ประสิทธิภาพต่ำกว่าบางประเภท การจัดการเถ้าถ่าน
น้ำมัน	ก่อสร้างได้รวดเร็วกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน	ต้นทุนเชื้อเพลิงสูงกว่าถ่านหิน ปล่อยมลพิษ พึ่งพาแหล่งน้ำมัน
ก๊าซธรรมชาติ	ปล่อยมลพิษน้อยกว่าถ่านหินและน้ำมัน ประสิทธิภาพสูง (โดยเฉพาะ Combined Cycle) ก่อสร้างได้รวดเร็วกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน	ต้นทุนเชื้อเพลิงผันผวน พึ่งพาแหล่งก๊าซ
ชีวมวล	ใช้พลังงานหมุนเวียน ลดปริมาณขยะ ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล	ประสิทธิภาพต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลบางชนิด ปริมาณชีวมวลมีจำกัด การจัดการเชื้อเพลิง

Disclaimer

"บทความทั้งหมดเขียนและเรียบเรียงขึ้นจากประสบการณ์การศึกษาและการทำงาน บนพื้นฐานองค์ความรู้ เทคโนโลยี การศึกษาวิจัย ในช่วงขณะนั้นๆ ซึ่งอาจจะล้าสมัย หรือไม่เป็นที่ถูกต้องแล้วในปัจจุบัน จึงไม่สามารถใช้งานการอ้างอิงใดๆ ได้"

เนื้อความทั้งหมดเป็นเพียงความคิดเห็นส่วนบุคคล มิได้ทำในนามองค์กร นิติบุคคล หรือหน่วยงานใดๆ ทั้งสิ้น