Us Clean Energy Report 2009

รายงานการสืบคนขอมูลความกาวหนาและสถานะเทคโนโลยี

พลังงานสะอาดในประเทศสหรัฐอเมริกา

โดย นายธีรวัฒน ปรชีาบุญฤทธิ ์ที่ปรึกษาโครงการ

เสนอตอ สํานักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (สํานักงานที่ปรึกษาวทิยาศาสตรและเทคโนโลยี ประจํากรุงวอชิงตัน ดี ซี)

15 ธันวาคม 2552

รายงานการสืบคนขอมูลความกาวหนาและสถานะเทคโนโลยีดานพลังงานสะอาดในประเทศสหรัฐอเมริกาภายใตโครงการการดําเนินภารกิจ (ทีมประเทศไทย)

ประจําปงบประมาณ 2552 (ธันวาคม 2551 – ธันวาคม 2552)

สํานักงานท่ีปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ประจํากรุงวอชิงตนั ดี.ซี.

________________________________________________________________________________

รายงานฉบับนี้เปนลิขสิทธิ์ของสํานักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (สํานักงานท่ีปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ประจํากรุงวอชิงตัน ดี ซี) หากนําไปใชประโยชน โปรดอางอิงชื่อสํานักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (สํานักงานท่ีปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ประจํากรุงวอชิงตัน ดี ซี) ดวย

คํานํา

รายงานการสืบคนขอมูลความกาวหนาและสถานะเทคโนโลยีพลังงานสะอาดในประเทศสหรัฐอเมริกา มีวัตถุประสงคการจัดทําเพ่ือสืบเสาะแสวงหาและเขาถึงองคความรูและเทคโนโลยีสําคัญในประเทศสหรัฐอเมริกาเพ่ือสนับสนุนการวิจัย พัฒนา และการทํานวัตกรรม เพ่ือเพ่ิมขีดความสามารถในการแขงขันของประเทศและเปนการสรางฐานความรูดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีใหเขมแข็งมากขึ้น ซ่ึงวัตถุประสงคดังกลาวเปนภารกิจสวนหนึ่งของสํานักงานที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ประจํากรุงวอชิงตัน ดี.ซี. อันเปนหนวยงานภายใตการสังกัดของสํานักงานปลัดกระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี คณะผูจัดทําหวังวารายงานฉบับน้ีจะเปนประโยชนตอหนวยงานวิจัยและพัฒนา หนวยงานนโยบาย และสถาบันการศึกษา ในการพัฒนางานดานสเต็มเซลลของประเทศไทยตอไป ทั้งนี้รายงานฉบับน้ีสามารถสืบคนไดทางเว็บไซต http://www.ostc.thaiembdc.org อีกทางหนึ่งดวย

สํานักงานที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลย ี ประจํากรุงวอชิงตัน ดี.ซี. 10 ธันวาคม 2552

สารบัญ

หนา บทสรุปผูบริหาร 1 บทนํา

1. ความหมายและประเภทของพลังงานทดแทน 3 2. ความเปนมาทางดานการผลิตและการใชพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกา 7 3. พลังงานทดแทนในประเทศสหรัฐอเมริกา 16 4. นโยบายพลังงานของประเทศสหรฐัอเมริกาในรัฐบาลปจจุบัน 18 5. บทสรุปเก่ียวกับบทบาทของพลังงานหมุนเวียนที่มีตอประเทศสหรัฐอเมริกา 20

พลังงานแสงอาทิตย (Solar Energy) 1. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตย 22 2. เทคโนโลยีพลงังานแสงอาทิตยในสหรฐัอเมริกา 23 3. หนวยงานที่เก่ียวของกับโครงการพลังงานแสงอาทิตย 56 4. ประโยชนของพลังงานแสงอาทิตย 58 5. งบประมาณพลังงานแสงอาทิตย 59

พลังงานลม (Wind Energy)

1. ประวตัิของพลังงานลม 63 2. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานลม 64 3. เทคโนโลยีพลงังานลม 70 4. ประโยชนและโทษของพลังงานลม 84 5. งบประมาณพลังงานลม 86

พลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy)

1. ประวัติพลงังานความรอนใตพิภพ 92 2. ขอมูลทัว่ไปเก่ียวกบัพลงังานความรอนใตพิภพ 99 3. เทคโนโลยีพลังงานความรอนใตพิภพ 100 4. ประโยชนของพลังงานความรอนใตพิภพ 113 5. งบประมาณ 123

พลังงานชีวมวล (Biomass Energy)

1. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานชีวมวล 125 2. ประเภทของพลังงานชีวมวล 125 3. เทคโนโลยีพลังงานชีวมวล 134 4. ประโยชนที่ไดจากการใชชวีมวล 150 5. นโยบายพลังงานชีวมวลของรัฐบาลกลาง 156 6. งบประมาณพลังงานชีวมวล 162 7. องคกรรวมดําเนินการ 168

พลังงานน้ํา (Hydropower)

1. ประวัติของการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า 176 2. ขอมูลทั่วไปเกี่ยวกบัการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า 178 3. เทคโนโลยีพลังงานน้ํา 189 4. ประโยชนและโทษของการผลิตพลงังานไฟฟาที่เกิดจากพลังนํ้า 200 5. งบประมาณการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า 202

การสืบคนขอมูลสิทธิบัตรเก่ียวกับเทคโนโลยีทางดานพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน 204 กฎหมายทั่วไปทางดานพลังงานของรฐับาลกลาง

1. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานการสงวนพลังงานแหงชาติ (National Energy Conservation Policy Act) 214

2. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายในการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงาน (Energy Independence and Security Act of 2007) 214 3. คําสั่งจากผูบริหารชั้นสงูฉบับที่ 13423 (Executive Order 13423) 223 4. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act of 2005) 226 5. คําสั่งจากผูบริหารชั้นสงูฉบับที่ 13221 (Executive Order 13221) 229 6. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (Energy Policy Act of 1992) 230

นโยบายทั่วไปทางดานพลังงานของรฐับาลกลาง 235 แนวโนมทางดานพลังงานสหรัฐฯ ในประเด็นตางๆ 245 บรรณานุกรม 257

สารบัญรูป

รูปที่ หนา 1.1 แสดงแหลงพลังงานทดแทนประเภทพลังงานหมุนเวียนตางๆ 4 1.2 แสดงปริมาณการใชพลังงานจากแหลงพลังงานตางๆในป พ.ศ. 2178-2543

(ควอดริลเลียน บีทียู) 8 1.3 การผลิตพลังงานตามแหลงที่มาสําหรับป พ.ศ. 2543 10 1.4 ปริมาณการใชพลังงานโดยรวม 10 1.5 แสดงปริมาณการผลิต จํานวนพลังงานที่ใช พลังงานนําเขาและสงออกป พ.ศ. 2543 11 1.6 ปริมาณน้ํามันนําเขาตั้งแตป พ.ศ. 2503-2543 12 1.7 การใชพลังงานโดยการจําแนกจากการใชงาน 13 1.8 การใชพลังงานสําหรับที่อยูอาศัยและภาคธุรกิจ 13 1.9 การใชพลังงานในภาคอุตสาหกรรม 14 1.10 แสดงการใชพลังงานในการขนสง 15 1.11 แสดงอัตราการใชนํ้ามันของรถยนต 16 1.12 แสดงการใชพลังงานประเภทตางๆตั้งแตป พ.ศ. 2493-2543 17 1.13 แสดงปริมาณพลังงานทดแทนที่ใชในสหรัฐฯ ในป พ.ศ. 2550 20 2.1 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย 24 2.2 แสดงขั้นตอนในการรับพลังงานของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตย 26 2.3 แสดงการระบบการดูดรับแสงจากดวงอาทิตย 28 2.4 แสดงอัตราความยาวของคลื่นแสง ความถี่และพลังงานโปรตอนของแสงอาทิตย 29 2.5 ภาพแผนรับพลังงานแสงอาทิตยแบบเรียบซึ่งเปนการเรียงตอกันเพ่ือขยายขนาดใหกวางขึ้น 31 2.6 แสดงประสิทธิภาพของพื้นที่ในการรับพลังงานแสงอาทิตย 33 2.7 แสดงขนาดและการตอเซลลในการผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตย 35 2.8 แสดงสวนประกอบของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตย 36 2.9 แสดงสวนประกอบของระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดรวมแสง 37 2.10 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาโดยการใชระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานในมลรัฐ

แคลิฟอรเนีย 42 2.11 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยดวยการใชระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ํา

ที่เอียงปาน (Parabolic Troughs) 44 2.12 แหลงผลิตพลังงานดวยระบบการสะทอนและรวมแสงแบบเฟรสเนล 45

2.13 แหลงผลิตพลังงานชนิดจานรับพลังงาน 46 2.14 แหลงผลิตกระแสไฟฟาดวยระบบหอคอยศูนยรวมพลังงาน 47 2.15 ระบบการจัดเก็บพลังงานระหวางแทงคสองแทงคแบบโดยตรง 49 2.16 ระบบการจัดเก็บพลังงานระหวางแทงคสองแทงคแบบทางออม 50 2.17 ระบบการจัดเก็บพลังงานดวยระบบการทําความรอนภายในแทงคเด่ียว 51 3.1 ภาพกังหันลมเม่ือตนศตวรรษที่ 20 เพ่ือทําการปมนํ้าและผลิตกระแสไฟฟา 63 3.2 การทํางานของกังหันลม 65 3.3 ภาพกังหันลมที่ชาวไรใชในการผลิตกระแสไฟฟา 65 3.4 โครงสรางภายในของกังหันลม 66 3.5 แสดงศักยภาพของลมในมลรัฐตางๆของสหรัฐฯ 69 3.6 แสดงการจัดสรรงบประมาณการคนควาวิจัยทางดานตางๆ สําหรับป พ.ศ. 2552 86 3.7 แสดงปริมาณเงินงบประมาณของปงบประมาณ พ.ศ. 2518-2552 87 4.1 แสดงขั้นตอนการพัฒนาและการปฏิบัติการของระบบพลังงานความรอนใตพิภพ 105 4.2 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบไอแหง 106 4.3 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบแฟลชสตรีม 107 4.4 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบผสม 108 4.5 แสดงปริมาณการใชกาซธรรมชาติในปริมาณที่มากขึ้นตั้งแตทศวรรษที่ 70 จนถึงปจจุบัน 114 4.6 แสดงอัตราการใชถานหินแยกโดยลักษณะการใชงานในป พ.ศ. 2541-2550 115 4.7 แสดงอัตราคาสงถานหิน ป พ.ศ. 2541-2550 115 4.8 แสดงปริมาณน้ํามันดิบและผลิตภัณฑปโตรเลียมที่ไดรับจากการนําเขา 116 4.9 อัตราการเผาไหมกาซคารบอนไดออกไซดในการผลิตพลังงานจากระบบตางๆ 118 4.10 อัตราการใชนํ้าในการผลิตพลังงานของแหลงพลังงานตางๆ 119 4.11 แสดงการใชพ้ืนที่ของแหลงผลิตพลังงานชนิดตางๆ 120 4.12 แสดงการเผาไหมของโรงงานถานหินและโรงงานผลิตพลังงานความรอนใตพิภพ

ที่ทําใหเกิดกาซเสียชนิดตางๆ 121 5.1 แสดงการเก็บเก่ียววัสดุชีวมวลเพื่อใชในการผลิตพลังงานหรือเชื้อเพลิง 125 5.2 แสดงกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซล 129 5.3 Gas Turbine หรือกังหันที่หมุนดวยกาซเพ่ือใชในการผลิตพลังงาน 131 5.4 การเปรียบเทียบผลิตภัณฑชีวมวลที่ไดหลังจากผานกระบวนการผลิต 133

5.5 แสดงการจัดแยกวัตถุดิบธรรมชาติตามการใชงาน 136 5.6 แสดงหวงโชอุปทานของเชื้อเพลิงชีวภาพ 137 5.7 แสดงการเก็บเก่ียววัตถุดิบชีวมวลพรอมดวยการคัดเลือกและแยกเมล็ดพันธุและฟาง 138 5.8 แสดงการจัดเตรียมวัตถุดิบประเภทฟาง ซ่ึงอยูภายใตการพัฒนาปรับปรุงเพ่ือลดตนทุน

ในการดําเนินการ 139 5.9 แสดงการจัดเก็บวัตถุดิบดวยการกองสุม การมัดเปนกลุมกอนและการเกลี่ยกระจาย

ซ่ึงบนกองวัตถุดิบตางๆน้ันจะมีการแตมสีเอาไวเพ่ือใชในการตรวจสอบ ระดับความชื้นจากการดูดซึม 140

5.10 แสดงกระบวนการขนสงวัตถุดิบเพ่ือใชในการสกัดหรือการจัดเก็บเพ่ือนํามาใชสกัดในภายหลัง 141 5.11 แสดงขั้นตอนและปจจัยที่ผลตอการพัฒนาระบบการสกัด 146 5.12 แสดงปริมาณการผลิตน้ํามันภายในประเทศและอัตราการนําเขานํ้ามันดิบของสหรัฐฯ 151 5.13 แสดงการเปรียบเทียบอัตราการเผาไหมกาซเรือนกระจกของเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสง 153 5.14 แสดงอัตราการเผาไหมที่เพ่ิมขึ้นของกาซชนิดตางๆ

เน่ืองจากการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่เพ่ิมขึ้น 155 5.15 แสดงปริมาณเงินสนับสนุนตั้งแตปงบประมาณ พ.ศ. 2545-2551 163 5.16 แสดงรายชื่อองคการที่เขารวมดําเนินการโครงการตางๆเก่ียวกับชีวมวล 168 6.1 แสดงภาพทัศนียภาพทั่วไปของเขื่อนฮูเวอรแดม และกังหันนํ้าที่ใชในการผลติกระแสไฟฟา 179 6.2 การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ํา 179 6.3 แสดงลําดับการผลติพลงังานไฟฟาในมลรัฐตางๆ 180 6.4 แสดงวัฎจักรของน้ําและการเกิดพลังงานจากนํ้า 181 6.5 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดใหญที่กักเก็บนํ้าเอาไวในบอกักเก็บ 182 6.6 ตัวอยางแหลงผลิตพลังงานไฟฟาชนิด Diversion โครงการ Tazimina มลรัฐอลาสกา 183 6.7 แสดงแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดจ๋ิว 184 6.8 กังหันน้ําเพลตัน 185 6.9 กังหันน้ําโพเพลเลอร 186 6.10 กังหันน้ําที่มีลักษณะคลายหลอดไฟ (Bulb Turbine) 186 6.11 กังหันน้ําเคแพลน (Kaplan Turbine) 187 6.12 กังหันน้ําแฟรนซิส 187 6.13 ภาพกังหันนํ้ารุนใหมที่ผานการทดสอบทางดานตางๆแลว 192 6.14 แสดงภาพรั้วก้ันคลื่น 198 6.15 ภาพกังหันคลื่น 198

6.16 แสดงการจัดสรรงบประมาณการคนควาวิจัยทางดานตางๆ ของพลังงานน้ําสําหรับป พ.ศ. 2551 202 6.17 แสดงปริมาณเงินงบประมาณของปงบประมาณตางๆที่ผานมา 202 7.1 แสดงหนาจอรายการเพื่อใชเลือกสืบคนขอมูลสิทธิบัตร 206 7.2 แสดงหนาจอจากเว็บไซดสํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคาฯ 206 7.3 แสดงการใสคําเฉพาะเขาไปในชองตางๆเพ่ือสืบคนขอมูลสิทธิบัตร 208 7.4 แสดงรายการขอมูลสิทธิบัตรที่เก่ียวของตามคําเฉพาะที่ผูสืบคนไดใสเขาไป 209 7.5 ตัวอยางสิทธิบัตร 210-212 7.6 แสดงตัวเลือกเพ่ิมเติมตางๆ 213 10.1 แสดงปริมาณการใชพลังงานทดแทนของสหรัฐฯ ในป พ.ศ. 2551 245 10.2 ปริมาณความตองการเชื้อเพลิงเหลวของภาคอุตสาหกรรมตางๆ 247 10.3 แสดงอัตราการใชพลังงานตอคนตั้งแตป พ.ศ. 2523 ถึงป พ.ศ. 2573 250 10.4 แสดงปริมาณการใชพลังงานตอคนในกรณีศึกษาตางๆ 252 10.5 แสดงประสิทธิภาพของเครื่องมืออุปกรณในกรณีตางๆ ที่มีผลตอปริมาณความตองการ

พลังงานไฟฟา 253 10.6 แสดงการเปรียบเทียบการติดตั้งเคร่ืองผลิตความรอนจากเคร่ืองปมพลังงานความรอน

ชนิดติดตั้งบนพื้นและแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในป พ.ศ. 2550 ป พ.ศ. 2558 และป พ.ศ. 2573 ตามลําดับ 255

10.7 แสดงอัตราการใชพลงังานตอคนในกรณีตางๆ ในชวงป พ.ศ. 2514 จนถึงป พ.ศ. 2573 256

สารบัญตาราง ตารางที่ หนา 2.1 แสดงรายละเอียดเก่ียวกับโปรแกรมพลังงานแสงอาทิตยตามสัดสวน

ของโครงการตางๆประจําปปงบประมาณ พ.ศ. 2551 59 2.2 แสดงรายละเอียดเก่ียวกับโปรแกรมพลังงานแสงอาทิตยตามสัดสวน

ของโครงการตางๆประจําปปงบประมาณ พ.ศ. 2552 60 4.1 แสดงวัตถุประสงคในชวงระยะเวลาตางๆของพลังงานความรอนใตพิภพ 113 4.2 แสดงงบประมาณระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ 124 5.1 แสดงคุณสมบัติทางกายภาพของเชื้อเพลิงไบโอดีเซล 127 5.2 แสดงการใชเชื้อเพลิงทดแทนและเชือ้เพลิงชีวมวลชนิดตางๆ 157 5.3 แสดงงบประมาณพลังงานชีวมวลประจําปงบประมาณ พ.ศ. 2552 165 8.1 ตารางเปรียบเทียบอัตราการลดปริมาณการใชพลังงาน 215 8.2 แสดงปริมาณการใชพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิงชีวภาพที่ลดลง 218 8.3 แสดงปริมาณการใชนํ้าที่ลดลงตามลําดับ 225

บทสรุปผูบริหาร

พลังงานเปนสิ่งจําเปนสําหรับมนุษยมาเปนระยะเวลายาวนาน โดยที่มนุษยไดคิดคนและนําเอาพลังงานที่ไดจากธรรมชาติ ทั้งจากสัตวหรือพืชบางชนิด รวมถึงการนําเอาเชื้อเพลิงที่ไดจากสิ่งมีชีวิตมาใช เพ่ือพัฒนาคุณภาพชีวิตหรือเสริมสรางความสามารถในการผลิต แตเนื่องจากขอจํากัดตางๆ เชน ปริมาณทรัพยากรท่ีมีอยูตามธรรมชาติที่ลดนอยลง ปริมาณกาซที่มีผลกอใหเกิดสภาวะเรือนกระจก ไดผลักดันใหมนุษยเร่ิมหันมาใหความสนใจท่ีจะนําเอาพลังงานสะอาดที่มีอยูในธรรมชาติมาใช ซึ่งพลังงานเหลาน้ันไดแก พลังงานแสงอาทิตย พลังงานลม พลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานชีวมวล และพลังงานน้ํา

รายงานฉบับน้ีมุงเนนการสืบคนขอมูลความกาวหนาในการวิจัยและพัฒนาดานพลังงานทดแทนในประเทศสหรัฐอเมริกา โดยจะกลาวถึงประเภทของพลังงานทดแทน ประวัติความเปนมาดานพลังงานและพลังงานทดแทนของสหรัฐอเมริกา นโยบายดานพลังงานทดแทน จากน้ันไดแสดงผลการสืบคนขอมูลดานพลังงานแสงอาทิตย พลังงานลม พลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานชีวมวลและพลังงานน้ํา ในชวงทายไดแสดงผลการสืบคนขอมูลสิทธิบัตรที่เกี่ยวของกับเทคโนโลยีดานพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน กฎหมายดานพลังงานและนโยบายดานพลังงานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา

จากขอมูลที่สืบคนไดพบวาประเทศสหรัฐอเมริกาไดใหความสําคัญในการคนควาวิจัยเก่ียวกับเทคโนโลยีทางดานพลังงานสะอาดมาเปนระยะเวลานานอยางตอเนื่อง และในสมัยการปกครองของประธานาธิบดีโอบามาก็ยังคงใหงบประมาณสนับสนุนการคนควาวิจัยตางๆ เชนการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยหลายประเภท เพ่ือลดตนทุนการผลิตและเปนการดึงดูดผูบริโภคใหใชพลังงานสะอาดมากยิ่งขึ้น สวนในพื้นที่ทองถิ่นบางแหงน้ันไดมีการสงเสริมผูบริโภคใหหันมาใชพลังงานลมในการผลิตพลังงานไฟฟามากกวาที่เคยเปนมา และรัฐบาลไดใหการสนับสนุนการใชพลังงานความรอนใตพิภพดวยการจัดตั้งแผนงานและโครงการตางๆใหสอดคลองกับความตองการของทั้งผูผลิตและผูบริโภค นอกจากนั้นยังไดมีการสงเสริมการใชพลังงานชีวมวลอยางตอเน่ืองเพ่ือลดปริมาณความตองการเชื้อเพลิงนําเขาจากตางประเทศที่ใชสําหรับเคร่ืองยนตชนิดตางๆ ตลอดจนการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังน้ําในหลายๆมลรัฐในบริเวณตะวันตกทางตอนเหนือของประเทศ

เพ่ือเปนการสานตอการพัฒนาพลังงานสะอาดและสนับสนุนการสรางเคร่ืองมือผลิตภัณฑตางๆ ตลอดจนการสงเสริมการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ รัฐบาลสหรัฐอเมริกาในปจจุบันยังคงดําเนินการตามแนวทางกฎหมาย นโยบายหรือแผนงานโครงการที่มีมาแตเดิมตามความเหมาะสม ซึ่งผลที่ตามมานั้นไมเพียงแตจะใหประโยชนแกประชากรชาวสหรัฐฯเทาน้ัน แตยังสงผลตอประเทศตางๆทั่วโลก ดวยการนําเอาเทคโนโลยีประเภทตางๆไปปรับใชเพ่ือทําใหเกิดการพัฒนาความเปนอยูที่ดีขึ้น อยางไรก็ตามการเลือกใชเทคโนโลยีแตละประเภทนั้นจะตองคํานึงถึงความสอดคลองของสภาวะทั่วไปของพื้นที่นั้นๆ ตลอดจนความรูและความเขาใจของประชากรทองถิ่นที่อาศัยอยูในบริเวณนั้นดวยเชนกัน

1

ทั้งน้ีหากการพัฒนาเทคโนโลยีทางดานพลังงานสะอาดมีความกาวหนามากขึ้น เทคโนโลยีเหลาน้ียังสามารถนํามาใชเพ่ือเปนประโยชนไดอีก เชน การนําเอาเทคโนโลยีประยุกตที่ไดมาเปนสินคาในเชิงพาณิชย จึงสามารถกลาวไดวาการคนควาวิจัยและพัฒนาพลังงานสะอาดนั้นมีความสําคัญตอประเทศตางๆ ทั่วโลก เพราะไมใชเพียงแตเปนการสงวนทรัพยากรธรรมชาติของโลกเอาไวเทาน้ัน แตพลังงานตางๆที่ไดยังชวยสนับสนุนใหมนุษยไดทําการพัฒนาตอยอดทางดานอ่ืนๆตอไป นอกเหนือจากนั้นยังเปนการสรางงานในหลายๆ ระดับชั้น เชน การสรางงานจํานวนมากมายในระดับทองถิ่น การเพ่ิมประสิทธิภาพการใชพลังงานสะอาดกับเทคโนโลยีการผลิตเครื่องยนต หรือการสรางแผนงานการพัฒนาเพ่ือรักษาไวซึ่งความเปนผูบุกเบิกและผูนําทางดานเทคโนโลยีของประเทศสหรัฐอเมริกาตอไป

2

บทนํา

พลังงานสะอาด (Clean Energy)

1. ความหมายและประเภทของพลังงาน มนุษยตองอาศัยพลังงานเพื่อใชในการดํารงชีพ โดยเริ่มตนมาจากการใชพลังงานจากธรรมชาติ อัน

ไดแกพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งเปนพลังงานที่มีปริมาณมากมายมหาศาลและใหประโยชนตางๆ เชนการใชพลังงานแสงอาทิตยในการถนอมอาหารโดยการทําอาหารแหง หรือการใชพลังงานความรอนจากแสงอาทิตยเพ่ือใหความอบอุนแกรายกาย แตดวยขอจํากัดบางประการของพลังงานแสงอาทิตยเปนตนวา แสงอาทิตยนั้นใหพลังงานไดในชวงระยะเวลาที่จํากัด จึงเปนสาเหตุที่ผลักดันใหมนุษยเร่ิมนําเอาพลังงานจากซากพืชซากสัตวมาใชเพ่ืออํานวยความสะดวกในเวลาตอมา และเมื่อพลังงานจากซากพืชซากสัตวที่มนุษยไดนํามาใชนั้นเริ่มลดลง และมีผลเสียบางประการ เชน เปนพลังงานที่ใชแลวหมดไป รวมทั้งพลังงานดังกลาวยังกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศ ซึ่งมีผลรายตอสุขภาพของมนุษย จากเหตุผลตางๆท่ีกลาวมาแลวขางตนจึงทําใหมนุษยพยายามทําการทดลองคิดคนหาพลังงานมาใชทดแทน ซึ่งพลังงานทดแทนดังกลาวที่จะนํามาใชนั้นจะตองเปนพลังงานที่มีประโยชน ไมกอใหเกิดมลภาวะอันเปนผลรายตอสุขภาพของมนุษย และยังสามารถนําเอาพลังงานเหลาน้ันกลับมาใชใหมได

พลังงานสะอาด (Clean Energy) หมายถึงพลังงานทดแทนประเภทหมุนเวียนที่เกิดจากธรรมชาติ สามารถนํามาใชสรางหรือผลิตพลังงานไฟฟาไดโดยไมสิ้นเปลืองและไมกอใหเกิดมลภาวะตอมนุษยหรือสิ่งแวดลอม พลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียนนั้นสามารถจําแนกออกไดเปน 5 ประเภท ไดแก พลังงานชีวมวล (Biomass) พลังงานน้ํา (Hydropower) พลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal) พลังงานลม (Wind) และพลังงานแสงแดด (Solar) ดังแสดงในรูปที่ 1.1 ซึ่งพลังงานสะอาดนั้นจะแตกตางจากพลังงานที่ใชแลวหมดไป (Depleted Energy) ไดแก พลังงานถานหิน พลังงานกาซธรรมชาติ พลังงานนิวเคลียรและพลังงานทรายนํ้ามัน (Sand Oil)

3

รูปที่ 1.1 แสดงแหลงพลังงานทดแทนประเภทพลังงานหมุนเวียนตางๆ

(ที่มา : EIA: Renewable Energy, 2008)

พลังงานมีความสําคัญตอการดํารงชีพของมนุษยเปนอยางมาก สิ่งมีชีวิตพ่ึงพาพลังงานที่ไดจากสิ่งแวดลอม และทําการเปลี่ยนพลังงานเหลาน้ันใหอยูในรูปแบบตางๆท่ีสามารถนําไปใชประโยชนได พลังงานที่สิ่งมีชีวิตใชเปนพ้ืนฐานในการดํารงชีพซึ่งเห็นไดอยางชัดเจน ไดแก พลังงานแสงแดด ที่ทั้งพืชที่อาศัยอยูบนบกและใตทะเลสามารถใชพลังงานแสงอาทิตยเปนองคประกอบหลักอยางหน่ึงในการเปลี่ยนสารชีวมวลในกระบวนการสังเคราะหแสง ในชวงระยะเวลากอนเขาสูยุคอุตสาหกรรม มนุษยมีพลังงานมากเพียงพอที่จะใชในการดํารงชีวิต เชน พลังงานแสงอาทิตยใหความรอนแกมนุษยในเวลากลางวัน สวนในเวลากลางคืนหรือเวลาที่ไมมีแสงอาทิตย มนุษยไดรับพลังงานความรอนจากการเผาไหมของไม ฟางและมูลสัตวแหง และเม่ือใดที่ตองการพลังงานเพื่อใชในการเดินทางมนุษยก็สามารถใชพลังงานจากมาหรือการใชพลังงานลมในการเดินเรือไปยังที่ตางๆ รวมถึงการใชพลังงานน้ําและพลังงานลมในการขับเคลื่อนเครื่องกลบางประเภทเพื่อใชในการสีขาวหรือสูบน้ําที่ใชในการเพาะปลูก เปนเวลานับพันปมาแลวที่มนุษยพยายามคนหาวิธีการที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของพลังงาน โดยเร่ิมตนจากการใชพลังงานจากสัตว ตลอดจนประดิษฐคิดคนเครื่องมือเครื่องจักรตางๆเพื่อกักเก็บพลังงานที่ไดจากลมและน้ํา สวนในชวงระบบอุตสาหกรรมที่ถือวาเปนจุดเปลี่ยนแปลงและพัฒนาไปสูโลกยุคใหมนั้น ไดมีการใชเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตวกันอยางแพรหลาย ซึ่งการพัฒนาดังกลาวยังเปนการเปดโลกทัศนของ

4

การใชพลังงานที่ไดจากธรรมชาติซึ่งไดแก ถานหิน น้ํามันและกาซธรรมชาติมากขึ้นอีกดวย นอกจากน้ีการเปลี่ยนแปลงตางๆที่เกิดขึ้นยังเปนตัวบงชี้ใหเห็นวาพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียนเปนพลังงานที่ชวยสงเสริมความเปนอยูที่ดีขึ้นของมนุษยชาติ ผลลัพธที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพสังคมจากอดีตจนถึงปจจุบันทําใหระบบการผลิตและการใชพลังงานตางๆเปลี่ยนแปลงไปอยางรวดเร็วอยางที่ไมเคยเกิดขึ้นมากอน และเปนการเปลี่ยนแปลงที่มีประสิทธิภาพที่ทําใหเกิดการสรางงานจํานวนมาก เชน การนําพลังงานสัตวมาใชรวมแทนการใชพลังงานมนุษยเพียงอยางเดียว และตอมาก็มีการใชพลังงานจากใบพัดและกังหันนํ้า ซึ่งระบบอุตสาหกรรมตางๆท่ีเกิดขึ้นนั้นมีความสัมพันธโดยตรงกับระบบเศรษฐศาสตรและสังคม อีกทั้งยังสงผลตอความเปนอยูและการพัฒนาของมนุษยในแตละยุคสมัย เครื่องกลแตละประเภทมีความสามารถในการทํางานที่แตกตางกันโดยขึ้นอยูกับพลังงานที่ไดรับ ทั้งน้ีไดมีการบันทึกเก่ียวกับการผลิตพลังงานมาตั้งแตสมัยอเล็กซานเดอร เชน การปฏิรูปพลังงานเครื่องกลดวยไอน้ําไดเกิดขึ้นในชวงศตวรรษที่ 17 และ 18 และมีการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญอีกคร้ังในสมัยของโทมัส นิวโคเมน (Thomas Newcomen) และเจมส วัตต (James Watt) เม่ือประมาณชวงป พ.ศ. 2243 ซึ่งนับไดวาเปนตนกําเนิดของเครื่องจักรพลังงานไอน้ําและเปนการเปดโลกทัศนของการผลิตพลังงานครั้งสําคัญ ในป พ .ศ . 2423 โรงงานของนายโทมัส เอดิสัน (Thomas Edison) ที่ตั้งอยูที่เมืองนิวยอรกไดผลิตพลังงานไฟฟาใหแกสถาบันการเงินวอลลสตรีท (Wall Street) และอาคารของหนังสือพิมพนิวยอรกไทม (New York Times) โดยใชถานหินซึ่งใหพลังงานแกเคร่ืองจักรไอนํ้าที่ติดกับเครื่องผลิตกระแสไฟฟาเคร่ืองแรกของโลกท่ีเขาผลิตขึ้น อีกหน่ึงปตอมาไดมีการผลิตเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังนํ้าขึ้นที่เมืองแอปเพิลตัน มลรัฐวิสคอนซิน ดวยหลักการเดียวกันกับการใชกระแสนํ้าที่ทําใหเคร่ืองสีขาวหมุนเพ่ือชวยใหเกษตรกรไดรับความสะดวกในการทํางาน และในชวงระยะเวลาเพียงไมก่ีปหลังจากน้ันนายเฮนรี่ ฟอรด (Henry Ford) ไดวาจางนายโทมัส เอดิสัน (Thomas Edison) ใหสรางเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้าขนาดเล็กเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟาใหกับบานของตนที่มลรัฐมิชิแกนดวย ในชวงปลายศตวรรษที่ 18 (ประมาณป พ.ศ. 2342) ไดมีการนําเอาเชื้อเพลิงชนิดใหมที่เรียกกันวาปโตรเลียม (Petroleum) มาใช แตเชื้อเพลิงปโตรเลียมน้ีกลับกลายเปนผลิตภัณฑใหมที่ทําใหผูคนไดรับความเดือดรอนเน่ืองจากทําใหน้ําด่ืมสกปรก ทั้งนี้ในชวงศตวรรษตอมานํ้ามันปโตรเลียมไดถูกพัฒนาและนํามาใชในกระบวนการสันดาบภายในเคร่ืองยนตจึงทําใหมีการผลิตนํ้ามันปโตรเลียมขึ้นอีกคร้ัง ซึ่งในเวลานั้นเชื้อเพลิงปโตรเลียมมีราคาสูงมากรวมทั้งมีการนํามาจําหนายโดยกลุมพอคาขายปลีกที่ขายสินคาจําพวกยาและนํ้ามันบางกลุมเทาน้ัน นอกจากนี้น้ํามันปโตรเลียมยังใชเปนวัตถุดิบที่ใชในการจุดไฟแทนน้ํามันที่ไดจากปลาวาฬ หลังจากที่โรงผลิตพลังงานจากน้ํามันที่ไดจากปลาวาฬไดเริ่มปดตัวลง ในชวงน้ีเองยานพาหนะตางๆท่ีทํางานโดยไมใชแรงงานสัตวไดรับความนิยมในหมูคนมีฐานะ จนกระท่ังนายเฮนรี่ ฟอรดไดออกแบบและผลิตรถยนตที่ใชนํ้ามันในระดับอุตสาหกรรมขึ้นตามโมเดลรูปตัวที (T-model) ที่เขาไดคิดคนขึ้น ซึ่งรถยนตประเภทนี้นับไดวาเปนรถยนตที่ประหยัดนํ้ามันมากที่สุดในเวลานั้น

5

คือสามารถวิ่งไดระยะทาง 13 ถึง 21 ไมลตอแกลลอน หรือประมาณ 5-9 กิโลเมตรตอลิตร และรถยนตที่สรางขึ้นตามโมเดลรูปตัวทีนั้นยังสามารถวิ่งไดดวยการใชน้ํามันกาดคีโรซีน (Kerosine) หรือนํ้ามันอีเทอรนอล (Ethanol)

ในเวลาตอมาเนื่องดวยราคาของรถยนตที่ต่ําลง รวมถึงมีการขยายการใชพลังงานไฟฟาเปนวงกวางออกไปและเพ่ิมมากขึ้น จึงทําใหการใชพลังงานของมนุษยเกิดการเปลี่ยนแปลงมาจนถึงปจจุบัน และเปนสาเหตุหลักทําใหเกิดโรงงานผลิตพลังงานประเภทตางๆ เชน โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากถานหิน และแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังน้ํา ตลอดจนแหลงผลิตสายไฟฟาที่ใชในการสงพลังงานไฟฟาที่มีความยาวหลายรอยไมลเพ่ือใชสงพลังงานไฟฟาระหวางแหลงผลิตพลังงานกับเมืองตางๆ ตลอดจนการสงพลังงานไฟฟาไปยังเขตที่ไฟฟาเขาไมถึงในชวงวิกฤตเศรษฐกิจ (Great Depression) ในป พ.ศ. 2473 อัตราการใชพลังงานเติบโตอยางรวดเร็วและมีปริมาณเพ่ิมขึ้นเปนเทาตัวในระยะเวลาทุกๆ 10 ป ถึงแมวาอัตราคาใชจายในการผลิตพลังงานไฟฟาน้ันมีแนวโนมที่ต่ําลงอยางคงที่ แตประเด็นเก่ียวกับการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ (Energy Efficiency) นั้นก็ยังคงเปนเรื่องที่ผูบริโภคยังไมคอยใหความสําคัญและสนใจมากเทาที่ควร หลังจากสงครามโลกครั้งที่สองซึ่งเปนชวงที่รัฐบาลสหรัฐฯ พยายามสํารวจหาพื้นที่ที่เหมาะสมเพ่ือใชในการคนควาวิจัยเก่ียวกับอะตอมที่สามารถนํามาใชในการผลิตกระแสไฟฟาได จึงทําใหมีการวางแผนที่จะกอตั้งโรงงานพลังงานนิวเคลียรขึ้นเปนจํานวนมากกวา 200 แหงทั่วประเทศ และบานเรือนที่ปลูกสรางขึ้นใหมนั้นก็ไดมีการติดตั้งระบบการทําความรอนที่เกิดจากพลังงานไฟฟา ในขณะเดียวกันปริมาณการใชน้ํามันเชื้อเพลิงนั้นก็ไดเพ่ิมขึ้นอยางรวดเร็ว ตลอดจนปริมาณรถยนตที่เพ่ิมขึ้นอยางมากมายในชวงป พ.ศ. 2493 - 2512 โดยในป พ.ศ. 2513 อัตราเฉลี่ยการใชน้ํามันเชื้อเพลิงของรถยนตในประเทศสหรัฐฯอยูที่ 13.5 ไมลตอแกลลอน โดยที่น้ํามันเชื้อเพลิงหนึ่งแกลลอนนั้นมีราคาต่ํากวา 25 เซนต จนกระทั่งเม่ือป พ.ศ. 2516 สหรัฐฯ ไดใหการสนับสนุนประเทศอิสราเอลในสงครามระหวางประเทศอาหรับ ซึ่งเปนผลทําใหกลุมประเทศอาหรับที่ผลิตนํ้ามันหยุดการจัดสงนํ้ามันใหกับสหรัฐฯ และประเทศตางๆที่อยูในแถบตะวันตก มีผลใหราคานํ้ามันสูงขึ้นเปน 3 เทาในชวงขามคืน หลังจากน้ันในป พ .ศ. 2522 เม่ือโมฮาหมัด รีซา ชา พาวาลิ (Mohammad Reza Shah Pahlavi) หรือที่รูจักกันในนามวาชารออฟอิหราน (Shah of Iran) ไดถูกขับไลโดยนายอยาตุเลาะห โคไมนี (Ayatollah Khomeini) ซึ่งเปนผูนําทางศาสนาและนักการเมืองที่เขามาทําการเปลี่ยนระบอบการปกครอง ทําใหราคานํ้ามันสูงขึ้นถึง 150 เปอรเซ็นตภายในชวงระยะเวลาไมก่ีสัปดาห ดังน้ันจึงสงผลใหประธานาธิบดีคารเตอรของสหรัฐฯ ตองออกมาแถลงการณฉุกเฉินผานส่ือตางๆเพ่ือกระตุนการประหยัดนํ้ามัน โดยในชวงป พ .ศ . 2523 ราคาน้ํามันเฉลี่ยตอบารเรลอยูที่ 45 เหรียญสหรัฐฯ หลังจากเหตุการณลมลางกษัตริยของอิหรานสิ้นสุดลงไมนานนัก บริษัทผลิตพลังงานนิวเคลียรที่มีชื่อวาทรี ไมล ไอซแลนด (Three Miles Island) ก็ไดรับผลกระทบอันเนื่องจากความผิดพลาดและลมเหลวทางดานเคร่ืองกลและการปฏิบัติการเปนจํานวนหลายครั้ง เหตุการณดังกลาวที่เกิดขึ้นกับบริษัททรีไมลไอซแลนดนับไดวาเปนเหตุการณสุดทายที่กอใหเกิดปญหากับอุตสาหกรรมการผลิตพลังงาน

6

ไฟฟาดวยพลังงานนิวเคลียร จึงไดมีการส่ังหยุดโครงการกอตั้งโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานนิวเคลียรตั้งแตนั้นเปนตนมา ทั้งน้ีเนื่องจากสาเหตุหลายประการ เชน ตองการเงินลงทุนเปนจํานวนหลายพันลานเหรียญสหรัฐฯ ภาวะเงินเฟอและความตองการพลังงานไฟฟาที่ลดลง เน่ืองจากสหรัฐฯ ไดมีการนําเอานโยบายการอนุรักษพลังงานแหงชาติมาใช นอกจากน้ันรัฐบาลสหรัฐฯ ไมอนุญาตใหสรางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานนิวเคลียรหลังจากป พ.ศ. 2521 รวมถึงการทําการระงับคําสั่งใหสรางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานนิวเคลียรที่มีมากอนหนาป พ.ศ. 2516 (Union of Concerned Scientists, n.d.) 2. ความเปนมาทางดานการผลิตและการใชพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกา การใชพลังงานในสหรัฐอเมริกาสะทอนใหเห็นถึงหลักการทางวิทยาศาสตรในดานตางๆ ตั้งแตสมัยอาณานิคม (Colonial Time) เชน พลังงานที่ไดจากไมเปนพลังงานหลักที่ใชผสมผสานกับพลังงานชนิดอ่ืนและไมยังคงเปนเชื้อเพลิงหลักอยางตอเนื่อง ซึ่งการพัฒนาในยุคตอมาแสดงใหเห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในการผลิตพลังงานชนิดตางๆอยางชัดเจน โดยถานหินเปนวัตถุดิบชนิดใหมที่เขามาแทนที่ไมเพ่ือใชในการผลิตพลังงานของสหรัฐฯ ในชวงป พ.ศ. 2428 จนกระทั่งเม่ือป พ.ศ. 2494 เชื้อเพลิงปโตรเลียมไดเร่ิมเขามามีบทบาทในการใหพลังงานความรอนแทนที่ถานหิน แตหลังจากนั้นเพียงอีกไมก่ีปเชื้อเพลิงปโตรเลียมก็ถูกแทนที่ดวยกาซธรรมชาติ สวนพลังงานที่ไดจากนํ้าและพลังงานนิวเคลียรนั้นมีขึ้นเม่ือประมาณป พ.ศ. 2433 และ พ.ศ. 2500 ตามลําดับ นอกจากน้ียังมีการใชพลังงานท่ีผลิตไดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยดวย ทั้งน้ีพลังงานความรอนจากดวงอาทิตยและพลังงานความรอนใตพิภพเปนแหลงพลังงานที่ไดรับการพัฒนาเทคโนโลยีอยางตอเนื่องเพ่ือใชเปนพลังงานในอนาคต ในขณะที่ปโตรเลียมและกาซธรรมชาติก็ยังคงเปนพลังงานที่มีบทบาทสําคัญตอการเปลี่ยนแปลงทางดานการพัฒนาการผลิตและการใชพลังงานทดแทน (EIA: Introduction, n.d.) ประเทศสหรัฐอเมริกาน้ันจัดไดวาเปนประเทศหนึ่งในโลกที่มีความอุดมไปดวยทรัพยากรธรรมชาติซึ่งในป พ.ศ. 2319 นั้นเปนปที่สหรัฐฯไดประกาศอิสระภาพจากอังกฤษและพลังงานเกือบทั้งหมดที่ใชในประเทศไดมาจากพลังงานสัตวและการใชไมเปนเชื้อเพลิง ซึ่งในขณะนั้นยังไมมีการคนพบและนําถานหินและปโตรเลียมมาใชใหเกิดประโยชน แตกลับมีการใชกังหันชนิดตางๆท่ีประดิษฐขึ้นเพ่ือใชผลิตพลังงานจากน้ํา หรือการใชลมในการเดินทางหรือขนสงทางเรือ

ประเทศสหรัฐอเมริกาจัดเปนประเทศหนึ่งที่อุดมไปดวยทรัพยากรธรรมชาติ ในป พ.ศ. 2319 ซึ่งเปนปที่สหรัฐฯไดประกาศอิสระภาพจากประเทศอังกฤษและพลังงานเกือบทั้งหมดที่ใชในประเทศไดมาจากพลังงานสัตวและการใชไมเปนเชื้อเพลิง ซึ่งในขณะนั้นยังไมมีการคนพบและนําถานหินและปโตรเลียมมาใชใหเกิดประโยชน แตกลับมีการใชกังหันชนิดตางๆท่ีประดิษฐขึ้นเพ่ือใชผลิตพลังงานจากน้ํา หรือการใชลมในการเดินทางหรือขนสงทางเรือ

7

รูปที่ 1.2 แสดงปริมาณการใชพลังงานจากแหลงพลังงานตางๆในป พ.ศ. 2178-2543

ของประเทศสหรัฐอเมริกา (ควอดริลเลียน บีทียู)

(ที่มา: EIA, n.d.)

เชื้อเพลิงที่ไดจากไมเปนพลังงานที่ชวยขยายการเจริญเติบโตทางดานเศรษฐกิจของประเทศตลอดระยะเวลาที่ผานมา แตเม่ือวัตถุดิบที่ใชในการผลิตพลังงานเริ่มลดลง ทําใหสหรัฐฯตองทําการคนหาพลังงานชนิดอ่ืนเขามาทดแทน เชน ในชวง 30 ปแรกของศตวรรษที่ 19 (พ.ศ. 2344 - 2374) ดังแสดงในรูปที่ 1.2 ชี้ใหเห็นวาถานหินไดถูกนํามาใชในการผลิตพลังงานมากข้ึน เชน การใชถานหินในอุตสาหกรรมเตาหลอมโลหะ (Blast Furnaces) และการใชในอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงถานหินเหลว (Coal-gas) เพ่ือใหแสงสวางในเวลากลางคืน ในขณะเดียวกันก็มีการใชกาซธรรมชาติเพ่ือใหแสงสวางดวย ตอมาในชวงป พ.ศ. 2383 - 2403 ไดมีการทดลองโดยนําเอาพลังงานกระแสไฟฟาไปใชกับรถไฟที่แลนดวยแบตเตอรี่ แตพลังงานที่ไดจากแรงงานสัตวก็ยังเปนพลังงานที่คนอเมริกันนํามาใชอยางตอเน่ืองเปนระยะเวลาหลายสิบป ถึงแมวาจะมีการพัฒนาทางดานเคร่ืองกลจะเกิดขึ้นอยางมากมายในชวงเวลาดังกลาวรวมถึงการสรางโรงงานปนฝาย เคร่ืองเก็บผลผลิตทางการเกษตร ซึ่งการพัฒนาเครื่องกลตางๆเหลาน้ันไดสงผลใหปริมาณผลผลิตเพ่ิมขึ้นมากกวาที่ไดจากแรงงานสัตวหรือมนุษย ดังน้ันการกระตุนใหเกิดการพัฒนาเคร่ืองจักรกลจึงมีความสําคัญอยางยิ่งเชนกัน อยางไรก็ตามในชวงกลางศตวรรษจึงสามารถพิสูจนใหเห็นไดวาปริมาณผลผลิตโดยรวมที่ไดจากเคร่ืองกลน้ันมีปริมาณมากกวาผลผลิตพลังงานที่ไดจากสัตว

การอพยพโยกยายที่อยูอาศัยของชาวอเมริกันเขาไปในแถบตะวันตกทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงเก่ียวกับพลังงานอยางชัดเจน เชน ชวงแรกของการกอสรางทางรถไฟในบริเวณที่ราบและภูเขาในแถบตะวันตกไดใชพลังงานจากไมเปนเชื้อเพลิงเปนหลัก และในเวลาตอมาไมนานนักถานหินก็ไดรับความสนใจมากขึ้นเนื่องจากถานหินเปนวัตถุดิบที่สามารถพบไดในแถบบริเวณนั้น อีกทั้งถานหินยังสามารถใหพลังงานไดยาวนานกวาพลังงานที่ไดจากไม นอกจากน้ันการสรางทางรถไฟยังใชระยะเวลานานขึ้นกวาที่ไดวางแผน

8

เอาไว จึงทําใหถานหินไดรับการพิจารณาใหเปนพลังงานที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพที่จะนํามาใชเปนวัตถุดิบหลัก และเปนแหลงพลังงานที่เหมาะสมที่สุดในขณะนั้น ในการผลิตเหล็กที่ใชทํารางและตะปูที่ใชตอกยึดราง ดังน้ันในชวงคร่ึงหลังของศตวรรษที่ 19 อุตสาหกรรมการขนสงและอุตสาหกรรมโรงงานจึงเติบโตอยางรวดเร็ว โดยที่ใชถานหินเปนเชื้อเพลิงสําคัญในการสงเสริมการเติบโตของอุตสาหกรรมตางๆมาโดยตลอด ประเทศสหรัฐอเมริกามีการขยายและพัฒนาระบบอุตสาหกรรมตางๆ มากขึ้นทําใหความตองการพลังงานของสหรัฐฯ เพ่ิมขึ้นอยางมหาศาล กลาวคืออัตราความตองการพลังงานสูงขึ้นถึง 4 เทาในชวงป พ.ศ. 2423 - 2461 อุตสาหกรรมตางๆ ที่เติบโตอยางรวดเร็วไดใชพลังงานจากถานหินเปนหลัก และในชวงเดียวกันน้ันเองการใชพลังงานไฟฟาในการใหพลังงานแกเคร่ืองใชไฟฟาตางๆก็เร่ิมมีมากขึ้น สวนการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียมนั้นเริ่มไดความนิยมมากขึ้น ในเวลาตอมาไดมีการกอตั้งแหลงผลิตเชื้อเพลิงปโตรเลียมที่มีชื่อวา Texas’s Vast Spindletop Oil Field ในป พ.ศ. 2444 และตามมาดวยการผลิตรถยนตในป พ.ศ. 2461 ซึ่งไดมีการสรางแผนงานการผลิตรถยนตเปนจํานวนหลายลานคัน หลังสงครามโลกคร้ังที่ 2 ไมนานนัก บริษัท Old King Coal ซึ่งเปนบริษัทผลิตเชื้อเพลิงที่ไดจากถานหินเปนหลักใหแกประเทศสหรัฐอเมริกาไดลมเลิกกิจการ โดยสงผลกระทบตอระบบการเดินทางขนสงทางรถไฟที่ใชถานหินเปนเชื้อเพลิงที่ตองหยุดชะงักลง และทําใหการคมนาคมขนสงโดยรถบรรทุกที่ใชน้ํามันเริ่มเขามาแทนท่ี รถบรรทุกและหัวรถบรรทุกตางๆเหลาน้ันใชน้ํามันดีเซลเปนเชื้อเพลิงใหพลังงาน ในขณะเดียวกันความตองการแรงงานในการผลิตเชื้อเพลิงและมาตรฐานความปลอดภัยในการปฏิบัติการท่ีสูงขึ้นทําใหคาใชจายในการผลิตพลังงานจากถานหินสูงขึ้นไปดวย เปนสาเหตุที่ทําใหอุตสาหกรรมตางๆ ตองพยายามหาแหลงพลังงานอ่ืนมาใชทดแทน และสาเหตุที่สําคัญอีกประการหน่ึงก็คืออุปกรณที่ใหความรอนมีแนวโนมที่จะไดรับความนิยมมากขึ้น อยางไรก็ตามอุตสาหกรรมถานหินก็ยังคงดําเนินการตอไปเนื่องจากเปนพลังงานหลักที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาทั่วประเทศ รวมถึงการใชพลังงานถานหินเพ่ือแขงขันกับการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังน้ําและการผลิตพลังงานไฟฟาจากการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียม รูปที่ 1.3 แสดงใหเห็นวาในปจจุบันพลังงานสวนใหญที่ผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกาก็ยังไดมาจากถานหินเปนหลัก อันดับสองและสามไดแกกาซธรรมชาติและน้ํามันดิบตามลําดับ

9

รูปที่ 1.3 การผลิตพลังงานตามแหลงที่มาสําหรับป พ.ศ. 2543 ของประเทศสหรัฐอเมริกา

(ที่มา : EIA, n.d.)

ถาพิจารณาจากประวัติแหลงที่มาพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกาจะเห็นไดวาประเทศสหรัฐอเมริกามีพลังงานใชไดอยางเพียงพอ ถึงแมวาถานหินจํานวนหนึ่งจะถูกสงมาจากประเทศอังกฤษในชวงที่อเมริกายังเปนประเทศอาณานิคมของอังกฤษก็ตาม แตในชวงปลายของทศวรรษที่ 50 (พ.ศ. 2494-2504) อัตราการผลิตและบริโภคพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกาก็ยังคงอยูในระดับที่เทาๆกัน หลังจากน้ันไมนานนักปริมาณการบริโภคพลังงานสูงกวาปริมาณการผลิตเล็กนอย และในชวงตนทศวรรษท่ี 70 (พ.ศ. 2514-2524) ปริมาณความแตกตางระหวางการผลิตและการบริโภคเริ่มมีความแตกตางอยางเห็นไดชัดดังแสดงไวในรูปที่ 1.4 ซึ่งแสดงปริมาณการผลิตและการใชพลังงาน รวมถึงปริมาณการนําเขาและสงออกพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกาในชวงทศวรรษตางๆ

รูปที่ 1.4 ปริมาณการผลิตและการใชพลงังาน รวมถึงปริมาณการนําเขาและสงออกพลังงานของประเทศ

สหรัฐอเมริการะหวาง พ.ศ. 2493-2543 (ที่มา : EIA, n.d.)

10

ในป พ.ศ. 2543 ประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตพลังงานไดประมาณ 72 ควอดริลเลียนบีทียู แตปริมาณพลังงานท่ีสงออกนั้นเพียงแค 4 ควอดริลเลียนบีทียูเทาน้ัน ปริมาณการใชพลังงานทั้งหมดรวมไดประมาณ 98 ควอดริลเลียนบีทียู และยังตองอาศัยพลังงานนําเขาอยางนอย 29 ควอดริลเลียนบีทียู นับไดวาเปนปริมาณพลังงานนําเขาที่มากกวาเม่ือป พ.ศ. 2493 ถึง 19 เทาดังแสดงในรูปที่ 1.5 แสดงปริมาณการผลิต จํานวนพลังงานที่ใช พลังงานนําเขาและสงออกป พ.ศ. 2543

รูปที่ 1.5 แสดงปริมาณการผลิต จํานวนพลังงานที่ใช พลังงานนําเขาและสงออกป พ.ศ. 2543


ประเทศสหรัฐอเมริกามีความตองการนําเขาพลังงานเพิ่มขึ้นโดยมีอัตราการใชน้ํามันปโตรเลียมที่สูงขึ้น อัตราน้ํามันเชื้อเพลิงปโตรเลียมนําเขาของสหรัฐเม่ือป พ.ศ. 2516 เปนจํานวน 6.3 ลานบารเรลตอวัน ซึ่ง 3.2 ลานบารเรลตอวันน้ันไดมาจากนํ้ามันดิบและ 3.0 ลานบารเรลตอวันน้ันมาจากผลิตภัณฑที่เปนสารกอบของปโตรเลียม เชนกาซธรรมชาติชนิดตางๆ ซึ่งเม่ือเดือนตุลาคม พ.ศ. 2516 กลุมประเทศอาหรับที่เปนสมาชิกขององคกรของประเทศสงออกน้ํามันปโตรเลียม (Organization of Petroleum Exporting Countries หรือ OPEC) ไดสั่งหามการขายนํ้ามันใหกับสหรัฐฯ จึงเปนผลทําใหราคาน้ํามันสูงขึ้นอยางมาก และปริมาณเชื้อเพลิงปโตรเลียมนําเขาตกลงเปนระยะเวลานานถึง 2 ป จึงสงผลใหราคานํ้ามันเชื้อเพลิงปโตรเลียมมีราคาสูงขึ้นเรื่อยๆ จนถึงป พ.ศ. 2524 ไดหยุดการนําเขานํ้ามันเชื้อเพลิงปโตรเลียม แตหลังจากนั้นในป พ.ศ. 2529 น้ํามันเชื้อเพลิงปโตรเลียมก็กลับมาเปนนํ้ามันนําเขาอีกคร้ัง ซึ่งปริมาณนําเขาอาจจะแตกตางกันไปในบางป เชน พ.ศ. 2533 พ.ศ. 2534 และป พ.ศ. 2538 แตเม่ือป พ.ศ. 2543 การนําเขานํ้ามันปโตรเลียมมีอัตราสูงติดอันดับรายงานการนําเขาเชื้อเพลิง ซึ่งเปนปริมาณสูงถึง 11 ลานบารเรลตอวันดังแสดงใน รูปที่ 1.6

11

รูปที่ 1.6 ปริมาณการนําเขานํ้ามันเชื้อเพลิงของประเทศสหรฐัอเมริกาตั้งแตป พ.ศ. 2503-2543


ประเทศสหรัฐอเมริกาใชน้ํามันเชื้อเพลิงนําเขาเปนระยะเวลาหลายปอยางตอเน่ือง ซึ่งการวัดผลิตภัณฑมวลรวมภายในประเทศ (GDP, Gross Domestic Product) เปนมาตรฐานอยางหน่ึงที่แสดงใหเห็นวาปริมาณพลังงานที่ใชในการผลิตผลิตภัณฑของสหรัฐฯ นั้นอยูในระดับที่สูงเม่ือเทียบกับการใชพลังงานในการผลิตผลิตภัณฑของประเทศอ่ืนๆ และถึงแมวาประสิทธิภาพในการใชพลังงานจะสูงขึ้นถึง 49 เปอรเซ็นตภายในชวงป พ.ศ. 2492-2543 แตปริมาณพลังงานที่ใชในการผลิตสินคาตอหนึ่งเหรียญสหรัฐฯไดลดลงจาก 20.6 พันบีทียูไปเปน 10.6 พันบีทียู อยางไรก็ตามจํานวนประชากรที่เพิ่มขึ้นและสภาพเศรษฐกิจของประเทศสหรัฐอเมริกามีลักษณะพลวัต จึงเปนปจจัยหลักที่ทําใหมีการใชพลังงานโดยรวมสูงขึ้น ปริมาณประชากรสหรัฐอเมริกาที่เพ่ิมขึ้นจาก 149 ลานคนในป พ.ศ. 2492 ไปเปน 281 ลานคนในป พ.ศ. 2543 (ซึ่งเปนอัตราที่เพ่ิมมากขึ้นถึง 89 เปอรเซ็นต) และปริมาณพลังงานที่ใชเพ่ิมขึ้นจาก 32 ควอดริลเลียนบีทียูไปเปน 98 ควอดริลเลียนบีทียู (สูงขึ้นถึง 208 เปอรเซ็นต) ทั้งน้ีสามารถสรุปไดวาปริมาณการใชพลังงานที่สูงขึ้น 63 เปอรเซ็นตตอคนมีผลทําใหอัตราการใชพลังงานเปลี่ยนไปจาก 215 ลานบีทียูในป พ.ศ. 2492 ไปเปน 350 ลานบีทียูในป พ.ศ. 2543

พลังงานมีบทบาทสําคัญตอการดําเนินการของโรงงานอุตสากรรมในประเทศสหรัฐอเมริกาอยางมากมีผลใหอัตราการใชพลังงานเพิ่มขึ้นอยางเปนสัดสวน ในชวงหลายปที่ผานมาน้ันประชากรสหรัฐอเมริกาใชเงินเปนจํานวนหลายแสนลานเหรียญสหรัฐฯ สําหรับเปนคาใชจายในการใชพลังงาน โดยพลังงานที่ใชนั้นสามารถแบงออกเปนกลุมได 4 กลุมใหญๆ ดังน้ี คือ การใชสําหรับที่อยูอาศัย การใชสําหรับภาคธุรกิจ การใชในภาคอุตสาหกรรมตางๆ และการใชเพ่ือการคมนาคมขนสง และไดพบวาการใชพลังงานในแหลงอุตสาหกรรมเปนการใชพลังงานในอัตราที่สูงที่สุดเม่ือเปรียบเทียบกับการใชพลังงานในแหลงอ่ืนๆ ดังแสดงไวในกราฟรูปที่ 1.7

12

รูปที่ 1.7 เปรียบเทียบการใชพลังงานในภาคสวนตางๆของประเทศสหรัฐอเมริกา

โดยการจําแนกตามลักษณะการใชงาน (ที่มา : EIA, n.d.)

จากกราฟขางตนจะเห็นไดวาการใชพลังงานในภาคอุตสาหกรรมมีการเปล่ียนแปลงอยางเห็นไดชัด สวนการใชพลังงานของแหลงอ่ืนๆ นั้นมีอัตราเพิ่มขึ้นอยางเปนสัดสวนและคงที่ เม่ือพิจารณาการใชพลังงานสําหรับแหลงที่อยูอาศัยและแหลงธุรกิจตามรูปที่ 1.8 จะเห็นไดวาถานหินเปนแหลงพลังงานที่ใชมากท่ีสุดในชวงป พ.ศ. 2494 (ค.ศ. 1951) แตหลังจากน้ันไมนานก็ไดมีการหยุดใชถานหินไปอยางรวดเร็ว สวนการใชน้ํามันเชื้อเพลิงปโตรเลียมนั้นเติบโตอยางชาๆ จนกระทั่งสูงสุดในป พ.ศ. 2515 (ค.ศ. 1972) และลดลงในเวลาตอมา และกาซธรรมชาติกลายมาเปนแหลงพลังงานท่ีมีการเติบโตมากท่ีสุดในป พ.ศ. 2515 (ค.ศ. 1972) และมีปริมาณการใชที่คอนขางสมํ่าเสมอ นอกจากน้ันจะเห็นไดวาพลังงานไฟฟาเปนพลังงานที่เร่ิมเขามามีบทบาทในป พ.ศ. 2492 (ค.ศ. 1949) และมีการขยายการใชอยางกวางขวางอยางตอเนื่องเชนกัน ซึ่งพลังงานสวนหนึ่งน้ันไดเสียไปกับกระบวนการผลิตและการกระจายการใชของพลังงานกระแสไฟฟา

รูปที่ 1.8 การใชพลังงานสําหรับที่อยูอาศยัและภาคธุรกิจ


13

การขยายการใชพลังงานไฟฟาสะทอนใหเห็นถึงการติดตั้งระบบพลังงานไฟฟาตางๆท่ีเพ่ิมขึ้นในครัวเรือนของประชากรสหรัฐฯ ซึ่งระบบตางๆดังกลาวตองพ่ึงพาอุปกรณอีเล็กทรอนิกสและระบบไฟฟา ในป พ.ศ. 2540 (ค.ศ. 1997) แหลงที่อยูอาศัยปริมาณ 99 เปอรเซ็นตมีโทรทัศนสี และ 47 เปอรเซ็นตใชเคร่ืองปรับอากาศ และ 85 เปอรเซ็นตของที่อยูอาศัยทั้งหมดมีตูเย็นเปนจํานวน 1 ตูตอครัวเรือน สวนที่เหลืออีก 15 เปอรเซ็นตใชตูเย็นถึง 2 ตูตอครัวเรือน รวมถึงผลิตภัณฑใหมๆก็เกิดขึ้นมากมาย ทําใหชาวอเมริกันใชเครื่องอุนอาหาร (Microwave) ปริมาณ 8 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2521 (ค.ศ. 1978) และปริมาณการใชเคร่ืองอุนอาหารเพิ่มขึ้นเปน 83 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2540 (ค.ศ. 1997) และผลสรุปจากการทําการเก็บขอมูลการใชเคร่ืองคอมพิวเตอรโดยองคกรขอมูลทางดานพลังงาน (Energy Information Administration: EIA) สรุปไดวาเม่ือป พ.ศ. 2533 (ค.ศ. 1990) นั้น 16 เปอรเซ็นตของครัวเรือนทั้งหมดมีเคร่ืองคอมพิวเตอรตั้งแตหน่ึงเคร่ืองขึ้นไป และปริมาณการใชเคร่ืองคอมพิวเตอรเพ่ิมขึ้นเปน 2 เทาหรือเทากับ 35 เปอรเซ็นตในป พ.ศ 2540 (ค.ศ. 1997)

กอนป พ.ศ. 2493 (ค.ศ. 1950) บานเรือนจํานวนมากกวา 1 ใน 3 ของสหรัฐฯ ใชพลังงานความรอนจากถานหินในการใหพลังงานความรอนแกบานเรือนในฤดูหนาว หลังจากน้ันพลังงานถานหินถูกใชเพียงแค 0.2 เปอรเซ็นต ซึ่งในเวลาตอมากาซธรรมชาติและพลังงานไฟฟาไดกลายมาเปนแหลงพลังงานหลักที่ใหความรอนแกบานเรือน ปริมาณของกาซธรรมชาติถูกใชเพ่ิมขึ้นจากจํานวนหนึ่งในสี่เปนคร่ึงหน่ึงของปริมาณทั้งหมด และปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในประเทศนั้นเพ่ิมขึ้นจาก 0.6 เปอรเซ็นตเม่ือป พ.ศ. 2493 (ค.ศ. 1950) เปน 30 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2542 (ค.ศ. 1999) ซึ่งในปจจุบันน้ันพลังงานไฟฟาและกาซธรรมชาติยังคงเปนแหลงพลังงานหลักที่ใชในการใหความรอนและความเย็นแกอาคารสํานักงาน

เม่ือพิจารณาในสวนของภาคอุตสาหกรรมในรูปที่ 1.9 พบวาปริมาณการใชกาซธรรมชาติและเชื้อเพลิงปโตรเลียมเพ่ิมขึ้นอยางคงที่และเปนอัตราสวนที่เทาๆกัน จนกระทั่งมีการลดปริมาณนําเขานํ้ามันเม่ือป พ.ศ. 2516 (ค.ศ. 1973) ซึ่งเปนปที่ปริมาณการใชน้ํามันเกิดการเปลี่ยนแปลงอยางมากตามกราฟที่แสดงในรูปที่ 1.9 สวนการใชพลังงานถานหินที่เคยเปนพลังงานหลักนั้นกลับลดลง แตพลังงานไฟฟายังคงเพ่ิมขึ้นอยางคงที่

รูปที่ 1.9 การใชพลังงานในภาคอุตสาหกรรมของประเทศสหรฐัอเมริกา


14

ในภาคอุตสาหกรรมไดใชพลังงานปริมาณสามในหาของพลังงานทั้งหมดสําหรับกระบวนการผลิตผลิตภัณฑชนิดตางๆ สวนพลังงานที่เหลือนั้นถูกนําไปใชทําเหมืองแร การกอสราง การปลูกพืช การประมงและการปลูกปา อุตสาหกรรมตางๆมีความจําเปนที่จะตองใชพลังงานเปนจํานวนมากไดแก หนวยงานที่ผลิตผลิตภัณฑจากปโตรเลียมและถานหิน ผลิตภัณฑสารเคมีและกระดาษ รวมถึงโรงงานผลิตเหล็ก นอกจากน้ันกาซธรรมชาติยังเปนพลังงานหลักอีกชนิดหน่ึงที่ใชมากในโรงงานอุตสาหกรรม กระบวนการทําความรอน การเดินเครื่องจักรและการใหความรอนแกโรงงาน ระบบถายเทอากาศและระบบการใหความเย็นซ่ึงลวนแลวเปนกระบวนการที่ใชพลังงานเปนจํานวนมากทั้งสิ้น พลังงานประมาณ 7 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่ใชในสหรัฐฯ เปนพลังงานที่ใชโดยที่ไมมีวัตถุประสงคที่เก่ียวของกับการผลิตเชื้อเพลิง เชน การผลิตยางมะตอย (Asphalt) น้ํามันที่ใชสําหรับการผลิตหลังคา การสรางและปรับสภาพถนน สวนกาซปโตรเลียมเหลวถูกใชในการเลี้ยงสัตวในแหลงปโตรเคมี การผลิตไขที่ใชสําหรับปดผนึกวัสดุ เคร่ืองสําอาง ยา น้ําหมึกและผลิตภัณฑประเภทกาวชนิดตางๆ และกาซสําหรับโรงงานผลิตสารเคมีและยาง

ความหลากหลายและการเปลี่ยนแปลงของการใชพลังงานแตละประเภทนั้นเปนปจจัยสําคัญที่หนวยงานตางๆ ไมวาจะเปนภาคอุตสาหกรรม ครัวเรือน ธุรกิจ ขนสงที่จะตองนํามาพิจารณาเพ่ือเลือกใชพลังงานที่เหมาะสมกับประเภทของงาน และหนวยงานตางๆท่ีไดกลาวมาแลวมักจะพ่ึงพาเชื้อเพลิงปโตรเลียมเปนหลักตั้งแตป พ.ศ. 2492 (ค.ศ. 1949) เปนตนมาดังแสดงในรูปที่ 1.10

รูปที่ 1.10 แสดงการใชพลังงานในการขนสงของประเทศสหรัฐอเมริกา


แนวโนมการนําเขาของเชื้อเพลิงปโตรเลียมกอนที่จะมีการส่ังหามนําเขานํ้ามันในป พ.ศ. 2516 (ค.ศ. 1973) แสดงใหเห็นวาปริมาณการใชเชื้อเพลิงของเคร่ืองยนตนั้นต่ําลง ตลอดจนปริมาณการใชรถยนตที่ลดลงในชวง 2 ทศวรรษที่ผานมา แตในเวลาตอมาอัตราการใชเชื้อเพลิงไดเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีรูปแบบการใช

15

เชื้อเพลิงเปลี่ยนไป อาทิ อัตราความสิ้นเปลืองของเครื่องยนตที่ใชเชื้อเพลิงน้ันลดลง โดยจํานวนไมลตอแกลลอนที่ไดมีการปรับปรุงใหมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นดังแสดงในรูปที่ 1.11 (EIA: Total Energy, n.d)

รูปที่ 1.11 แสดงอัตราการใชน้ํามันของรถยนต


3. พลังงานทดแทนในประเทศสหรัฐอเมริกา (Alternative Energy) ถาลองหันมาพิจารณาในแตละชวงเวลาในเรื่องเก่ียวกับการใชพลังงานของมนุษยแลวจะเห็นไดวา

กอนที่เชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตว (Fossil Fuel) และพลังงานนิวเคลียร (Nuclear Energy) จะเขามามีบทบาทอยางแพรหลายในการใหพลังงาน มนุษยในสมัยโบราณไดรับความอบอุนดวยความรอนที่ไดจากแสงแดด การเผากิ่งไมและการใชไมเปนเชื้อเพลิงจากผลิตผลที่เกิดจากแสงแดดและธรรมชาติที่มีอยู หรือใชพลังลมและพลังนํ้าที่มีวัฎจักรมาจากการใหพลังงานของดวงอาทิตย ตลอดจนพลังงานท่ีไดจากมนุษยและสัตว มนุษยยังคงพ่ึงพาพลังงานสะอาดในรูปแบบตางๆเรื่อยมา เพียงแตวิธีการประยุกตการใชงานของมนุษยแตละชนชาตินั้นอาจจะแตกตางกัน เชน การตอใบพัดเรือกับกงลอที่สามารถหมุนดวยแรงลมหรือนํ้าโดยใชพลังงานกลท่ีไดในการผลิตพลังงานไฟฟา กรรมกรชาวจีนเก็บและเผามูลสัตวเพ่ือใชเปนพลังงานความรอนจากการหุงตม เชนเดียวกันกับกลุมผูบุกเบิกชาวอเมริกันและยุโรปที่ไดนําเอาวิธีการดังกลาวมาใชในเวลาที่ตองการพลังงานความรอน ดังน้ันเรื่องราวของพลังงานทดแทนจึงมีความเก่ียวของอยางตอเน่ืองกับการประดิษฐ การปรับเปลี่ยนและพัฒนาเทคโนโลยีตางๆ เพ่ือสงเสริมศักยภาพและปรับปรุงรูปแบบในการใชพลังงานทดแทนใหเกิดประโยชนอยางสูงที่สุด ทั้งน้ีผูเชี่ยวชาญทางดานพลังงานทดแทนใหความเห็นวาการใชเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตวนั้นเปนเพียงแคชวงกอนยุคอุตสาหกรรมเฟองฟูเทาน้ัน หลังจากนั้นพลังงานทดแทนจะเปนพลังงานที่มีบทบาทมากขึ้นอยางเห็นไดชัด

16

เทคโนโลยีพลังงานสะอาดบางประเภท อาทิ การใชกังหันลมและกังหันนํ้าเปนวิธีการผลิตพลังงานที่ใชกันมาเปนระยะเวลาหลายรอยปมาแลว กังหันที่ใชในการเพาะปลูกไดรับพลังงานจากการหมุนของวงลอซึ่งมีการใชงานมากอนคริสตศักราชและมีการใชงานกันมาอยางตอเน่ืองเปนระยะเวลายาวนาน ตามท่ีไดบันทึกไวในหนังสือ Domesday Book Survey of 1086 ของประเทศอังกฤษรายงานวาในบริเวณทางตอนใตและตะวันออกมีกังหันลมมากถึง 5,624 อัน และยังคนพบการใชกังหันลมและการใชงานจากเครื่องกลอ่ืนๆในบริเวณตางๆในทวีปยุโรป สวนชาวโรมันไดสรางกังหัน 16 ลอเพ่ือใชผลิตพลังงานซ่ึงสามารถผลิตพลังงานไดมากถึง 40 แรงมาที่ใชกันอยูในบริเวณเมืองอารเลส ประเทศฝรั่งเศส อีกทั้งยังมีการสรางกังหันน้ําที่มีความสูงถึง 72 ฟุตที่มีชื่อวา Lady Isabella ซึ่งกังหันนี้สามารถผลิตพลังงานไดมากถึง 572 แรงมาเพ่ือใชงานในเหมืองแร Isle of Man ในป พ.ศ. 2397 ประเทศสหรัฐอเมริกาไดนําเอากังหันลมมาใชในการผลิตพลังงานตั้งแตชวง พ.ศ. 901 ในบริเวณตะวันออกกลางของประเทศ และมีการใชพลังงานที่ผลิตจากกังหันลมอยางตอเน่ืองนับตั้งแตนั้นเปนตนมาเพ่ือการเพาะปลูก ปมนํ้า ผลิตเหล็ก เลื่อยไมและบดชอลกหรือออย และในชวงศตวรรษที่ 19 (พ.ศ. 2444) เปนตนมาชาวไรสหรัฐฯทําการติดตั้งกังหันลมขนาดเล็กจํานวนมากเพื่อปมนํ้าสําหรับใชในครัวเรือนหรือเลี้ยงสัตว แตปจจุบันเทคโนโลยีที่เกิดจากการพัฒนากังหันลมสวนใหญนั้นใชเพ่ือการผลิตกระแสไฟฟา

จากรูปที่ 1.12 แสดงใหเห็นวาพลังงานที่ใชในการสาธารณูปโภคนั้นเปนพลังงานที่ไดมาจากพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) และพลังงานนิวเคลียรในปริมาณที่เทาๆกัน การผลิตพลังงานไฟฟาจากนํ้าที่ไหลมาจากเข่ือนนั้นนับไดวาเปนพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียนที่ผลิตไดเปนจํานวนมากที่สุดในประเทศ และถึงแมวาในป พ.ศ. 2543 จะเปนปที่ปริมาณพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังนํ้าจะมีจํานวนไมมากนัก แตก็ยังคงเปนพลังงานทดแทนที่สูงถึง 46 เปอรเซ็นตเม่ือเทียบกับปริมาณพลังงานหมุนเวียนทั้งหมดที่ผลิตไดภายในประเทศ จากเหตุผลดังกลาวจึงทําใหรัฐบาลใหการสนับสนุนสิ่งปลูกสรางเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้าหลายแหง เชน การสรางเข่ือนระหวางเทือกเขาทางตะวันตกแถบลุมนํ้าโคลัมเบียและหุบเขาแถบแมน้ําเทนเนสซี รวมถึงการสรางแหลงผลิตพลังงานขนาดเล็กตางๆท่ัวประเทศ

รูปที่ 1.12 แสดงการใชพลังงานประเภทตางๆตั้งแตป พ.ศ. 2493-2543

(ที่มา : EIA, 2008)

17

พลังงานสวนมากที่ไดมาจากไมและของเสียสิ่งปฏิกูลเปนปริมาณมากเกือบคร่ึงหน่ึงของพลังงานทั้งหมดเม่ือเทียบกับพลังงานทั้งหมดในป พ.ศ. 2543 พลังงานเหลาน้ันรวมถึงพลังงงานที่ไดจากเมทานอล เอทานอล ถานหินเลน ไม เศษไม ของเสียที่ไดจากเทศบาลหรือการกสิกรรม ฟาง ยาง แหลงขยะ น้ํามันปลาและอ่ืนๆ อยางไรก็ตามไมและผลิตภัณฑที่ไดจากไมเปนวัตถุดิบหลักที่ไดจากชีวมวล นอกจากน้ันยังเปนวัตถุดิบที่สําคัญสําหรับอุตสาหกรรมผลิตกระดาษและไม

สวนพลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy) เร่ิมเขามามีบทบาทในการใหพลังงานตั้งแตป พ.ศ. 2503 ซึ่งในป พ.ศ. 2543 นั้นประเทศสหรัฐอเมริกาน้ันไดใชพลังงานความรอนใตพิภพจํานวนมากถึง 5 เปอรเซ็นตของพลังงานทดแทนทั้งหมด (EIA: Renewable Energy, n.d) สหรัฐอเมริกามีความจําเปนอยางยิ่งในการดําเนินการพัฒนาการผลิตพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียนชนิดตางๆ เพ่ือสนองตอบวัตถุประสงคตางๆตามนโยบายทางดานพลังงานของประเทศและความตองการของผูบริโภค ตลอดจนเปนการลดปญหามลภาวะทางอากาศที่มีอยู หรือภาวะโลกรอนที่กําลังจะเกิดขึ้น 4. นโยบายพลังงานของประเทศสหรัฐอเมริกาในรัฐบาลปจจุบัน

ประเทศสหรัฐอเมริกาใหความสนใจเรื่องพลังงานมาเปนระยะเวลายาวนาน และถือวาเปนนโยบายที่ทาทายอยางหน่ึงในการบริหารประเทศ เน่ืองจากการนําเขานํ้ามันจากตางประเทศมีแนวโนมที่จะทําใหเกิดปญหาตางๆมากมาย เชน ความม่ันคงของประเทศลดลง ผลกระทบที่เกิดกับระบบเศรษฐกิจและทําใหเกิดสภาพตึงเครียดทางดานการเงินของกลุมครอบครัวชนชั้นทํางานทั่วทั้งประเทศ อีกทั้งยังมีผลทําใหสภาพแวดลอมเกิดมลภาวะ ประธานาธิบดีโอบามาและรองประธานาธิบดีไบเดนจึงมีแผนการในการลงทุนทางดานพลังงานทดแทนเพ่ือการลดการนําเขาของน้ํามันเชื้อเพลิงจากตางประเทศและมุงเนนที่จะลดสภาวะโลกรอน ตลอดจนการสรางงานนับลานภายในประเทศสําหรับชาวอเมริกัน โดยท่ีแผนการดําเนินงานดานพลังงานและสิ่งแวดลอมของสหรัฐฯ มีดังตอไปน้ี

• การสรางงานใหม ถึง 5 ลานอัตราดวยเงินสนับสนุน 150,000 ลานเหรียญฯ ภายในระยะเวลา 10 ปเพ่ือเปนการกระตุนกลุมผูสนใจอิสระเขารวมการพัฒนาและสรางความม่ันคงทางดานพลังงานทดแทนตอไป (White House, 2008) ซึ่งเม่ือวันที่ 11 กุมภาพันธ พ.ศ. 2551 ประธานาธิบดีโอบามาไดแถลงขาวเกี่ยวกับการแกไขปญหาดังกลาวดวยการจัดสรรเงินจํานวน 210,000 ลานเหรียญสหรัฐฯ เพ่ือสรางงานที่เก่ียวกับการกอสรางและงานที่เก่ียวของกับสิ่งแวดลอมในชวงระยะเวลามากกวา 10 ปจากน้ีไป โดยการแบงเงินออกเปนสองสวนคือ จํานวนแรกซึ่งเปนจํานวน 150,000 เหรียญสหรัฐฯ เพ่ือสรางงานที่เรียกวางานสีเขียวขึ้นจํานวน 5 ลานอัตรา ซึ่งงานดังกลาวน้ันเปนงานที่เก่ียวกับการพัฒนาแหลงพลังงานและส่ิงแวดลอม สวนเงินอีกจํานวน 60,000 ลานเหรียญสหรัฐฯ นั้นจะใชในการสนับสนุนธนาคารเพื่อการลงทุนสําหรับสิ่งปลูกสรางขนาดใหญ เชน การสรางทางยกระดับ สะพาน สนามบินและโครงการสาธารณะตางๆ (MSNBC, 2008)

18

• การลดปริมาณการนําเขานํ้ามัน จากประเทศในตะวันออกกลางและเวเนซูเอลาใหนอยลงกวาที่เคยนําเขาในปจจุบันในชวงระยะเวลา 10 ป (White House, 2008) หน่ึงในการลดปริมาณการพ่ึงพาน้ํามันนําเขาจากตางประเทศนั้นสามารถทําไดดวยการออกแบบยานพาหนะที่ใชพลังงานที่สามารถผลิตเองไดภายในประเทศ ซึ่งพลังงานที่หมายถึงในที่นี้คือการใชพลังงานไฟฟาแทนพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิง โดยสหรัฐฯไดมีนโยบายตางๆสนับสนุนการผลิตรถยนตที่ใชพลังงานรวมระหวางพลังงานไฟฟากับพลังงานเชื้อเพลิงที่มีชื่อวาพลักอินไฮบริดอีเลคทริควีฮีเคิล (Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs)) (National Journal, 2009)

• การเพิ่มรถที่ใชพลังงานผสม ซึ่งเปนรถท่ีสามารถวิ่งได 150 ไมลตอแกลลอนจํานวน 1,000,000 ลานคันภายในป พ.ศ. 2558 โดยท่ีรถเหลาน้ีเปนรถท่ีผลิตภายในประเทศ (White House, 2008) เม่ือวันที่ 26 มกราคม พ. ศ. 2552 ประธานาธิบดีโอบามาไดแถลงการณเก่ียวกับการลดการพึ่งพาน้ํามันนําเขาจากตางประเทศดวยการใหคําแนะนําแกกระทรวงคมนาคมใหออกนโยบายใหสอดคลองกับกฎมาตรฐานการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพที่ใชควบคุมกลุมผูผลิตรถยนตที่ผลิตในป พ.ศ. 2554 ซึ่งมาตรฐานที่ใชนี้มีชื่อวาโครงการประหยัดนํ้ามันเชื้อเพลิง (Corporate Average Fuel Economy) มาตรฐานฉบับนี้เริ่มตนขึ้นเม่ือป พ.ศ. 2518 ในชวงที่มีการหยุดการสงนํ้ามันเขาใหแกสหรัฐฯ ของกลุมประเทศอาหรับ (White House, 2009)

• ขยายการใชพลังงานที่ใชมาจากพลังงานทดแทน 10 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดภายในป พ.ศ. 2555 และ 25 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดภายในป พ.ศ. 2568 (White House, 2008) ประธานาธิบดีโอบามาไดออกนโยบายขยายการใชพลังงานทดแทน เชน พลังงานจากแสงอาทิตย พลังงานลม หรือพลังงานความรอนใตพิภพเขามาทดแทนการใชพลังงานที่ไดจากนํ้ามันเชื้อเพลิง ซึ่งกําหนดใหใชพลังงานทดแทนเปนจํานวน 10 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่ใชในสหรัฐฯภายในป พ.ศ. 2555 นอกจากน้ันยังไดคาดหวังวาภายในป พ.ศ. 2568 สหรัฐฯนาจะสามารถใชพลังงานทดแทนไดถึง 25 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่ใชภายในประเทศ (Politifact, 2009)

• การบังคับใชโครงการกําหนดปริมาณกาซคารบอนไดออกไซดที่บริษัทแตละแหงสามารถปลอยได เพ่ือลดภาวะเรือนกระจกในปริมาณ 80 เปอรเซ็นตภายในป พ.ศ. 2593 (White House, 2008) เพ่ือเปนการสนองนโยบายเพื่อลดอัตราการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดสูบรรยากาศโลกนั้น รัฐบาลสหรัฐฯ จะตองทําการกําหนดปริมาณการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดใหต่ําลงถึง 80 เปอรเซ็นต ดวยการใชปริมาณการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดในป พ.ศ. 2533 เปนเกณฑ ทั้งน้ีการควบคุมปริมาณการปลอยกาซดังกลาวนาจะเปนผลสําเร็จภายในป พ.ศ. 2593 และโครงการดังกลาวน้ีจะอนุญาตใหหนวยงานธุรกิจตางๆทําการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดไดตามนโยบายที่ทางรัฐบาลกําหนดขึ้นเทาน้ัน (Center for American Progress, 2008)

19

5. บทสรุปเก่ียวกับบทบาทของพลังงานหมุนเวียนที่มีตอประเทศสหรัฐอเมริกา การใชพลังงานหมุนเวียนไมไดเปนสิ่งใหมที่เกิดขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งนับเปนระยะเวลา

มากกวา 150 ปมาแลวที่มีการใชเศษซากไมเปนเชื้อเพลิงในการใหพลังงานซึ่งปริมาณพลังงานที่ไดนั้นสูงถึง 90 เปอรเซ็นตของปริมาณความตองการพลังงานทั้งหมด แตในปจจุบันน้ันถานหิน เชื้อเพลิงปโตรเลียมและกาซธรรมชาติมีบทบาทมากขึ้นจึงทําใหสหรัฐฯพ่ึงพาไมและผลิตภัณฑที่เคยเปนแหลงพลังงานหลักนอยลง อีกทั้งสหรัฐฯยังคงตองทําการคนหาแหลงพลังงานทดแทนอื่นๆตอไปเพ่ือใชเปนหนทางใหมที่จะใชพลังงานเหลาน้ันใหเปนประโยชนตอไป

เม่ือป พ.ศ. 2550 ปริมาณการใชพลังงานทดแทนในสหรัฐฯรวมไดประมาณ 6.8 ควอดิลเลียนบีทียู (quadrillion BTU หรือ 6.8 x 1015) หรือประมาณ 7 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่ใชทั่วประเทศ ซึ่งเม่ือป พ.ศ. 2540 เปนปที่ปริมาณการใชพลังงานทดแทนสูงที่สุดคือ 7.2 ควอรดิลเลียนบีทียู

พลังงานทดแทนมากกวาครึ่งหนึ่งถูกใชในการผลิตกระแสไฟฟา รองลงไปคือการใชผลิตพลังงานความรอนและไอน้ําเพ่ือใชในโรงงานอุตสาหกรรม สวนเชื้อเพลิงทดแทนชนิดตางๆไดแก เชื้อเพลิงอีเทอรนอลใชสําหรับการขนสงและเพื่อผลิตความรอนสําหรับอาคารบานเรือนและท่ีอยูอาศัยดังแสดงไวในรูปที่ 1.13

พลังงานทดแทนมีบทบาทที่สําคัญเน่ืองจากเปนวัตถุดิบหลักที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟา เม่ือมนุษยหันมาใชพลังงานทดแทนชนิดตางๆมากขึ้น ก็มีผลทําใหปริมาณความตองการเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตวลดนอยลง และคุณสมบัติที่เดนที่สุดของพลังงานทดแทนชนิดตางๆ เชน พลังงานน้ํา พลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย ที่แตกตางจากพลังงานซากพืชซากสัตวก็คือไมทําการปลอยกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกและกอใหเกิดมลภาวะแกสิ่งแวดลอม

รูปที่ 1.13 แสดงปริมาณพลังงานทดแทนที่ใชในประเทศสหรัฐอเมริกาในป พ.ศ. 2550 (ที่มา : EIA: Renewable Energy, 2008)

20

ในอดีตที่ผานมานั้นพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังงานหมุนเวียนนั้นมีราคาที่แพงมากกวาพลังงานที่ผลิตจากซากพืชซากสัตว นอกจากน้ันแหลงผลิตพลังงานหมุนเวียนยังตั้งอยูในที่ที่หางไกล ซึ่งถาตองการนําเอาพลังงานเหลาน้ันมาใชก็มีความจําเปนที่จะตองตอสายสงกระแสไฟฟาเพ่ือสงพลังงานไฟฟาเขามาในเมืองที่ตองการ ซึ่งการติดตั้งสายสงกระแสไฟฟาน้ันก็มีคาใชจายที่สูงเชนกัน นอกจากน้ันพลังงานหมุนเวียนที่จัดอยูในประเภทพลังงานทดแทนชนิดตางๆน้ันยังไมสามารถนํามาใชไดตลอดเวลา เชน พลังงานแสงอาทิตยไมสามารถนํามาใชไดในวันที่มีเมฆบดบัง พลังงานลมมีกําลังไมเพียงพอที่จะหมุนกังหันลมไดในวันที่ลมสงบ หรือการผลิตกระแสไฟฟาดวยพลังน้ําน้ันไมสามารถทําไดในเวลาที่เกิดภาวะแหงแลง ในปจจุบันมีการผลิตและการใชเชื้อเพลิงทดแทนเติบโตขึ้นอยางรวดเร็วเนื่องจากเหตุผลตางๆดังตอไปน้ี ไดแก ราคาที่สูงขึ้นของน้ํามันเชื้อเพลิงและกาซธรรมชาติ การสนับสนุนโครงการที่สรางแรงจูงใจของรัฐบาลทั้งระดับประเทศและระดับภาครัฐ รวมถึงกิจกรรมที่เก่ียวของกับนโยบายทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2545 และ พ.ศ. 2548 ถึงแมวามนุษยยังสามารถพ่ึงพาพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิงที่ไมไดมาจากพลังงานทดแทนชนิดพลังงานหมุนเวียนก็ตาม แตความตองการพลังงานที่สูงขึ้นของมนุษยนั้นทําใหการใชเชื้อเพลิงทดแทนมีแนวโนมที่จะเติบโตมากขึ้นตอไปอีกในชวงระยะเวลา 30 ป (EIA: Renewable Energy, 2008) และในหัวขอตอไปจะกลาวถึงการพิจารณาของพลังงานทดแทนแตละประเภท

21

พลังงานแสงอาทิตย (Solar Energy) 1. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตย

พลังงานที่ไดจากแสงอาทิตยเกิดจากรังสีของดวงอาทิตยที่สองลงมายังโลกที่เราอาศัยอยู พลังงานแสงอาทิตยสามารถเปลี่ยนไปเปนพลังงานในรูปแบบตางๆได เชน พลังงานความรอนและพลังงานไฟฟา ในป พ.ศ. 2373 นักดาราศาสตรชาวอังกฤษจอหน เฮอรเชล (John Herschel) ไดใชกลองกักเก็บพลังงานความรอนจากแสงอาทิตยไว ซึ่งเขาใชเปนเครื่องมือดูดซับแสงอาทิตยเพ่ือเก็บความรอนเอาไวใชในการหุงตมอาหารในขณะที่เดินทางไปยังแอฟริกา ปจจุบันมนุษยสามารถใชพลังงานแสงอาทิตยในการทําประโยชนตางๆไดมากมาย นอกจากน้ันยังไดมีการพัฒนาเทคโนโลยีตางๆ เพ่ือเพิ่มประสิทธิภาพในการนําเอาพลังงานแสงอาทิตยมาใช เชน ระบบการรวมพลังงานแสงอาทิตย (Concentrating Solar Power System) ระบบการใหพลังงานความรอนที่เก็บสะสมเอาไว (Passive Solar Heating and Daylighting) ระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaic System) น้ํารอนที่เกิดจากการใหความรอนของดวงอาทิตย (Solar Hot Water) และกระบวนการใหความรอนแกพ้ืนที่ตางๆ (Solar Process Heat and Space Heating and Cooling) เปนตน ปจจุบันมีการใชพลังงานแสงอาทิตยทั้งในอาคารขนาดใหญและเล็ก เชน บานเรือนที่อยูอาศัย บริษัทและโรงงานอุตสาหกรรม การปรับปรุงพัฒนาประสิทธิภาพและการดําเนินการเพ่ือลดคาใชจายสามารถทําไดโดยการเลือกใชเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยที่เหมาะสมในการใหพลังงานแกระบบการทําความรอนและความเย็น กระบวนการทางการอุตสาหกรรม การผลิตพลังงานไฟฟาและการทํานํ้ารอน หรือแมแตการผลิตกระแสไฟฟาใหเพียงพอสําหรับการใชงานของหนวยงานนั้นๆ โดยไมตองใชพลังงานจากระบบผลิตพลังงานไฟฟาโดยตรง (Off-grid) หรือการขายพลังงานไฟฟาที่เหลือจากการผลิตใหกับหนวยงานตางๆ ตลอดจนการใชระบบการใหพลังงานความรอนที่เก็บสะสมเอาไว (Passive Solar Heating and Daylighting Design Strategies) เพ่ือสามารถชวยใหบานและอาคารสํานักงานตางๆ มีพลังงานใชไดอยางเพียงพอและใชพลังงานไดอยางมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกเหนือจากการใชพลังงานแสงอาทิตยในทองถิ่นหรือการใชพลังงานในอุตสาหกรรมขนาดเล็กแลว แหลงผลิตกระแสไฟฟายังสามารถใชประโยชนจากพลังงานของดวงอาทิตยและทําการพัฒนาระบบใหเกิดประโยชนสูงสุดแกผูบริโภคได เชน ระบบการรวมพลังงานแสงอาทิตย (Concentrating Solar Power Systems) เปนระบบผลิตกระแสไฟฟาจากดวงอาทิตยที่เปนอุตสาหกรรมขนาดใหญ ซึ่งเปนการชวยใหผูบริโภคมีพลังงานไฟฟาใชไดอยางเพียงพอ และใชพลังงานแสงอาทิตยไดโดยที่ไมตองลงทุนติดตั้งระบบเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยดวยเงินทุนของตนเอง เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งไมวาจะเปนระบบที่ใชในครัวเรือนหรือระบบที่ใชกับหนวยงานขนาดใหญนั้นชวยลดปญหาความตองการพลังงานที่เพ่ิมมากขึ้นในปจจุบัน อีกทั้งยังเปนพลังงานที่สามารถพ่ึงพาไดอยางไมมีวันหมด พลังงานแสงอาทิตยสามารถเปลี่ยนไปเปนพลังงานไฟฟาได 2 วิธี คือ

22

1) แผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaic หรือ Solar Cells) นั้นสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยใหไปเปนพลังงานไฟฟาโดยตรง ระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยสวนใหญจะใชในพ้ืนที่ที่หางไกลหรือสถานที่ที่ไมสามารถเช่ือมตอกับแหลงกระจายพลังงานไฟฟาได นอกจากนั้นแผนรับพลังงานแสงอาทิตยถูกนํามาใชในชีวิตประจําวันโดยที่มนุษยไมรูตัว เชน พลังงานแสงอาทิตยที่ใชในเครื่องคิดเลข หรือนาฬิกาขอมือ และอุปกรณหรือเครื่องมือที่มีขนาดใหญ ไดแก จานดาวเทียมที่ใชในการสื่อสาร เคร่ืองปมนํ้า ไฟ เคร่ืองใชไฟฟาบางชนิด รวมถึงปายถนนและจราจรตางๆ ก็ไดรับพลังงานมาจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยทั้งสิ้น นอกจากน้ันพลังงานที่ไดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเหลาน้ียังเปนพลังงานอีเล็กทรอนิกสที่มีราคาไมแพงเม่ือเทียบกับผลผลิตของพลังงานที่ใหออกมา

2) โรงไฟฟาพลังงานแสงอาทิตย เปนการผลิตกระแสไฟฟาทางออมโดยการรับเอาพลังงานจากตัวเก็บพลังงานความรอนจากแสงอาทิตยมาใชในการใหความรอนแกของเหลว เพ่ือนําเอาไอน้ําจากการใหความรอนที่ไดไปใชในการทําใหเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาทํางาน โดยที่ในป พ.ศ. 2549 ประเทศสหรัฐอเมริกามีแหลงผลิตพลังงานไฟฟา 15 แหง ซึ่งตั้งอยูในมลรัฐแคลิฟอรเนียจํานวน 10 แหงและอีก 5 แหงในมลรัฐอาริโซนา จากสถิติดังกลาวแสดงใหเห็นวาการผลิตพลังงานไฟฟาจากโรงงานพลังงานแสงอาทิตยนั้นมีบทบาทสําคัญตอจํานวนพลังงานไฟฟาที่ผลิตและใชในปจจุบันของประเทศสหรัฐอเมริกา

2. เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยในสหรัฐอเมริกา

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยคือเทคโนโลยีที่ใชลดตนทุนการผลิตกระแสไฟฟาและเปนประโยชนตอสหรัฐอเมริกาและประเทศตางๆ เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยสามารถชวยเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดหาพลังงาน รวมทั้งเปนการลดภาวะพึ่งพาน้ํามันนําเขาจากตางประเทศ การปรับปรุงคุณภาพของอากาศและลดอัตราการเผาไหมของกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก

การเติบโตของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตยเปนอุตสาหกรรมที่ชวยกระตุนสภาพเศรษฐกิจดวยการสรางปริมาณงานที่เพ่ิมขึ้นตามอัตราการผลิตกระแสไฟฟาที่ตองการมากยิ่งขึ้น รวมถึงการติดตั้งระบบตางๆ ที่เก่ียวของกับพลังงานแสงอาทิตยใหมีมากขึ้น ซึ่งการผลิตและพัฒนาระบบตางๆของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยนั้นยังจะตองมุงเนนในการแขงขันเพื่อลดตนทุนในการดําเนินการ ประเทศสหรัฐฯไดใชงบประมาณมากกวา 170 ลานเหรียญสหรัฐฯตอปในการคนควาและพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย รวมทั้งการพัฒนาเพื่อลดตนทุนการผลิตใหสําเร็จภายในป พ.ศ. 2558 โดยเฉพาะโครงการที่เก่ียวของกับแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaics หรือ PV Systems) และโครงการการรวมพลังงานแสงอาทิตย (Concentrating Solar Power (CSP)) ซึ่งวัตถุประสงคหลักในการคนควาและการพัฒนาโครงการเหลาน้ี คือ การลดตนทุนการผลิต การพัฒนาปรับปรุงการปฏิบัติการทางดานการผลิตและการคนควาวิจัยวิธีการใหมๆในการผลิตและการจัดเก็บพลังงานที่ไดรับมาจากแสงอาทิตย

23

เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยที่เกิดขึ้นน้ันจะตองเปนที่ยอมรับจากกลุมผูบริโภค ทั้งน้ีจึงเปนเหตุใหบุคลากรที่ทํางานเก่ียวของกับโครงการจะตองทําการกําจัดปญหาท่ีไมเก่ียวของทางดานเทคนิคใหหมดส้ินไป เชน การปรับปรุงเทคโนโลยีใหมใหมีความทันสมัย ไมขัดตอกฎหมายและมาตรฐานที่ใชในการปรับปรุงระหวางผูผลิตและผูบริโภค รวมถึงการวิเคราะหความสามารถในการผลิตและจัดเก็บพลังงานที่ผลิตไดจากแหลงผลิตและแหลงเก็บพลังงานตางๆ สวนการสงเสริมงานทางดานกิจกรรมตางๆ นั้นเปนการใหขอมูลแกกลุมผูบริโภค กลุมธุรกิจรวมถึงกลุมผูผลิตเพ่ือสนับสนุนการใชพลังงานทดแทน และการประสานงานระหวางหนวยงานในเวลาที่จะตองมีการซ้ือขายพลังงานที่เกิดขึ้นจากการผลิตของแสงอาทิตย

รูปที่ 2.1 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย

(ที่มา : DOE: EERE: About the program, 2009)

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดทําการคนควาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งแบงออกไดเปน 4 สาขาใหญ ไดแก

2.1 เทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaics หรือ PV) เทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaics หรือ PV) ซึ่งมีอีกชื่อในภาษาอังกฤษวา

Solar Electric System เทคโนโลยีดังกลาวเปนเทคโนโลยีที่ผลิตพลังงานจากแสงอาทิตยดวยการใชอุปกรณก่ึงตัวนํา (Semiconductor) ในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยใหไปเปนพลังงานไฟฟาโดยตรง ซึ่งแสดงรายละเอียดไวในขอ 2.1.1 ถึง 2.4.2 2.1.1 ลักษณะทางกายภายของแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (PV Physics) แผนรับพลังงานแสงอาทิตยนี้ไดมีการคนพบเม่ือประมาณตนป พ.ศ. 2382 โดยนักฟสิกสชาวฝรั่งเศสชื่อ Edmond Becquerel และเม่ือประมาณป พ.ศ. 2433 ไดมีการใชคําวา Photovoltaics เปนคร้ังแรกซึ่งเปนคําสมาสที่เกิดจากการรวมคําสองคําเขาดวยกัน คือ Photo ที่แปลวาแสงสวางซึ่งมาจากภาษากรีกและ Volt ซึ่งมีความเชื่อมโยงกับชื่อของผูนําทางดานอีเล็กทรอนิกส คือ อาเลสซานโดร วอลตา

24

(Alessandro Volta) เขาดวยกัน คุณสมบัติของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยคือสามารถเปลี่ยนแสงสวางของดวงอาทิตยใหไปเปนพลังงานไฟฟาได (DOE: EERE : PV Physics, 2005) เซลลพลังงานแสงอาทิตยเซลลเด่ียวเปนอุปกรณที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟา ซึ่งเซลลพลังงานแสงอาทิตยชนิดน้ีผลิตมาจากสารกึ่งตัวนําที่มีขนาดและรูปรางที่ตางกัน เชน เซลลพลังงานแสงอาทิตยบางเซลลมีขนาดเล็กกวาแสตมปไปจนถึงขนาดใหญหลายนิ้ว โดยสวนใหญแลวเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยเหลาน้ีจะถูกสรางใหเชื่อมตอกันเพื่อเปนการขยายพื้นที่รับแสงใหกวางออกไปทั้งดานยาวและดานกวาง และมีความสอดคลองกันระหวางขนาดและกําลังในการผลิตพลังงานตามที่ตองการ ศักยภาพของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นขึ้นอยูกับปจจัยหลายๆประการ เชน ปริมาณของแสงอาทิตยในแหลงตางๆหรือความตองการของผูบริโภค นอกจากนั้นรูปแบบของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยยังเปนองคประกอบหลักอีกอยางหนึ่งที่มีผลตอศักยภาพของแผนรับพลังงานแสงอาทิตย ทั้งนี้รวมถึงรูปแบบที่ตอเขากับระบบกระแสไฟฟา การติดตั้งอุปกรณ เคร่ืองมือและหนวยเก็บพลังงานท่ีใชเก็บพลังงานและการนํากลับมาใชในเวลาที่ไมมีแสงอาทิตย พลังงานที่ไดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเปนพลังงานที่เกิดจากเทคโนโลยีที่ใชในการเปลี่ยนแสงอาทิตยใหเปนพลังงานกระแสไฟฟาที่เรียกวา Solar Cell หรือ PV ซึ่งโดยปกติแลวเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเปนวัสดุที่ไมไดใชระบบเครื่องกลใดๆในการผลิตพลังงานแตเปนเซลลที่ทํามาจากสารผสมที่มีซิลิคอนเปนองคประกอบ สําหรับการทํางานของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นอาศัยหลักที่แสงอาทิตยประกอบไปดวยโปรตอนหรืออนุภาคของพลังงานแสงจากดวงอาทิตย โปรตอนเหลาน้ีประกอบไปดวยพลังงานจํานวนมากที่มีระดับการตอบสนองตอคลื่นแสงที่สองมาจากดวงอาทิตยที่ตางกัน ในขณะที่โปรตอนกระทบกับเซลลรับพลังงานแสงอาทิตย โปรตอนเหลาน้ันจะสะทอนกลับหรือดูดซึมเขาไปในเซลลรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งโปรตอนที่ดูดซับเขาไปในเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยเทาน้ันที่จะใหพลังงานในการผลิตกระแสไฟฟา เม่ือใดที่แผนรับพลังงานแสงอาทิตยดูดซับพลังงานความรอนไดมากพอแลว อีเล็กตรอนก็จะถูกขับออกจากอะตอมของแผนรับพลังงานแสงอาทิตย เม่ืออีเล็กตรอนเคลื่อนออกจากตําแหนงที่อยูแลวจะทําใหเกิดชองวางขึ้น และเม่ืออีเล็กตรอนทั้งหลายเคลื่อนไปยังดานหนาของเซลลเปนผลทําใหเกิดความตางศักยระหวางเซลลทางดานหนาและดานหลังจึงทําใหเกิดพลังงานไฟฟาเชนเดียวกันกับการเกิดพลังงานไฟฟาจากแบตเตอรี่แหง เม่ือใดท่ีมีการตอขั้วทั้งสองเขาดวยกันก็จะทําใหเกิดการเดินทางของกระแสไฟฟาดังแสดงในรูปที่ 2.2

เซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเปนระบบการผลิตพลังงานขั้นพื้นฐานที่เกิดจากแสงอาทิตย เซลลของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นมีขนาดที่ตางกันตั้งแต 1 เซนติเมตร (ประมาณ 1/3 นิ้ว) ถึง 10 เซนติเมตร (4 นิ้ว) เซลลแตละเซลลนั้นสามารถผลิตพลังงานไดประมาณ 1-2 วัตตซึ่งเปนปริมาณการผลิตพลังงานที่ไมเพียงพอสําหรับอุปกรณไฟฟาสวนใหญ ดังน้ันในการเพิ่มปริมาณพลังงานไฟฟาน้ันสามารถทําไดโดยการตอเซลลเขาไปในโมดูล (Module) ชนิดที่อากาศไมสามารถเขาไปได โมดูลเหลาน้ันสามารถ

25

ตอเชื่อมกันทําใหเกิดระดับชั้น ซึ่งแตละระดับชั้นนั้นจะประกอบไปดวยการรวมตัวของโมดูลหลายพันโมดูล ทั้งน้ีจํานวนของโมดูลที่ตอเขาดวยกันน้ันจะมากหรือนอยขึ้นอยูกับปริมาณพลังงานไฟฟาที่ตองการใช

รูปที่ 2.2 แสดงขั้นตอนในการรับพลังงานของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตย

(ที่มา : DOE: EERE: Photovoltaic Cell, 2007, Nov)

พลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นขึ้นอยูกับปริมาณแสงแดดที่ไดรับและสภาพภูมิอากาศ เชน เมฆหรือหมอกน้ันมีสวนสําคัญตอแผนรับพลังงานแสงอาทิตย เน่ืองจากแสงอาทิตยไมสามารถสองผานเมฆหมอกในทุกสภาวะ นอกจากนั้นการดูแลรักษาพ้ืนผิวของวัสดุรับแสงก็ยังเปนปจจัยอีกประการหนึ่งที่มีผลตอปริมาณแสงอาทิตยที่แผนรับพลังงานสามารถนํามาใชได โดยที่แผนรับพลังงานแสงอาทิตยในปจจุบันนี้มีศักยภาพในการแปลงใหเปนพลังงานไฟฟาไดประมาณ 10 เปอรเซ็นต ซึ่งการคนควาในอนาคตนั้นมุงเนนที่จะเพ่ิมประสิทธิภาพในการผลิตใหไดถึง 20 เปอรเซ็นต

เซลลรับพลังงานแสงอาทิตยไดมีการคนพบขึ้นเม่ือป พ.ศ. 2497 โดยนักคนควาวิจัย Bell Telephone ดวยการตรวจสอบความสามารถในการตอบสนองของเซลลซิลิคอนท่ีมีตอแสงอาทิตย และชวงปลายทศวรรษที่ 50 (พ.ศ. 2498-2493) ไดมีการนําเซลลพลังงานเหลาน้ีไปใชในการใหพลังงานแกจานดาวเทียมของสหรัฐฯ ซึ่งผลสําเร็จของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่ใชในอวกาศในครั้งน้ันไดกลายมาเปนพ้ืนฐานที่ชวยสงเสริมทางดานการคาของเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในเวลาตอมา จากเหตุผลดังกลาวจึงมีการนําเอาพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยไปใชในเชิงพาณิชยกันอยางแพรหลาย นอกจากน้ันการใชพลังงานไฟฟาที่ไดจากแสงอาทิตยนั้นยังไดถูกพัฒนาและประยุกตใชกับระบบพลังงานอ่ืนๆ อีกมากมาย เชน การใชกระแสไฟฟาที่ไดจากพลังงาน

26

แสงอาทิตยในการปมนํ้า การใชกับเคร่ืองมือในการติดตอส่ือสารและการใชผลิตกระแสไฟฟาใหแกอาคารบานเรือน

เซลลรับพลังงานแสงอาทิตยทํางานเหมือนแบตเตอรี่ทั่วไปคือทําการสงตอกระแสไฟฟาแบบตรง(Direct Current หรือ DC) ซึ่งเปนระบบที่ใชงานสําหรับเครื่องมืออีเล็กทรอนิกสที่มีขนาดเล็ก เม่ือใดที่ตองการใชพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานแสงอาทิตยสําหรับอุปกรณขนาดใหญ หรือถาตองการขายพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดใหกับแหลงพลังงานไฟฟาน้ันสามารถทําไดดวยการใชแผงควบคุมพลังงาน (Electronic Grid) ซึ่งจะตองทําการแปลงกระแสไฟฟาที่ผลิตไดไปเปนกระแสไฟฟาแบบสลับ (Alternating Current หรือ AC) ดวยการใชเคร่ืองแปลงไฟฟาที่ทําหนาที่แปลงพลังงานไฟฟากระแสตรงใหไปเปนพลังงานไฟฟากระแสสลับ

จากอดีตที่ผานมาจนถึงปจจุบันแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่ติดตั้งในพื้นที่ที่หางไกลเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่สําคัญใหกับผูอาศัยในบริเวณนั้นอยางตอเน่ืองมาเปนระยะเวลานาน ซึ่งการติดตั้งแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในอนาคตน้ันอาจจะติดตั้งในบริเวณที่สามารถตอเขากับแผงควบคุมพลังงานโดยตรงเพ่ือเก็บพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดเอาไวใชในเวลาที่ตองการ (EIA: Photovoltaic Energy, 2007)

2.1.2 ผลที่ไดรับจากการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย (The Photoelectric Effect)

กระบวนการนี้เปนกระบวนการทางกายภาพพ้ืนฐานโดยการที่เซลลรับพลังงานแสงอาทิตยเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยไปเปนพลังงานไฟฟา เม่ือใดที่แผนรับพลังงานแสงอาทิตยไดรับแสงจากดวงอาทิตยแลว แผนรับพลังงานแสงอาทิตยอาจจะสะทอนหรือใหแสงอาทิตยผานไป แตแสงที่ถูกดูดซับเอาไวเทาน้ันที่จะเปลี่ยนไปเปนพลังงานไฟฟา พลังงานความรอนจากแสงอาทิตยที่ถูกดูดซับไวจะเปลี่ยนอีเล็กตรอนในอะตอมของแผนรับพลังงานแสงอาทิตย โดยที่อีเล็กตรอนเหลาน้ีจะเคลื่อนจากตําแหนงหนึ่งไปยังอีกตําแหนงหนึ่งของวัสดุก่ึงตัวนําภายในแผนรับพลังงานแสงอาทิตย และเปลี่ยนพลังงานสวนหนึ่งไปเปนอีเล็กตรอนใหเคลื่อนที่ภายในระบบอีเล็กทรอนิกส จากน้ันอีเล็กตรอนของเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยจะใหพลังงานไฟฟาหรือโวลทที่สามารถใหพลังงานแกอุปกรณไฟฟาชนิดตางๆได เชน หลอดไฟฟา

27

รูปที่ 2.3 แสดงการระบบการดูดรับแสงจากดวงอาทิตย (ที่มา : DOE: EERE: The Photoelectric Effect, 2006)

ในการสรางระบบวงจรอีเล็กทรอนิกสในเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยประกอบไปดวยชั้นวัสดุก่ึงตัวนําไฟฟาที่ตางประเภท 2 ชนิดที่ตอเขาดวยกัน ชนิดแรกเปนวัสดุก่ึงตัวนําไฟฟาประเภท n (n-type) ซึ่งมีอีเล็กตรอนที่มีศักยทางไฟฟาเปนตัวลบ และวัสดุก่ึงตัวนําไฟฟาอีกชนิดหนึ่งก็คือวัสดุก่ึงตัวนําไฟฟาประเภท p (p-type) ซึ่งมีศักยทางไฟฟาเปนตัวบวก วัสดุทั้งสองน้ีจะมีคาเปนกลางโดยการที่ซิลิคอน (ธาตุทางเคมีตัวที่ 14, มีสัญลักษณทางเคมี คือ Si) ประเภท n นั้นมีอีเล็กตรอนมากมาย และซิลิคอนประเภท p นั้นมีรู (holes) มากมาย เม่ือซิลิคอนประกบเขาดวยกันจะเปนการสรางสนามอีเล็กตรอนใหเกิดขึ้น และจะทําใหเกิดการถายเทอีเล็กตรอนจากดาน n ไปยังดาน p ซึ่งผลที่เกิดขึ้นน้ันจะกอใหเกิดประจุบวกทางดาน n และเกิดประจุลบทางดาน p ในขณะที่ประจุบวกและประจุลบเคลื่อนตัวน้ัน วัสดุก่ึงตัวนําทั้งสองจะมีสภาพเหมือนกับเซลลแบตเตอรี่แหงที่มีสนามอีเล็กตรอนที่สวนผิวของวัสดุที่ประจุทั้งสองพบกัน (p/n junction) สนามอีเล็กตรอนดังกลาวจะทําใหอีเล็กตรอนเคลื่อนจากวัสดุก่ึงตัวนําไปยังพื้นผิวที่มีประจุลบซ่ึงกลายมาเปนประจุไฟฟาที่สามารถนํามาใชเปนพลังงานได และในขณะเดียวกันประจุบวกที่เกิดขึ้น ณ รูตางๆบนแผนรับพลังงานแสงอาทิตยก็จะเคลื่อนไปในทิศทางที่ตรงกันขาม กลาวคือประจุบวกที่พ้ืนผิวของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยจะเคลื่อนออกไปและอีเล็กตรอนจะเคลื่อนเขามาเคลื่อนเขามาแทนที่ วิธีการใชวัสดุก่ึงตัวนําซิลิคอนกลายมาเปนพื้นฐานของการสรางเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยที่ผลิตพลังงานไฟฟา ซึ่งในการสรางเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยอาจจะตองมีการเพ่ิมหรือลดจํานวนอีเลคตรอนเพ่ือใหเหมาะสมกับลักษณะงานที่ใช (DOE: EERE: The Photoelectric Effect, 2006)

28

2.1.3 แสงอาทิตยและเซลลรับพลังงานแสงอาทิตย (Light and the PV Cell) หลังจากศึกษาการสรางเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยดวยการใชสารซิลิคอนก่ึงตัวนําแบบผลึก (Crystalline Silicon) แลวจะเห็นไดวาวิธีการนี้สามารถใชอธิบายหลักการผลิตพลังงานไฟฟาที่เปนพ้ืนฐานในการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยไดแลว และยังมีองคประกอบที่สําคัญที่ควรศึกษาเพิ่มเติม ไดแก 2.1.3.1 ความยาวของคลื่นแสง (Wavelength) ความถี่ของแสง (Frequency) และพลังงาน (Energy) พลังงานจากดวงอาทิตยเปนพลังงานที่สําคัญสําหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกและยังเปนเหมือนตัวกําหนดอุณหภูมิบนพ้ืนผิวโลก อีกทั้งยังเปนแหลงพลังงานหลักที่ผลักดันระบบและวัฏจักรตางๆของธรรมชาติใหเปนไปอยางเหมาะสม ซึ่งแตกตางไปจากดาวเคราะหอ่ืนๆที่ใหพลังงานที่ตางออกไป เชน รังสีเอ็กซ และคลื่นรังสีตางๆ ซึ่งในความเปนจริงแลวแสงสวางที่มนุษยเห็นนั้นเปนเพียงรังสีสวนหนึ่งของรังสีที่สองมาจากดวงอาทิตย โดยเฉพาะอยางยิ่งรังสีอินฟาเรด (Infrared Ray) และรังสีอัลตราไวโอเลท (Ultraviolet Ray)

รูปที่ 2.4 แสดงอัตราความยาวของคลื่นแสง ความถี่และพลังงานโปรตอนของแสงอาทิตย

(ที่มา : DOE: EERE: Light and the PV Cell, 2008)

แสงอาทิตยปลอยพลังงานออกมาเปนคลื่นโดยประมาณในชวง 2x10-7 ถึง 4x10-6 เมตร พลังงานแสงอาทิตยที่ระดับตางๆจะมีชวงรังสีแปรผกผันกับคลื่นความถี่และปริมาณพลังงาน กลาวคือ ชวงรังสีที่สั้นจะใหคลื่นความถี่สูงและใหปริมาณพลังงานสูงเชนกัน ซึ่งมีหนวยเปนอีเล็กตรอนโวลต (electron-Volts, eV) โดยท่ีแสงสีแดงเปนแสงที่ใหพลังงานต่ําที่สุดและแสงสีมวงเปนแสงที่ใหพลังงานสูงที่สุด แสงสเปคตรัม (Spectrum) เปนแสงที่มีรังสีอุตราไวโอเลตที่สามารถทําใหสีผิวของมนุษยคล้ําขึ้น และยังมีพลังงานมากกวารังสีชนิดอ่ืนๆที่อยูภายในแสงสเปคตรัมนี้ นอกจากนั้นยังมีรังสีอินฟาเรดที่ทําใหมนุษยรูสึกรอนอีกดวย

29

เซลลพลังงานแสงอาทิตยสามารถตอบรับตอระดับคลื่นหรือสีของแสงตางกัน เชน สารซิลิคอนก่ึงตัวนําแบบผลึกสามารถใชลําแสงทั้งหมดที่มองเห็นรวมถึงรังสีอินฟาเรดบางสวนเปนองคประกอบในการผลิตพลังงาน ทั้งน้ีรังสีที่มีพลังงานสูงจะเปนรังสีที่ชวยใหกระแสพลังงานเคลื่อนตัวไดอยางสะดวก แตถารังสีที่มีพลังงานสูงมากเกินไปก็จะไมสามารถนําไปใชไดอีกเชนกัน กลาวโดยสรุปคือแสงที่มีมากเกินไปหรือนอยเกินไปนั้นไมสามารถที่จะใชในเซลลผลิตกระแสไฟฟาไดดีเทาที่ควร ในทางกลับกันพลังงานที่ไดจากแสงอาทิตยเหลาน้ีนจะเปลี่ยนไปเปนพลังงานที่ไดรับไปอยูในรปูของพลังงานความรอนแทน 2.1.3.2 มวลอากาศ (Air Mass) ดวงอาทิตยจะปลอยพลังงานออกมาอยางตอเน่ืองในระบบสุริยะจักรวาล ซึ่งโลกไดรับพลังงานเพียงเล็กนอยจากการใหพลังงานของดวงอาทิตยในอัตราเฉล่ียปริมาณ 1367 วัตตตอตารางเมตรตอชั้นบรรยากาศโลก ชั้นบรรยากาศจะดูดซับและสะทอนรังสีเหลาน้ีออกมา รังสีตางๆท่ีสะทอนออกมานั้นรวมถึงรังสีเอ็กซและรังสีอัลตราไวโอเลท และปริมาณพลังงานแสงอาทิตยที่สองลงมายังพ้ืนผิวโลกในแตละชั่วโมงนั้นมีปริมาณพลังงานมากกวาปริมาณพลังงานที่มนุษยใชในหนึ่งป พลังงานสูญเสียไปมากมายระหวางการเดินทางผานชั้นบรรยากาศมายังผิวโลก ขึ้นอยูกับความหนาแนนของชั้นบรรยากาศท่ีแสงอาทิตยสองผาน รังสีที่สองถึงระดับน้ําทะเลในเวลาประมาณเที่ยง ในวันที่ฟาโปรงจะเปนจํานวน 1000 วัตตตอตารางเมตรหรือเรียกอีกชื่อหน่ึงวารังสีหน่ึงมวลอากาศ (Air Mass 1 หรือ AM1) และเม่ือใดท่ีดวงอาทิตยเคลื่อนที่ต่ําลง แสงอาทิตยที่สองลงมานั้นจะตองผานชั้นบรรยากาศที่หนามากขึ้นซ่ึงเปนผลทําใหสูญเสียพลังงานมากขึ้น เน่ืองจากดวงอาทิตยสองแสงใหพลังงานแกโลกโดยตรงในชวงระยะเวลาสั้นๆเทาน้ัน จึงทําใหความหนาของมวลอากาศโดยปกติแลวจะมีคามากกวา AM1 แตมนุษยกลับสามารถใชพลังงานไดนอยกวา 1000 วัตตตอตารางเมตร

นักวิทยาศาสตรไดตั้งชื่อและกําหนดคาพลังงานแสงอาทิตยที่สองมายังผิวโลกใหเปนมาตรฐานสากลเทากับ AM1.5G ซึ่งตัวอักษร G ยอมาจาก Global ซึ่งหมายถึงรังสีชนิดที่สองทั้งโดยตรงและออม หรือการใช AM1.5D ซึ่งหมายถึงรังสีที่สองมาโดยตรงเทาน้ัน โดยที่เลข 1.5 เปนตัวเลขที่แสดงคาของระยะของความยาวที่แสงผานเดินทางผานชั้นบรรยากาศเปนจํานวน 1.5 เทา ซึ่งนับเปนระยะทางที่สั้นและตรงที่สุดในขณะที่แสงอาทิตยสองตรงลงมายังพ้ืนผิวโลก

แถบสีมาตรฐานที่สองจากช้ันบรรยากาศนอกโลกนั้นมีคาเทากับ AM0 (Air Mass 0) ซึ่งเปนภาวะที่ไมมีแสงสองผานชั้นบรรยากาศ และคา AM0 นี้เปนคาเร่ิมตนที่นํามาใชในการคํานวณประสิทธิภาพการทํางานของเซลลพลังงานแสงอาทิตยในอวกาศ คาความหนาแนนของรังสีที่ระดับ AM1.5D จะเปนคาโดยประเมินที่ลดลงจากแถบรังสีมาตรฐานเปนจํานวน 28 เปอรเซ็นต (ซึ่ง 18 เปอรเซ็นตของปริมาณรังสีนั้นจะถูกดูดซับไปกับชั้นบรรยากาศ สวนอีก 10 เปอรเซ็นตของปริมาณรังสีจะหายไปขณะเดินทางมายังผิวโลก)

30

แถบรังสีที่ระดับผิวโลกจะมีคามากกวารังสีที่ไดรับโดยตรงจากดวงอาทิตยประมาณ 10 เปอรเซ็นต จากการคํานวณอยางคราวๆของรังสีที่ระดับผิวโลกจะมีคาประมาณ 970 วัตตตอตารางเมตรสําหรับ AM1.5G 2.1.3.3 แสงที่สองโดยตรงและแสงที่สองแบบแผกระจาย (Direct and diffuse Light) ชั้นบรรยากาศของโลกและเมฆมีผลตอปริมาณแสงอาทิตยที่สองลงมายังพ้ืนผิวโลกโดยตรง เนื่องจากชั้นบรรยากาศและเมฆสามารถดูดซับหรือสะทอนรังสีออกไปในขณะที่แสงเหลาน้ันสองมายังพ้ืนผิวโลก นอกจากพลังงานแสงอาทิตยจะใหแสงสวางแลว แสงเหลาน้ันยังใหพลังงานความรอนที่ไดไปใชในการผลิตพลังงานไฟฟาอีกดวย ซึ่งสามารถแยกออกไดเปน 2 ชนิด คือ แสงที่สองโดยตรงและแสงที่สองแบบแผกระจาย โดยที่มีเพียงระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบ (Flat-plate Systems) เทาน้ันที่สามารถใชแสงที่สองโดยตรงและแสงที่สองแบบแผกระจายในการผลิตพลังงานไฟฟา สวนระบบการรวมพลังงานแสงนั้นสามารถใชเพียงแสงที่สองโดยตรงเทาน้ันในการผลิตพลังงานไฟฟา

รูปที่ 2.5 ภาพแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบซึ่งเปนการเรียงตอกันเพื่อขยายขนาดใหกวางขึ้น


แสงที่สองโดยตรงประกอบไปดวยรังสีที่สองตรงมาจากดวงอาทิตย ซึ่งเปนแสงที่ปราศจากการสะทอนกับเมฆ ฝุน พ้ืนดินหรือวัตถุตางๆ โดยที่นักวิทยาศาสตรไดอธิบายความหมายของรังสีที่สองโดยตรงคือแสงอาทิตยที่สองตรงจากดวงอาทิตยและกระทบบนแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในมุม 90 องศา

สวนแสงที่สองแบบแผกระจายเปนแสงอาทิตยที่สะทอนเม่ือกระทบกับสิ่งใดสิ่งหน่ึง เชน กอนเมฆ พ้ืนดิน หรือวัตถุตางๆ ซึ่งแสงประเภทนี้ใชเวลานานกวาแสงที่ตกกระทบโดยตรงในการที่แสงเหลาน้ีจะสองไปยังแผนรับพลังงานแสงอาทิตยและไมสามารถใชในระบบการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยได

รังสีที่ตกกระทบกับพ้ืนผิวโลก หมายถึงรังสีโดยรวมที่ตกกระทบบนพื้นผิวโลกในแนวราบ รังสีประเภทนี้ประกอบไปดวยแสงที่สองโดยตรงและแสงที่สองแบบแผกระจาย โดยที่รังสีทั้งสองประเภทขางตนนั้นมีพลังงานและการกระจายของสีที่ตางกัน

31

2.1.3.4 ปริมาณแสงอาทิตยตอพ้ืนที่ (Insolation) ปริมาณของแสงอาทิตยที่แนนอนที่ตกกระทบบนพ้ืนดินนั้นๆ เรียกวา ปริมาณแสงอาทิตยตอพ้ืนที่ (Insolation) หรือรังสีตกกระทบตอพ้ืนที่ (Incident Solar Radiation) ซึ่งการประเมินคาของปริมาณแสงอาทิตยตอพ้ืนที่หนึ่งๆน้ันเปนไปไดยาก ทั้งน้ีสถานีพยากรณอากาศสามารถวัดปริมาณสวนประกอบของรังสีแสงอาทิตยในบริเวณตางๆได แตอาจจะไมสามารถแบงแยกขอมูลเฉพาะสําหรับพื้นที่นั้นๆได ซึ่งถาหากตองการทราบขอมูลเพ่ิมเติมเกี่ยวกับรังสีบนพ้ืนผิวโลกดวยอัตราเฉลี่ยตอวันหรือรังสีบนพ้ืนผิวโลกทั้งหมดสามารถหารายละเอียดเพ่ิมเติมไดที่ศูนยขอมูลแหลงพลังงานทดแทน (Renewable Resource Data Center (RReDC) หรือ www.nrel.gov/rredc) ซึ่งศูนยขอมูลนี้มีหนาที่นําเสนอรายงานขอมูลรายละเอียดของแหลงพลังงานทดแทนในรูปแบบของสิ่งพิมพและแผนที่ และศูนยขอมูลพลังงานแสงอาทิตยและกรมอุตุนิยมวิทยาซึ่งอยูภายใตการดําเนินงานขององคกรนาซา (http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/) โดยมีชื่อวาศูนยขอมูลอุตุนิยมวิทยาในพื้นที่ตางๆและพลังงานแสงอาทิตย (Surface Meteorology and Solar Energy Data) ซึ่งมีการใชจานดาวเทียมมากกวา 200 จานทั่วทั้งภูมิภาค และการใชตัวแปรพลังงานแสงอาทิตยเปนจํานวนมาก ซึ่งการรายงานขอมูลดังกลาวเปนการบริการรายงานขอมูลประจําเดือนเปนระยะเวลา 10 ปในรูปแบบตารางขอมูลของแตละพื้นที่ แสงแดดที่สองลงมายังพ้ืนโลกจะกระจายไปในทิศทางที่แตกตางกัน พ้ืนที่บริเวณใกลเสนศูนยสูตรจะไดรับรังสีจากแสงอาทิตยมากกวาบริเวณอ่ืน นอกจากนั้นปริมาณแสงอาทิตยยังแตกตางกันไปตามฤดูกาล เชนในขณะที่แกนของโลกเปลี่ยนทิศทาง และทําใหชวงเวลากลางวันนานขึ้นหรือส้ันลงในฤดูกาลตางๆ เชน แสงอาทิตยที่ตกลงบนพื้นผิวโลกที่เมืองยูมา มลรัฐอริโซนาในเดือนมิถุนายนจะมีปริมาณมากกวาแสงอาทิตยที่ตกลงบนพื้นที่ตอตารางเมตรที่เมืองคาริบู มลรัฐเมนในเดือนธันวาคมถึง 9 เทา นอกจากน้ันปริมาณแสงอาทิตยที่สองบนพ้ืนที่ตางๆน้ันยังขึ้นอยูกับปจจัยอ่ืนๆ เชน เวลา ความชื้นของอากาศ โดยเฉพาะบริเวณที่มีเมฆปกคลุมซ่ึงจะมีผลตอการกระจายแสงมากกวาบริเวณอื่นๆ รวมถึงมลภาวะของอากาศในพื้นที่นั้นๆดวย ดังน้ันองคประกอบตางๆที่กลาวมาขางตนนั้นมีผลโดยตรงตอปริมาณพลังงานแสงอาทิตยที่สามารถนํามาใชในการผลิตพลังงานไฟฟาได

32

รูปที่ 2.6 แสดงประสิทธิภาพของพื้นที่ของประเทศสหรัฐอเมริกาในการรับพลังงานแสงอาทิตย


ปริมาณแสงที่สองมายังพ้ืนผิวโลกมีปริมาณท่ีแตกตางกันขึ้นอยูกับพ้ืนที่ ฤดูกาล ชวงเวลาในแตละวัน ความชื้นและมลภาวะของอากาศ รูปที่ 2.6 แสดงปริมาณแสงโดยเฉลี่ยตอพ้ืนที่ผิวโลกทั่วประเทศสหรัฐอเมริกาในเดือนมิถุนายน ซึ่งหนวยที่ใชวัดปริมาณแสงที่สองมาจากดวงอาทิตยคือ กิโลวัตต/ตารางเมตร/วัน (kWh/m2/day) (DOE: EERE: Light and the PV Cell, 2008) 2.1.4 เซลลพลังงานแสงอาทิตยซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (The Crystallaine Silicon Solar Cell) เซลลพลังงานแสงอาทิตยสามารถผลิตมาจากอุปกรณก่ึงตัวนําชนิดตางๆ ซึ่งในที่นี้จะกลาวถึงการใชธาตุอโลหะแบบใสเนื่องจากเหตุผล 3 ประการดังตอไปน้ี

1) ธาตุอโลหะแบบใสเปนวัสดุที่ใชในการผลิตเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยที่ประสบผลสําเร็จมากอนหนานี้

2) ธาตุชนิดนี้ยังคงไดรับความนิยมอยางสูง 3) ธาตุที่ใชเปนสวนประกอบหรือการออกแบบรูปแบบของเซลลรับแสงอาทิตยอาจจะแตกตางกันออกไปบางตามความเหมาะสมในการผลิตแตละคร้ัง แตถาผูใชมีความรูพ้ืนฐานเกี่ยวกับวิธีการทํางานของเซลลพลังงานแสงอาทิตยอยางดีแลวก็จะเขาใจวิธีการทํางานของเซลลพลังงานแสงอาทิตยที่ผลิตมาจากสารประกอบชนิดอ่ืนๆ ดวย (DOE: EERE: The Silicon Solar Cell, 2005)

33

2.1.5 การปฏิบัติการของแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (PV Performance) นักวิจัยกําลังทําการพัฒนาเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดใหมและปรับปรุงรูปแบบเซลลที่มีในปจจุบัน เพ่ือทําใหเซลลรับพลังงานสามารถผลิตกระแสไฟฟาไดอยางมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมไปถึงการปรับเปลี่ยนรูปแบบบางประการของเซลลเพ่ือเพ่ิมปริมาณพลังงานและประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยใหไปเปนพลังงานไฟฟา (DOE: EERE: PV Performance, 2005) 2.1.6 อุปกรณสวนประกอบในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยไปเปนพลังงานไฟฟา (PV Devices)

วัสดุที่เปนองคประกอบของเซลลพลังงานแสงอาทิตยที่ใชในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยไปเปนพลังงานไฟฟาน้ันสามารถทํามาจากสารกึ่งตัวนําหลายชนิดดวยกัน ซึ่งการใชวัสดุแตละชนิดน้ันขึน้อยูกับความแตกตางทางโครงสรางของวัสดุนั้นๆ โดยทั่วไปนั้นวัสดุที่ใชเปนสวนประกอบในการผลิตเซลลพลังงานแสงอาทิตยนั้นแบงออกเปน 3 ชนิด ไดแก

1) ซิลิคอน (Silicon) ซึ่งสามารถนนําไปใชในการผลิตเซลลรับพลังงานแสงอาทิตยหลายชนิด รวมถึงการใชในซิลิคอนเกล็ดชนิดเด่ียว (Single-Crystalline Silicon) ซิลิคอนเกล็ดชนิดกลุม (Multicrystalline Silicon) และซิลิคอนชนิดอะมอฟส (Amorphous Silicon)

2) แผนฟลมโพลิคริสตอลไลน (Polycrystalline Thin Film) ที่ใชมากในปจจุบันนั้นไดแก แผนรับพลังงานคอปเปอรอินเดียมไดเซเลไนด (Copper Indium Diselenide (CIS)) แผนรับพลังงานแคดเมียมเทลลูไรด (Cadmium Telluride (CdTe)) และแผนรับพลังงานแบบฟลมชนิดบาง

3) แผนฟลมแบบบางชนิดซิงเกิ้ลคริสตอลไลน (Single-Crystalline) ซึ่งทํามาจากแกลเลียมอารเซไนด (Gallium Arsenide) (DOE: EERE : PV Devices, 2005)

2.1.7 ระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (PV Systems)

ระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (PV Systems) คือ การนําเอาแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaic หรือ Solar Cell) ที่มีลักษณะรูปรางเปนสี่เหลี่ยมผืนผามาเรียงตอกันเพื่อใชในการผลิตพลังงานไฟฟา ซึ่งเซลลเด่ียวแตละเซลลนั้นจะมีขนาดเล็กและสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดเพียง 1-2 วัตตเทาน้ัน ดังน้ันถาตองการที่จะผลิตพลังงานจํานวนมาก ผูผลิตตองนําเอาแผนรับพลังงานมาตอกันเพ่ือเพ่ิมพ้ืนที่ในการรับแสงใหมากขึ้นที่เรียกวา โมดูล (Module)

โมดูลดังกลาวสามารถตอเชื่อมกันเปนหนวยผลิตพลังงานที่มีพ้ืนที่หรือขนาดที่ใหญขึ้นเรียกวาอารเลย (Array) ซึ่งอารเลยนี้สามารถผลิตพลังงานไดปริมาณมากขึ้น จากหลักการดังกลาวจึงเปนผลทําใหสามารถสรางระบบการผลิตพลังงานไฟฟาไดตามปริมาณพลังงานที่ตองการ

โมดูลหรืออารเรยไมไดเปนตัวหลักของระบบการผลิตพลังงานทั้งหมด ผูผลิตพลังงานจะตองติดตั้งระบบการผลิตพลังงานไวกลางแดดเพ่ือใหระบบไดรับพลังงานแสงอาทิตยไดมากที่สุด เซลลผลิตพลังงานจะ

34

ทําการผลิตพลังงานไฟฟาใหอยูในรูปแบบพลังงานไฟฟากระแสตรงโดยโมดูล ตอจากน้ันจะทําการเปลี่ยนใหไปเปนพลังงานไฟฟากระแสสลับในภายหลัง และจะเก็บพลังงานเอาไวในแบตเตอรี่เพ่ือเปนพลังงานสํารองในเวลาตอมา รูปที่ 2.7 แสดงลักษณะแผนรับพลังงานแสงอาทิตยขนาดตางๆ ไดแก เซลล โมดูลและอารเลย ตามลําดับ

รูปที่ 2.7 แสดงขนาดและการตอเซลลในการผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตย

(ที่มา : DOE: EERE: PV Systems, 2005) หลังจากที่นําเอาโมดูลมาตอเขาดวยกันแลวจะตองมีการปรับระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจาก

พลังงานแสงอาทิตยใหมีความสมดุล ซึ่งระบบของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท ไดแก ระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบ (Flat-plate Systems) และระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดรวมแสง (Concentrator Systems) (DOE: EERE: PV Systems, 2005)

การออกแบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่ใชกันอยูทั่วไปนั้นมักจะใชระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบ (Flat-plate Systems) ซึ่งแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดน้ีเปนแผนรับพลังงานที่สามารถติดตั้งอยูกับที่หรือปรับยายไปตามทิศทางของแสงอาทิตยได เม่ือใดที่แผนรับพลังงานแสงอาทิตยไดรับแสงอาทิตยก็จะทําปฏิกิริยาตอบสนองตอแสงอาทิตยทันที ซึ่งในวันที่อากาศโปรงแผนรับพลังงานแสงอาทิตยจะสามารถรับพลังงานไดประมาณ 10-20 เปอรเซ็นตของพลังงานแสงอาทิตยทั้งหมดที่สองลงมายังผิวโลก และในวันที่มีแสงแดดจัดแผนรับพลังงานดังกลาวจะสามารถรับพลังงานไดถึง 50 เปอรเซ็นต สวนในวันที่มีเมฆหมอกแผนรับพลังงานจะไมไดรับแสงที่สองมาจากดวงอาทิตยโดยตรงไดทันที จากรูปที่ 2.8 แสดงสวนประกอบของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบ (Flat-plate PV Panels) ซึ่งประกอบไปดวยแผนฟลม เซลลรับพลังงานแสงอาทิตย วัสดุที่ใชเก็บพลังงานกระแสไฟฟา (Encapsulant) สารตั้งตนที่ใชกระตุนในการรับแสง (Substrate) ตัวเชื่อมระหวางชั้น (Seal) แผนยางกันความรอน (Gasket) และกรอบ (Frame)

35

รูปที่ 2.8 แสดงสวนประกอบของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (ที่มา : DOE: EERE: Flat-plate PV Systems, 2005)

ประโยชนที่เดนชัดของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบน้ีคือแผนรับพลังงานประเภทนี้ไมมีสวนประกอบใดที่สามารถเคลื่อนยายไดเลย ดังน้ันจึงทําใหแผนรับพลังงานแสงอาทิตยประเภทนี้ไมตองการอุปกรณเสริมใดๆเขามาชวยในการรับแสง นอกจากน้ันยังทําใหแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเหลาน้ีมีน้ําหนักที่เบา จากคุณสมบัติทั้งสองประการดังกลาวจึงทําใหแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดแบนราบนี้ไดรับความนิยมอยางแพรหลายเนื่องจากสามารถติดตั้งแผนรับพลังงานดังกลาวบนหลังคาที่อยูอาศัยได แตเนื่องดวยแผนรับพลังงานเหลาน้ีติดอยูบนหลังคาที่อยูอาศัยจึงทําใหปริมาณพลังงานที่ผลิตไดมีจํานวนจํากัด สวนระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยมีชื่อวาระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดรวมแสง (Concentrator PV Systems) สาเหตุหลักที่ทําใหระบบแผนรับแสงชนิดน้ีไดรับความนิยมคือระบบนี้เปนระบบที่ใชวัสดุตัวรับพลังงานแสงอาทิตยเพียงเล็กนอยในการผลิตพลังงาน ซึ่งวัสดุตัวรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นเปนสวนประกอบที่แพงที่สุดที่ใชในการผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเม่ือเปรียบเทียบกับการผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตยประเภทอ่ืนๆ เม่ือใดก็ตามที่วัสดุเหลาน้ีไดรับพลังงานแสงอาทิตยแลวก็จะทําการรวมและเก็บพลังงานที่ไดเอาไวในพื้นที่ที่กําหนด ซึ่งระบบการปฏิบัติการดังกลาวเปนประโยชนที่เดนชัดเน่ืองจากชวยใหผูผลิตสามารถลดขนาดของพื้นที่ที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยได ปจจุบันสหรัฐฯไดทําการสาธิตระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยดังกลาวที่ศูนยทดสอบและคนควาวิจัยพลังงานแสงอาทิตยที่ใหบริการแกหนวยงานเอกชนแหงมลรัฐอาริโซนา (Arizona Public Service Company’s Solar Test and Center (Star))

จากรูปที่ 2.9 จะเห็นไดวาระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดรวมแสงนั้นประกอบไปดวยเลนสที่ใชในการรวมแสง สวนประกอบของเซลล (Cell Assembly) กรอบ (Housing Elements) ตัวรวมแสงระดับที่สอง (Secondary Concentrator) ที่ทําหนาที่สะทอนแสงที่สองไมตรงทิศทางใหออกไป และจะเห็นไดจากรูป

36

วาระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนี้มี 12 เซลลโดยเรียงทางดานกวาง 2 เซลลและทางดานยาว 6 เซลล และระบบดังกลาวนี้สามารถนํามาตอกันเปนโมดูลเพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไดตามท่ีตองการ

รูปที่ 2.9 แสดงสวนประกอบของระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยชนิดรวมแสง

(ที่มา : DOE: EERE: Concentrator PV Systems, 2005)

2.1.8 วัตถุประสงคของโปรแกรมแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (Photovoltaic Energy Systems) วัตถุประสงคของโปรแกรมระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตย คือการพัฒนาและจัดสงพลังงานแสงอาทิตยที่ผูบริโภคสามารถพ่ึงพาและนํามาใชงานไดดวยราคาที่ไมสูงมากนัก เม่ือเทียบกับกระแสไฟฟาที่ไดจากแหลงพลังงานอ่ืนๆ โปรแกรมยอยของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยมุงเนนการดําเนินงานตามวัตถุประสงคตางๆ เชน การเพ่ิมอัตราการผลิตพลังงานไฟฟาที่ เกิดจากพลังงานแสงอาทิตยใหมีประสิทธิภาพสูงสุดไมวาพลังงานแสงอาทิตยที่ไดมาน้ันจะถูกเก็บใหอยูในเซลล โมดูลหรืออารเลยก็ตาม นอกจากน้ันยังพยายามลดราคาตนทุนในการผลิตเซลลและโมดูล พรอมดวยการรักษาสมดุลใหแกโรงงานผลิตและโครงสรางของระบบทั้งหมด ซึ่งหน่ึงในกระบวนการลดตนทุนน้ันอาจจะทําไดโดยการปรับลดราคาในการติดตั้งระบบเชื่อมตอ รวมถึงการลดราคาการขอใบรับรองเพ่ือใชผลิตพลังงานที่ใชกับที่อยูอาศัยหรือหนวยงานธุรกิจ นอกจากนั้นยังพยายามที่จะปรับปรุงระบบการผลิตพลังงานที่สามารถใชไดเปนระยะเวลายาวนานและสามารถพึ่งพาได

การลดตนทุนและปรับปรุงคุณภาพการผลิตพลังงานสงผลทําใหการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตยมุงเนนในดานเทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งมีแนวโนมที่ดีในการท่ีจะผลิตแผนรับพลังงานดวย

37

ตนทุนที่ต่ํากวาเดิมภายในป พ.ศ. 2558 และกลุมอุตสาหกรรมรวมภายใตชื่อของ Technology Pathway Partnerships จะดําเนินการตอไปในปงบประมาณ พ.ศ. 2553 เพ่ือที่จะแจกแจงรายละเอียดทางดานราคา ประสิทธิภาพในการทํางานและความสามารถในการพึ่งพาไดที่เก่ียวของกับลักษณะการทํางานทางดานตางๆ ภายใตแผนงานเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตยของสหรัฐฯ โดยการผลิตสวนประกอบที่จําเปนตอโมดูลพลังงานแสงอาทิตย ระบบหลักของแผนรับพลังงานแสงอาทิตยและสวนประกอบของระบบการรักษาสมดุล โปรแกรมแผนรับพลังงานแสงอาทิตยจะตองดําเนินการรวมกับการสรางเทคโนโลยีและการจัดการพลังงานของภาครัฐภายใตกิจกรรมของแผนงานเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตยของประเทศ 2.1.9 การใชประโยชนพลังงานแสงอาทิตยในรูปแบบตางๆในประเทศสหรัฐอเมริกา การผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยเปนการนําเอาพลังงานธรรมชาติมาใชใหเกิดประโยชนและไมกอใหเกิดผลกระทบตอสภาวะแวดลอม ระบบพลังงานแสงอาทิตยในปจจุบันมีการนํามาใชในการผลิตพลังงานกระแสไฟฟาเพ่ือใชในการปมน้ํา ใหแสงสวางในตอนกลางคืน ใหพลังงานกับแบตเตอรี่ที่สามารถนํากลับมาใชใหมได ใหพลังงานกับแหลงผลิตพลังงานไฟฟา เปนตน นอกจากนั้นพลังงานแสงอาทิตยยังใชในการใหพลังงานแกโทรศัพทฉุกเฉินที่ติดตั้งตามทางหรือแหลงกันดารเพื่อใชในเวลาที่จําเปนคับขัน รวมถึงการใชพลังงานภายในยานอวกาศ ซึ่งสามารถแยกการใชงานไดออกเปนสวนๆตามประโยชนที่ใหไดดังตอไปน้ี 2.1.9.1 ระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตั้งอยูอยางอิสระ (Standalone PV Systems) เปนระบบการใชพลังงานแสงอาทิตยในบริเวณที่พลังงานไฟฟาไมสามารถเขาถึงเนื่องจากเปนพ้ืนที่ที่หางไกลจากโรงงานผลิตพลังงานไฟฟา หรืออัตราคาติดตั้งสายไฟฟาที่มีราคาสูงมากเกินไปท่ีจะทําการติดตั้งและสงจายกระแสไฟฟาออกไปเพ่ือใหคนที่อยูหางไกลใชประโยชน ซึ่งระบบนี้เปนระบบที่ตองการพลังงานไฟฟาที่ไมมากนัก 2.1.9.2 ระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตอเขากับแหลงเก็บพลังงาน (PV Systems with Battery Storage) ระบบนี้ติดตั้งเพ่ือเก็บพลังงานไฟฟาสํารองเอาไวใชในเวลาที่จําเปน และเหมาะสําหรับการใชงานในบริเวณที่หางไกล หรืออัตราคาติดตั้งสายไฟในการสงจายพลังงานไฟฟาที่มีราคาสูงมากเกินไป นอกจากนั้นระบบนี้ยังเปนระบบที่ผูบริโภคสามารถใชไดทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน และเปนระบบที่สงจายพลังงานจากแบตเตอรี่ที่ใชกันทั่วโลก 2.1.9.3 ระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตอเขากับแหลงผลิตพลังงาน (PV Systems with Generators) ในบางบริเวณนั้นตองการพลังงานไฟฟาเพ่ือใชในการเก็บรักษาความเย็นใหกับวัคซีนหรือใหแสงสวางแกคลีนิคเพ่ือรักษาคนไขในบริเวณที่หางไกลจากแหลงผลิตพลังงานไฟฟา ระบบพลังงาน

38

แสงอาทิตยสามารถตอเขากับแหลงผลิตพลังงานเพื่อผลิตพลังงานตามความตองการที่จะตองใชสําหรับหนวยงานนั้นๆ 2.1.9.4 ระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตอเขากับระบบผลิตพลังงานไฟฟาแบบผสม (PV in Hybrid Power Systems) สวนระบบการผลิตพลังงานไฟฟาแบบผสมนั้น การผลิตและการจัดเก็บพลังงานไฟฟาจะตองมีการดําเนินการรวมกันเพื่อสนองตอความตองการพลังงานไฟฟาที่จะตองใชสําหรับแหลงอุตสาหกรรม หนวยงานหรือบานเรือนที่อยูหางไกลจากแหลงผลิตพลังงาน ซึ่งในบริเวณเหลาน้ันอาจจะมีความจําเปนที่จะตองเพ่ิมเครื่องผลิตพลังงานชนิดตางๆ เชน การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ําหรือพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมตามความเหมาะสม ระบบการผลิตพลังงานไฟฟาแบบผสมนั้นเปนการผลิตพลังงานที่สรางขึ้นมาเพ่ือหนวยงานทหารที่อยูหางไกล สถานีติดตอส่ือสารและหมูบานที่อยูหางไกล 2.1.9.5 ระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตอเขากับระบบแผงพลังงานไฟฟาเพื่อใหพลังงาน (PV Connected to the Utility Grid) การใชระบบพลังงานแสงอาทิตยที่ตอเขากับระบบแผงพลังงานไฟฟาเปนการใชพลังงานไฟฟาที่ไดใหเกิดประโยชนตอส่ิงแวดลอมและทางดานเศรษฐกิจ ระบบพลังงานประเภทน้ีสามารถใชไดในที่ที่มีพลังงานไฟฟาโดยการที่ผูบริโภคสามารถใชพลังงานที่ไดจากระบบเพื่อใหพลังงานแกเคร่ืองใชไฟฟาตามที่ตองการ หรือใชสําหรับใหพลังงานในเวลากลางคืนหรือในวันที่ไมมีแสงแดด ทั้งน้ีเม่ือใดที่ระบบพลังงานแสงอาทิตยใหพลังงานแกแผงพลังงานแลว แผงพลังงานดังกลาวก็จะทําหนาที่เปนตัวเก็บพลังงานหรือแบตเตอรี่ ซึ่งตัวเก็บพลังงานเหลาน้ีสามารถแจกจายพลังงานใหแกตึกอาคารหรือเคร่ืองมืออุปกรณไฟฟาไดในภายหลัง 2.1.9.6 ระบบพลังงานแสงอาทิตยและระบบการหักลบหนวยของปริมาณการใชพลังงานที่ผลิตไดและพลังงานที่เหลือ (PV Systems and Net Metering) การใชระบบการวัดปริมาณพลังงานที่ผลิตไดและพลังงานที่ใช (Net Metering) เปนระบบที่ชวยใหเจาของแหลงที่อยูอาศัยไดรับประโยชนอยางเต็มที่ในการใชพลังงานไฟฟาจากแหลงผลิตพลังงานที่ไดทําการผลิตพลังงานไฟฟาเอาไว ดวยการที่เจาของบานที่มีระบบผลิตพลังงานไฟฟาดวยแสงอาทิตยมีพลังงานที่เหลือจากการใชภายในบาน และยังสามารถสงพลังงานที่เหลือไปเก็บไวที่แหลงเก็บพลังงานเพื่อใชหักกับคาใชจายพลังงานไฟฟาที่บานของตนเองไดใชไป 2.1.9.7 พลังงานแสงอาทิตยสําหรับการผลิตพลังงานไฟฟาขนาดใหญ (PV for Utility Power Production) การสรางแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากแสงอาทิตยสามารถทําไดงายกวาการสรางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดวยการใชเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตวหรือโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานนิวเคลียร ทั้งน้ีเน่ืองจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่เปนชั้นๆสามารถติดตั้งไดงายกวาการสรางแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานชนิดอ่ืนๆ นอกจากนั้นการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยยังเปนการผลิตพลังงานที่ไมตองอาศัยเชื้อเพลิงในการผลิตพลังงาน ไมสรางมลพิษทางอากาศและน้ํา อีกทั้งยังเปนระบบที่ผลิตพลังงานไปอยางเงียบๆที่ไมทําใหเกิดมลภาวะทางเสียงใหแกบานเรือนที่อยูใกลเคียง จากประโยชนตางๆที่กลาวมาแลวจึงทําใหพลังงานแสงอาทิตยนั้นเปนทางเลือกที่นาสนใจในการผลิตพลังงานไฟฟาในพื้นที่ตางๆ (DOE: EERE: PV Use, 2006)

39

2.1.9.8 ระบบการทําความรอนใหแกสระนํ้า (Solar Pool Heating) ระบบการใหความรอนแกน้ําดวยพลังงานแสงอาทิตยสามารถประยุกตใชใหความรอนแกสถานที่ตางๆ ไดแก การใหความรอนแกสระน้ําหรือสปา ซึ่งการใหความรอนแกสระน้ําดวยพลังงานแสงอาทิตยทํางานดวยการดูดนํ้าในสระที่มีอยูใหไหลผานตัวเก็บพลังงานความรอน จากนั้นความรอนที่ถูกเก็บเอาไวจะถายเทพลังงานความรอนไปยังนํ้าในสระนํ้าโดยตรง การใหพลังงานความรอนแกน้ําในสระเปนการใหความรอนแกสระน้ําใหมีอุณหภูมิสูงกวาอากาศในบริเวณนั้นเพียงเล็กนอย ซึ่งวัสดุที่ใหพลังงานความรอนทํามาจากพลาสติกสังเคราะห และวัสดุที่ใหพลังงานความรอนมีหลายชนิด ไดแก วัสดุที่เคลือบดวยกระจก หรือวัสดุที่เคลือบดวยทองแดง สวนการใชงานนั้นจะขึ้นอยูกับความเหมาะสมวาจะใชกับวัสดุแบบใดในการใหความรอน

2.1.9.9 ระบบการทําความรอนใหแกนํ้า (Solar Water Heating) การใชพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือใหความรอนแกน้ําภายในอาคารเปนการชวยลดคาใชจายที่ดีวิธีหน่ึง การนําเอาพลังงานความรอนมาใหความรอนแกน้ําภายในอาคารชวยลดปริมาณความตองการพลังงานความรอนหรือพลังงานไฟฟาจากแหลงผลิตพลังงานอ่ืนๆไดมากถึง 2 ใน 3 เทาของพลังงานทั้งหมดที่ตองการ อีกทั้งยังเปนการลดคาใชจายในการใชพลังงานไฟฟาหรือเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตวในการใหความรอนแกน้ําดวย และประโยชนอีกอยางหนึ่งที่เปนประโยชนในระยะยาว คือเปนการลดผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับสิ่งแวดลอมโดยตรง

2.1.9.10 ระบบการใหพลังงานความรอนแกสถานที่พักอาศัยหรืออาคารสํานักงาน (Solar Space Heating) ระบบการใหพลังงานความรอนแกน้ําภายในสถานที่พักอาศัยหรืออาคารสํานักงานนี้สามารถนํามาใชในการใหความรอนแกเคร่ืองทําความรอน (Heater) หรือใหความเย็นแกระบบเครื่องปรับอากาศ (Air Conditioning) ได ทั้งน้ีระบบการใหพลังงานความรอนแกสถานที่พักอาศัยหรือสํานักงานน้ันมี 2 ระบบ ไดแก ระบบการใหพลังงานความรอนจากพลังงานแสงอาทิตยโดยตรง (Active Solar Space Heating) และระบบการใหพลังงานความรอนจากพลังงานแสงอาทิตยทางออม (Passive Solar Space Heating) โดยที่การใหความรอนหรือความเย็นน้ันอาจจะใชระบบใดระบบหนึ่ง หรืออาจจะใชทั้งสองระบบดังกลาวใหทํางานรวมกันก็ได

2.1.9.11 ระบบการใชพลังงานความรอนเพ่ือทําใหระบบเกิดความเย็น (Space Cooling) ระบบความเย็นหรือหองเย็นที่ทํางานดวยระบบการทําความเย็น (Thermally Activated Cooling Systems (TACS)) ที่ดัดแปลงมาจากหลักการทํางานของการใหพลังงานความรอนที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย เชน ระบบการดูดซึมพลังงานความรอนจากแสงอาทิตย (Solar Absorption Systems) คือการใชพลังงานความรอนจากดวงอาทิตยที่เก็บอยูในตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตยในการแยกสารผสมระหวางสารเหลวท่ีตานการสะทอน และสารเหลวที่ทําใหเกิดความเย็น (Refrigenrant Fluid) และระบบแสงอาทิตยแบบแหง (Solar Desiccant Systems) คือระบบที่ใชพลังงานแสงอาทิตยจากตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตยในการใชสารที่มีคุณสมบัติแหงดูดความชื้นของอากาศในบริเวณนั้น และอาศัยหลักการที่อากาศมีระดับความชื้นตางกันทําใหเกิดการไหลเวียนของความเย็นภายในระบบ

40

2.1.9.12 การใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหแสงสวาง (Solar Lighting) การใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหแสงสวางเปนเทคโนโลยีที่จะตองทําการติดแผนรับพลังงานแสงอาทิตยบนหลังคาเพ่ือใชในการรับและเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย รวมถึงทําการแจกจายพลังงานที่ไดผานสายไฟ (Optical Fibers) เพ่ือใหความสวางแกหลอดไฟที่ใชรวมกับพลังงานชนิดอ่ืนในอาคาร สาเหตุที่หลอดไฟฟาเหลาน้ีถูกเรียกวาหลอดไฟฟาพลังงานรวม (Hybrid) เน่ืองจากหลอดไฟฟาประเภทนี้ใชพลังงานที่มาจากธรรมชาติและพลังงานไฟฟา 2.1.9.13 การใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหความรอน (Solar Heating) เทคโนโลยีการใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหความรอนทํางานดวยการใชตัวเก็บพลังงานดูดซับเอาความรอนที่ไดจากแสงอาทิตย และนําความรอนเหลาน้ันกลับมาใชโดยตรงเพื่อเพ่ิมอุณหภูมิแกน้ําหรือสถานที่ตางๆที่ตองการความรอนเหลาน้ัน เชน แหลงที่พักอาศัย แหลงธุรกิจและตึกอาคารของแหลงอุตสาหกรรมทั้งหลาย เปนตน เคร่ืองทําความรอนสําหรับน้ําหรือเคร่ืองทําความรอนสําหรับสถานที่ตางๆน้ันประกอบไปดวยตัวเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย แตเครื่องทําความรอนสําหรับสระนํ้าและแหลงอุตสาหกรรมบางแหงอาจจะใชพลังงานแสงอาทิตยโดยตรง ซึ่งระบบการใชพลังงานความรอนจากแสงอาทิตยนั้นใชพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือใหความรอนแกอากาศหรือของเหลว หลังจากนั้นอากาศหรือของเหลวก็จะถายเทพลังงานความรอนโดยตรงไปยังตึกอาคาร น้ําหรือสระน้ํา (DOE: EERE: PV Use, 2008)

2.2 เทคโนโลยีการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตย (Concentrating Solar Power :CSP)

เทคโนโลยีการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยเปนเทคโนโลยีที่ใชกระจกในการรวมแสงอาทิตยเพ่ือใหความรอนแกสารเหลวบนแผนรับพลังงาน และเม่ือใดที่สารเหลวเหลาน้ันรอนก็จะทําการหมุนกังหันหรือเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาเพ่ือทําการผลิตพลังงานไฟฟา รูปที่ 2.10 เปนตัวอยางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาโดยการใชระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานในมลรัฐแคลิฟอรเนีย

41

รูปที่ 2.10 โรงงานผลิตพลงังานไฟฟาโดยการใชระบบมีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปาน

ในมลรัฐแคลฟิอรเนีย (ที่มา : DOE: EERE: Concentrating Solar Power, 2008)

ระบบเทคโนโลยีรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยขนาดเล็กเปนระบบที่สามารถเคลื่อนยายไปผลิตพลังงานไฟฟาตามสถานที่ตางๆได ซึ่งระบบเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยแบบจานรับแสง (Single Dish/engine Systems) สามารถผลิตพลังงานไดประมาณ 3-25 กิโลวัตต และเหมาะสําหรับการใชงานกับเครื่องไฟฟาที่มีขนาดเล็ก สวนระบบเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยขนาดใหญสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากถึงหลายรอยกิโลวัตต ซึ่งพลังงานที่ไดนั้นจะถูกจัดเก็บเอาไวในแหลงเก็บพลังงาน ทั้งน้ีระบบการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยแบบเสนตรง (Linear Concentrator Systems) และระบบการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยแบบหอคอยศูนยรวมพลังงาน (Central Power Towers) นั้นเปนระบบยอยเพียงสองระบบที่สามารถตอเชื่อมเขากับแหลงเก็บพลังงานความรอน (Thermal Storage) ได ซึ่งประโยชนประการแรกที่ไดนั้นคือการผลิตพลังงานไฟฟาในเวลากลางคืนหรือเวลาที่ไมมีแสงแดด และประโยชนอีกประการหนึ่งของระบบเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยนั้นเปนระบบที่สามารถใชงานรวมกับระบบกาซธรรมชาติ และระบบการใชพลังงานรวม (Hybrid Power Plants) เพ่ือเพ่ิมปริมาณการผลิตพลังงานไฟฟาใหไดปริมาณมากที่สุด จากประโยชนตางๆท่ีกลาวมาแลวน้ันจึงทําใหระบบเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยเปนทางเลือกในการใชพลังงานในแถบตะวันตกเฉียงใตของประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งเปนบริเวณพื้นที่ที่ไดรับแสงอาทิตยมากที่สุดบนผิวโลก (Sunbelt) ระบบตางๆของเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยสามารถแบงแยกลักษณะการทํางานไดจากหลักการเก็บพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งรายละเอียดดังตอไปน้ีจะเปนการแสดงขอมูลเก่ียวกับหลักการปฏิบัติการพ้ืนฐานของระบบเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยทั้งสามระบบ รวมถึงระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนที่เก่ียวของกับเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตย

42

2.2.1 ระบบการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยแบบเสนตรง (Linear Concentrator Systems)

ระบบการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยแบบเสนตรง (Linear Concentrator Systems) เปนระบบหนึ่งที่ใชกันอยางแพรหลายในปจจุบัน ซึ่งสามารถแบงเปนระบบยอยได 2 ชนิด คือระบบที่มีลักษณะคลายรางนํ้าที่เอียงปาน (Parabolic Troughs) และระบบการสะทอนที่ติดตั้งเปนเสนตรง (Linear Fresnel Reflector Systems)

ระบบการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยประเภทน้ีทําการเก็บพลังงานแสงอาทิตยดวยกระจกขนาดใหญที่สามารถสะทอนและทําการรวมแสงของดวงอาทิตยไวในหลอดเก็บพลังงานที่เปนเสนตรง ซี่งในหลอดเก็บพลังงานนั้นจะประกอบไปดวยสารเหลวที่ถูกทําใหรอนไดดวยแสงอาทิตย และนําไปใชในการสรางไอที่มีความรอนสูงซ่ึงทําใหเกิดแรงหมุนกังหันลมใหเคลื่อนตัวเพื่อทําการผลิตกระแสไฟฟา นอกจากนั้นไอความรอนที่เกิดขึ้นยังสามารถนําไปใชในแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตยโดยตรงทั้งน้ีการผลิตพลังงานไฟฟาจากระบบดังกลาวเปนการสนองตอบตอวัตถุประสงคเพ่ือลดความตองการพลังงานความรอนที่มีราคาสูง

แหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่ เกิดจากพลังงานแสงอาทิตยนั้นประกอบไปดวยตัวรับพลังงานแสงอาทิตยจํานวนมากที่ติดตั้งเปนแนวขนานจากทางทิศเหนือไปยังทิศใต เพ่ือใชตัวรับพลังงานเหลาน้ีในการเก็บพลังงานใหไดมากที่สุดตลอดทั้งป และเนื่องจากตัวแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นสามารถปรับมุมไปตามทิศของแสงอาทิตยที่สองลงมา จึงทําใหกระจกรับพลังงานสามารถปรับทิศในการรับพลังงานแสงอาทิตยจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตกในระหวางวันไดตลอดเวลา และเปนผลทําใหแสงอาทิตยสามารถสะทอนและรวมแสงบนแผนรับพลังงานไดตลอดทั้งวันอยางตอเน่ือง

2.2.1.1 ระบบที่มีลักษณะคลายรางนํ้าที่เอียงปาน (Parabolic Troughs)

ระบบการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยแบบเสนตรงชนิดแรก คือระบบที่มีลักษณะคลายรางนํ้าที่เอียงปาน ซึ่งเปนระบบที่มีบทบาทสูงตอการผลิตพลังงานไฟฟาในสหรัฐอเมริกา โดยระบบดังกลาวใชหลอดรับพลังงานที่ออกแบบใหมีลักษณะเหมือนกราฟที่ปานในแนวสูงเพ่ือรับพลังงานแสงอาทิตย และปรับทิศใหสามารถรับแสงไดมากท่ีสุด หลอดรับพลังงานประกอบดวยกระจกและของเหลว ซึ่งของเหลวนั้นเปนสารเหลวที่ใชในการถายเทความรอน น้ําหรือไอนํ้า นอกจากนั้นของเหลวนี้ยังมีหนาที่ในการถายเทความรอนไปยังสถานที่ที่ตองการใชพลังงานที่ผลิตได หรือพลังงานเหลาน้ีจะถูกสงตรงไปยังแหลงผลิตพลังงานที่ใชกังหันในการผลิตพลังงาน

43

ปจจุบันระบบการผลิตพลังงานชนิดน้ีสามารถผลิตพลังงานไดถึง 80 เมกกะวัตตตอเคร่ือง และกําลังไดรับการพัฒนาใหสามารถผลิตพลังงานไดถึง 250 เมกกะวัตต และพลังงานที่ไดจากระบบการผลิตพลังงานประเภทนี้สามารถสงไปยังบริเวณใกลเคียงไดอีกดวย รูปที่ 2.11 แสดงแผนภาพระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยดวยการใชระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปาน

รูปที่ 2.11 โรงงานผลิตพลงังานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตยดวยการใชระบบทีมี่ลักษณะคลายรางน้ํา

ที่เอียงปาน (parabolic troughs) (ที่มา : DOE: EERE: Parabolic Trough Systems, 2008)

ในบางครั้งการออกแบบทอผลิตพลังงานที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานอาจจะมีรูปแบบที่ไมรับ

กับระบบการจัดเก็บพลังงานความรอน และในบางระบบนั้นตัวจัดเก็บพลังงานอาจจะมีขนาดที่ไมเหมาะสมกับการใหความรอนแกระบบจัดเก็บพลังงานในชวงเวลาระหวางวัน ซึ่งพลังงานเหลาน้ันจะถูกใชเปนพลังงานสํารองในเวลาที่ไมมีแสงแดด เชน เวลาเย็นหรือวันที่ไมมีแสงแดดสองเพ่ือผลิตไอน้ําที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟา ดังนั้นทอผลิตพลังงานชนิดน้ีควรที่จะไดรับการออกแบบใหใชไดกับระบบพลังงานรวม (Hybrid) โดยเปนระบบที่สามารถใชเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตวเปนพลังงานเสริมในเวลาที่แสงอาทิตยมีปริมาณไมเพียงพอ และการออกแบบในบางระบบจะตองมีการใชตัวทําความรอนที่ใชกาซธรรมชาติหรือตัวผลิตไอความรอนที่ใชกาซเขารวมผลิตดวย สวนในอนาคตน้ันทอดังกลาวอาจจะตองมีการดําเนินการรวมกันกับแหลงผลิตพลังงานที่ใชกาซธรรมชาติหรือแหลงผลิตพลังงานที่ใชถานหินในการใหพลังงาน

44

2.2.1.2 ระบบการสะทอนที่ติดตั้งเปนเสนตรง (Linear Fresnel Reflector Systems) เทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตยประเภทที่สองคือระบบการสะทอนที่ติดตั้งเปนเสนตรง ระบบนี้เปนระบบที่ใชกระจกที่เรียบหรือมีความโคงเล็กนอยเปนตัวรับพลังงานแสงอาทติย พลังงานที่ไดรับจะถูกสงเขาไปสูหลอดเก็บพลังงานที่ติดตั้งอยูบนกระจกเหลาน้ัน สวนกระจกที่มีความโคงเล็กนอยจะติดอยูเหนือตัวรับพลังงานเพ่ือทําการรวมพลังงานแสงที่ไดจากดวงอาทิตยดังแสดงในรูปที่ 2.12

รูปที่ 2.12 แหลงผลิตพลังงานดวยระบบการสะทอนและรวมแสงแบบ Fresnel

(ที่มา : DOE: EERE: Parabolic Trough Systems, 2008)

2.2.2 ระบบจานพลังงาน (Dish/Engine Systems) ระบบการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยชนิดระบบจานพลังงานเปนระบบผลิตกระแสไฟฟาที่ใหพลังงานไฟฟาปริมาณเพียงเล็กนอยเม่ือเทียบกับระบบการผลิตพลังงานประเภทอ่ืนๆ ซึ่งสวนใหญสามารถผลิตพลังงานไฟฟาประมาณ 3-25 กิโลวัตต จานพลังงานที่มีลักษณะโคงจะมีกระจกท่ีใชในการรับและรวมแสงเพื่อใชผลิตพลังงานไฟฟา ระบบนี้มีสวนประกอบที่สําคัญอยูสองสวนคือสวนรวมพลังงานแสงอาทิตยและสวนแปลงพลังงาน 2.2.2.1 จานเก็บพลังงานแสงอาทิตย (Solar Concentrator) จานเก็บรวมพลังงานแสงอาทิตยมีหนาที่รวมพลังงานแสงอาทิตยที่สองโดยตรงจากดวงอาทิตย แสงที่สองมาจากดวงอาทิตยจะตกกระทบบนตัวรับพลังงานความรอนที่ทําหนาที่เก็บพลังงานความรอน จานรับพลังงานจะติดตั้งบน

45

โครงสรางที่สามารถปรับทิศตามการสองแสงของดวงอาทิตยอยางตอเน่ืองตลอดทั้งวันเพ่ือประโยชนทางดานการรับแสงบนตัวรับพลังงานความรอนดังแสดงในรูปที่ 2.13

รูปที่ 2.13 แหลงผลิตพลังงานชนิดจานรับพลังงาน

(ที่มา : DOE: EERE: Dish/engine Power Plant, 2008)

2.2.2.2 สวนแปลงพลังงาน (Power Conversion Unit) สวนแปลงพลังงานนั้นรวมถึงสวนรับพลังงานความรอนและสวนปฏิบัติการเปลี่ยนพลังงาน สวนรับพลังงานความรอนจะอยูระหวางจานรับพลังงานและสวนเปลี่ยนพลังงาน ซึ่งทําหนาที่ในการรับพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือทําการเปลี่ยนใหไปเปนพลังงานความรอน จากน้ันก็จะทําการโอนยายพลังงานความรอนไปสูเครื่องยนตหรือสวนปฏิบัติการตอไป ซึ่งสวนรับพลังงานความรอนจะบรรจุไปดวยสารเหลวท่ีเย็น เชน กาซไฮโดรเจนหรือกาซฮีเลียม ซึ่งกาซเหลาน้ันจะมีคุณสมบัติในการถายเทความรอนระดับกลางและเปนสารเหลวที่ทํางานไดดีกับเครื่องยนต สวนตัวรับพลังงานความรอนที่สามารถใชอีกชนิดหน่ึงคือทอความรอน ซึ่งเปนทอความรอนที่มีคุณสมบัติในการตมและกลั่นสารเหลวที่ใชในการสงตอความรอนใหแกเครื่องยนตที่ใชในการผลิตพลังงาน ระบบการผลิตพลังงานดวยเครื่องยนตเปนระบบยอยที่ใชความรอนจากตัวเก็บพลังงานความรอนในการผลิตพลังงานไฟฟา ปจจุบันน้ีเคร่ืองยนตสวนใหญที่ใชผลิตพลังงานความรอนกับระบบจานพลังงานเปนเคร่ืองยนตชนิดสเตอรลิ่ง (Stirling Engine) เคร่ืองยนตชนิดน้ีทํางานดวยการที่สารเหลวที่มีความรอนดันลูกสูบและสรางพลังงานกลใหเกิดขึ้น ลักษณะการทํางานในรูปแบบของเครื่องกลดังกลาวเปนการทํางานโดยการใชแรงหมุนเคร่ืองยนตเพ่ือทําใหเกิดพลังงานที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาได (DOE: EERE: Dish/engine Power Plant, 2008)

46

2.2.3 ระบบหอคอยศูนยรวมพลังงาน (Power Tower Towers) ระบบหอคอยศูนยรวมพลังงานดังแสดงในรูปที่ 2.14 เปนระบบการรวมแสงพลังงาน

แสงอาทิตยประเภทหนึ่งที่ไดรับความนิยมอยางมากในปจจุบัน ระบบหอคอยศูนยรวมพลังงานมีชื่อเรียกอีกอยางหนึ่งวาเฮลิโอสแตทส (Heliostats) ซึ่งระบบการผลิตพลังงานชนิดน้ีเปนระบบการผลิตพลังงานที่มีขนาดใหญ แบนราบและสามารถปรับทิศตามแสงอาทิตยที่สองลงมายังผิวโลกได และยังทํางานดวยการรวมแสงอาทิตยบนตัวรับแสงที่ยอดของหอคอย และสารเหลวที่เปนตัวถายเทความรอนจะทําการถายเทความรอนเพื่อนําไปใชในการสรางไอน้ําเพ่ือหมุนกังหันในการผลิตกระแสไฟฟา แตหอคอยบางชนิดจะใชน้ําหรือไอนํ้าแทนสารเหลวที่เปนตัวถายเทความรอน สวนระบบหอคอยศูนยรวมพลังงานที่ไดรับการออกแบบใหมนั้นใชเกลือไนเตรทเหลว (Molten Nitrate Salt) แทนสารเหลวที่ใชมาแตเดิม เน่ืองจากเกลือไนเตรทเหลวน้ันมีคุณสมบัติในการรักษาความรอนและพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากกวา โดยทั่วไปแลวระบบการผลิตพลังงานไฟฟาประเภทนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากถึง 200 เมกกะวัตต

รูปที่ 2.14 แหลงผลิตกระแสไฟฟาดวยระบบหอคอยศูนยรวมพลังงาน

(ที่มา : DOE: EERE: Power Tower Systems, 2008)

สหรัฐอเมริกาไดมีโครงการสาธิตการสรางระบบหอคอยศูนยรวมพลังงานขึ้น 2 โครงการ โดยทําการสาธิตการปฏิบัติการตั้งแตป พ.ศ. 2525-2531 ซึ่งเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาขนาด 10 เมกกะวัตตที่ตั้งอยูใกลเมืองบารสโทว (Barstow) มลรัฐแคลิฟอรเนีย และสามารถผลิตพลังงานกระแสไฟฟาไดมากกวา 38 ลานกิโลวัตต

สวนโครงการสาธิตการสรางระบบหอคอยศูนยรวมพลังงานโครงการที่สองนั้นอยูในบริเวณเดียวกัน เพียงแตไดรับการพัฒนาปรับปรุงมาจากแหลงผลิตพลังงานแหงแรกดวยการสาธิตการใชประโยชนจากเกลือ

47

เหลวในการถายเทพลังงานความรอนและการจัดเก็บความรอน ซึ่งการใชระบบจัดเก็บพลังงานความรอนจากเกลือเหลวน้ันเปนการจัดเก็บพลังงานความรอนและเปนการแจกจายกระแสไฟฟาที่มีประสิทธิภาพสูง

แหลงผลิตพลังงานประเภทนี้นับไดวาเปนแหลงพลังงานที่มีความเหมาะสมสําหรับการลงทุนระยะยาวเน่ืองจากมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตยไปเปนพลังงานไฟฟาที่สูง นอกเหนือจากน้ันราคาตนทุนในการผลิตยังมีแนวโนมที่จะต่ําลงในขณะที่เทคโนโลยีที่ใชในการพัฒนานั้นมีประสิทธิภาพมากขึ้น (DOE: EERE: Power Tower Systems, 2008)

2.2.4 การจัดเก็บพลังงานความรอน (Thermal Storage)

การจัดเก็บพลังงานความรอน (Thermal Storage หรือ TES) ไดกลายมาเปนหัวขอที่ไดรับความสนใจกวางขวางในปจจุบันอยางเก่ียวกับระบบการรวมพลังงานแสงอาทิตย

หนึ่งในหลายๆความทาทายเกี่ยวกับการใชพลังงานแสงอาทิตยคือการลดขั้นตอนในการผลิตพลังงานเม่ือเมฆบังแสงอาทิตยหรือในเวลาตอนเย็น ซึ่งการจัดเก็บพลังงานความรอนเปนวิธีการอยางหน่ึงที่สามารถใชแกปญหาในประเด็นนี้ได ซึ่งการจัดเก็บพลังงานความรอนน้ันสามารถทําไดดวยการกักเก็บรังสีของแสงอาทิตยที่สะทอนบนแผนรับพลังงานที่สามารถนํามาผลิตกระแสไฟฟาได ซึ่งถาตัวรับพลังงานมีสวนประกอบของน้ํามันหรือเกลือเหลวท่ีใชเปนตัวกลางในการถายเทพลังงานความรอนแลวจะทําใหพลังงานความรอนถูกจัดเก็บเอาไวใชไดในภายหลังได จากวัตถุประสงคดังกลาวจึงทําใหระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนเปนระบบที่มีคุณสมบัติเดน และเปนพลังงานท่ีสะอาด อีกทั้งยังสามารถนํากลับมาใชเปนพลังงานทดแทนได แตในปจจุบันน้ีตัวรับพลังงานความรอนยังใชไอนํ้าหรือนํ้าเปนสวนประกอบอยูจึงไมสามารถจัดเก็บพลังงานความรอนเอาไวใชภายหลังได ซึ่งประเทศสหรัฐฯและกลุมประเทศในยุโรปกําลังทําการพัฒนาระบบการจัดเก็บพลังงานเพ่ือใหมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นตอไป

2.2.4.1 ระบบการจัดเก็บพลังงาน (Storage Systems) เทคโนโลยีระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนหลายๆชนิดน้ันไดรับการทดสอบและพัฒนามาตั้งแตป พ.ศ. 2528 ไดแก ระบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคโดยตรง (Two-tank Direct System) ระบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคทางออม (Two-tank Indirect System) และระบบการทําความรอนภายในแทงคเดี่ยว (Single-tank Themocline System)

2.2.4.1.1 ระบบการจัดเก็บพลังงานแบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคโดยตรง

(Two-Tank Direct System) รูปที่ 2.15 แสดงระบบการจัดเก็บพลังงานแบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคโดยตรง ซึ่งสารเหลวที่ใชเก็บพลังงานความรอนที่ไดจากแสงอาทิตยในระบบพลังงานชนิดนี้จะทําหนาที่เปนตัวดูดความรอนจากแสงอาทิตย และสารเหลวดังกลาวจะถูกเก็บอยูในแทงคสองแทงคที่มีอุณหภูมิตางกันคือแทงคหน่ึงจะมีอุณหภูมิที่สูงและอีกแทงคหน่ึงจะมีอุณหภูมิที่ต่ํา สารเหลวจากแทงคที่มีอุณหภูมิที่

48

ต่ําจะไหลผานตัวเก็บหรือตัวรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งพลังงานแสงอาทิตยจะทําใหสารเหลวน้ันมีอุณหภูมิสูงขึ้นและจะสงสารเหลวกลับไปยังแทงคที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อถูกจัดเก็บเอาไว สวนสารเหลวจากแทงคที่มีอุณหภูมิสูงจะไหลผานตัวแลกเปลี่ยนความรอนซ่ึงจะทําการผลิตไอน้ําเพ่ือนําไปผลิตกระแสไฟฟา และสารเหลวที่มีอุณหภูมิที่ต่ําลงก็จะไหลกลับไปยังแทงคที่มีอุณหภูมิต่ํา ระบบนี้เคยถูกใชในแหลงผลิตกระแสไฟฟาจากระบบที่มีลักษณะคลายรางนํ้าที่เอียงปานในแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากแสงอาทิตยแหงแรกและแหลงผลิตพลังงานหอคอยพลังงานแสงอาทิตยในมลรัฐแคลิฟอรเนียมาแลว ทั้งน้ีแหลงผลิตพลังงานที่ผลิตพลังงานดวยระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานจะใชน้ํามันแรธาตุ (Mineral Oil) เปนตัวถายเทพลังงานความรอนและเปนสารเหลวในการจัดเก็บพลังงาน

รูปที่ 2.15 ระบบการจัดเก็บพลังงานระหวางแทงคสองแทงคแบบโดยตรง

(ที่มา : DOE: EERE: Thermal Storage, 2008)

2.2.4.1.2 ระบบการจัดเก็บพลังงานแบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคทางออม (Two-Tank Indirect System) การทํางานขั้นพ้ืนฐานของระบบนี้จะมีลักษณะคลายกันกับระบบถายพลังงานระหวางสองแทงคโดยตรง นอกจากของเหลวท่ีใชเปนตัวถายเทพลังงานและจัดเก็บพลังงานนั้นจะเปนของเหลวตางชนิดกันแลว ระบบนี้จะใชในบริเวณที่สารเหลวที่ใชในการถายเทพลังงานที่มีราคาสูงหรือไมเหมาะที่จะใชของเหลวในการจัดเก็บพลังงาน สารเหลวจากแทงคที่มีอุณหภูมิต่ําจะไหลผานตัวเปลี่ยนพลังงานที่มีความรอนสูง และรับเอาพลังงานความรอนเขามาทําใหสารเหลวน้ันมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น จากน้ันสารเหลวที่ใชจัดเก็บพลังงานท่ีมีอุณหภูมิสูงจะไหลกลับไปยังแหลงเก็บพลังงานที่มีอุณหภูมิสูง สารเหลวดังกลาวจะออกมาจากตัวแลกเปลี่ยนพลังงานความรอนที่มีอุณหภูมิต่ําและไหลกลับไปยังตัวเก็บหรือตัวรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งเปนที่ที่ทําใหสารเหลวดังกลาวมีอุณหภูมิสูงขึ้น สารเหลวท่ีถูกจัดเก็บที่แทงคที่

49

มีอุณหภูมิสูงน้ันจะทําหนาที่ผลิตไอน้ําเหมือนกับระบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคโดยตรง (Two-Tank Direct System) ซึ่งระบบถายพลังงานทางออมจะตองใชตัวแลกเปลี่ยนพลังงานจํานวนมากกวาซ่ึงเปนเหตุผลทําใหระบบนี้มีราคาที่สูง ระบบถายพลังงานระหวางแทงคสองแทงคทางออมน้ีไดรับความนิยมในแหลงผลิตพลังงานที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานในประเทศสเปน และยังไดรับการเสนอสําหรับโครงการลักษณะเดียวกันอีกหลายๆโครงการในประเทศสหรัฐอเมริกา ระบบการจัดเก็บพลังงานดังกลาวจะใชน้ํามันที่มีสารอินทรียเปนองคประกอบ (Organic Oil) ซึ่งเปนสารเหลวที่ใชในการถายเทพลังงานความรอนและใชเกลือเหลวเปนสารเหลวที่ใชเก็บพลังงานความรอน

รูปที่ 2.16 ระบบการจัดเก็บพลังงานระหวางแทงคสองแทงคแบบทางออม


2.2.4.1.3 ระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนแบบการทําความรอนภายในแทงคเดี่ยว (Single-Tank Thermocline System) ระบบน้ีจัดเก็บพลังงานความรอนในตัวกลางที่เปนของแข็ง เชน ทรายที่มีสารประกอบซิลิกาเปนองคประกอบ ในระหวางการปฏิบัติการน้ันสารที่เปนตัวกลางสวนหนึ่งจะมีอุณหภูมิสูงและอีกสวนหนึ่งจะมีอุณหภูมิต่ํา ทั้งสองบริเวณจะถูกแยกดวยตัวกันความรอนที่เรียกวาเทอรโมไคลน (Thermocline) และสารเหลวที่มีอุณหภูมิสูงจะไหลผานที่ยอดของเทอรโมไคลนและไหลผานไปยังดานลางที่มีอุณหภูมิที่ต่ํากวา ระบบนี้จะทําการเคลื่อนสารที่มีอุณหภูมิที่ต่ําและเพ่ิมพลังงานความรอนเขาไปสูระบบการจัดเก็บ ซึ่งการไหลกลับของสารเหลวทําใหเกิดการเคลื่อนของพลังงานความรอนจากระบบทําใหเกิดไอนํ้าและกระแสไฟฟา หลักการทํางานดังกลาวน้ันเปนการแบงสารเหลวที่มีความรอนตางกันออกเปนชั้นๆภายในแทงค ซึ่งมีโดยตรงตอการรักษาระดับของอุณหภูมิใหคงที่

50

การใชตัวกลางที่เปนของแข็งและแทงคเพียงแทงคเดียวในการจัดเก็บพลังงานน้ันเปนการลดคาใชจายของระบบเมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่ตองใชแทงคถึงสองแทงค ระบบนี้ถูกใชสาธิตกับระบบหอคอยพลังงานเฟสแรกที่ใชไอนํ้าเปนสารเหลวในการถายเทความรอนและใชน้ํามันที่ประกอบดวยสารอินทรียเปนสารเหลวในการจัดเก็บพลังงานดังแสดงในรูปที่ 2.17 (DOE: EERE: Thermal Storage, 2008)

รูปที่ 2.17 ระบบการจัดเก็บพลังงานดวยระบบการทําความรอนภายในแทงคเด่ียว


2.2.4.2 การคนควาสารเหลวที่มีประสิทธิภาพเพ่ือใชในการถายเทพลังงานความรอน (Advanced Heat-Transfer Fluids) ปจจุบันกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกากําลังทําการวิจัยสารเหลวที่ใชในการถายเทพลังงานความรอนที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมถึงการวิจัยหลักการจัดเก็บพลังงานความรอนใหมีความทันสมัยมากยิ่งขึ้น โดยที่กระทรวงพลังงานจะมุงเนนการวิจัยสารเหลวที่จะนํามาใชพัฒนาระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนโดยมุงเนนที่จะปรับปรุงคุณภาพและลดตนทุนในการสรางระบบการจัดเก็บพลังงานความรอน การคนควาวิจัยดังกลาวเปนการวิจัยที่อยูภายใตเทคโนโลยีการรวมแสงของพลังงานแสงอาทิตย (DOE: EERE: Thermal Storage, 2008)

2.2.4.3 การใชเฟสเชนจแมททีเรียล (Phase-Change Materials) การใชเฟสเชนจแมททีเรียลเปนการจัดเก็บพลังงานจํานวนมากเขาในแหลงเก็บ

พลังงาน และผลที่ไดจากการจัดเก็บชนิดน้ีเปนการจัดเก็บพลังงานที่มีคาใชจายที่ไมสูง ซึ่งแตเดิมน้ันมีการใชเฟสเชนจแมททีเรียลกับระบบที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปานดวยการใชสารเหลวรอนสังเคราะหที่ไดรับ

51

การออกแบบเฉพาะ เพ่ือใชกับแหลงผลิตพลังงานที่เกิดจากแสงอาทิตยที่มีความรอนสูง โดยอาศัยหลักการทํางานที่วาพลังงานความรอนจะถายทอดไปยังชั้นพลังงานความรอนที่ประกอบไปดวยแมททีเรียลเฟสเชนจที่มีจุดหลอมเหลวที่ตางกัน และในการจัดเก็บพลังงานนั้น สารเหลวที่ไดรับพลังงานความรอนจะเก็บพลังงานความรอนเอาไวแลวพลังงานความรอนเหลาน้ันจะกลับมาทําใหสารเหลวมีอุณหภูมิเพ่ิมขึ้นอีกครั้ง หลังจากผานการทดสอบแลวแสดงใหเห็นวาระบบนี้มีความเปนไปไดอยางดีในเชิงเทคนิค อยางไรก็ตามการพัฒนาระบบดังกลาวในอนาคตนั้นนาจะมีความซับซอนมากย่ิงขึ้น เพ่ือแกไขความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นภายในระบบในขณะที่ระบบทําการสงผานความรอนไปในระดับตางๆ รวมถึงความไมแนนอนของอายุการใชงานของเฟสเชนจแมททีเรียล การจัดเก็บพลังงานความรอนชนิดเฟสเชนจแมททีเรียลนั้นไดรับความสนใจอยางสูงที่จะนํามาใชงานกับระบบการจัดเก็บพลังงานความรอนที่มีลักษณะคลายรางน้ําที่เอียงปาน และยังเปนระบบวิทยาศาสตรความสัมพันธระหวางความรอนกับพลังงานกลที่มีประสิทธิภาพและเหมาะสมที่จะนํามาใชงานในทุงรับพลังงานแสงอาทิตย ทั้งน้ีตัวจัดเก็บพลังงานความรอนชนิดเฟสเชนจแมททีเรียลน้ันจะตองถูกทําใหมีความรอนสูงกอนที่จะแจกจายพลังงาน ใหความรอนแกน้ําหรือผลิตไอน้ํา ซึ่งคาใชจายของระบบการจัดเก็บพลังงานชนิดน้ีขึ้นอยูกับหลักการทํางานของระบบและอัตราพลังงานที่ระบบสามารถจัดเก็บและปลอยออกมาได (DOE: EERE: Thermal Storage, 2008)

2.3 การผสมผสานระบบตางๆของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย (Systems Integration for Solar Technologies)

กระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกากําลังลงทุนเก่ียวกับการผสมผสานระบบตางๆที่เก่ียวของกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งการปฏิบัติการน้ันเปนการรวมงานกันระหวางกลุมหรือคณะที่มีสวนเก่ียวของเพ่ือเปนการเพ่ิมประสิทธิภาพของเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน

เน่ืองจากพลังงานแสงอาทิตยจัดไดวาเปนแหลงพลังงานหลักอยางหน่ึงที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาใหกับประเทศ อีกทั้งเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยยังเปนพลังงานหลักของประเทศที่ใชในการแหลงพลังงานไฟฟา จึงมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองคนหาวิธีการจัดการและวิธีการกระจายพลังงานไฟฟาและเทคเทคโนโลยีใหมที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น มีคาใชจายที่ไมสูงและมีความสามารถในการพึ่งพาได

การผสมผสานเทคโนโลยีตางๆเปนการดําเนินการที่มุงเนนเพ่ือลดปญหาอุปสรรคที่เก่ียวของกับกฎนโยบายตางๆ ปญหาทางดานเทคนิคและปญหาทางดานเศรษฐกิจ ซึ่งการขจัดปญหาตางๆนั้นสามารถทําไดดวยการรวมมือกับหนวยงานและอุตสาหกรรมตางๆที่เก่ียวของเพ่ือพัฒนาเทคโนโลยี ตลอดจนวิธีการบริหารจัดการ (DOE: EERE: Systems Integration Program, 2009)

ทั้งน้ีการวิจัยและพัฒนาเพื่อทําใหเกิดการผสมผสานระบบตางๆของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย ไดแก การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีระบบพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือปรับปรุงวิธีการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยแบบใหมๆมาใช ซึ่งปจจุบันไดมุงเนนการพัฒนาแผนรับพลังงานแสงอาทิตยเปนหลัก และใน

52

อนาคตน้ันจะขยายไปสูเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยชนิดอ่ืนๆ เชน การรวมพลังงานแสงอาทิตยเปนตน (DOE: EERE: System Technology Development for Grid Integration, 2009)

การพัฒนาปรับปรุงระบบพลังงานแสงอาทิตยใหทันสมัยมากยิ่งขึ้นน้ันสามารถสนับสนุนไดดวยการจัดตั้งโครงการหรือกิจกรรมตางๆที่สงเสริมการแพรกระจายระบบการใชพลังงานทดแทน เชน พลังงานแสงอาทิตย ทั้งนี้เพ่ือเปนการขยายบทบาทของพลังงานดังกลาวใหเปนที่แพรหลายไปยังกลุมผูบริโภคใหมากย่ิงขึ้นในอนาคต ระบบการผลิตจะตองสามารถผลิตพลังงานไดตามความตองการของผูบริโภคและมีมาตรฐานที่เปนไปตามขอกําหนดตางๆ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการพัฒนาดังกลาวจะตองมีการปรับปรุงหลายๆดานควบคูไปดวย เชน การนําเอาเครื่องจักรมาใชในการดําเนินการมากขึ้น การควบคุมปริมาณการผลิตอยางมีระบบ และการควบคุมประสิทธิภาพของพลังงานที่ผลิตไดและการทําใหพลังงานดังกลาวเปนพลังงานที่สามารถพ่ึงพาได ซึ่งโปรแกรมยอยที่จัดขึ้นเพ่ือเปนการสนองตอวัตถุประสงคดังกลาวไดแก โครงการปรับปรุงพัฒนาระบบการจายพลังงานที่มีอยู และโครงการปรับปรุงไมโครกริด (Microgrid) ซึ่งเปนแหลงพลังงานไฟฟาที่ทํางานโดยระบบการจายพลังงานเปนหลัก (DOE: EERE: Advanced Solar Systems Integration, 2009)

การทดสอบและสาธิตเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยจะตองมีการควบคุมองคประกอบที่สําคัญ 2 สวน คือ สวนแรกเปนการควบคุมปจจัยตางๆท่ีใชในการทดลองเพ่ือวิเคราะหเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยที่ปฏิบัติการกลางแจง และสวนที่สองคือการติดตั้งระบบการผลิตพลังงานในทุงรับพลังงาน เพ่ือใชในการวิเคราะหเทคโนโลยีที่มีอยูกับสิ่งแวดลอมทางภายนอก ซึ่งการควบคุมปจจัยดังกลาวน้ันเปนการชวยใหหนวยงานอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตยเกิดความเขาใจถึงปญหาอุปสรรคในการสงพลังงานที่ผลิตไปยังแหลงเก็บพลังงาน และเนื่องจากระบบพลังงานแสงอาทิตยนั้นทํากันในทุงผลิตพลังงานเปนจํานวนมากจึงทําใหสหรัฐฯมีโอกาสสูงที่จะศึกษาการพัฒนาระบบการทดสอบและการสาธิต โครงการดังกลาวนั้นจัดขึ้นเพ่ือทดสอบและคนหาเทคโลยีใหม ตลอดจนการสาธิตเทคโนโลยีที่มีศักยภาพที่ใชอยูในปจจุบันใหแพรหลายออกไป (DOE: EERE: System Testing and Demonstration for Grid Integration, 2009)

การวิเคราะหระบบพลังงานหมุนเวียนจึงเปนการดําเนินการที่มีวัตถุประสงคหลักเพ่ือวิเคราะหผลกระทบทางดานเทคนิค เศรษฐกิจและนโยบายที่เกิดจากแหลงเก็บพลังงานไฟฟา ซึ่งการวิเคราะหนั้นรวมไปถึงการวิเคราะหเพ่ือพัฒนาแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่ใชในระบบแจกจายพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย การแจงแจงปญหาอุปสรรคที่มีตอการดําเนินการ ตลอดจนการสืบคนหาวิธีการแกไขเพ่ือพัฒนาใหระบบมีความกาวหนาตอไป (DOE: EERE: Renewable Energy System Analysis, 2009)

นอกจากนี้การประเมินแหลงทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตยยังเปนกิจกรรมที่จัดขึ้นเพื่อสงเสริมการคนหาสถานที่ตั้งที่มีคุณลักษณะที่เหมาะสม รวมถึงการรวบรวมขอมูลโดยการประสานงานกับหองปฏิบัติการแหงชาติและอุตสาหกรรมที่เก่ียวของ ซึ่งขอมูลของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตยเหลาน้ีจะถูกนํามาใชในการประเมินปริมาณพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตยหรือพลังงานความ

53

รอนที่ผลิตไดในพื้นที่ที่กําหนด ทั้งน้ีองคประกอบตางๆ เชน ฤดูกาล อันมีผลทําใหความรอนที่ไดรับจากแสงแดดและปจจัยอ่ืนๆเปลี่ยนแปลงนั้นมีผลตอการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากเทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตยและเทคโนโลยีการรวมพลังงานแสงอาทิตย (DOE: EERE: Solar Resource Assessment, 2009)

การจัดการเก่ียวกับกฎระเบียบและขอบังคับมีวัตถุประสงคเพ่ือสรางกฎระเบียบและขอบังคับที่เก่ียวของใหมีมาตรฐานยิ่งขึ้น ทั้งน้ีการดําเนินการดังกลาวน้ันนอกจากจะเปนการชวยสงเสริมการใชพลังงานไฟฟาอยางปลอดภัยแลว ยังเปนการสงเสริมดานการตลาดควบคูอีกดวย (DOE: EERE: Solar Codes, Standards, and Regulatory Implementation, 2009)

2.4 การปรับเปลี่ยนลักษณะทางการตลาดเพื่อขยายการใชเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย (Market Transformation for Solar Technologies) กระทรวงพลังงานไดใหการสนับสนุนในเชิงการตลาดของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยโดยใหความสําคัญกับปญหาที่ไมมีผลกระทบในเชิงเทคนิคเปนอับดับตนๆ ปญหาตางๆน้ันมีผลตอการรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยไปใชหรือนําไปพัฒนา การปรับเปลี่ยนลักษณะการตลาดของกระทรวงพลังงานทําไดดวยการแจกแจงและลําดับปญหากอนและหลัง ซึ่งปญหาเหลาน้ันเปนปญหาที่เขามามีบทบาทกับการพัฒนาที่นอกเหนือจากปญหาทางดานการลงทุน และยังมีการสงเสริมการพัฒนากิจกรรมเฉพาะทาง รวมถึงการใหผูที่มีสวนเก่ียวของภายนอกมีสิทธิออกความเห็นเกี่ยวกับปญหาตางๆดวย 2.4.1 ปญหาตางๆที่มีผลตอการเผยแพรเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย กระทรวงพลังงานไดจัดโครงการเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือเผยแพรการใชเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยใหกวางขวางออกไป และเปนประโยชนตอการใชงานในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งปจจัยบางประการจะเปนปญหาอุปสรรคในการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยมาใช ดังน้ันการปรับเปลี่ยนลักษณะทางการตลาดเพ่ือขยายการใชเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยนั้น จะตองมีการขจัดปญหาตางๆท่ีนอกเหนือจากปญหาทางดานราคา และพัฒนากิจกรรมตางๆ รวมถึงการขยายกลุมผูเก่ียวของในการขจัดปญหาอุปสรรค ทั้งน้ีหัวขอดังตอไปนี้เปนปญหาอุปสรรคที่ควรจะไดรับการแกไขตามลําดับกอนหลัง ไดแก

2.4.1.1 การขาดความรูความเขาใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยและการไมใสใจของผูบริโภค

2.4.1.2 ผลิตภัณฑตางๆมีมาตรฐานยังไมดีพอ 2.4.1.3 การขาดการส่ือสารอยางตอเน่ือง การวัดปริมาตรและโครงสรางอัตราพลังงานไฟฟาและ

การฝกฝนทางดานการปฏิบัติการที่เก่ียวของกับระบบพลังงานแสงอาทิตย

54

2.4.1.4 กฎระเบียบยังขาดมาตรฐานที่ดีและยังมีกระบวนการในการอนุญาตท่ีมีคาใชจายที่สูงและซับซอน

2.4.1.5 เงินสนับสนุนโครงการนํารองและการกระตุนทางดานการตลาดทั้งในระดับมลรัฐและทองถิ่นยังไมคงที่และมีปริมาณไมพอเพียง

2.4.1.6 การขาดกระบวนการทางดานการเงินที่ยืดหยุนได 2.4.1.7 ขอจํากัดทางดานความรูและการขาดบุคคลากรที่ไดรับการฝกอบรมและมีประสบการณ

2.4.2 การดําเนินการปรับเปลี่ยนลักษณะการตลาดสําหรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยโดยกระทรวงพลังงาน ไดแก

2.4.2.1 การรวมมือทางดานพลังงานแสงอาทิตยระดับเมือง (Solar America Cities) โดยใหการสนับสนุนทางดานการเงินและเทคนิคแกเมืองตางๆที่ใหความรวมมือและรับเอาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยไปใช

2.4.2.2 การจัดตั้งโครงการสาธิตโครงการพลังงานแสงอาทิตย (Solar America Showcases) โดยใหความชวยเหลือทางเทคนิคในการติดตั้งแหลงพลังงานแสงอาทิตยขนาดใหญในบริเวณที่ผูคนสามารถเห็นได

2.4.2.3 การจัดตั้งคณะกรรมการกําหนดมาตราฐานและกฎระเบียบตางๆ (Solar America Board for Codes and Standards) ดวยการจัดตั้งคณะผูเชี่ยวชาญที่ทําหนาที่เก็บและปรับแกไขขอมูลปอนเขา (Input) จากบุคลากรหรือจากหนวยงานที่เก่ียวของกับโครงการพลังงานแสงอาทิตย เชน นักกฎหมาย ผูผลิต ผูติดตั้ง ซึ่งเปนผลทําใหมีการเสนอคําแนะนํารวมกันแกองคกรตางๆในการสรางกฎระเบียบและมาตรฐานตางๆสําหรับการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยทั้งที่มีอยูและเทคโนโลยีใหม

2.4.2.4 การกระจายเทคนิคในระดับมลรัฐโดยการจัดหาขอมูลและเครื่องมือใหแกหนวยงานรัฐบาลภายในมลรัฐตางๆและตัวแทนหนวยงานทางดานพลังงานที่กําลังดําเนินการพัฒนาโปรแกรมตางๆท่ีเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตย

2.4.2.5 การกระจายเทคนิคของแหลงปฏิบัติการโดยการจัดหาขอมูลและเคร่ืองมือใหแกแหลงปฏิบัติการเพ่ือสงเสริมแหลงปฏิบัติการเหลาน้ันในการพัฒนาโปรแกรมตางๆท่ีเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตย

2.4.2.6 การกระจายเทคนิคทางดานการผลิตใหแกหนวยผลิตตางๆ โดยการปอนขอมูลใหแกผูผลิตตางๆท่ีตองการใชเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยในกระบวนการผลิต

2.4.2.7 การสนับสนุนทางดานการศึกษา อบรมและการพัฒนาโดยการจัดหาแหลงพลังงานหรือทรัพยากรที่เหมาะสมใหแกผูสนใจในการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานแสงอาทิตย ผูเชี่ยวชาญและนักศึกษาท่ีสนใจคนควาขอมูล รวมทั้งการจัดโครงการฝกอบรมแกผูที่มี

55

ความสนใจเก่ียวกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยดวย (DOE: EERE: Market Transformation Program, 2008)

3. หนวยงานที่เก่ียวของกับพลังงานแสงอาทิตยของสหรัฐอเมริกา กระทรวงพลังงานยังทํางานรวมกับแหลงอุตสาหกรรม หองปฏิบัติการแหงชาติ มหาวิทยาลัยตางๆและองคกรไมแสวงหากําไร (Non-profit Organization) ในการทําการคนควาวิจัย พัฒนาและสนับสนุนการบริหารจัดการในแผนงานตางๆ ไดแก

3.1 หองปฏิบัติการพลังงานทดแทนแหงชาติ เมืองโกลเดน มลรัฐโคโลราโด (National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado) หองปฏิบัติการแหงน้ีเปนผูนําทางดานการปฏิบัติการเก่ียวกับโครงการยอยที่ใชพลังงานแสงอาทิตย ดวยการปฏิบัติการคนควาเก่ียวกับวัสดุพ้ืนฐานและวัสดุดัดแปลงที่ใชในการผลิตพลังงานที่ไดรับจากแสงอาทิตย เพ่ือใหเกิดประโยชนตามวัตถุประสงคตางๆ เชน การสรางตนแบบและพัฒนาระบบ การเก็บขอมูลและประมวลผลเกี่ยวกับรังสีของพลังงานแสงอาทิตย การดําเนินการเพื่อการรวมทุนระหวางภาครัฐและหนวยงานอุตสาหกรรม ซึ่งการคนควาวิจัยเบื้องตนนั้นไดดําเนินการโดยการตรวจสอบวัสดุที่ใชในการรับพลังงานความรอนของเซลลแผนรับพลังงานแสงอาทิตย เชน ธาตุอโลหะที่ใชเปนสารก่ึงตัวนําชนิดอะมอฟส (Amorphous Silicon) แผนฟลมโพลีคริสตัลไลนชนิดบาง (Polycrystalline Thin Films) โครงสรางและวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง (High-efficiency Materials and Concepts) และธาตุอโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงและสารกึ่งตัวนําที่มีธาตุตางๆเปนสวนผสม (High-purity Silicon and Compound Semiconductors) ซึ่งหองปฏิบัติการนี้ยังมีการทดลองภายนอกหองทดลองทั้งชนิดเลียนแบบและชนิดเสมือนจริงเก่ียวกับระบบการรับพลังงานแสงอาทิตยของเซลลเพ่ือสรางตนแบบและระบบที่มีประสิทธิภาพ ผลจากการทดลองนั้นไดนํามาใชในการพัฒนามาตรฐานและกําหนดเปนกฎระเบียบในการปฏิบัติการใหกับหนวยงานอุตสาหกรรมและเพื่อพัฒนาความสามารถในการพ่ึงพา รวมไปถึงการรับหนาที่เปนผูนําทางดานการทดลองในการดําเนินการกิจกรรมตางๆท่ีเก่ียวกับความรอนที่ไดรับจากแสงอาทิตยของแผนงานยอยเก่ียวกับความรอนที่ไดรับจากแสงอาทิตย (Solar Thermal Program) นอกจากนั้นหนวยงานนี้ยังใหการสนับสนุนดวยการจัดการงานตางๆทางดานเทคนิคที่อยูภายใตการดําเนินงานของมหาวิทยาลัย อุตสาหกรรม รวมถึงการพัฒนาผูจัดเก็บพลังงานรายยอยที่มีการลงทุนในการดําเนินการต่ํา (Low-cost Solar Collectors) เพ่ือทําความรอนใหกับน้ําและพื้นที่วาง ซึ่งผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด www.nrel.gov

3.2 หองปฏิบัติการแหงชาติแซนเดีย เมืองแอลบูเคอรคิว มลรัฐนิวเม็กซิโก (Sandia National

Laboratories, Albuquerque, New Mexico (SNL)) หองปฏิบัติการแหงน้ีทําการคนควาวิจัยแผนงานยอยที่มีความสําคัญเก่ียวกับแผนรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งเกี่ยวของกับระบบตางๆ รวมถึงการพัฒนา

56

เทคโนโลยีและการรักษาประสิทธิภาพการผลิตที่ผูบริโภคสามารถยึดถือได อีกทั้งยังรับผิดชอบเก่ียวกับการวัดและประเมินผลทั้งแบบภายในและภายนอกอาคารเพื่อใหการสนับสนุนอุตสาหกรรมการผลิตเซลล การสรางตนแบบ รวมไปถึงการวิเคราะห ประเมินผลและตรวจวัดระบบตางๆ สวนการทํางานของระบบน้ันมุงเนนความรับผิดชอบทางดานวิศวกรรม การพัฒนาขอมูลและการถายทอดเทคโนโลยี หองปฏิบัติการนี้ยังวิจัยและพัฒนายอยเก่ียวกับการรวมพลังงานแสงอาทิตย (Concentrating Solar Power Subprogram) และดูแลบริหารจัดการหนวยงานแหงชาติที่ทําการทดสอบเก่ียวกับแสงอาทิตย (National Solar Test Facility) ซึ่งผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด www.sandia.gov

3.3 หองปฏิบัติการแหงชาติบรูคเฮเวน เมืองลองไอแลนด มลรัฐนิวยอรก (Brookhaven

National Laboratory, Long Island, New York) หองปฏิบัติการแหงน้ีมีหนาที่รับผิดชอบตรวจสอบและคนควาแนวโนมความเปนไปของสิ่งแวดลอม สุขภาพและความปลอดภัย (Environmental, Health, Safety (EH&S)) ที่มีผลกระทบกับกระบวนการผลิต การจัดสงและการใชพลังงานแสงอาทิตยที่เกิดจากแผนรับพลังงานแสงอาทิตย หองปฏิบัติการแหงน้ีทําหนาที่ตรวจสอบและคนควาแนวโนมความเปนไปของสิ่งแวดลอม สุขภาพและความปลอดภัย รายงานความปลอดภัย ตรวจสอบเหตุการณและใหความชวยเหลือแกหนวยงานอุตสาหกรรม ในการจําแนกและตรวจสอบแนวโนมของปญหาอุปสรรคทางดานส่ิงแวดลอม สุขภาพและความปลอดภัยที่จะเกิดขึ้นอันเนื่องมาจากวัสดุที่ใชในการผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตย รวมถึงกระบวนการและการประยุกตใช กอนที่จะทําการผลิตในรูปแบบอุตสาหกรรม ซึ่งผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด www.bnl.gov

3.4 หองปฏิบัติการแหงชาติโอคริกจ เมืองโอคริดจ มลรัฐเทนเนสซี (Oak Ridge National

Laboratory, Oak Ridge, Tennessee) หองปฏิบัติการแหงน้ีทําการวิจัยและพัฒนาดานการใชพลังงานแสงอาทิตย การใชพลังงานแสงอาทิตยกับพลังงานรวม แผนรับพลังงานแสงอาทิตย และการพัฒนาสวนประกอบที่ทันสมัย และยังเปนหนวยงานที่ใหการสนับสนุนแกกลุมบุคคลท่ีใชพลังงานทดแทนโดยการพัฒนาระบบแสงที่ใชพลังงานแสงอาทิตยรวมกับพลังงานชนิดอ่ืน ซึ่งระบบนี้อาศัยตัวเก็บแสงบนหลังคาและสายไฟแบบเสนใยแกวนําแสง (Fiber Optics) ในการสงทอดแสงไปยังตัวรับพลังงาน ซึ่งโปรแกรมการสาธิตนี้ไดจัดทําขึ้นในแหลงพลังงานทั่วประเทศ ผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด www.ornl.gov (DOE: EERE: Organization and Contacts, 2009)

3.5 ศูนยขอมูลพลังงานแสงอาทิตยแหงมลรัฐอาริโซนา (Arizona Solar Center) ศูนยขอมูล

พลังงานแสงอาทิตยแหงมลรัฐอาริโซนาแหงนี้เปนหน่ึงในองคกรที่ไมแสวงหาผลกําไร เปนศูนยขอมูลเทคโนโลยีประเภทตางๆ เชน เทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตย เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยที่ใชพลังงานในการหุงตมอาหาร การใชพลังงานแสงอาทิตยทํานํ้ารอน เทคโนโลยีวิศวกรรมพลังงานแสงอาทิตย

57

ทั้งน้ีศูนยแหลงขอมูลพลังงานแสงอาทิตยแหงน้ียังใหการสนับสนุนกิจกรรมตางๆที่สงเสริมความรูเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตย รวมถึงการใชงานและประโยชนที่ไดรับจากพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด www.azsolarcenter.com หรือ www.azsolarcenter.org /azsc (ASC, 2009)

3.6 ศูนยพลังงานแสงอาทิตยในเขตภูมิภาคบอสตัน (Boston Area Solar Energy Association)

เปนอีกหน่ึงองคกรที่ไมแสวงหาผลกําไรและใหขอมูลความรูเก่ียวกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยและพลังงานทดแทนชนิดตางๆในบริเวณภูมิภาคบอสตัน และองคกรน้ีไดเขารวมเปนสมาชิกผูใชพลังงานทดแทนในภูมิภาคตั้งแตป พ.ศ. 2525 ผูสนใจสามารถคนหาขอมูลหรือสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.basea.org (BASEA: About, 2007)

4. ประโยชนของพลังงานแสงอาทิตย แผนงานพัฒนาพลังงานแสงอาทิตยไดใหประโยชนแกประเทศสหรัฐอเมริกาในดานการปรับปรุงสภาพอากาศ พัฒนาระบบเศรษฐกิจ และเพิ่มความม่ันคงทางดานพลังงานของประเทศ รวมไปถึง 1) การเพ่ิมความสามารถในการพึ่งพาพลังงานทดแทนและการสรางความม่ันคงดานพลังงานภายในประเทศโดยการใชพลังงานแสงอาทิตย และสนับสนุนการเติบโตทางดานเศรษฐกิจ 2) การเพ่ิมงานใหมถึง 250,000 อตราใหกับอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตยภายในประเทศ 3) การประหยัดเงินเปนจํานวนแสนลานเหรียญสหรัฐฯตอปสําหรับอุตสาหกรรมและธุรกิจตางๆโดยชวยปองกันไมใหขาดแคลนพลังงานไฟฟา 4) การปรับปรุงคุณภาพของอากาศโดยใชแหลงเชื้อเพลิงที่ไมกอใหเกิดมลภาวะ ซึ่งเปนประโยชนอยางยิ่งสําหรับเด็กและผูสูงอายุ 5) การลดอัตราการเผาไหมกาซคารบอนซึ่งมีปริมาณสูงถึง 23 ลานเมตริกตันตอปภายในป พ.ศ. 2573

แผนงานดานพลังงานแสงอาทิตยชวยใหการใชพลังงานแสงอาทิตยเขาถึงกลุมผูบริโภคอยางแพรหลายเนื่องจากราคาของพลังงานที่ไดนั้นลดลง และกระทรวงพลังงานยังใหการสนับสนุนการผลิตพลังงานแสงอาทิตยอยางตอเน่ืองเพ่ือสนองตอความตองการของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตยที่สามารถใชเปนผลิตภัณฑสงออกไปทั่วโลกไดอีกดวย

ในทางกลับกันพลังงานแสงอาทิตยก็มีขอเสียบางประการ ไดแก ปริมาณของแสงอาทิตยที่สองลงมายังผิวโลกนั้นไมตอเนื่อง ซึ่งปริมาณดังกลาวขึ้นอยูกับสถานที่ เวลาในแตละวัน ชวงเวลาในแตละปและสภาพของอากาศ และขอเสียอีกประหนึ่งก็คือแสงอาทิตยไมไดใหพลังงานมากเพียงพอตอความตองการในชวงเวลาที่จํากัด ดังน้ันจึงตองการพ้ืนที่เพ่ิมมากข้ึนเพื่อรับพลังงานจากแสงอาทิตยที่สองมายังบริเวณนั้นๆเพ่ือสนองตอบตอความตองการพลังงานของผูบริโภค (DOE: EERE: Why PV Is Important to the Economy, 2008)

58

5. งบประมาณดานพลังงานแสงอาทิตย ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ไดมีการย่ืนของบประมาณสําหรับแผนงานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยเปนจํานวนเงินโดยประมาณ 170 ลานเหรียญสหรัฐฯ โดยเนนเงินสนับสนุนทางดานกิจกรรมตางๆที่รวมไปถึงเงินสนับสนุนโครงการนํารองเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตยที่มีชื่อวา Solar America Initiative ซึ่งเปนโครงการที่ไดรับการออกแบบเพื่อลดตนทุนการผลิตที่จะเกิดขึ้นภายในป พ.ศ. 2558 โดยเปนความรวมมือกันระหวางภาครัฐและภาคเอกชนรวมไปถึงสถาบันตางๆ ไดแก อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัย หองปฏิบัติการแหงชาติ รัฐบาลกลาง รัฐบาลภาครัฐ รัฐบาลทองถิ่น องคกรที่ไมแสวงหากําไรและกลุมผูสนับสนุนตางๆ สวนเงินสนับสนุนเพ่ิมเติมในกิจกรรมตางๆ รวมไปถึงการขยายงานวิจัยเก่ียวกับการจัดเก็บพลังงานความรอน การสนับสนุนทางดานเทคนิคใหแกโครงการตางๆของอุตสาหกรรมผลิตพลังงาน และการพัฒนาเทคโนโลยีการรวมแสงพลังงานแสงอาทิตยรุนใหม การใหเงินสนับสนุนงานวิจัยคนควาสําหรับพลังงานความรอนและแสงจากพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือเปนการสนับสนุนวัตถุประสงคโครงการบานที่ไมใชพลังงาน (Zero-energy Homes) ทั้งน้ีในปงบประมาณ พ.ศ. 2551 กิจกรรมคนควาวิจัยเก่ียวกับพลังงานความรอนและแสงจากดวงอาทิตยไดเขาไปอยูในแผนงานการสรางเทคโนโลยีเชนกัน รายละเอียดังตารางที่ 2.1 และตารางที่ 2.2

ตารางที่ 2.1 แสดงรายละเอียดเก่ียวกับโปรแกรมพลังงานแสงอาทิตยตามสัดสวนของโครงการตางๆประจําปปงบประมาณ พ.ศ. 2551 ประเทศสหรฐัอเมริกา

โปรแกรมพลงังานแสงอาทิตย

ปงบประมาณ พ.ศ. 2551 ปริมาณเปอรเซ็นต

การคนควาวิจัย $37,200,000 22 การพัฒนาระบบ $64,800,000 38 การทดสอบและการประเมินผล $21,700,000 13 การสงทอดสูตลาด $14,300,000 8 การรวมแสงพลังงานแสงอาทิตย $30,000,000 18 ความรอนและแสงของพลังงานฯ $2,000,000 1

รวม $170,000,000 100

(ที่มา: DOE: EERE: Budget, 2009)

59

ตารางที่ 2.2 แสดงรายละเอียดเก่ียวกับโปรแกรมพลังงานแสงอาทิตยตามสัดสวนของโครงการตางๆประจําปปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ประเทศสหรฐัอเมริกา

โปรแกรมพลงังานแสงอาทิตย

ปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ปริมาณ เปอรเซ็นต

การคนควาวิจัย $42,840,000 25 การพัฒนาระบบ $64,200,000 38 การประเมินผลเทคโนโลยี $21,030,000 12 การกระจายสูตลาด $11,930,000 7 การรวมแสงพลังงานแสงอาทิตย $30,000,000 18

รวม $170,000,000 100

(ที่มา: DOE: EERE: Budget, 2009) แผนงานพลังงานแสงอาทิตยดังกลาวขางตนอยูภายใตการดูแลของหนวยงานสงเสริมการใช

พลังงานอยางมีประสิทธิภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงาน (Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE)) (DOE: EERE: Budget, 2009)

สําหรับแผนงานเสริมเก่ียวกับแผนรับพลังงานแสงอาทิตยซึ่งมีโครงการงานวิจัย พัฒนาและการ

จัดสงพลังงาน ประกอบดวย 4 โครงการ ไดแก

5.1 โครงการงานวิจัยประยุกต (Applied Research) ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ไดมุงเนนการวิจัยในอนาคตทางดานวัสดุที่มีคุณสมบัติก่ึงตัวนํา เคร่ืองมือและการปฏิบัติการที่เปนประโยชนระดับบริษัท ตลอดจนเทคโนโลยีชนิดตางๆ งานวิจัยประยุกตเหลาน้ีสนับสนุนแผนงานเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตยของสหรัฐอเมริกาโดยการทดลองในหองทดลองและหองทดลองของมหาวิทยาลัย ซึ่งแสดงใหเห็นถึงความตองการของกลุมอุตสาหกรรมที่เขารวมโครงการ เปนงานวิจัยในหองทดลองที่มีการพัฒนาปรับปรุงกระบวนการใหมๆ (Process Development Integration Laboratory (PDIL)) ภายในโครงการทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี งานวิจัยเหลาน้ีไดออกแบบดวยการกําหนดเวลาระหวางผลของการทดลองและเปนเทคโนโลยีในระดับภาคอุตสาหกรรม (36.5 ลานเหรียญสหรัฐฯ)

5.2 โครงการการพัฒนาระบบ (System Development) การพัฒนาระบบประกอบดวย 3 โครงการหลัก ไดแก โครงการพันธมิตรในการกําหนดเสนทางเทคโนโลยี (Technology Pathway Partnership (TPPs)) โครงการบมเพาะแผนรับพลังงานแสงอาทิตย (PV Incubator Project) และโครงการพัฒนา

60

กระบวนการผลิตและผลิตภัณฑของมหาวิทยาลัย (University Process and Product Development) โครงการแรกเปนโครงการพันธมิตรในการกําหนดเสนทางเทคโนโลยี โดยที่ผูนําอุตสาหกรรมที่ไดรับเงินสนับสนุนจากรัฐบาลจะตองทําการพัฒนาเทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตย เชน แผนรับพลังงานแสงอาทิตยซิลิคอน (Crystalline Silicon) และแผนรับพลังงานแสงอาทิตยแบบฟลมชนิดบาง (Thin Film Modules) ซึ่งการพัฒนาเทคโนโลยีดังกลาวจะตองมีการแขงขันเพ่ือลดคาใชจายใหไดมากที่สุดภายในป พ.ศ. 2558 นอกจากน้ันโครงการพันธมิตรฯ ยังจะตองทําการพัฒนาและตรวจสอบการออกแบบความสมดุลของระบบตามที่ไดกําหนดเอาไว เชน รูปแบบที่มีประสิทธิภาพ การนําเอามาใชงาน และคาใชจายในการติดตั้ง โครงการที่สองเปนโครงการบมเพาะแผนรับพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งเปนโครงการที่จะใหการสนับสนุนบริษัทผลิตแผนรับพลังงานแสงอาทิตยใหมเขารวมดําเนินการกับหองปฏิบัติการทดลอง เพ่ือรวมมือกันสรางตนแบบแผนรับพลังงานและการพัฒนากระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ซึ่งการปฏิบัติการรวมในโครงการนี้มีแนวโนมที่จะดําเนินการไดสําเร็จลุลวงไดภายในป พ.ศ. 2553 ซึ่งผลท่ีไดนั้นจะมีสวนชวยในการลดอัตราเสี่ยงทางดานการลงทุนเพื่อเพ่ิมปริมาณการผลิต สวนโครงการที่สามซึ่งเปนโครงการสุดทายน้ันเปนโครงการพัฒนากระบวนการผลิตและผลิตภัณฑของมหาวิทยาลัย โดยที่โครงการดังกลาวเปนโครงการคนหาผูเชี่ยวชาญ อุปกรณหรือเคร่ืองมือพิเศษเฉพาะทาง เพ่ือนํามาใชสงเสริมพัฒนาทางดานการตลาดของเทคโนโลยีที่ มีอยูในปจจุบันใหเปนไปตามวัตถุประสงคของแผนงานทางดานพลังงานแสงอาทิตยของประเทศสหรัฐอเมริกา ทั้งน้ีโครงการทั้งสามที่ไดกลาวมาแลวขางตนน้ันจะตองใชเงินงบประมาณเปนจํานวน 65.2 ลานเหรียญสหรัฐฯ

5.3 การประเมินผลและการผสมผสานเทคโนโลยี (Technology Evaluation and Integration) กิจกรรมดังกลาวมุงเนนการประเมินผลความกาวหนาทางเทคโนโลยีในแผนงานดานพลังงานแสงอาทิตยโดยการทดสอบและประเมินผล รวมถึงการประเมินผลระบบการเขารวมโครงการทางเทคโนโลยี การประเมินผลและการผสมผสานเทคโนโลยีรวมไปถึงการพัฒนารูปแบบที่สงผลตอความสามารถทางดานการทํางานของระบบ ขอมูลทางดานราคาและขอมูลที่ไดจากระบบการปฏิบัติการท่ัวประเทศ ตลอดจนการประเมินผลที่เปนรายละเอียดของเทคโนโลยีในภาคอุตสาหกรรม ความสามารถทางดานการผลิตและรูปแบบทางธุรกิจ กิจกรรมตางๆดังกลาวที่เ ก่ียวของกับการประเมินผลทางดานเทคโนโลยีนั้นจะตองผานกระบวนการตรวจสอบมาตรฐานเปนระยะตามแผนงานโครงการพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งการประเมินผลและการผสมผสานเทคโนโลยีจะตองมีกิจกรรมที่สงเสริมการผสมผสานเทคโนโลยีของแผงพลังงานไฟฟาและระบบพลังงานแสงอาทิตยในพื้นที่ตางๆ

61

5.4 การรับเอาเทคโนโลยีมาใชใหเกิดประโยชน (Technology Acceptance) กิจกรรมหลักของการรับเอาเทคโนโลยีมาใชนั้นสามารถแบงออกไดเปน 4 หัวขอ ไดแก 1) กฎขอบังคับและมาตรฐาน 2) การฝกอบรมและการรับรอง 3) การรวมมือทางเทคโนโลยี และ 4) การขยายขอบเขตของเทคโนโลยีใหกวางมากขึ้น

หัวขอแรกเปนหัวขอเก่ียวกับกฎขอบังคับและมาตรฐานนั้นประกอบไปดวยกิจกรรมตางๆ ไดแก การจัดเตรียมการชวยเหลือและประสานงานใหเปนไปตามมาตรฐานที่กําหนด การสรางกฎเกณฑหรือหลักปฏิบัติในการตรวจวัด และการพัฒนาและสงเสริมประสิทธิภาพของเทคโนโลยีในการปฏิบัติการระดับประเทศ

หัวขอสองเก่ียวกับการฝกอบรมและการรับรองเปนโครงการที่ใหการสนับสนุนการฝกอบรมและการรับรองผูติดตั้งแผนรับพลังงานแสงอาทิตย การออกกฎเกณฑและนโยบายที่เปนทางการ รวมถึงการทํางานเพื่อสรางกลุมผูปฏิบัติการที่มีคุณภาพที่สามารถติดตั้งระบบพลังงานความรอนแสงอาทิตยตามวัตถุประสงคของแผนงานได

หัวขอที่สามวาดวยการรวมมือทางเทคโนโลยีเปนแผนงานใหความชวยเหลือทางดานเทคนิคในการกอตั้งแหลงผลิตขนาดใหญซึ่งไมรวมถึงเครื่องมือตางๆ เชน การกอตั้งแหลงผลิตพลังงานในพื้นที่ใหม การกอตั้งแหลงผลิตพลังงานใหมและการใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหพลังงานความรอน ซึ่งกิจกรรมหลักของการรวมมือกันทางเทคโนโลยีเปนกิจกรรมในระดับเมือง และเปนกิจกรรมการใชพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือการทดลอง โดยกิจกรรมพลังงานแสงอาทิตยในระดับเมืองเปนกิจกรรมที่ใหความชวยเหลือแกเมืองตางๆที่ใชพลังงานแสงอาทิตยในการใหพลังงาน สวนกิจกรรมพลังงานแสงอาทิตยเพ่ือการทดลองนั้นจะใหความชวยเหลือทางดานเทคนิคแกบริษัท มลรัฐและโครงการท่ีเก่ียวกับพลังงานแสงอาทิตยขนาดใหญ และหัวขอที่สี่ซึ่งเปนหัวขอสุดทายน้ันเปนการขยายขอบเขตของเทคโนโลยีใหกวางมากข้ึน ทั้งน้ีกระทรวงพลังงานจะใหความชวยเหลือแกแหลงผลิตพลังงาน บริษัทกอสรางและมลรัฐตางๆเพื่ออํานวยความสะดวกในการรับเอาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตยไปใช ซึ่งโครงการที่เก่ียวกับการรับเอาเทคโน โลยีมาใชใหเกิดประโยชนนั้นตองใชงบประมาณถึง 19 ลานเหรียญสหรัฐฯ (DOE: EERE: Solar Energy Program, n.d.)

62

พลังงานลม (Wind Energy or Wind Power) 1. ประวัติของพลังงานลม กอนที่จะมีการบันทึกในประวัติศาสตรนั้น มนุษยไดพยายามนําพลังงานลมมาใชใหเกิดประโยชน เชน ใชลองเรือในแมน้ําไนลเม่ือ 5000 ปกอนคริสตศักราช และเม่ือ 200 ปกอนคริสตศักราชก็ไดมีการผลิตกังหันลมในประเทศจีนเพ่ือสูบนํ้าขึ้นมาใช นอกจากนั้นก็ยังมีการผลิตกังหันลมแบบแนวตั้งเพ่ือใชในการสีขาวในประเทศเปอรเซียและอีกหลายๆประเทศในตะวันออกกลาง

รูปที่ 3.1 ภาพกังหันลมเม่ือตนศตวรรษที่ 20 เพ่ือทําการปมนํ้าและผลิตกระแสไฟฟา

(ที่มา: EERE: Wind and Hydropower Technologies Program, 2005)

วิธีการใหมๆในการใชพลังงานจากลมนั้นไดแพรกระจายออกไปทั่วโลก เม่ือประมาณศตวรรษที่ 11 ประชาชนในแถบตะวันออกกลางไดใชกังหันลมในกระบวนการผลิตอาหารดวยการใชสายพานเพ่ือสงอาหารไปมาระหวาง 2 จุดและผูเผยแพรทางศาสนาไดนําวิธีการน้ีกลับไปใชอีกครั้งในประเทศแถบยุโรป จากน้ันชาวดัชไดปรับเปลี่ยนพัฒนากังหันลมตอไปเพ่ือวิดนํ้าจากทะเลสาปมาใชในการเพาะปลูกพืชในบริเวณแมน้ําไรน (Rhine River) หลังจากนั้นนักสํารวจในปลายสมัยศตวรรษที่ 19 (พ.ศ. 2444 เปนตนมา) ไดนําเทคโนโลยีเหลาน้ีไปใชในกลุมประเทศโลกใหมดวยการใชกังหันในการสูบนํ้าจากทุงนาหรือไร และตอจากนั้นก็ไดดัดแปลงเพ่ือใชในการผลิตพลังงานไฟฟาสําหรับที่อยูอาศัยและโรงงานอุตสาหกรรม กลุมโรงงานในประเทศตางๆ ในทวีปยุโรปและประเทศสหรัฐอเมริกาไดเร่ิมใชเคร่ืองกลที่ผลิตพลังงานดวยระบบไอนํ้าแทนการผลิตพลังงานเกิดจากกังหันน้ํา และในชวงเศรษฐกิจโลกตกต่ําเม่ือป พ.ศ. 2493 กลุมผูบริหารจัดการดานการกระจายพลังงานไฟฟาไดจัดทําแผนงานเพื่อนําเอาระบบไฟฟาอีเล็กทรอนิกสที่มีราคาต่ําเขามาใชในพื้นที่เพาะปลูกในประเทศสหรัฐอเมริกา

63

อยางไรก็ตามกลุมผูผลิตกังหันลมก็ยังคงพัฒนาการผลิตกังหันลมที่มีขนาดใหญขึ้นเพ่ือนํามาใชในการผลิตกระแสไฟฟา เม่ือป พ.ศ. 2433 ประเทศเดนมารกไดนําเอากังหันลมเหลาน้ีไปใช และในชวงทศวรรษที่ 40 ไดมีการสรางกังหันลมที่ใหญที่สุดขึ้นมาใชบน Vermont hilltop หรือที่เรียกกันวา Granpa’s Knob ซึ่งประสิทธิภาพของกังหันลมนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดถึง 1.25 เมกกะวัตตดวยความเร็วกระแสลมประมาณ 30 ไมลตอชั่วโมง โดยสามารถใหพลังงานแกหนวยปฏิบัติการในชวงสงครามโลกครั้งที่สองไดเปนระยะเวลาหลายเดือน ความนิยมในการใชพลังงานลมเปนไปอยางไมตอเนื่อง มีความสัมพันธโดยตรงกับราคาของเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว หลังจากที่ราคานํ้ามันลดลงในชวงสงครามโลกครั้งที่ 2 ความสนใจในการใชพลังงานที่ผลิตจากกังหันลมไดลดลง แตเม่ือราคาของน้ํามันเพ่ิมสูงขึ้นเม่ืออีกคร้ังในชวงป พ.ศ. 2513 ทั่วโลกก็กลับมาใหความสนใจพลังงานไฟฟาที่ไดจากการผลิตของกังหันลมอีกครั้ง การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีกังหันลมเกิดขึ้นหลังจากที่มีการส่ังหามการเขาออกของเรือขนสงน้ํามันเม่ือประมาณป พ.ศ. 2513 ทําใหมีการปรับแนวความคิดเกาๆและเสนอแนวความคิดใหมๆเพ่ือพัฒนาพลังงานลมและสามารถนําพลังงานที่ผลิตไดมาใชใหเกิดประโยชนมากย่ิงขึ้น วิธีการตางๆไดถูกสาธิตในทุงที่มีลมพัดหรือแหลงผลิตพลังงานจากลมทั้งในประเทศสหรัฐอเมริกาและอีกหลายประเทศในยุโรป ซึ่งกังหันลมเหลาน้ีไดผลิตกระแสไฟฟาเพ่ือไปเก็บไวในแหลงเก็บพลังงาน ปจจุบันไดมีการศึกษาคนควาทดลองและพัฒนาพลังงานลม ตลอดจนแหลงผลิตพลังงานตางๆท่ีเกิดจากลมเปนระยะเวลามากกวา 10 ป ซึ่งแสดงใหเห็นวาผลของการวิจัยและการพัฒนาพลังงานลมดังกลาวสงผลใหเกิดการผลิตกระแสไฟฟาในบางพื้นที่ ซึ่งเปนพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดในปริมาณใกลเคียงกับพลังงานกระแสไฟฟาที่ไดรับจากโรงไฟฟาบางแหง กลาวโดยสรุปไดวาพลังงานลมเปนพลังงานที่มีการเติบโตอยางรวดเร็ว ใหพลังงานมากมายแกผูบริโภคทั้งในตึกอาคารสํานักงานและท่ีอยูอาศัยโดยปราศจากการทําลายสภาวะแวดลอม 2. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานลม

2.1 หลักการทํางานทั่วไปของกังหันลม (How wind turbines work) พลังงานลมเปนพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย สาเหตุที่ทําใหเกิดลมนั้นมีหลายอยาง ไดแก ความรอนของชั้นบรรยากาศที่ไมเทากันที่เกิดจากความรอนที่ไดรับจากดวงอาทิตย ความเปลี่ยนแปลงของผิวโลกและลักษณะการหมุนของโลก สวนพื้นผิวของดิน ลํานํ้าและตนไมนั้นมีอิทธิพลเพียงบางสวนที่มีผลตอทิศทางการเคลื่อนของลม

คํานิยามของพลังงานลม (Wind Energy/Power) สามารถอธิบายไดวาเปนกระบวนการที่ใชลมในการทําใหระบบเคร่ืองกลหรือระบบอีเล็กทรอนิกสทํางาน เชน การที่กังหันลมเปลี่ยนพลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนไหว (Kinetic Energy) ใหไปเปนพลังงานกล พลังงานกลที่ไดเหลาน้ันจะถูกแปรสภาพและนําไปใชงานและอํานวยความสะดวกตางๆ เชน การสีขาว การสูบน้ํา หรือการผลิตกระแสไฟฟา

64

กังหันลมมีหลักการทํางานที่กลับกันกับหลักการทํางานของพัดลม ในขณะที่พัดลมใชพลังงานไฟฟาในการผลิตลม แตกังหันลมใชลมในการผลิตกระแสไฟฟาดวยการที่ใบพัดที่ติดกับแกนที่ตอเขากับตัวหมุนเปนสวนผลิตกระแสไฟฟา รูปที่ 3.2 แสดงกลุมกังหันลมที่ผลิตกระแสไฟฟา กระแสไฟฟาที่ผลิตไดจะถูกสงไปยังแหลงเก็บพลังงาน หลังจากน้ันก็จะแจกจายไปยังที่พักอาศัย อาคารสํานักงานหรือโรงเรียนเพ่ือใชงานตอไป

รูปที่ 3.2 การทํางานของกังหันลม

(ที่มา: DOE: EERE: How Wind Turbines Work, 2006)

2.1.1 ประเภทของกังหันลม ในปจจุบันกังหันลมแบงไดเปน 2 ประเภท คือ กังหันลมที่เรียงตัวตอกันในแนวราบหนากระดาน (Horizontal-axis Variety) และกังหันลมที่วางตัวแนวตั้ง (Vertical-axis Variety) ออกแบบโดยนักประดิษฐชาวฝรั่งเศส ชื่อ ดาริอุส (Darrieus)

รูปที่ 3.3 ภาพกังหันลมที่ใชในการผลติกระแสไฟฟา (ที่มา: DOE: EERE: How Wind Turbines Work, 2006)

65

2.1.2 ขนาดของกังหันลม ขนาดของกังหันลมที่ใชผลิตกระแสไฟฟาน้ันมีขนาดตั้งแต 100 กิโลวัตตถึงขนาดหลายเมกกะวัตต ซึ่งสวนใหญแลวกังหันลมขนาดใหญจะติดตั้งเอาไวในทุงนาเพื่อใชในการผลิตกระแสไฟฟาใหเพียงพอตอความตองการของผูบริโภค กังหันลมที่สามารถผลิตกระแสไฟฟาไดต่ํากวา 100 กิโลวัตตเปนกังหันลมที่ใชสําหรับผลิตกระแสไฟฟาที่ใชภายในบาน จานดาวเทียมส่ือสารขนาดเล็กหรือเคร่ืองสูบน้ําขนาดเล็ก แตในบางครั้งกังหันลมเหลาน้ันจะตอเขากับเครื่องยนตดีเซล แบตเตอรี่หรือระบบผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานแสงอาทิตย ซึ่งระบบการใชพลังงานไฟฟาดวยการเชื่อมระบบกระแสไฟฟาตั้งแต 2 ระบบขึ้นไปเขาดวยกันนั้นเรียกวาการใชพลังงานแบบผสม (Hybrid) ระบบดังกลาวน้ีจะใชในพ้ืนที่ที่หางไกลหรือที่ที่ไมสามารถตั้งเคร่ืองรับจายกระแสไฟฟาได

2.1.3 สวนประกอบของกังหันลม (Inside the Wind Turbine) กังหันลมนั้นมีสวนประกอบมากมายดังแสดงในรูปที่ 3.4 ซึ่งสามารถแยกออกไดดังตอไปน้ี

รูปที่ 3.4 โครงสรางภายในของกังหันลม

(ที่มา: DOE: EERE: How Wind Turbines Work, 2006)

66

Anemometer เคร่ืองวัดความเร็วลมเพื่อสงขอมูลความเร็วลมไปยังตัวควบคุม Blade ใบพัดกังหันลม ซึ่งกังหันลมโดยทั่วไปจะมี 2-3 ใบพัด ลมจะพัดจากดานหนาของใบพัดเพ่ือใหใบพัด

เคลื่อน Brake ตัวเบรคเพื่อหยุดการหมุนเฟองในเวลาฉุกเฉิน ซึ่งตัวเบรคนี้จะใชทั้งระบบเครื่องกล อีเล็กทรอนิกส

และไฮโดรลิค Controller ตัวควบคุมจะส่ังใหกังหันหมุนที่ความเร็วลมเริ่มตนที่ 8-16 ไมลตอชั่วโมงและหยุดทํางานเม่ือ

ความเร็วลมประมาณ 55 ไมลตอชั่วโมง เนื่องจากกังหันลมเหลาน้ีอาจจะเกิดความเสียหายจากการไดรับลมที่แรงเกินไปได

Gear box เฟองที่ตอเขากับแกนหมุนความเร็วต่ําไปยังแกนหมุนความเร็วสูง และเพิ่มอัตราความเร็วในการหมุนจาก 30-60 รอบตอนาทีถึง 1000-1800 รอบตอนาที ความเร็วในการหมุนขึ้นอยูกับตัวควบคุมวาตองการผลิตกระแสไฟฟาในปริมาณเทาใด ซึ่งเฟองน้ันเปนสวนประกอบที่มีราคาสูง และวิศวกรกําลังพยายามสรางตัวเชื่อมที่ไมตองตอเขากับเฟองในการหมุนที่มีความเร็วต่ํา

Generator เคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาที่ผลิตกระแสไฟฟาตรงในปริมาณ 60 รอบตอวินาที High-speed Shaft แกนหมุนความเร็วสูง Low-speed Shaft แกนหมุนความเร็วต่ํา Nacelle เปนกรอบครอบคลุมที่ประกอบไปดวยเฟอง แกนหมุนความเร็ว ตัวแจกจาย ตัวควบคุมและเบรค Pitch เม่ือใบพัดหมุนและหมุนโดยที่ไมเขากันกับระดับความเร็วของลม สวนบิดเกลียวน้ีจะชวยรักษาระดับ

การหมุนของตัวหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟา Rotor ประกอบดวยใบพัดและศูนยกลางของใบพัด Tower เสาของกังหันที่ทํามาจากเหล็ก คอนกรีดหรือวัสดุแข็ง เน่ืองจากอัตราความเร็วของลมจะเพ่ิมขึ้นตาม

ระดับความสูง ดังน้ันความสูงของกังหันลมจะทําใหกังหันรับพลังงานลมไดมากขึ้น ซึ่งเปนผลทําใหสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดปริมาณมากขึ้นดวย

Wind Direction จากภาพเปนกังหันชนิดตานลมเนื่องจากการหันของใบพัดน้ันตานลม สวนกังหันลมบางชนิดน้ันออกแบบตามทิศทางลม

Wind Vane วัดทิศทางลมและสงสัญญาณกลับไปยังตัวบังคับทิศทางเพ่ือที่จะกําหนดทิศทางของกังหันใหเหมาะสมกับทิศทางลม

Yaw Drive เปนตัวปรับทิศทางของกังหันเพื่อใหเขากับทิศทางของลมที่พัดมา ซึ่งตัวปรับทิศทางลมนี้มีความจําเปนอยางยิ่งสําหรับกังหันชนิดตานลม สวนกังหันชนิดตามลมน้ันไมตองการตัวขับเคลื่อนนี้

Yaw Motor เปนตัวหมุนตัวขับเคลื่อนกังหันตามทิศทางลม (EERE: How Wind Turbines Work, 2006)

67

2.2 แหลงที่มาของพลังงานลม ประเทศสหรัฐอเมริกามีสถานที่มากมายที่ใชเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลมเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟาใหสอดคลองกับความตองการของจํานวนผูบริโภคภายในประเทศ แตไมใชวาทุกพ้ืนที่นั้นจะเหมาะสมที่จะติดตั้งหรือพัฒนากระบวนการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมไดเสมอไป ดังน้ันการเร่ิมตนโครงการตางๆที่เก่ียวกับพลังงานลมจึงตองมีการวัดคากระแสลมของแหลงที่จะติดตั้งกังหันลมในแตละพ้ืนนั้นๆที่เพ่ือสรุปหาบริเวณที่เหมาะสมที่สุดที่จะใชพัฒนาโครงการผลิตพลังงานไฟฟาจากกระแสลม หน่ึงในหลายๆขั้นตอนที่ใชในการพัฒนาโครงการพลังงานลม คือ การคนหาพ้ืนที่ที่สามารถใชเปนแหลงพลังงานและการประเมินปริมาณพลังงานที่จะไดรับ ซึ่งการประเมินผลผลิตของพลังงานที่จะไดมานั้นจะตองสอดคลองกับงบประมาณหรือความสามารถในการลดตนทุนในการผลิตใหเปนไปตามวัตถุประสงคที่ไดกําหนดไว การสงเสริมการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมดวยการเลือกพ้ืนที่ที่เหมาะสมสําหรับการพัฒนาการผลิตพลังงานไฟฟาน้ันเปนการดําเนินงานรวมกันระหวางกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory หรือ NREL) และองคกรอ่ืนๆ ซึ่งองคกรที่กลาวมาแลวขางตนจะทําการสํารวจและพิจารณาความเหมาะสมขององคประกอบตางๆ ที่ชวยสงเสริมการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมดังตอไปน้ี คือ การกําหนดวิธีการวัด ปจจัยตางๆและลักษณะของพื้นที่ที่จะใชเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากกระแสลมที่มีความสูงจากระดับพื้นดินตั้งแต 50-100 เมตร จากแผนที่ในรูปที่ 3.5 แสดงอัตราเฉลี่ยพลังงานลมตลอดทั้งปที่ระดับความสูง 50 เมตรจากพ้ืนดิน ซึ่งขอมูลที่นําเสนอนั้นแสดงผลโดยรวมของพื้นที่ที่สูงและต่ําที่ไมมีความเก่ียวของกับการพัฒนาในดานการใชพ้ืนที่และดานสิ่งแวดลอมในหลายๆมลรัฐ พ้ืนที่ผลิตพลังงานไฟฟาจากกระแสลมในหลายๆมลรัฐนั้นสามารถที่จะใชเปนพ้ืนที่ผลิตพลังงานไฟฟาไดเน่ืองจากเปนพ้ืนที่ที่มีแนวสันเขาสูงและมีองคประกอบอ่ืนๆ ที่เหมาะสม การประเมินแหลงพลังงานลมนั้นไดจําแนกออกเปนระดับชั้นตั้งแตระดับที่ 1 ถึงระดับที่ 7 ซึ่งแตละระดับชั้นน้ันจะแสดงถึงชวงความหนาแนนของพลังงานลมหรือความเร็วเทียบเทาในแตละระดับเหนือพ้ืนดิน (DOE: EERE: Wind Energy Resource Potential, 2008)

68

รูปที่ 3.5 แสดงศักยภาพของลมในมลรัฐตางๆของสหรัฐฯ

(ที่มา : DOE: EERE: Wind Energy Resource Potential, 2008)

2.3 การสํารวจและพัฒนาแหลงพลังงานลม (Wind Energy Research and Development) สหรัฐอเมริกากําลังเผชิญกับความทาทายหลายอยางเพ่ือเตรียมตัวที่จะผลิตพลังงานไฟฟาใหเพียงพอตอความตองการในทศวรรษที่ 21 เน่ืองจากสหรัฐอเมริกากําลังตกอยูในสภาพที่ขาดแคลนแหลงผลิตพลังงานไฟฟา ปริมาณกาซธรรมชาติที่ขึ้นลงอยางไมแนนอน ราคานํ้ามันที่สูงขึ้น และความปลอดภัยของแหลงผลิตพลังงานชนิดตางๆท้ังในและตางประเทศ นอกเหนือจากน้ันความไมแนนอนของผลที่จะไดรับจากการปรับโครงรางของการผลิตพลังงานในรูปแบบตางๆ ซึ่งทั้งหมดน้ันเปนความทาทายที่รัฐบาลตองเผชิญและใชเปนปจจัยหลักในการวางนโยบายทางดานพลังงาน พลังงานลมจึงเปนพลังงานที่สําคัญชนิดหน่ึงที่ชวยสรางความม่ันคงใหแกประเทศ อีกทั้งยังเปนพลังงานที่รัฐบาลและกลุมผูวางนโยบายใหความสนใจเปนอยางยิ่ง พลังงานลมเปนพลังงานที่สามารถผลิตไดเองภายในประเทศสหรัฐฯ ซึ่งผลตอบแทนจากการผลิตพลังงานดวยลมจะสูงหรือต่ําน้ันขึ้นอยูกับการคนควาวิจัยและการพัฒนาที่จริงจัง รวมไปถึงการสนับสนุนโครงการตางๆท่ีเก่ียวของ การขยายกําลังในการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมของสหรัฐอเมริกาน้ันจะตองมุงเนนที่วัตถุประสงคของผลท่ีจะไดรับจากการคนควาวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีทางดานพลังงานลมและพลังงานนํ้า (Hydropower) รวมถึงการพัฒนาเทคโนโลยีที่ทําไดเพ่ือสงเสริมระบบการผลิตของพลังงานลมและการเพ่ิมปริมาณการใชพลังงานลมในกลุมผูบริโภค (DOE: EERE: Wind Energy Research and Development, 2005)

69

จากรายงานของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาไดมีการกําหนดเปาหมายไววา ถาประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกระแสลมไดถึง 20 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่ใชในป พ.ศ. 2573 สหรัฐฯจะไดรับประโยชนตางๆมากมาย ไดแก การลดกาซที่กอใหเกิดภาวะเรือนกระจกเน่ืองจากสามารถลดปริมาณสะสมของกาซคารบอนไดออกไซดไดถึง 7,600 ตัน ภายในป พ.ศ. 2573 และลดปริมาณการสะสมปริมาณกาซคารบอนไดออกไซดไดมากกวา 15,000 ตัน ภายในป พ.ศ. 2593 รวมถึงลดปริมาณการใชสาธารณูปโภคที่เก่ียวกับน้ําไดมากถึง 8 เปอรเซ็นตหรือ 4 ลานลานแกลลอนตั้งแตป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573

การลดราคากาซธรรมชาติของประเทศดวยการลดปริมาณความตองการการใชกาซธรรมชาติจะทําใหราคาของกาซธรรมชาติลดลงถึง 12 เปอรเซ็นต ซึ่งเปนการชวยลดคาใชจายใหกับผูบริโภคโดยรวมไดถึง 130,000 ลานเหรียญสหรัฐฯ

การขยายกําลังการผลิตและเพ่ิมจํานวนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกระแสลม และการปรับปรุงอุปกรณใหเพียงพอตอความตองการในปริมาณ 20 เปอรเซ็นตนั้น รัฐบาลจะตองพัฒนาดวยการสรางงานท่ีเก่ียวของกับการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกังหันลมและอุปกรณทั่วประเทศใหไดมากกวา 30,000 งาน

การเพ่ิมรายไดในทองถิ่นดวยการจัดทําโครงการใหเชาพ้ืนที่เพ่ือใชกังหันลมในการผลิตพลังงานไฟฟาน้ันจะชวยใหเจาของพ้ืนที่ทองถิ่นมีรายไดโดยรวมสูงถึง 600 ลานเหรียญสหรัฐฯ ตลอดจนเปนการเพ่ิมภาษีรายไดในระดับทองถิ่นประมาณ 1,500 ลานเหรียญสหรัฐฯภายในป พ.ศ. 2573 ดังน้ันตั้งแตป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573 ปริมาณเงินหมุนเวียนในระบบนาจะอยูที่ 440,000 ลานเหรียญสหรัฐฯ ถึง 1,000,000ลานเหรียญสหรัฐฯ ซึ่งชวยใหมีการนําเอาพลังงานลมมาใชงานไดรับความนิยมอยางกวางขวางมากขึ้น จากเหตุผลที่กลาวมาแลวขางตนจึงทําใหเหลานักวิจัยเกิดแรงบันดาลใจที่จะพยายามคิดคนวิธีการท่ีจะพัฒนาและนําเอาพลังงานลมมาใชงานใหมากที่สุดเทาที่จะเปนไปได

3. เทคโนโลยีพลังงานลม พลังงานลมเปนพลังงานสะอาดและเปนพลังงานที่สามารถผลิตไดจากแหลงพลังงานภายในประเทศเพ่ือสงเสริมความม่ันคงของประเทศดานการพัฒนาสภาพแวดลอมและกระตุนสภาพเศรษฐกิจโดยรวม ภายในป พ.ศ. 2551 อุตสาหกรรมการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมไดกลายมาเปนอุตสาหกรรมขนาดใหญที่เจริญเติบโตอยางรวดเร็วที่สุดในประเทศ ซึ่งมีอัตราการเจริญเติบโตอยูที่ 30-40 เปอรเซ็นต ปริมาณความตองการของพลังงานของประเทศเพ่ิมขึ้นจาก 2,500 เมกกะวัตตในป พ.ศ. 2539 ไปเปนปริมาณพลังงานที่มากกวา 21,000 เมกกะวัตตเม่ือปลายป พ.ศ. 2551 ถึงแมวาพลังงานไฟฟา 21,000 เมกกะวัตตจะเพียงพอสําหรับการใหพลังงานไฟฟาแกครัวเรือนไดมากถึง 5 ลานครัวเรือนก็ตาม พลังงานเหลาน้ันก็ยังเปนพลังงานเพียง 2 เปอรเซ็นตของปริมาณพลังงานที่สามารถผลิตไดเองภายในประเทศ เม่ือป พ.ศ. 2551 กระทรวงพลังงานไดเสนอรายงานจากการตรวจสอบ

70

ความเปนไปไดของการเพิ่มปริมาณการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมใหไดมากกวา 300,000 เมกกะวัตต

เพ่ือสนองความตองการพลังงานไฟฟาใหไดมากถึง 20 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดของประเทศภายในป พ.ศ. 2573 รายงานฉบับนี้สรุปวาถึงแมวาภายในป พ.ศ. 2573 จะมีปริมาณพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดตามที่ตองการแลวก็ตาม การผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมก็ยังตองการวิจัยและพัฒนาที่มีประสิทธิภาพอยางตอเนื่อง เพ่ือชวยเพ่ิมสมรรถภาพทางดานการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมใหมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตลอดจนการพัฒนาปรับปรุงกระบวนการผลิต ประเด็นเก่ียวกับการติดตั้งแผงวงจรพลังงาน และแนวโนมการเจริญเติบโต และปจจัยที่ชวยบรรเทาปญหาทางดานส่ิงแวดลอม และการขยายตลาดของพลังงานลม จากนโยบายการขยายศักยภาพการเจริญเติบโตของพลังงานลมในประเทศสหรัฐอเมริกาจึงทําใหแผนงานดานพลังงานลมมุงเนนการคนควาวิจัยใน 5 เรื่องดังตอไปน้ี คือ

3.1 เทคโนโลยีพลังงานลมขนาดใหญ (Large Wind Technology) การวิจัยเทคโนโลยีพลังงานลมขนาดใหญเปนการชวยพัฒนาการเจริญเติบโตทางดานการผลิต

พลังงานไฟฟาภายในประเทศและปรับสภาวะเศรษฐกิจที่เปนอยู อีกทั้งยังเปนการสนับสนุนการกระจายการใชพลังงานลมใหกวางขวางมากขึ้นเพ่ือปรับปรุงความสามารถทางดานการพึ่งพาและประสิทธิภาพในการทํางานของเทคโนโลยีที่มีอยู ซึ่งการวิจัยเทคโนโลยีพลังงานลมขนาดใหญนั้นจัดทําขึ้นควบคูไปกับการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลม กระบวนการคนควาวิจัยและการดําเนินการทางดานการตลาด

ปรากฎวากังหันลมในปจจุบันมีความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟาในราคาประมาณ 5-8 เซนตตอกิโลวัตตซึ่งเปนการผลิตพลังงานไฟฟาที่ดําเนินงานโดยโครงการ Class 4 winds ทั้งน้ีแผนงานดานพลังงานลมจึงมีวัตถุประสงคเพ่ือชวยลดราคาพลังงานไฟฟาที่เกิดจากการผลิตของระบบพลังงานลมภาคพ้ืนดิน (Land-based Wind Systems) ขนาดใหญของโครงการ Class 4 winds (มีความเร็วลม 5.8 ไมลตอวินาทีที่ความสูง 10 เมตร) ใหมีราคาอยูที่ 3.6 เซนตตอกิโลวัตตตอชั่วโมงภายในป พ.ศ. 2555 และระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมที่อยูหางออกจากชายฝงทะเลของโครงการ Class 6 winds (มีความเร็วลม 6.7 ไมลตอวินาทีที่ความสูง 10 เมตร) ใหมีราคาอยูที่ 7 เซนตตอกิโลวัตตภายในป พ.ศ. 2557

จุดเดนที่สําคัญของโครงการวิจัยเทคโนโลยีพลังงานลมขนาดใหญ คือ การพัฒนาตนแบบและการพัฒนาสวนประกอบ

3.1.1 การพัฒนาตนแบบ (Prototype Development)

ในชวงสองทศวรรษที่ผานมาการดําเนินงานทางดานพลังงานเปนการทํางานรวมกันระหวางกลุมอุตสาหกรรมตางๆเพ่ือพัฒนาเทคโนโลยีตนแบบกังหันลมเปนจํานวนมาก ผลิตภัณฑกังหันลมหลายๆชิ้นที่ไดจากการพัฒนาไดกลายมาเปนผลิตภัณฑในเชิงพาณิชยในปจจุบัน ไดแก กังหันลมขนาด 1.5 เมกกะ

71

วัตตของ GE และเม่ือปลายป พ.ศ. 2550 บริษัท GE ไดทําการติดตั้งกังหันลมดังกลาวมากกวา 6,500 อันทั่วโลก การออกแบบเคร่ืองของกังหันลม GE ขนาด 1.5 เมกกะวัตตเปนพ้ืนฐานการออกแบบที่เกิดจากการทํางานรวมกันระหวางบริษัท GE และกลุมบริษัทรวมดําเนินการคือโซนด (Zond) และเอนรอน (Enron) และเม่ือตนทศวรรษที่ 90 (ตั้งแต พ.ศ. 2444 เปนตนมา) โปรแกรมดังกลาวไดรับความรวมมือจากบริษัทตางๆในการทดสอบสวนประกอบตางๆ เชน ใบพัด ตัวหมุน และระบบควบคุม ซึ่งเปนสวนประกอบที่สําคัญของเครื่องกลในกังหันที่นําไปสูการผลิตกังหันลมที่มีกําลังมาขนาด 1.5 กิโลวัตต และอีกหนึ่งโครงการที่เปนโครงการที่ทําใหเกิดความสําเร็จเชิงพาณิชยคือโครงการกังหันลมขนาด 2.5 เมกกะวัตตที่ทําการผลิตโดยบริษัทคลิปเปอร วินพาวเวอร (Clipper Windpower) บริษัทน้ีทําการผลิตกังหันลมตนแบบที่มีชื่อวาลิเบอรตี้ (Liberty) ขนาด 2.5 เมกกะวัตตเม่ือป พ.ศ. 2548 ซึ่งเปนระยะเวลาเพียง 3 ปหลังจากการรวมมือในการทําการวิจัยและพัฒนาของการดําเนินงานดานพลังงานลม บริษัทคลิปเปอร ไดทําการติดตั้งกังหันลมขนาด 2.5 เมกกะวัตตซึ่งสามารถผลิตพลังงานไดถึง 170 เมกกะวัตตในป พ.ศ. 2550

3.1.2 การพัฒนาสวนประกอบ (Component Development)

การดําเนินการทางดานพลังงานลมเปนการดําเนินการที่เกิดจากการทํางานรวมมือของหนวยงานภาคอุตสาหกรรมตางๆในการพัฒนาทางดานการปฏิบัติการและเพ่ิมความสามารถในการพึ่งพาการทํางานของสวนประกอบตางๆของระบบ หนวยผลิตใบพัดกังหันลมของบริษัทไนทแอนดคารเวอร (Knight & Carver’s) ที่เมือง National City มลรัฐแครลิฟอรเนียไดทํางานรวมกับนักวิจัยของหองปฏิบัติการแหงชาติแซนเดีย (Sandia National Laboratories) เพ่ือพัฒนาใบพัดกังหันลมรุนใหมๆ ซึ่งทางบริษัทคาดหวังวาจะเพ่ิมประสิทธิภาพในการดักจับพลังงานลมใหไดมากขึ้นประมาณ 5-10 เปอรเซ็นตจากเดิม จากการวิจัยและพัฒนาดังกลาวพบลักษณะเดนของกังหันลมรุนสวีพ ทวิส อะแดพทิฟ โรเตอร (Sweep Twist Adaptive Rotor (STAR)) ซึ่งเปนกังหันที่มีปลายใบพัดที่โคงงอและแตกตางจากกังหันลมที่ใชโดยทั่วไป การออกแบบกังหันลมรุนน้ีเปนการออกแบบกังหันลมที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดจากแรงลมที่มีความเร็วที่ระดับปกติและทุกระดับอยางเต็มที่ โดยท่ีกังหันลมชนิดน้ีไดผานการตรวจสอบทางดานความคงทนโดยสถาบันปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory) เม่ือป พ.ศ. 2551

การสนับสนุนการพัฒนาเฟองใหมีประสิทธิภาพในการทํางานไดมากขึ้น เปนการดําเนินการพัฒนาที่ไดรับความรวมมือจากหลายบริษัททั้งในเรื่องของการออกแบบและทดสอบขั้นตอนการดําเนินการที่ทันสมัย เม่ือนําเอากังหันลมที่ผลิตโดยบริษัทคลิปเปอร วินพาวเวอรมาตอเขากับเฟองที่ไดรับการพัฒนาแลวใหสามารถทํางานรวมกันในการใหพลังงานแกเคร่ืองกําเนิดไฟฟาไดถึง 4 เคร่ือง หลักการในการสรางพลังงานจากการพัฒนา (Global Energy Concepts) ในครั้งน้ีทําใหเกิดการผลิตพลังงานไฟฟาขนาด 1.5 เมกกะวัตตขึ้น ซึ่งเปนการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากเฟองชนิดดังกลาวที่อัตราความเร็ว 190 รอบตอนาที และตัวผลิตพลังงานไฟฟาชนิดแมเหล็กน้ันมีแนวโนมที่จะชวยลดตนทุนของสวนประกอบที่ใชกับหันลมได เชน

72

สวนปลายยอดและตัวแกนหมุน ทั้งน้ีทางบริษัทนอรทเทินร พาวเวอร ซิสเต็มส (Northern Power Systems) ไดผลิตตัวผลิตกระแสไฟฟาชนิดแมเหล็กแบบถาวรดวยตัวแปลงพลังงานชนิดใหมที่เหมาะสมกับการปฏิบัติการที่มีความเร็วลมที่ตางกัน ตัวแปลงพลังงานของบริษัทดังกลาวไดรับรางวัลจากสมาคมพลังงานลมของสหรัฐฯ เน่ืองจากการประสบผลสําเร็จทางดานเทคนิคอยางดียิ่งเม่ือป พ.ศ. 2549 (DOE: EERE: Large Wind Technology, 2008)

3.2 การกระจายเทคโนโลยีพลังงานลม

การกระจายเทคโนโลยีพลังงานลมของโครงการพลังงานลมเปนการทํางานรวมกันระหวางหนวยงานตางๆเพื่อสนองตอบความตองการของผูบริโภคที่ใชกังหันลมขนาดเล็กที่เพ่ิมมากขึ้น ซึ่งกังหันลมขนาดเล็กนั้นเปนกังหันที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาตั้งแต 100 กิโลวัตตถึง 1 เมกกะวัตตเพ่ือการใชงานในฟารม ในทุงและอุตสาหกรรมขนาดเล็ก รวมถึงโครงการระดับชุมชนที่ใชกังหันลมขนาดใหญ

วัตถุประสงคของกิจกรรมแผนงานการกระจายเทคโนโลยีพลังงานลมคือการขยายจํานวนการใชกังหันลมที่มีขนาดตั้งแต 1 กิโลวัตตขึ้นไปออกสูตลาดพลังงานสหรัฐฯ ซึ่งผลจากการขยายโปรแกรมดังกลาวในปจจุบันน้ันเพ่ิมขึ้นเปน 5 เทาเม่ือเทียบกับเวลาที่เร่ิมทําการบันทึกตั้งแตป พ.ศ. 2550 (2,400 อัน) สวนกิจกรรมตางๆที่สนับสนุนวัตถุประสงคดังกลาวน้ีรวมถึงการจัดเตรียมความพรอมทางดานเทคนิคและการตรวจสอบกังหันลมขนาดเล็กเพ่ือรักษาระดับความนาเชื่อถือและคุณภาพของผลิตภัณฑที่ใชในตลาดพลังงานของสหรัฐฯ

3.2.1 การทดสอบกังหันลมขนาดเล็กที่มีแนวโนมจะใชในอนาคต จุดเดนของการวิจัยในโครงการนี้สืบเนื่องมาจากโครงการวิจัยพลังงานลมซึ่งเปนพื้นฐานของ

การกระจายเทคโนโลยีพลังงานลม และเปนการสงเสริมอุตสาหกรรมที่ใชระบบกังหันลมขนาดเล็ก รวมถึงการเสริมสรางความม่ันใจใหแกผูบริโภคดวยการรับรองความปลอดภัยและประสิทธิภาพการทํางานที่ดีของกังหันลม โปรแกรมพลังงานลมจึงไดเร่ิมโครงการการทดสอบอิสระสําหรับกังหันลมขนาดเล็กในป พ.ศ. 2550 วัตถุประสงคหลักของกิจกรรมน้ีเพ่ือทดสอบระบบกังหันลมขนาดเล็กที่ใชกันโดยทั่วไปวามีแนวโนมที่จะไดรับความนิยมในตลาดพลังงานสหรัฐฯตอไปในอนาคตหรือไม โดยการใชคุณสมบัติการทํางานของกังหันลมขนาดเล็กที่มีอยูในปจจุบันเปนเกณฑ จึงเปนผลทําใหรัฐบาลใชกังหันลมขนาดเล็กที่มีอยูในปจจุบันมาใชสนับสนุนวัตถุประสงคของการดําเนินงานโดยการเพ่ิมจํานวนกังหันลมขนาดเล็กที่ติดตั้งในสหรัฐฯ ใหเพ่ิมขึ้นเปนจํานวน 5 เทาภายในป พ.ศ. 2558

3.2.2 การพัฒนาตนแบบ (Prototype Development) โปรแกรมพลังงานลมเปนโปรแกรมที่เกิดจากการทํางานรวมกันของหนวยงานตางๆท่ี

เก่ียวของเพ่ือพัฒนาระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานจากลมที่มีอยูในปจจุบันทั้งขนาดเล็กและขนาดกลาง เม่ือป พ.ศ. 2543 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (NREL) ซึ่งอยูภายใตการควบคุมของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดรับรางวัลมากกวา 100 รางวัลที่เก่ียวกับการคนควาวิจัยและพัฒนา

73

อันเนื่องมาจากความอุตสาหะในการพัฒนาของโครงการระบบพลังงานทางตอนเหนือ (Northern Power Systems (NPS)) ดวยการพัฒนากังหันลมชนิดนอรทวิน 100/20 (NorthWind 100/20) ซึ่งกังหันลมชนิดน้ีนับไดวาเปนผลงานการออกแบบกังหันลมชิ้นสําคัญที่ใชงานในบริเวณที่หางไกลและบริเวณที่มีสภาพภูมิอากาศท่ีเย็น และภายในป พ.ศ. 2550 กังหันลมชนิดนอรทวิน 100/20 จํานวน 11 อันจะถูกติดตั้งอยางสมบูรณและอีกจํานวน 10 อันนั้นไดถูกจําหนายออกไปและกําลังอยูระหวางรอการติดตั้ง ตั้งแตนั้นเปนตนมาโครงการระบบพลังงานทางตอนเหนือ (NPS) ไดทําการออกแบบกังหันลมที่ใชสําหรับอากาศเย็นขนาด 100 กิโลวัตตอีกครั้งเพ่ือใชงานกับเคร่ืองจักรสําหรับการเกษตรและงานระดับชุมชนที่มีระดับความชื้นที่เหมาะสม ซึ่งบริษัทผูผลิตไดเริ่มตนทําการทดสอบตนแบบกังหันลมอันใหมที่หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (NREL) เม่ือ พ.ศ. 2550

บริษัทเซาทเวสท วินพาวเวอร (Southwest Windpower) ไดทําการพัฒนาเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาจากกระแสลมขนาด 1.8 กิโลวัตตที่เรียกวาสกายสตรีม (Skystream) มาเปนเวลาหลายป และเม่ือป พ.ศ. 2549 บริษัท เซาทเวสท วินพาวเวอรไดรับรางวัล Best of What’s New Award จาก Popular Science สําหรับการผลิตเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลมชนิดใหม อีกทั้งยังไดรับการยกยองจาก Time Magazine ใหเปน Best Inventions 2006 และเม่ือบริษัทไดทําการโฆษณาในป พ.ศ. 2550 ทําใหกังหันลมชนิดใหมนี้ขายไดมากกวา 1,000 อัน

โปรแกรมนี้ยังไดรับความรวมมือจากบริษัทวินวารด เอ็นจิเนียริ่ง (Windward Engineering) ในการออกแบบและทดสอบเครื่องผลิตพลังงานที่มีกําลังในการผลิตไดสูงถึง 4.25 กิโลวัตตที่มีชื่อวาเอนดูแรนซ (Endurance) ซึ่งเม่ือป พ.ศ. 2551 ทางบริษัทไดเร่ิมทําการโฆษณาเคร่ืองผลิตพลังงานดังกลาวอยางเปนทางการ (DOE: EERE: Distributed Wind Energy Technology, 2008)

3.3 การสนับสนุนการวิจัยและทดสอบโครงการพลังงานลม

การสนับสนุนการวิจัยและทดสอบโครงการพลังงานลมทําใหเกิดการคาดหวังที่จะผลักดันใหโครงการตางๆเปนไปตามมาตรฐานที่สอดคลองกับเทคโนโลยีความเร็วลมขนาดใหญ รวมถึงการสรางกิจกรรมตางๆเพื่อสนับสนุนการกระจายเทคโนโลยีพลังงานลม เชน การนําเอาความเชี่ยวชาญทางดานเทคนิคเฉพาะมาใช การใชเคร่ืองมือในการออกแบบและวิเคราะหที่ครอบคลุม และหลักการในการทดสอบที่เปนไปตามหลักการ และการแกปญหาที่ตรงจุดเพ่ือสงเสริมอุตสาหกรรมในการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานลมเขามาสูตลาดพลังงานสหรัฐฯ

วิธีการตางๆท่ีกลาวมาแลวขางตนเปนวิธีการที่ชวยสนับสนุนการวิจัยและทดสอบท่ีสนับสนุนศูนยเทคโนโลยีลมแหงชาติ (National Wind Technology Center (NWTC)) และหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติแซนเดีย (Sandia National Laboratories (Sandia)) ใหสามารถทําการวิจัยเทคโนโลยีพลังงานลมไดตามวัตถุประสงคที่กําหนดเอาไว รวมไปถึงการสนับสนุนใหอุตสาหกรรมตางๆสามารถปรับปรุงคุณภาพในการดําเนินการของสวนประกอบตางๆและระบบกังหันลมไดอยางเต็มรูปแบบ และในตอนทายนั้นนักคนควาวิจัย

74

ในประเทศจะตองทํางานอยางใกลชิดกับอุตสาหกรรมตางๆ เพ่ือกําหนดและจัดลําดับกิจกรรมการคนควาวิจัยใหสอดคลองกับตามความตองการทั้งในระยะสั้นและระยะยาว ซึ่งในบางครั้งนักวิจัยอาจจะตองติดตอกับมหาวิทยาลัยและองคกรตางๆ เพ่ือเปนการสนับสนุนการคนควาวิจัยและทดสอบตอไป

ผูปฏิบัติการจากศูนยเทคโนโลยีลมแหงชาติและหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติแซนเดียไดคนหาแนวทางการออกแบบที่แตกแขนงออกไป เชน การสนับสนุนในเชิงวิเคราะหและทดสอบกิจกรรมตางๆของอุตสาหกรรม รวมถึงการวิเคราะหระบบ สวนประกอบของใบพัดและการทดสอบการเคล่ือนตัวในหนวยงานที่อยูภายใตการดูแลของศูนยเทคโนโลยีพลังงานลมแหงชาติ และตนแบบที่ไดมาตรฐานของกังหันลมที่ใชในทุง กิจกรรมตางๆเหลาน้ีเปนกิจกรรมที่ดําเนินการควบคูและใหความชวยเหลือแกอุตสาหกรรมตางๆโดยตรงในการดําเนินการเพ่ือใหเปนไปตามมาตรฐานการออกแบบที่เปนสากล การสนับสนุนกิจกรรมเหลาน้ีแสดงใหเห็นถึงการประสานงานอยางดีภายใตขอตกลงในการรวมวิจัยและการพัฒนา (Cooperative Research and Development Agreements (CRADA)) หรือการทํางานทางดานการพัฒนาซ่ึงเปนสวนหนึ่งของการทําสัญญารับเหมารวมกับอุตสาหกรรมตางๆ

การสนับสนุนการคนควาวิจัยและการทดสอบไดถูกจัดออกเปน 3 สวนใหญๆ ไดแก การคนควาวิจัยที่มีความเปนไปได การวิเคราะหและตรวจสอบการออกแบบ และการสนับสนุนทางดานการทดสอบ (DOE: EERE: Wind Energy Supporting Research and Testing, 2008)

3.4 การเพ่ิมอุปกรณเทคโนโลยีหรือการผลิตพลังงานที่เกิดจากลมในแหลงอุตสาหกรรม

เศรษฐกิจ การเพ่ิมประสิทธิภาพระบบพลังงานลมหมายถึงการเพ่ิมปริมาณการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจาก

พลังงานลมในแผงพลังงานไฟฟา ลักษณะเทคโนโลยีและการเก็บขอมูล การพัฒนาเคร่ืองมือและวิธีการ การประยุกตใชงานและการจัดการ รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพระบบพลังงานลมและเทคโนโลยีการผลิตพลังงานดวยนํ้า พลังงานลมกับการผลิตพลังงานไฮโดรเจน พลังงานลมและกระบวนการทําใหน้ําสะอาด รวมไปถึงการมีผลสรุปการประชุมที่เก่ียวกับการประสานงานในการทํางานของระบบพลังงานทดแทน วัตถุประสงคของกิจกรรมการเพิ่มประสิทธิภาพระบบพลังงานลม คือ การทําใหระบบการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมสามารถดําเนินการไดโดยปราศจากขอผิดพลาดใดๆ และเปนการสนองความตองการทางดานพลังงานของประเทศภายในป พ.ศ. 2555 เชน กิจกรรมของโปรแกรมตางๆจะตองดําเนินการตามกฎของตลาดพลังงานไฟฟา ผลที่ไดรับจากการประสานงานรวมกัน วิธีการการจัดการและการวางแผนระบบพลังงานลม

เน่ืองจากความตองการที่จะทําใหแหลงพลังงานทดแทนภายในประเทศมีความม่ันคงและเปนพลังงานที่สามารถสนองตอปริมาณความตองการพลังงานไฟฟาที่มากขึ้นน้ัน หนวยงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลมไดทําการคนควาวิจัยการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมอยางจริงจังเพ่ือทําการผลิตพลังงานไฟฟาเสริมใหแกระบบพลังงานผสมตามปริมาณที่ตองการ การดําเนินการดังกลาวน้ันเปนการ

75

เปดโอกาสใหแหลงผลิตพลังงานตางๆไดแสดงทัศนะคติเก่ียวกับผลกระทบที่เกิดจากการปฏิบัติการของระบบเม่ือมีการนําเอาพลังงานลมจํานวนมากไปใชผลิตพลังงานไฟฟา ซึ่งปจจัยตางๆดังกลาวอาจจะมีผลตอแนวโนมทางดานการพัฒนาพลังงานลมภายในประเทศ

นักวิจัยพลังงานลมกําลังชวยเหลือผูรวมโครงการอุตสาหกรรมดวยการใชโครงการตางๆจํานวนหน่ึงเปนสื่อกลางเพื่อเพ่ิมความเขาใจในการสงเสริมประสิทธิภาพทางดานการผลิตและสรางความเช่ีอม่ันในการใชผลิตภัณฑกังหันลมแบบใหมๆ และมีการแจกจายขอมูลและเคร่ืองมือที่ไดจากโครงการตางๆออกไปยังแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมทั่วประเทศ ทั้งนี้ขอมูลและเคร่ืองมือดังกลาวน้ันจะเปนตัวผลักดันเจาของกิจการและกลุมอุตสาหกรรมตางๆท่ีผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลมในการสงเสริมอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลม และหนึ่งในวิธีการเพ่ิมประสิทธิภาพระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลมคือ การวางแผนใหมีระบบการผลิตในสวนภูมิภาค และความรวมมือในการรวบรวมขอมูลที่สามารถนํามาใชเปนสวนประกอบในการตัดสินใจเก่ียวกับการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลม

3.4.1 ลักษณะเทคโนโลยีและการรวบรวมขอมูล

3.4.1.1 รูปแบบเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลม โปรแกรมการพัฒนารูปแบบเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลมเปนการดําเนินการ

รวมของกลุมอุตสาหกรรมพลังงานลม เพ่ือคนหาประโยชนและการทํางานของแผงควบคุมการผลิตพลังงานไฟฟาที่มีหนาที่ในการประเมินผลระบบการเชื่อมตอและผลที่ไดรับอันเนื่องมาจากการใชเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาที่มีประสิทธิภาพที่ดีกวา เม่ือใดที่แผงควบคุมการผลิตพลังงานไฟฟาไมสามารถทํางานรวมกับเครื่องผลิตกระแสไฟฟาที่มีคุณภาพที่ดีกวา แผงควบคุมก็จะทํางานรวมกับเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาแบบทั่วไป ซึ่งการผลิตพลังงานไฟฟาดังกลาวน้ันจะไมสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดอยางเต็มที่เน่ืองจากระดับของพลังลมที่ไมคงที่ และเหตุผลอีกประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเม่ือไมใชเครื่องผลิตกระแสไฟฟาที่มีคุณภาพที่ดีกวาก็คือปริมาณของลมที่ผานเขาสูระบบการเชื่อมตอน้ันอาจจะมีปริมาณที่ต่ํา

3.4.1.2 การตรวจสอบดูแลขอมูลฟารมลม ขอควรระวังของการผลิตพลังงานไฟฟาจากแหลงผลิตที่ไมคุนเคย คือผลผลิตที่ไดนั้น

อาจจะสูญหายไปทั้งหมด เน่ืองจากระบบการเดินทางของไฟฟาจากแหลงพลังงานลมที่ไมคงที่จะเกิดขึ้นในระยะเวลาอันสั้น ถึงแมวาจะมีการสงตอขอมูลระหวางโปรแกรมและแหลงผลิตแลวก็ตาม แตหากไมมีการจัดเก็บขอมูลเปนระยะเวลาที่นานพอสมควรตามกฎเกณฑที่ไดจากแหลงพลังงานลม การประเมินผลของแผงพลังงานอาจไมสามารถแสดงอัตราพลังงานลมที่นํามาใชได ซึ่งปจจุบันนั้นมีการจัดเก็บขอมูลในแหลงผลิตอยางตอเนื่องในมลรัฐตางๆ เชน มลรัฐมินิโซตา มลรัฐไอโอวา มลรัฐเท็กซัสและมลรัฐแคลิฟอรเนีย ซึ่งในระยะเวลาอันใกลนี้ขอมูลจากแหลงผลิตพลังงานตางๆ เชน แหลงผลิตพลังงานในมลรัฐโคโลราโด มลรัฐวายโอมิ่งและมลรัฐอ่ืนๆ ก็จะถูกนํามาใชเปนขอมูลเพื่อทําการตรวจสอบตอไป

76

3.4.1.3 ลักษณะของแหลงพลังงาน โปรแกรมพลังงานลมทํางานเพ่ือจัดเสนอรายงานขอมูลที่เก่ียวของกับแหลงพลังงานลม

รวมถึงรายละเอียดตางๆที่เปนการรายงานขอมูลตามฤดูกาล รายวันและรายชั่วโมงเพื่อจัดหาเครื่องมือหรืออุปกรณที่เหมาะสมที่จะใชผลิตพลังงานไฟฟาเพ่ือใหไดผลผลิตและประโยชนสูงสุด อีกทั้งยังเปนการหลีกเลี่ยงผลกระทบที่จะเกิดขึ้นใหไดมากที่สุด ซึ่งเปนผลเนื่องมาจากลักษณะที่ไมเหมาะสมบางประการของลมที่จะนํามาใชในการดําเนินการผลิตและการสงตอ

3.4.2 การพัฒนาเครื่องมือและวิธีการ 3.4.2.1 การวิเคราะหผลกระทบจากการทํางานของแผงพลังงานไฟฟา

โปรแกรมพลังงานลมสามารถชี้แจงรายละเอียดตางๆ เชน สภาวะที่อยูเหนือการควบคุม และความตองการเพ่ิมเติมที่มีผลตอระบบการปฏิบัติการของแผงพลังงาน ปจจุบันนี้การปฏิบัติงานดานการผลิตและระบบการสงตอพลังงานเกิดขึ้นเนื่องจากปริมาณพลังงานลมที่สามารถนําเอามาใชไดนั้นยังมีไมเพียงพอ ซึ่งผูมีหนาที่เก่ียวของกําลังศึกษาถึงคุณสมบัติตางๆที่แสดงใหเห็นถึงปริมาณพลังงานที่ตองการและปจจัยอ่ืนๆที่เหมาะสมเก่ียวกับดานวิศวกรรมและราคา สวนวิธีการในการวิเคราะหนั้นอยูในระดับของการพัฒนาชั้นตน ซึ่งถาไมมีการวิเคราะหที่จริงจังและกําหนดราคาที่แนนอนแลวจะเปนผลทําใหแหลงผลิตพลังงานตางๆ ประเมินราคาในการผลิตผิดพลาด และความผิดพลาดดังกลาวอาจจะทําใหการประเมินคาระบบพลังงานลมทั้งระบบไมเปนไปตามจริง จึงทําใหอัตราพลังงานลมที่สามารถนํามาใชงานไดนั้นอยูในระดับที่ต่ํา

3.4.2.2 แผนการทางดานการจัดสงและการผลิต ความตองการพลังงานไฟฟาที่เพ่ิมขึ้นอยางตอเน่ืองเปนผลใหมีความจําเปนที่จะตอง

วางแผนการกอสรางแหลงผลิตหรือแหลงแจกจายพลังงานไฟฟาใหมีจํานวนมากขึ้น การผลิตพลังงานไฟฟาจากลมเปนแหลงพลังงานชนิดใหมที่เขามาแขงขันในตลาดพลังงานไฟฟา แตแผนงานและวิธีการของโครงการในปจจุบันไมไดมุงเนนแตเพียงเร่ืองการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังลมอยางเดียวเทาน้ัน ดังน้ันผูที่มีสวนรวมในโครงการพลังงานจึงตองเขามารับรูเก่ียวกับกระบวนการปฏิบัติการและแผนการเก่ียวกับแหลงที่มาของพลังงานในอนาคตและการรวมมือกันในภูมิภาค ตลอดจนการประเมินลักษณะพื้นที่ของแหลงที่มาของพลังงานลมและหัวขอเก่ียวกับการจัดสงพลังงานที่ถูกตองเพ่ือใชในการปรับปรุงหรือขยายการจัดสงพลังงานไฟฟา นอกเหนือจากน้ันลักษณะที่สามารถพ่ึงพิงไดอันเปนผลจากปริมาณลมและลักษณะบางประการที่มีผลตอปริมาณที่ไดจากการผลิตพลังงานไฟฟาตามแผนการที่ไดวางเอาไว รายละเอียดสวนใหญจากหัวขอที่ไดกลาวมาขางตนนั้นสามารถปรับปรุงและพัฒนาโดยอาศัยความผิดพลาดหรือการปฏิบัติการของแหลงพลังงานที่มีอยู ดังน้ันการปรับปรุงและพัฒนาสวนใหญนั้นจึงขึ้นอยูกับขอมูลที่ไดจากการเก็บรวบรวมเอาไว

77

ในขณะน้ีปญหาที่เกิดขึ้นกับนักพัฒนาพลังงานลมคือการปฏิบัติการอยางตอเนื่องเพ่ือศึกษาคนควาเก่ียวกับแหลงพลังงานลมขนาด 25 เมกกะวัตตเชนเดียวกันกับแหลงพลังงานถานหินที่มีขนาด 1000 เมกกะวัตต ซึ่งผลจากการศึกษาที่มีกอนหนาน้ีไมสามารถนํามาใชเปนขอมูลได แตถาการปฏิบัติการในครั้งน้ีประสบผลสําเร็จก็จะทําใหระบบการทํางานเปลี่ยนไป ทั้งน้ีการปฏิบัติการโครงการพลังงานลมเปนการปฏิบัติการที่ใชเงินจํานวนมากและสิ้นเปลืองเวลา ดังน้ันสิ่งที่จําเปนในแตละภูมิภาคในการกระจายพลังงานลมคือการศึกษาเพ่ิมเติมในเรื่องตางๆ เชน การศึกษาพลังงานลมที่มีกําลังสูง 10,000 เมกกะวัตตขององคกรพลังงานลมอเมริกา (American Wind Energy Association (AWEA)) โปรแกรมพลังงานลมมีบทบาทท่ีสําคัญตอการจัดเตรียมขอมูลทางดานเทคนิคและใหความชวยเหลือแกแหลงผลิตพลังงานตางๆตามความตองการ

3.4.3 การประยุกตใชและการนําเอามาใชงาน

3.4.3.1 การพัฒนากฎของแผงพลังงาน (Grid Rules Development) ความจุไฟฟาที่ต่ํา แหลงผลิตพลังงานที่มีอยูหรือการแจกจายพลังงานลมลวนแลวเปน

ปจจัยที่ไดรับผลมาจากการปรับกระบวนการทางโครงสรางของคณะกรรมการควบคุมและดูแลพลังงานของรัฐ (Federal Energy Regulatory Commission หรือ FERC) ซึ่งเปนกระบวนการที่ไดจัดเรียงลําดับขั้นตอนสําหรับการดูแลรักษาระบบแผงพลังงานของพลังงานลมในอนาคต สวนขอมูลและรายละเอียดที่เก่ียวกับพลังงานลมจะตองไดรับการนําเสนอในแตละภูมิภาคเพ่ือนําไปใชในการพัฒนาทั้งในปจจุบันและอนาคต ทั้งน้ีการพัฒนาระบบพลังงานลมนับไดวาเปนความทาทายอยางหนึ่งของกลุมนักพัฒนาพลังงานลม กระบวนการตางๆท่ีเก่ียวกับการพัฒนาที่มาจากงานทางดานอ่ืนๆจะตองถูกนําเสนอเพ่ือประยุกตใหเขากับกระบวนการพัฒนาแผงพลังงาน

3.4.3.2 การดําเนินการที่สามารถชวยลดคาใชจาย การขยายตัวของเทคโนโลยีพลังงานลมในอนาคตนั้นอาจจะทําใหราคาของการ

ปรับปรุงระบบแผงพลังงานสูงขึ้น แตการสงตอพลังงานทั้งในระยะสั้นและระยะยาวซึ่งรวมถึงคาใชจายในการประเมินและการควบคุมแหลงพลังงานลม การประยุกตใชแหลงเก็บพลังงานและความรวมมือในระดับภูมิภาคนาจะเปนปจจัยที่ชวยลดคาใชจายในการพัฒนาที่เพ่ิมขึ้น

3.4.4 เทคโนโลยีการปรับปรุงพลังงานลมและพลงังานน้ําที่เกิดจากแรงลม (Integration of Wind

Energy and Hydropower Technologies)

การเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานและขอจํากัดตางๆในการจัดสงพลังงานที่ไมคงที่ทําใหการรับเอาพลังงานมาใชในการปฏิบัติการตางๆเปนไปอยางไมตอเน่ือง เชน การนําเอาพลังงานไฟฟาเขาไปสูแผงพลังงาน ระดับนํ้าที่ไมคงที่ การเกิดแรงดันของนํ้า ความตองการควบคุมภาวะน้ําทวมและหัวขอตางๆท่ีเก่ียวของกับสิ่งแวดลอม ซึ่งหัวขอตางๆที่กลาวมาแลวขาวตนน้ันเปนปจจัยที่มีผลตอการเติบโตของการผลิต

78

พลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ําที่ใชแรงลม (Hydroelectric) เขามาชวยในการปฏิบัติการ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดเร่ิมตนโปรแกรมการคนควาวิจัยเกี่ยวกับการใชเทคโนโลยีพลังงานลมหรือเทคโนโลยีพลังงานน้ําที่เกิดจากลมรวมกันในการผลิตพลังงานไฟฟา ตลอดจนการนําพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดไปเก็บไวในแผงพลังงานไฟฟาได ซึ่งสามารถสรุปไดวาพลังงานไฟฟาที่เกิดขึ้นสามารถนํามาใชแทนแบตเตอรี่ไดดวยการใชพลังงานที่เกิดจากนํ้าในชวงที่มีทรัพยากรพลังงานลมไมเพียงพอ ซึ่งรายละเอียดในการวิเคราะหประกอบไปดวยการตรวจสอบทางดานการจัดการทางดานการผลิต การจัดเก็บ การสงวนรักษาซึ่งรวมไปถึงการดําเนินการผลิตและการปฏิบัติการของแผงพลังงานที่ยังไมไดดําเนินการ เพ่ือเปนการทําความเขาใจที่ดีขึ้นของการทํางานรวมกันระหวางเทคโนโลยีพลังงานลมและเทคโนโลยีพลังงานน้ําที่เกิดจากแรงลม นักคนควาวิจัยกระทรวงพลังงานสหรัฐฯกําลังทํางานรวมกับหนวยงานตางๆของภาครัฐ เชน องคกร Bonneville Power Administration องคกร Western Area Power Administration และ Tennessee Valley Authority เพ่ือวิเคราะหแนวโนมและโปรแกรมการผลิตพลังงานที่มีอยู พ้ืนที่แองน้ําและพื้นที่ที่ควบคุมดวยพลังงานไฟฟา ซึ่งองคกรเหลาน้ีไดพยายามที่จะนําเอาระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้ามาดําเนินการรวมกับการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลม การปฏิบัติการดังกลาวนั้นจะตองไมมีผลกระทบตอขอบังคับอ่ืนๆ นอกจากน้ันองคกรเหลาน้ียังไดพยายามที่จะดําเนินการคนควาวิจัยประโยชนสูงสุดที่ไดรับจากเทคโนโลยีการปรับปรุงของพลังงานลมและพลังงานน้ําที่เกิดจากแรงลม (DOE: EERE: Wind Energy Systems Integration, 2009)

3.5 การรับเอาเทคโนโลยีพลังงานลมที่เกิดข้ึนใหมเขามาใช (Wind Energy Technology

Acceptance) การสนับสนุนวัตถุประสงคของโครงการนํารองเพ่ือรับเอาเทคโนโลยีพลังงานลมที่เกิดขึ้นใหมเขามา

ใชนั้นสามารถทําไดโดยการเพ่ิมประสิทธิภาพตางๆเพื่อกําจัดปญหาอุปสรรคที่จะเกิดขึ้น ไดแก การสงเสริมโครงการเพ่ือใหไดรับการยอมรับจากผูบริโภค การสงเสริมใหมีนโยบายสนับสนุน การสรางความรวมมือระหวางผูที่มีสวนเกี่ยวของและการแจกแจงรายละเอียดเก่ียวกับปญหาที่มีอยู รวมไปถึงปญหาตางๆที่เก่ียวของกับสิ่งแวดลอม

เม่ือป พ.ศ. 2542 มีเพียง 4 มลรัฐเทาน้ันที่มีการกอตั้งแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมที่มีกําลังมากกวา 100 เมกกะวัตต ซึ่งในป พ.ศ. 2551 ไดมีการกอตั้งแหลงผลิตพลังงานลมที่มีกําลังมากกวา 100 เมกกะวัตตใน 22 มลรัฐและกอตั้งแหลงผลิตพลังงานที่มีกําลังมากกวา 1,000 เมกกะวัตตใน 7 มลรัฐ วัตถุประสงคของโครงการดังกลาวคือจะตองมีแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลมใน 30 มลรัฐ ภายในป พ.ศ. 2553

79

3.5.1 การเพิ่มปริมาณการใชพลังงานลมทั่วสหรัฐฯ หลักการของการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานลมมาใชก็คือการผลิตพลังงานไฟฟาที่มาจาก

พลังงานลมที่สามารถใชไดทั่วประเทศ การใชนโยบายการผลิตพลังงานไฟฟาสามารถทําไดดวยการใหแตละมลรัฐนําเอาความรูเฉพาะมาใชในการออกกฎหมายหรือเขารวมโครงการนํารองตางๆที่มลรัฐน้ันๆ สามารถทําไดเพ่ือเปนการพัฒนาพลังงานลมใหทันสมัยอยูเสมอ ซึ่งโปรแกรมที่ประกอบไปดวยกิจกรรมตางๆที่สอดคลองกับโปรแกรมดังกลาว ไดแก โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกา (Wind Powering America (WPA)) และโครงการรวมพลังงานลมแหงชาติ (National Wind Coordinating Committee (NWCC))

โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาจัดตั้งขึ้นเพ่ือแกไขปญหาอุปสรรคและเสนอทางเลือกใหแกหนวยงานที่ใชพลังงานลมในการผลิตพลังงานไฟฟา โดยมีวัตถุประสงคเพ่ือชวยใหการดําเนินการในระดับมลรัฐน้ันเปนไปอยางราบร่ืน ทั้งน้ีเปนการชวยเหลือทางดานเทคนิคและกิจกรรมที่ใชในการสงเสริมใหมีผูเขารวมกิจกรรมระดับชุมชน เชน ชาวสวนชาวไร ประชาชนทั่วไป ผูจัดการภาครัฐ ผูประสานงานระดับทองถิ่น และเจาของกิจการผลิตพลังงานไฟฟา โปรแกรมนี้เปนโปรแกรมที่ทํางานรวมกันระหวางผูที่มีสวนเก่ียวของและเจาหนาที่ทั้งระดับมลรัฐและระดับทองถิ่นเพ่ือใหเกิดความรวมมือสามัคคีในการดําเนินการที่เกิดจากการประสานงานกับหนวยงานทองถิ่นที่อยูภายใตการดูแลของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ

สวนนโยบายของโครงการรวมในการแกไขปญหาในการใชพลังงานลมคือ การสรางนโยบายระหวางผูที่มีสวนเก่ียวของและนโยบายการสนับสนุนการพัฒนาในเชิงเศรษฐกิจดานตางๆท่ีเก่ียวของกับพลังงานลม เชน สิ่งแวดลอม การคาและการเมือง สมาชิกของโปรแกรมนี้รวมถึงตัวแทนจากแหลงผลิตพลังงานไฟฟาและองคกรสนับสนุน สภานิติบัญญัติภาครัฐ คณะกรรมการบริหารภาครัฐเก่ียวกับการผลิตพลังงาน หนวยงานสนับสนุนผูบริโภค ตัวแทนและนักพัฒนาเคร่ืองมืออุปกรณพลังงานลม องคกรสิ่งแวดลอม องคกรพัฒนาการเกษตรและเศรษฐศาสตร ตลอดจนหนวยงานตางๆในระดับมลรัฐ

ปญหาอุปสรรคที่เกิดจากองคกรและความคลาดเคลื่อนของขอมูลอาจจะทําใหเกิดความลาชาในการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานลมไปใช ดังน้ันความทาทายในการรับเอาเทคโนโลยีพลังงานลมมาใชคือการพัฒนาปรับปรุง เผยแพรและสนับสนุนการบูรณาการที่เหมาะสมของขอมูลทางเทคนิคและการกระจายสงตอไปยังมลรัฐตางๆที่มีแหลงพลังงานลมที่พรอมที่จะใชเปนทางเลือกในการพัฒนาเพ่ือรองรับความตองการพลังงานของหนวยงานภาคเอกชนและภาครัฐบาล และความทาทายอีกดานคือการนําเอาขอมูลพลังงานลมสงตอไปยังกลุมผูบริโภคใหมของโครงการ การสงผานขอมูลไปยังชาวไร ชาวสวน ประชาชนอเมริกันและผูที่มีสวนเกี่ยวของในทองถิ่น กลาวคือโครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกา (Wind Power America (WPA)) เปนโปรแกรมที่เสริมสรางความรวมมือในระดับมลรัฐ สวนการประสานงานระดับประเทศที่ชวยลดอุปสรรคปญหาตางๆน้ันเปนหนาที่หลักของโครงการรวมพลังงานลมแหงชาติ (National Wind Coordinating Committee (NWCC))

การนําเอาเทคโนโลยีประเภทตางๆมาใชนั้นเปนการสงเสริมโครงการโดยการนําเสนอรายละเอียดที่เปนประโยชนตอการพัฒนาโครงการ ไดแก กิจกรรมสงเสริมระบบตางๆท่ีมุงเนนในการลดปญหาอุปสรรคที่

80

เกิดขึ้นในขณะที่ใชพลังงานลม การบูรณาการระบบเขาดวยกัน (System Integration) ซึ่งจะเปนการทํางานเพ่ือกําจัดปญหาอุปสรรคในเชิงเทคนิค ในขณะที่การรับเอาเทคโนโลยีใหมมาใชนั้นเปนประเด็นการใชพลังงานในพื้นที่เฉพาะเทาน้ัน เชน ระดับมลรัฐ ทองถิ่นและหนวยงานผลิตพลังงานที่มีผูบริโภคเปนเจาของกิจการ ซึ่งบุคคลเหลาน้ีอาจจะไมมีความคุนเคยกับเทคโนโลยีและตองการความชวยเหลือเพ่ือแกปญหาความไมคุนเคยในการใชเทคโนโลยีตางๆ โปรแกรมดังกลาว

3.5.2 การสงตอขอมูลออกไปยังองคกรในระดับมลรัฐ (Outreach to State-based

Organizations) โปรแกรมนี้ไดดําเนินการมาเปนระยะเวลาหลายปโดยมีหนาที่ดูแลขอมูลการทํางานรวมกัน

ระหวางหนวยงานที่ใชพลังงานลมในระดับมลรัฐ โดยใชขอมูลดังกลาวสงออกไปสูชุมชนทองถิ่นและผูที่มีสวนเกี่ยวของ ซึ่งเปนการสรางความเขาใจเกี่ยวกับปจจัยตางๆของแหลงผลิตพลังงานลมทองถิ่นเปนขั้นตอนแรกเพื่อเพ่ิมประสิทธิภาพพลังงานลม โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาไดจัดตั้งขึ้นในมลรัฐตางๆเพ่ือใหความชวยเหลือผูที่มีสวนเกี่ยวของตั้งแตระดับมลรัฐ เมืองและทองถิ่นที่ไมมีความคุนเคยกับการผลิตพลังงานที่เกิดจากลม หรือชวยเหลือผูที่กําลังใชขอมูลที่ไดรับการพัฒนามาแลวเปนระยะเวลาเกือบ 20 ป โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาไดทําการจัดตั้งโปรแกรมกูยืมเคร่ืองวัดอัตราความเร็วของลมใหกับมลรัฐที่มีความคุนเคยกับการผลิตพลังงานลม และยังขยายตอโครงการดวยการสรางสิ่งปลูกสรางเพ่ือเปนการสานตอในการพัฒนาตอไป และพรอมกันน้ันโครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาไดเร่ิมรวมทุนในการพัฒนาแผนแหลงที่มาพลังงานลมระดับมลรัฐ ซึ่งผลท่ีไดนั้นจะนําเสนอตอหนวยงานหรือบุคคลตางๆ เชน เจาหนาที่ภาครัฐ เจาหนาที่เอกชน เจาของที่ดินและผูที่มีสวนเกี่ยวของอ่ืนๆ รวมถึงการขยายแหลงที่มาพลังงานลมและแนวโนมของประโยชนที่จะไดจากการพัฒนา

โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกายังไดรับความรวมมือจากองคกรตางๆที่ทํางานเกี่ยวกับดานเกษตรกรรมระดับมลรัฐเพ่ือพัฒนาพลังงานลมทองถิ่นที่มีผลตอกลุมชนที่ทําฟารม ไรนา และเพื่อเปนการเสริมแรงสนับสนุนระดับทองถิ่นในการใชพลังงานลม โครงการนี้ไดมีการจัดสัมมนาเพื่อสรุปการออกกฎเกณฑในเชิงเทคนิคของระบบพลังงานลมที่อยูภายใตการดูแลของที่ประชุมหนวยงานระดับชาติที่มีหนาที่ออกกฎหมายระดับมลรัฐ (National Conference of State Legislatures) หลายๆปที่ผานมาโครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาไดสนับสนุนการพัฒนาเพ่ิมเติมใหกับกลุมที่ทํางานเกี่ยวกับพลังงานลมระดับมลรัฐและกลุมที่ใหความรวมมือระดับภูมิภาค (Regional Coalitions) ในการขจัดปญหาอุปสรรคการกระจายเทคโนโลยีขนาดใหญและเทคโนโลยีการกระจายพลังงานลม และทําใหผูมีสวนเกี่ยวของตระหนักถึงประโยชนที่จะไดรับในอนาคตจากพลังงานลมที่ใชผลิตพลังงานไฟฟา การผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังน้ํา ตลอดจนการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังไฮโดรเจน

81

3.5.3 การสนับสนุนการพัฒนาพลังงานลมระดับทองถิ่น (Support for Rural Wind Development) การผลิตพลังงานหมุนเวียนที่ผลิตในฟารมอาจจะกลายมาเปนแหลงรายไดเสริมจํานวนมาก

ใหกับเกษตรกรซึ่งเปนผลผลิตที่มีผลตอความเปนอยูของเกษตรกร ชาวไรและเจาของพ้ืนที่ทองถิ่นซึ่งเปนชาวไรและเจาของพ้ืนที่ทองถิ่นสามารถไดรับประโยชนจากพลังงานลมโดยการอนุญาตใหนักพัฒนาพลังงานลมสามารถติดตั้งกังหันลมขนาดใหญไดบนพ้ืนที่ของตน ซึ่งเกษตรกรในพื้นที่นั้นๆสามารถไดรับเงินชดเชยเปนจํานวน 2,000-4,000 เหรียญสหรัฐฯตอเมกกะวัตต

บริเวณพื้นที่ที่หางไกลจะมีกระแสลมที่สมํ่าเสมอ ดังนั้นการพัฒนาแหลงพลังงานลมที่อยูในบริเวณที่หางไกลนับไดวาเปนโอกาสที่ดีในการพัฒนาเศรษฐกิจไดอยางมากมาย นอกจากเจาของพื้นที่จะไดรายไดจากผูเชาใชพ้ืนที่แลว การพัฒนาพลังงานลมในฟารมในพื้นที่หางไกลยังเปนการสรางภาษีรายไดเสริมใหกับมลรัฐน้ันๆ ทั้งน้ียังเปนการสรางรายไดในระยะสั้นที่เกิดขึ้นระหวางการกอสรางและเปนการสรางงานใหแกประชากรที่อาศัยอยูในบริเวณนั้นในระยะยาวอีกดวย

โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกายังเปนโครงการที่มีเครือขายกวางขวางมากขึ้นโดยไดรับความรวมมือจากองคกรตางๆทั้งในระดับมลรัฐและภูมิภาค ซึ่งองคกรทั้งหลายน้ันไดใหความสําคัญเก่ียวกับการเกษตรกรรม โดยที่ตั้งแตป พ.ศ. 2546 โปรแกรมนี้ไดอยูภายใตการดูแลของกระทรวงพลังงานและหนวยงานสงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE)) ซึ่งโปรแกรมนี้ไดรับความรวมมือและสนับสนุนทางดานการจัดการจากกระทรวงเกษตรกรรม (Department of Agriculture) โดยใชโปรแกรมที่เก่ียวของกับกฎหมายฟารม (Farm Bill) ที่มีระยะเวลานานถึง 5 ปเพ่ือสนับสนุนการใชพลังงานลมสําหรับการเพาะปลูกในพื้นที่ชุมชนหางไกล สวนโครงการรวมพลังงานลมแหงชาติ (National Wind Coordinating Committee (NWCC)) เปนโครงการที่มุงเนนการพัฒนาในเชิงเทคนิคเพ่ือประเมินประโยชนเชิงเศรษฐศาสตรใหแกชุมชนทองถิ่นที่ไดจากการพัฒนาพลังงานลมทองถิ่น โครงการรวมในการแสดงประโยชนและปญหาในการใชพลังงานลมนั้นบทบาทสําคัญตอการพัฒนาอยางยิ่ง ทั้งน้ีเพ่ือเปนการสรางความเขาใจที่เก่ียวกับระบบการสงตอและโครงสรางระบบการแจกจายที่ตองการใชในการสนับสนุนการพัฒนาพลังงานลมระดับภูมิภาค

3.5.4 การสงตอขอมูลพลังงานลมขนาดเล็ก (Small Wind Energy Outreach)

การนําเอาเทคโนโลยีใหมๆเขามาใชเปนอีกหนึ่งวิธีการหน่ึงที่ชวยลดปญหาหรือกําจัดส่ิงกีดขวางในการเพิ่มปริมาณการขยายเทคโนโลยีตางๆรวมทั้งเทคโนโลยีพลังงานลมขนาดเล็ก กิจกรรมที่เก่ียวกับการรับเอาเทคโนโลยีพลังงานลมมาใช ไดแก การประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับทํางานของพลังงานลมขนาดเล็กและการประชุมยอยอ่ืนๆ การพัฒนาเคร่ืองคํานวณพลังงานลมขนาดเล็ก การขยายแผนที่แหลงพลังงานลม และการพัฒนารูปแบบแนวทางลักษณะเฉพาะของแตละมลรัฐที่เก่ียวกับแหลงผลิต นโยบาย ขอมูลทางเทคนิคและการติดตอระดับมลรัฐ และประโยชนที่จะไดโดยตรงจากการสนับสนุนการกระจาย

82

เทคโนโลยีพลังงานลม เชน ความสามารถในการผลิตกังหันลมขนาดเล็กที่มีราคาเหมาะสม ซึ่งจะทําใหการกระจายพลังงานลมเติบโตอยางตอเน่ือง

3.5.5 การสรางองคกรผานความรวมมือระหวางองคกรรวมผลิตกระแสไฟฟา (Institution

Building through Utility Partnerships) โครงการการสรางองคกรเฉพาะท่ีไดรับความรวมมือจากองคกรรวมผลิตกระแสไฟฟาทําให

เกิดความรวมมือในการทํางานระหวางองคกรสาธารณะตางๆท่ีเก่ียวของทางดานพลังงาน เชน องคกรพลังงานไฟฟาสาธารณะสําหรับอเมริกา (American Public Power Association) และองคกรการรวมมือในการใชพลังงานไฟฟาในสวนภูมิภาคแหงชาติ (National Rural Electric Cooperative Association) แผนงานและความรวมมือตางๆท่ีไดจากหนวยงานทั้งหลายน้ันเปนสวนหนึ่งที่ชวยสรางโอกาสที่จะไดรับจากการทํางานของกังหันลมที่เกิดจากการทดสอบดวยโปรแกรมตางๆ รวมถึงการรับเอาเทคโนโลยีมาใชเปนการทํางานรวมกันอยางใกลชิดภายใตกิจกรรมที่มีชื่อวากลุมผูสนใจพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลม (Wind Interest Group) ซึ่งอยูภายใตการดูแลของโครงการกิจกรรมการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการผลิตกระแสไฟฟาดวยพลังงานลม

3.5.6 การสนับสนุนชาวอเมริกันพ้ืนเมืองที่สนใจการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานลม (Support for Native American Interest in Wind Power) ในพื้นที่จํานวน 96 ลานเอเคอรในประเทศสหรัฐอเมริกา ที่กลุมชนพ้ืนเมืองด้ังเดิมชาว

อเมริกันมากกวา 700 กลุมและกลุมชนชาวอลาสกาและกลุมองคกรตางๆอาศัยอยูนั้นเปนพื้นที่ที่มีปริมาณพลังงานลมที่เหมาะสมตอการปรับปรุงและพัฒนาเพ่ือผลิตกระแสไฟฟา ซึ่งพ้ืนที่ดังกลาวน้ันเปนพ้ืนที่ที่สามารถใชเปนแหลงผลิตพลังงานลมเพื่อสนองตอความตองการระดับทองถิ่นและมีพลังงานเหลือมากพอที่จะใชสําหรับการสงออก

ปจจุบันน้ีไมไดมีการปรับปรุงระบบผลิตพลังงานลมขนาดใหญบนพื้นที่ของกลุมชนทองถิ่นถึงแมวาบริเวณที่อาศัยเหลาน้ันจะมีแรงลมที่ดีก็ตาม แผนการพัฒนาชั้นตนไดดําเนินการและประสบผลสําเร็จอยางดีในชวงตนป พ.ศ. 2546 สวนโครงการท่ีใชกังหันลมขนาด 750 เมกกะวัตตอันแรกของกลุมชนทองถิ่นชาวอเมริกันไดทําการติดตั้งในบริเวณ the Rosebud Sioux Indian Reservation การสนับสนุนตางๆกําลังอยูระหวางการดําเนินการเพื่อใหความรูแกกลุมชนทองถิ่นเหลาน้ันในการใชและการพัฒนากังหันลม โครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกาเปนโครงการที่สงเสริมกลุมชนชาวอเมริกันทองถิ่นที่มีความสนใจเกี่ยวกับพลังงานลม ซึ่งโครงการนี้เกิดขึ้นเพื่อสนับสนุนโปรแกรมกูยืมและใหรางวัลแกกลุมชนที่คนพบแหลงพลังงานลมทองถิ่น นอกจากน้ันโครงการพลังงานลมดังกลาวยังไดจัดโปรแกรมฝกอบรมใหแกกลุมชนทองถิ่นชาวอเมริกันอีกดวย ซึ่งโครงการแหลงพลังงานลมทองถิ่นนี้เปนโครงการที่ชวยเสริมสรางความเขาใจใหแกกลุมชนทองถิ่นชาวอเมริกันใหเขาใจถึงแนวโนมพลังงานลมที่ใชในพื้นที่ของตน

83

3.5.7 การใชพลังงานลมใหไดตามวัตถุประสงคที่หนวยงานภาครัฐกําหนด (Use of Wind Power to Meet Federal Loads) เน่ืองจากพลังงานหมุนเวียนเปนพลังงานที่มีปริมาณการใชสูงมากถึง 55 ลานเมกกะวัตตตอ

ชั่วโมงและจัดไดวาเปนพลังงานที่มีผูบริโภคมากที่สุดในโลก จึงทําใหรัฐบาลสหรัฐฯพยายามที่จะทําใหสหรัฐฯเปนตลาดพลังงานที่ใหญที่สุดในการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานหมุนเวียน จากเหตุผลดังกลาวกระทรวงพลังงานสหรัฐฯจึงตองเปนผูนําในการดําเนินการสรางพลังงานสีเขียวใหไดในปริมาณ 7.5 เปอรเซ็นตภายในป พ.ศ. 2553

ผูจัดการในหนวยงานของภาครัฐไดเร่ิมตนคนหาแหลงผลิตพลังงานลมตางๆ โดยรวมแลวหนวยงานตางๆในภาครัฐไมไดเปนเจาของแหลงผลิตพลังงานลม แตเปนผูใหการสนับสนุนดวยการซื้อพลังงานจากแหลงผลิตพลังงานตางๆ เชน การสนับสนุนพลังงานหมุนเวียนที่เกิดจากลมในพื้นที่ของมลรัฐเดนเวอร ซึ่งโครงการดังกลาวเปนหนึ่งในหลายๆโครงการที่ไดรับการสนับสนุนจากโครงการพลังงานลมสําหรับอเมริกา ดวยการซื้อพลังงานที่มากกวา 10 เมกกะวัตตตามที่หนวยงานภาครัฐไดกําหนดเอาไว ซึ่งผลจากการสนับสนุนดังกลาวทําใหเกิดการสรางแหลงพลังงานใหมเพ่ือสนองความตองการพลังงานที่เพ่ิมขึ้น โดยการใชพลังงานดังกลาวเปนการดําเนินการตามแผนการที่ไดกําหนดเอาไวและตองติดตามการดําเนินการอยางตอเนื่อง กิจกรรมที่สงเสริมการนําเอาเทคโนโลยีมาใชเปนการดําเนินการที่เกิดจากแผนงานการจัดการพลังงานของภาครัฐ (Federal Energy Management Program (FEMP)) โดยการควบคุมการใชพลังงานลมจากหนวยงานภาครัฐ และเม่ือป พ.ศ. 2546 สํานักงานการจัดการที่ดิน (Bureau of Land Management) ไดนําเอาวิธีการใหมๆมาใชเพ่ือสงเสริมการใชพลังงานลมบนพื้นที่ที่รัฐบาลเปนเจาของ ซึ่งการนําเอาวิธีดังกลาวมาใชนั้นไดรับผลสําเร็จอยางดียิ่ง

กลุมนักพัฒนาไดนําวิธีการรับเอาเทคโนโลยีใหมมาใชโดยมีการพัฒนาโครงการตามลําดับกอนหลังตามที่มลรัฐน้ันๆตองการ มลรัฐตางๆที่จะไดรับเลือกเพื่อเขารวมโครงการจะตองมีคุณสมบัติตางๆ เชน มีแหลงพลังงานลมภายในมลรัฐ สถานภาพทางเศรษฐกิจทองถิ่น ความพรอมทางดานการเมืองและการปกครอง สภาพการจัดหาแหลงพลังงานและความสนใจของผูอาศัยในทองถิ่นที่นําเอาเทคนิคที่ไดจากการสาธิตมาใชหรือปฏิบัติ (DOE: EERE: Wind Energy Technology Acceptance, 2009) 4. ประโยชนและโทษของพลังงานลม (Advantages and Disadvantages of Wind Energy) พลังงานลมใหประโยชนมากมายทําใหเปนพลังงานที่กําลังเติบโตอยางรวดเร็ว นักวิจัยทั้งหลายจึงมุงเนนที่จะสรางประโยชนดวยการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังลมใหมากยิ่งขึ้น อยางไรก็ดีเราสามารถจําแนกขอดีและขอดอยของพลังงานลมได ดังนี้

84

4.1 ขอดีจากพลังงานลม

• เปนพลังงานสะอาดที่ไดรับจากธรรมชาติ ดังน้ันจึงไมสรางมลภาวะใดๆ ไมเหมือนพลังงานอ่ืนๆ เชน พลังงานถานหินหรือกาซธรรมชาติที่ตองอาศัยการสันดาปของเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตว กังหันลมนั้นไมมีการเผาไหมที่ทําใหเกิดกาซเสียที่กอใหเกิดสภาพฝนเปนกรดหรือภาวะเรือนกระจก

• เปนแหลงพลังงานที่มีอยูทั่วไป และเปนแหลงพลังงานที่มีปริมาณมหาศาล อีกทั้งยังเปนพลังงานที่สามารถนํากลับมาใชไดอยางไมมีวันหมด พลังงานชนิดน้ีจัดไดวาเปนพลังงานอีกรูปหน่ึงที่เกิดจากความรอนในชั้นบรรยากาศที่เกิดขึ้นจากแสงอาทิตย การหมุนของโลกและการเปลี่ยนแปลงตางๆ ของพ้ืนผิวโลก

• เปนพลังงานทดแทนที่มีราคาต่ําที่สุดในปจจุบัน ประมาณ 4-6 เซนตตอกิโลวัตตตอชั่วโมง ซึ่งราคาดังกลาวน้ันขึ้นอยูกับแหลงที่มาของพลังงานและโครงการที่จัดตั้งเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลม ทั้งน้ีกังหันลมที่ติดตั้งในฟารมหรือทุงที่มีลมพัดน้ันจะใหประโยชนตอผูที่อาศัยในพื้นที่นั้นๆ เชน ชาวนาและชาวไร เน่ืองจากลักษณะเฉพาะที่จํากัดของพื้นที่ที่เหมาะในการติดตั้งกังหันลมเพื่อผลิตพลังงานไฟฟาจึงเปนผลทําใหผูประกอบกิจการผลิตพลังงานจากลมมีความจําเปนที่จะตองเชาพ้ืนที่จากชาวนาและชาวไรในการติดตั้งกังหันเพื่อทําการผลิตพลังงานตามที่ผูบริโภคตองการ

4.2 ขอดอยจากพลังงานลม

• การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังลมนั้นจะตองแขงขันทางดานราคาตนทุนในการผลิตกับการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานประเภทอื่นๆอยางมาก ซึ่งปจจัยหลักของราคาขึ้นอยูกับแหลงที่จะใชในการผลิตพลังงาน เชน พลังงานที่ผลิตไดในทุงกวางนั้นอาจจะมีราคาที่สูงหรือต่ํากวาพลังงานที่ไดมาจากโรงงานไฟฟา เน่ืองจากแหลงผลิตแตละแหลงจะมีความสมํ่าเสมอหรือความคงที่ของกระแสลมที่ตางกัน และถึงแมวาในชวงระยะเวลา 10 ปที่ผานมานั้น การผลิตพลังงานไฟฟาจากกระแสลมจะมีตนทุนที่ต่ําลง แตการลงทุนทางดานเทคโนโลยีนั้นสูงขึ้นเม่ือเทียบกับการผลิตพลังงานจากซากพืชซากสัตว

• ความทาทายที่ใชพิจารณาเปนหลักในการใชลมเพ่ือผลิตพลังงาน คือ ลมน้ันจะพัดเปนชวงๆและไมมีการพัดตลอดเวลาตามที่ตองการ อีกทั้งพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานลมเหลาน้ีไมสามารถจัดเก็บเอาไวไดนอกจากจะใชแบตเตอรี่ในการจัดเก็บพลังงาน นอกจากน้ันกระแสลมเหลาน้ันมีไมเพียงพอในเวลาที่ตองการใชพลังงานปริมาณมาก

• สถานที่ที่มีกระแสลมมากมักจะอยูในที่ที่หางไกลออกไปจากเมืองและยังเปนพ้ืนที่ที่ระบบผลิตพลังงานไฟฟายังเขาไมถึง แตประชาชนที่อาศัยอยูในบริเวณนั้นตองการพลังงานไฟฟาเพ่ือใชในการดํารงชีพ จากสาเหตุดังกลาวจึงทําใหการพัฒนาแหลงพลังงานลมอาจจะตองมีการแขงขันกับการใชประโยชนอ่ืนๆในพื้นที่ ซึ่งการพิจารณานั้นขึ้นอยูกับวาการใชพ้ืนที่เพ่ือทําประโยชนทางดานอ่ืนๆนั้นมีประโยชนมากกวาการใชพ้ืนที่เพียงเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมหรือไม

85

• ถึงแมวาแหลงผลิตพลังงานจากลมมีผลตอส่ิงแวดลอมเพียงเล็กนอยเม่ือเทียบกับการผลิตพลังงานประเภทอ่ืนๆ แตก็ยังมีขอควรระวังบางประการ เชน เสียงที่เกิดจากการหมุนของใบพัด ทัศนียภาพและในบางครั้งนกจํานวนไมนอยที่ตองตายเมื่อบินผานเขาไปในใบพัด ทั้งน้ีปญหาตางๆดังกลาวกําลังไดรับการแกไขดวยการพัฒนาเทคโนโลยีในรูปแบบตางๆ หรือดวยการหาแหลงผลิตพลังงานจากลมที่เหมาะสมมากกวา (DOE: EERE: Advantages and Disadvantages of Wind Energy, 2008) 5. งบประมาณดานการผลิตพลังงานลม งบประมาณสําหรับแผนงานการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลมและพลังงานน้ําที่เกิดจากลมปงบประมาณ พ.ศ. 2549 เปนจํานวนเงิน 39.9 ลานเหรียญสหรัฐฯ และในปงบประมาณ พ.ศ. 2550 เงินงบประมาณสําหรับทั้งสองโครงการนั้นเพ่ิมเปน 49.3 ลานเหรียญสหรัฐฯ สวนปงบประมาณ พ.ศ. 2551 เงินงบประมาณเปนจํานวน 48.7 ลานเหรียญสหรัฐฯ ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 แผนงานเทคโนโลยีพลังงานลมเปนจํานวน 54.37 ลานเหรียญสหรัฐฯ ดังแสดงในรูปที่ 3.6 เปนแผนภาพแสดงการจัดสรรงบประมาณการคนควาวิจัยทางดานตางๆ สําหรับป พ.ศ. 2552 และรูปที่ 3.7 แสดงปริมาณเงินงบประมาณของปงบประมาณ พ.ศ. 2518-2552

รูปที่ 3.6 แสดงการจัดสรรงบประมาณการคนควาวิจัยทางดานตางๆ สําหรับป พ.ศ. 2552 (ที่มา : DOE: EERE: Wind and Hydropower Technologies Program Budget, 2009)

86

รูปที่ 3.7 แสดงปริมาณเงินงบประมาณของปงบประมาณ พ.ศ. 2518-2552

(ที่มา : DOE: EERE: Wind and Hydropower Technologies Program Budget, 2009)

อาจจะสรุปไดวาวัตถุประสงคของการดําเนินงานดานพลังงานลม คือ

1) การสนับสนุนนโยบายการพัฒนาพลังงานทดแทนเพ่ือขยายหรือใชประโยชนจากพลังงานไฟฟาที่ผลิตข้ึนจากกระแสลมในสหรัฐอเมริกา ดวยการเนนงานวิจัยและการพัฒนาเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีที่เก่ียวกับพลังงานลม รวมถึงการแจกแจงปญหาและอุปสรรคตางๆในการใชพลังงานลมดวยการสรางความรวมมือระหวางผูที่เก่ียวของหรือผูที่มีผลประโยชนรวม ซึ่งประโยชนที่จะไดรับจากความสําเร็จจากดําเนินการตามวัตถุประสงคดังกลาว ไดแก ความม่ันคงทางดานพลังงานของประเทศที่มีมากขึ้น การสงเสริมสถานภาพเศรษฐกิจของประเทศเน่ืองจากความสามารถในการผลิตพลังงานที่สะอาดและสามารถพ่ึงพาได พลังงานที่ผลิตไดนั้นมีราคาไมสูงและผานการผลิตดวยกระบวนการที่ปลอดภัย อีกทั้งยังสามารถประยุกตใชไดเองภายในประเทศ ทั้งน้ีผูเชี่ยวชาญมีความเห็นวาในพ้ืนที่ที่เปนแหลงตนพลังงานลมนาจะมีศักยภาพในการใหพลังงานไดสูงถึง 20 เปอรเซ็นตของปริมาณความตองการพลังงานไฟฟาทั้งหมดของประเทศสหรัฐอเมริกาดวย และเพื่อเปนการสนองตอบนโยบายพลังงานในป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act 2005) แผนการดานพลังงานลมไดมุงเนนการดําเนินการในระยะสั้นเพื่อสนับสนุนการใชเทคโนโลยีพลังงานลม เพ่ือลดการพ่ึงพาพลังงานนําเขาจากตางประเทศและพลังงานที่สรางมลพิษตอส่ิงแวดลอม จากเหตุผลดังกลาวจึงทําใหโครงการเทคโนโลยีพลังงานลมดําเนินการตามวัตถุประสงคของสํานักงานประสิทธิภาพพลังงานและพลังงานทดแทน (Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE)) เพ่ือพัฒนาประสิทธิภาพในการผลิต

87

พลังงานและยังเปนการเพิ่มความม่ันคงทางเศรษฐกิจ สวนการดําเนินการตามนโยบายเพื่อใหเปนไปตามแนวทางที่ประธานโครงการนํารองพลังงานข้ันสูง (Advanced Energy Initiative (AEI)) และนโยบายพลังงานป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act 2005) ไดวางเอาไวนั้น เพ่ือเปนการเพ่ิมความหลากหลายของแหลงพลังงานที่มีในประเทศ 2) การใชพลังงานลมนั้นมีการขยายตัวอยางรวดเร็วและพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานลมกลายเปนพลังงานทดแทนที่สําคัญ โดยที่มีอัตราเพ่ิมขึ้นจาก 2.5 จิกกะวัตตในป พ.ศ. 2543 ไปเปน 15 จิกกะวัตตในป พ.ศ. 2550 ซึ่งเปนอัตราที่เพ่ิมขึ้นหลายเปอรเซ็นตในแตละป แหลงพลังงานลมที่มีอยูแสดงใหเห็นถึงแนวโนมที่ดีในการผลิตพลังงานไฟฟาอยางตอเน่ืองในอนาคต นอกจากนี้ยังชี้ใหเห็นวาพลังงานลมกําลังเขาสูจุดเปลี่ยนที่จะไดรับการดูแลจากรัฐบาลกลาง และกิจกรรมในการดําเนินงานตางๆท่ีจัดขึ้นไดมุงเนนการปรับปรุงทางดานราคา การเพ่ิมกําลังในการผลิตและภาวะที่สามารถพ่ึงพิงไดสําหรับการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลมขนาดใหญ รวมถึงการสงเสริมการขยายตัวอยางรวดเร็วดวยการประเมินผลและแจกแจงปญหาอุปสรรคที่เกิดขึ้น เชน ปญหาเก่ียวกับการตอเขากับแผงวงจร การจัดเก็บ และผลกระทบตอสภาวะแวดลอม อีกทั้งยังมีการคนควาเก่ียวกับอุปกรณเครื่องมือที่ใชในโครงการพลังงานลมไปจนถึงโครงการพลังงานลมที่เปนของสาธารณะ การพัฒนาแผนการเกี่ยวกับพลังงานลมยังรวมถึงการจัดเก็บพลังงานเพื่อขยายแหลงทรัพยากรพลงังานลม การพัฒนาเพื่อเพ่ิมแหลงทรัพยากรภายในประเทศดวยการสงเสริมระบบการผลิตพลังงานไฟฟาที่สามารถพ่ึงพาได การเพ่ิมประสิทธิภาพในการผลิตเพ่ือรักษาสิ่งแวดลอมเน่ืองจากเปนการลดการเผาไหมที่ทําใหเกิดมลภาวะและสงเสริมใหสภาพเศรษฐกิจของประเทศมั่นคงมากยิ่งขึ้นดวยการลดผลกระทบที่สืบเน่ืองมาจากราคาน้ํามันที่สูงขึ้นและการขาดแคลนทรัพยากรธรรมชาติ งบประมาณในการพิจารณาเทคโนโลยีที่ใชอยูในปจจุบัน กิจกรรมที่เก่ียวของกับการเติบโตของเทคโนโลยีที่ใชอยูในปจจุบันมุงเนนการพัฒนาที่ประสิทธิภาพของระบบและสวนประกอบตางๆของกังหันลมที่เกิดจากการวิจัยและการพัฒนาในโครงการตางๆ รวมถึงการแขงขันกันระหวางภาคเอกชนและภาครัฐบาล หรือโครงการตางๆท่ีองคกรตางๆตกลงที่จะใหการรวมมือเพ่ือทําการวิจัยและพัฒนา (Cooperative Research and Development Agreement-CRADA) ซึ่งกิจกรรมเหลาน้ันตองเปนกิจกรรมที่สงเสริมการเติบโตของเทคโนโลยีพลังงานลมที่ไดรับการพัฒนาระบบและสวนประกอบของกังหันลมอยางจริงจัง รวมถึงการพัฒนาในโครงการตางๆนั้นจะตองไดรับการประสานงานอยางใกลชิดกับหองปฏิบัติการแหงชาติตางๆท่ีใหการสนับสนุนทางดานงานวิจัยและทดสอบ งบประมาณในการพิจารณาเทคโนโลยีที่ใชอยูในปจจุบัน จะเนนในการพิจารณาเทคโนโลยีดังตอไปน้ี

88

1) เทคโนโลยีความเร็วลมที่มีระดับต่ํา (Low Wind Speed Technology-LWST) กิจกรรมที่ใชในการพัฒนาเทคโนโลยีความเร็วลมที่มีระดับต่ําเปนงานเกี่ยวกับการพัฒนาปรับปรุงราคาและการปฏิบัติการของกังหันลมที่ใชในพื้นที่ตางๆและกังหันลมที่อยูนอกชายฝงทะล (กังหันที่มีกําลังมากกวา 100 กิโลวัตต) เพ่ือใหบรรลุถึงวัตถุประสงคดังตอไปน้ี - การควบคุมราคาการผลิตของระบบกังหันลมที่ใชในพื้นที่ในลมระดับชั้น 4 ใหอยูที่ราคา 3.6 เซนตตอกิโล วัตตภายในป พ.ศ. 2555 - การควบคุมราคาการผลิตของระบบกังหันลมที่อยูนอกชายฝงทะเลในลมระดับชั้น 6 ใหอยูที่ราคา 7 เซนตตอกิโลวัตตภายในป พ.ศ. 2557

ระบบกังหันลมที่ใชในพ้ืนที่จะตองไดรับการสนับสนุนและการประสานงานจากภาครัฐ เอกชนและองคกรตางๆ เพ่ือทําการวิจัยและพัฒนาในการเพ่ิมประสิทธิภาพของการดําเนินการในระดับอุตสาหกรรมการพัฒนาเทคโนโลยีและการปรับปรุงเพ่ือพัฒนาระบบ การทํางานในคร้ังน้ีประสบผลสําเร็จเน่ืองจากความรวมมือที่ไดรับจากผูเชี่ยวชาญทางดานการทดลองระดับประเทศ อีกทั้งผลงานในครั้งนี้ยังไดผานการคัดเลือกตามคุณสมบัติตางๆของเทคโนโลยีความเร็วลมที่มีระดับต่ํา การพัฒนาในชวงแรก (ป พ.ศ. 2545-2552) และชวงที่สอง (ป พ.ศ. 2547-2553) ไดมุงเนนในเทคนิคทั้ง 3 สวน คือ การศึกษาลักษณะการออกแบบ สวนประกอบในการพัฒนาและทดสอบ และการพัฒนาและทดสอบรูปแบบกังหันลมอยางเต็มรูปแบบ ชวงที่สามไดรับการสนับสนุนในปงบประมาณ พ.ศ. 2551 ซึ่งเปนชวงที่ขอตกลงในการรวมมือเพ่ือการวิจัยและพัฒนาในระดับอุตสาหกรรมไดมุงเนนการพัฒนาองคประกอบตางๆไปจนถึงการออกแบบกังหันลมขนาดใหญที่มีอยูในปจจุบัน

และในป พ.ศ. 2552 โปรแกรมจะกําหนดแหลงทรัพยากรที่ใชในการวิจัยเทคโนโลยีพลังงานลมนอกชายฝงทะเล กิจกรรมตางๆจะมุงเนนการพัฒนาที่เกิดจากการรับขอมูลที่ไดไปใชในการประเมินถึงความจําเปนที่จะใชในการตัดสินใจวาจะดําเนินการเก่ียวกับการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลมนอกชายฝงทะเลตอไปในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 หรือในป พ.ศ. 2553 หรือไม ซึ่งโครงการนี้เปนโครงการที่ใชเงินงบประมาณจํานวน 2.8 ลานเหรียญสหรัฐฯ 2) การกระจายเทคโนโลยีพลังงานลม กิจกรรมในปงบประมาณป พ.ศ. 2552 เปนกิจกรรมที่ดําเนินการตอเน่ืองจากป พ.ศ. 2551 โดยมีเปาหมายเพ่ือขยายการประยุกตใชเทคโนโลยีพลังงานลมในการผลิตพลังงานไฟฟาที่ใชในที่พักอาศัย อุตสาหกรรมขนาดเล็กและกลุมคนท่ีใชไฟฟาจากการผลิตของพลังงานลมในทองถิ่น ซึ่งการใชพลังงานจากเทคโนโลยีดังกลาวเปนเทคโนโลยีรุนกอนที่จะมีการพัฒนา การสนับสนุนจะมุงเนนในการทดลองเพื่อทดสอบระบบใหมและระบบที่ไดรับการออกแบบใหม และเปนการประสานงานเพื่อพัฒนารูปแบบกังหันลมขนาดกลาง อีกทั้งยังเปนการสานตอเพ่ือสนับสนุนในการประเมินเทคโนโลยีจากกังหันลมที่มีขนาดเล็ก ซึ่งโครงการนี้เปนโครงการที่ใชเงินงบประมาณจํานวน 3.6 ลานเหรียญสหรัฐฯ

89

การสนับสนุนงานวิจัยและการทดสอบเปนการเตรียมงานที่เก่ียวของกับการวิจัยและการทดสอบเพ่ือปรับปรุงความสามารถในการใชงาน ประสิทธิภาพและปริมาณของผลผลิตของกังหันลม ซึ่งการสนับสนับสนุนดังกลาวเปนการดําเนินการตามวัตถุประสงคในการผลิตพลังงานที่มีตนทุนต่ํา จากการทดสอบตางๆของสถาบันทดลองแหงชาติ ผูเชี่ยวชาญทางดานเทคนิค การออกแบบท่ีครอบคลุมและเครื่องมือ รวมถึงการทดสอบที่มีการควบคุมปจจัยตางๆแสดงใหเห็นถึงหลายๆ ปญหาที่กลุมอุตสาหกรรมกําลังเผชิญหรือปญหาที่กําลังจะเกิดขึ้นในอนาคตอันเนื่องมาจากการนําเอาเทคโนโลยีกังหันลมแบบใหมเขามาใช โดยที่กิจกรรมตางๆที่เกิดขึ้นนั้นมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองไดรับการประสานงานจากสถานบันวิจัยเพื่อความสะดวกในการถายทอดเทคโนโลยีระบบการออกแบบและการปรับปรุงสวนประกอบเพ่ือพัฒนาใหเปนระบบที่สมบูรณยิ่งขึ้น สวนโครงการกังหันลมขนาดใหญจะไดรับการตรวจสอบโดยการผานกระบวนการตางๆ เพ่ือเปนการเตรียมพรอมในการปรับเปลี่ยนทางดานการลงทุนและการวางแผนงานที่จําเปนใหเปนไปตามวัตถุประสงคที่ไดวางเอาไว การประยุกตใชเทคโนโลยี การประยุกตใชเทคโนโลยีพลังงานลมจะแสดงใหเห็นถึงปญหาอุปสรรคที่เกิดขึ้น นอกเหนือจากตนทุนในการผลิต อีกทั้งยังเปนการชวยเพิ่มปริมาณการใชเทคโนโลยีใหมากข้ึน การประยุกตใชเทคโนโลยีนั้นตองการการสนับสนุนเพื่อเพ่ิมจํานวนผูใชเทคโนโลยีและแสดงรายละเอียดเก่ียวกับพื้นที่ตางๆที่เหมาะสมที่จะใชเปนแหลงพลังงานลม เพ่ือจัดสรรพลังงานใหไดมากถึง 20 เปอรเซ็นตของปริมาณความตองการพลังงานของประเทศสหรัฐฯ และยังเปนการดําเนินการตามนโยบายพลังงานประจําป พ.ศ. 2548 ตลอดจนเปนแนวทางในการเพิ่มปริมาณพลังงานที่ผลิตขึ้นเองภายในประเทศ

การบูรณาการเทคโนโลยีพลังงานลมและพลังงานทดแทนอ่ืนๆเขาดวยกันจะเปนปญหาที่เกิดจากการปฏิบัติการทางดานเทคนิคในการผลิตพลังงานไฟฟา และในปปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ไดมีการสนับสนุนอยางตอเน่ืองในการขยายโครงการที่ไดเริ่มตนมาตั้งแตป พ.ศ. 2551 เพ่ือเปนการเตรียมพรอม ดังนี้ 1. มีการจัดแหลงทรัพยากรธรรมชาติในพื้นที่ตางๆ ทั่วประเทศของพลังงานลมที่มีศักยภาพ 2. ผูปฏิบัติการระบบพลังงานไฟฟาตองใหการสนับสนุนการปฏิบัติการและการทํางานวิเคราะหเพ่ือให

เขาใจถึงหลักการทํางานระหวางระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากลมและระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากแหลงพลังงานอ่ืน

3. มีการวางแผนงานเก่ียวกับพลังงานทดแทนเพื่อชวยในการวางแผนงานเกี่ยวกับแหลงผลิตพลังงานลมในระยะยาว

4. มีการพัฒนาเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานเพื่อเพ่ิมปริมาณและปรับปรุงคุณภาพของพลังงานไฟฟาที่ไดจากการผลิตจากพลังลม

90

5. มีแบบจําลองระบบพลังงานลม ตลอดจนการวิเคราะหเพ่ือรวบรวมขอมูลในการจัดเตรียมแหลงขอมูลกลางของขอมูลเชิงเทคนิคที่เก่ียวกับพลังงานลม โดยแผนงานในการทํางานนั้นเปนการทํางานรวมกันระหวางสํานักงานการกระจายพลังงานไฟฟาและของกระทรวงพลังงาน ซึ่งแผนงานนี้จะเนนหัวขอเก่ียวกับการทํางานของพลังงานลมในระบบพลังงานไฟฟา โดยโครงการนี้ใชเงินงบประมาณจํานวน 14.5 ลานเหรียญสหรัฐฯ

โดยสรุปคือการรับเอาเทคโนโลยีมาใชนั้นไดมุงเนนในการแกไขปญหาภายในของระดับมลรัฐ ระดับทองถิ่นและระดับกลุมผูรวมดําเนินการ รวมถึงการตรวจสอบและการลดปญหาในเรื่องสิ่งแวดลอมและชีวิตสัตวปา สวนโครงการพลังงานลมมุงเนนการกระจายเทคโนโลยีพลังงานลมเพื่อเพ่ิมปริมาณการใชพลังงานลมในสหรัฐอเมริกา โดยโครงการนี้มีวัตถุประสงคที่จะใชประโยชนในดานเศรษฐศาสตรและสิ่งแวดลอมของประเทศ และเปนการกระตุนการผลิตพลังงานทดแทนใหเกิดขึ้นในระดับทองถิ่น ดังน้ันในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 จึงไดมีการประเมินผลและลดผลกระทบที่มาจากกังหันลมที่เกิดขึ้นแกสิ่งแวดลอม อีกทั้งยังใหการสงเสริมในระดับภูมิภาคตั้งแตป พ.ศ. 2550 นอกจากน้ันการนําเอาเทคโนโลยีพลังงานลมมาใชยังเปนการขยายโอกาสใหเขาถึงขอมูลแหลงที่มาของพลังงานลม และเปนการจัดเตรียมขอมูลเก่ียวกับปญหาอุปสรรคทางดานเทคนิค ตลอดจนปญหาอุปสรรคภายในองคกรพัฒนาพลังงานลมอีกดวย ซึ่งโครงการนี้เปนโครงการที่ใชเงินงบประมาณจํานวน 7 ลานเหรียญสหรัฐฯ (DOE: EERE: Wind Energy Program, n.d.) หนวยงานและองคการตางๆที่เก่ียวของกับพลังงานลม กระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกามีแผนงานเทคโนโลยีพลังงานลมและพลังงานน้ําที่เกิดจากลมซ่ึงดําเนินการโดยสํานักงานสงเสริมการใชพลังงานทดแทนและการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ (Office of Efficiency and Renewable Energy) ที่ 1000 Independence Ave., S.W. Washington, D.C. 20585

91

พลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy) 1. ประวัติพลังงานความรอนใตพิภพในประเทศสหรัฐอเมริกา จากหลักฐานทางโบราณคดีแสดงใหเห็นวามนุษยยุคแรกๆตั้งแตเร่ิมอพยพเขามาตั้งถิ่นฐานในทวีปอเมริกาไดใชพลังงานจากแหลงกําเนิดความรอนธรรมชาติในแถบอเมริกาเหนือมาเปนเวลานานกวา 10000 ปมาแลว แหลงกําเนิดพลังงานเหลาน้ีนับวาเปนแหลงพลังงานความรอนที่สะอาดและมีแรธาตุตางๆมากมายอีกทั้งยังเปนแหลงพลังงานที่สําคัญ ทําใหนักวิทยาศาสตรไดพยายามคนควาวิจัยเพ่ือพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถพิสูจนไดวาใตผิวโลกที่มีความลึกมากกวา 10 ไมลนั้นมีพลังงานความรอนซอนอยู เหตุการณสําคัญในประวัติศาสตรของพลังงานความรอนในสหรัฐฯ เร่ิมมาจากการที่กลุมคนที่เขามาในยุคแรกๆ ไดใชพลังงานความรอนมาเปนระยะเวลานาน เพ่ือหุงตมอาหารในขณะที่ลี้ภัย หรือหยุดพักแรมชั่วคราว แตแหลงพลังงานธรรมชาติเหลาน้ีเปนสถานที่ที่ไมมีผูใดสามารถยึดเปนเจาของได และชวงเวลาดังตอไปน้ีเปนการสรุปลําดับเหตุการณพลังงานความรอนในประเทศสหรัฐฯ ป พ.ศ. 2343-2393 ชาวยุโรปไดทําการขยายดินแดนดวยการยายถิ่นฐานลงมาทางตอนใตของทวีป พวกเขาใชพลังงานความรอนเหลาน้ีจากแหลงพลังงานความรอนใหเกิดประโยชนในดานตางๆ เชน ในป พ.ศ. 2350 นายจอหน โคลเตอร (John Colter) เปนชาวยุโรปคนแรกที่เดินทางมายังบริเวณพื้นที่ที่มีชื่อวา เยลโลสโตน และไดพบบอน้ําพุรอนโดยบังเอิญ ซึ่งภายหลังแหลงพลังงานความรอนธรรมชาติดังกลาวน้ีมีชื่อวา “โคลเตอรเฮล” (Colter’s Hell) อันเปนพ้ืนที่ที่มีภูเขาไฟแถบแมน้ําโชโชน (Shoshone River) ในมลรัฐวายโอมิง (Wyoming) และในปเดียวกันน้ีเองกลุมผูกอตั้งไดพบเมืองฮอทสปริง (Hot Springs) ในมลรัฐอาแคนซอ (Arkansas) ที่ซึ่งนายเอซา ทอมสัน (Asa Thompson) ไดเปดแหลงบริการอาบนํ้าในถังไม โดยมีอัตราคาบริการอยูที่ 1 เหรียญสหรัฐฯตอการใชบริการจํานวน 3 คร้ัง ซึ่งนับวาเปนการใชแหลงพลังงานความรอนจากธรรมชาติในเชิงธุรกิจเปนคร้ังแรกในป พ.ศ. 2373 ป พ.ศ. 2390 นายวิลเลี่ยม เบล อีลิออท (William Bell Elliot) หน่ึงในสมาชิกของกลุมผูคนหาขอมูลที่มีชื่อวาจอหน ซี ฟรีมอนท (John C. Fremont) ไดคนพบหุบเขาที่มีควันลอยขึ้นมาทางตอนเหนือ ซึ่งในปจจุบันน้ีก็คือเมืองซาน ฟรานซิสโก มลรัฐแคลิฟอรเนีย ดินแดนบริเวณน้ีไดถูกตั้งชื่อวา เกยเซอร (Geyser) ซึ่งการคนพบครั้งนี้นับวาเปนการเปดประตูแหงการคนพบครั้งสําคัญ หลังจากนั้นในป พ.ศ. 2395 เกยเซอรไดรับการเปลี่ยนแปลงไปเปนสถานบํารุงสุขภาพที่มีชื่อวา โรงแรมเกยเซอรรีสอรท โดยแขกสําคัญที่มาพักไดแก

92

เจ เพียรพอนท มอแกน (J. Pierpont Morgan) ยูลายเซส เอส แกรนท (Ulysses S. Grant) ทีโอโด รูสเวลท (Therodore Roosevelt) และมารค ทะเวน (Mark Twain) ป พ.ศ. 2405 นายแซม บรานนาน (Sam Brannan) นักธุรกิจชาวสหรัฐฯใหความสนใจกับแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่ตั้งอยูบริเวณตอนใตของเกยเซอรโดยลงทุนพัฒนาบริเวณดังกลาวดวยเงินเปนจํานวนหาแสนเหรียญสหรัฐฯ และตั้งชื่อใหมวา คาลิสโทกา (Calistoga) ซึ่งบริเวณดังกลาวมีทั้งโรงแรม บออาบนํ้า ที่เลนสเก็ตและสนามแขงซึ่งการพัฒนาครั้งนี้ทําใหผูที่พบเห็นนึกถึงบออาบนํ้าในประเทศแถบยุโรป ป พ.ศ. 2407 เปนระยะเวลานานนับพันปที่มนุษยไดใชประโยชนจากแหลงพลังงานความรอนธรรมชาติ ไดมีการสรางบานและที่พักอาศัยใกลแหลงพลังงานความรอนใตพิภพ ไดแกการกอสรางโรงแรมฮอทเลค (Hot Lake Hotel) ที่อยูใกลลา แกรนดี (La Grande) มลรัฐโอเรกอน (Oregon) ซึ่งเปนการกอสรางที่แสดงใหเห็นถึงการใชพลังงานความรอนจากธรรมชาติในพื้นที่ที่กวางใหญเปนคร้ังแรก ป พ.ศ. 2435 กลุมคนในเมืองโบอิส (Boise) มลรัฐไอดาโฮ (Idaho) ไดใชความรอนจากระบบความรอนของแหลงพลังงานแหงแรกในโลกโดยการตอทอนํ้าจากแหลงกําเนิดพลังงานไปยังอาคารตางๆในเมือง ซึ่งในเวลาตอมาระบบน้ีไดใหพลังงานความรอนแกบานพักอาศัยถึง 200 หลังคาเรือนและสํานักงานอีก 400 แหงในเมือง โดยในปจจุบันมีระบบความรอนถึง 4 ระบบในเมืองโบอิส ซึ่งสามารถแจกจายพลังงานความรอนใหแกผูอยูอาศัยในแถบนั้นไดอยางมากมายไมวาจะเปนบานพักอาศัย แหลงธุรกิจ ตลอดจนหนวยงานราชการในพื้นที่ที่กวางถึงหาลานตารางฟุต และถึงแมวาจะไมมีการสรางระบบการตอทอนํ้าตรงจากแหลงพลังงานเพื่อใชพลังงานมาเปนระยะเวลานานถึง 70 ปแลวก็ตาม ระบบสงความรอนดังกลาวก็ยังมีอยูถึง 17 แหงในสหรัฐฯและมีอีกจํานวนมากมายทั่วโลก ป พ.ศ. 2443 น้ําที่เกิดจากพลังงานความรอนธรรมชาติถูกสงผานตามทอไปยังอาคารบานเรือนในเมืองคลาแมท ฟอลส (Klamath Falls) มลรัฐโอเรกอน (Oregon) ป พ.ศ. 2464 นายจอหน ดี แกรนทไดเจาะบอนํ้าที่บริษัทเกยเซอรดวยความประสงคที่จะจัดการระบบกระแสไฟฟา แตความพยายามในคร้ังน้ันไมเปนผลสําเร็จ ซึ่งหลังจากนั้นเพียงหน่ึงปนายแกรนทก็ประสบความสําเร็จตามที่

93

ไดคาคการณเอาไวดวยการทําใหบริเวณอีกฟากหนึ่งของหุบเขากลายมาเปนโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพแหงแรกที่เปดดําเนินการ โดยที่นายแกรนทไดใชไอน้ําจากน้ําบอแรกใหพลังงานเพื่อที่จะสรางบอน้ําบอที่สองและบออ่ืนๆตอไป การปฏิบัติการคร้ังนั้นสามารถผลิตกระแสไฟได 250 กิโลวัตตซึ่งเปนปริมาณกระแสไฟฟาที่เพียงพอสําหรับอาคารที่พักตากอากาศและถนน ทั้งน้ีโรงงานพลังงานความรอนใตผิวพิภพไมมีการแขงขันกับพลังงานประเภทอื่นๆ ซึ่งในอนาคตอาจจะมีการยกเลิกการใชพลังงานประเภทนี้ นอกจากเหตุการณที่กลาวมาแลวน้ันในชวงปนี้ยังมีการสรางอุทยานแหงชาติฮอทสปริง (Hot Spring National Park) มลรัฐอาแคนซอ (Arkansas) ขึ้นอีกดวย ป พ.ศ. 2470 บริษัทไพโอเนียดีวีลอปเมนต (Pioneer Development Company) ไดทําการขุดเจาะบอนํ้าแหงแรกที่เมืองอิมพีเรียล มลรัฐแคลิฟอรเนีย ป พ.ศ. 2473 มีการทําสัญญาเพ่ือนําเอาพลังงานความรอนใตพิภพขึ้นมาใชในเชิงธุรกิจเปนครั้งแรกที่เมืองโบอิส มลรัฐไอดาโฮ การดําเนินการคร้ังน้ีทําโดยการใชทอที่ขุดเอาไวเม่ือป พ.ศ. 2469 ซึ่งทอน้ีมีความยาวถึงหน่ึงพันฟุต สวนในเมืองคลาแมทฟอลล นายชาลี เลียบ (Charlie Lieb) ไดพัฒนาเครื่องเปลี่ยนพลังงานความรอน (Downhole Heat Exchanger/DHE) เปนเคร่ืองแรกเพื่อใหความรอนแกที่พักอาศัย ปจจุบันเครื่องเปลี่ยนพลังงานความรอนมากกวา 500 เคร่ืองไดถูกนํามาใชงานทั่วประเทศ ป พ.ศ. 2483 มีการกําหนดพ้ืนที่ในการใชพลังงานความรอนในมลรัฐเนวาดาโดยการเริ่มตนในเขตพื้นที่ที่มีชื่อวาโมนา (Moana) ซึ่งเปนพ้ืนที่ยอยของเมืองเรโน (Reno) ป พ.ศ. 2491 มีการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานความรอนใตพิภพขึ้นในแถบตะวันออกของประเทศ โดยศาสตราจารยคารล นีลสัน (Carl Nielson) จากมหาวิทยาลัยแหงรัฐโอไฮโอ (Ohio State University) ไดพัฒนาเครื่องปมพลังงานความรอนจากดินขึ้นสําหรับผูที่อาศัยอยูในมหาวิทยาลัย หลังจากน้ันนายเจ ดี ครอกเกอร (J.D. Krocker) วิศวกรในเมืองพอรทแลนด (Portland) มลรัฐโอเรกอน (Oregon) เปนผูนําในการสรางเครื่องปมพลังงานความรอนจากดินเพื่อรองรับปริมาณความตองการที่มากขึ้น

94

ป พ.ศ. 2503 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพขนาดใหญแหงแรกของสหรัฐอเมริกาไดเร่ิมเปดทําการขึ้นโดยมีบริษัท Pacific Gas and Electric ที่ตั้งอยูในเขตบริษัทเกยเซอรเปนผูดําเนินการ และกังหันลมอันแรกสามารถผลิตกระแสไฟฟาไดถึง 11 เมกกะวัตตและสามารถใชผลิตกระแสไฟฟาไดเปนระยะเวลานานถึง 30 ป ปจจุบันมีโรงงานทั้งหมด 69 แหงและที่ดําเนินงานอยูในพ้ืนที่ที่มีแหลงทรัพยากรทั้งสิ้น 18 แหงทั่วประเทศ ป พ.ศ. 2513 คณะกรรมการแหลงพลังงานความรอนใตพิภพไดกระตุนการพัฒนาแหลงทรัพยากรพลังงานใตพิภพทั่วโลก และรางกฎหมายเก่ียวกับพลังงานความรอนใตพิภพเพื่อที่จะเสนอเลขาธิการกระทรวงกลาโหมเพ่ือขออนุมัติเชาที่ดินสาธารณะ และพ้ืนที่ที่เปนของรัฐบาลกลางเพ่ือใชในการสํารวจและพัฒนารูปแบบการสํารวจลักษณะสิ่งแวดลอม ป พ.ศ. 2515 มีการกอตั้งสมาคมพลังงานความรอนใตพิภพ ซึ่งสมาคมที่กอตั้งขึ้นนี้รวมถึงบริษัทตางๆของสหรัฐฯที่รวมพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพทั่วโลก การกอตั้งในครั้งน้ีมีวัตถุประสงคเพ่ือการจัดการแจกจายพลังงานไฟฟา รวมถึงการใชพลังงานความรอนโดยตรง ป พ.ศ. 2516 องคกรวิทยาศาสตรแหงชาติไดรับมอบหมายใหเปนหนวยงานหลักในเรื่องพลังงานความรอนใตพิภพแหงชาติ ป พ.ศ. 2517 รัฐบาลสหรัฐอเมริกาไดกอตั้งโครงการวิจัยและพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพขึ้น โดยใหอนุมัติเงินกูใหกับโครงการตางๆ อีกทั้งมีการรับประกันทางดานการลงทุนทั้งภาคเอกชนและภาครัฐบาลในการพัฒนาเทคโนโลยีเพ่ือคนหาแหลงทรัพยากรพลังงานความรอนใตพิภพ ป พ.ศ. 2518 คณะบริหารการวิจัยและพัฒนาพลังงานไดกอตั้งขึ้น โดยมีหนวยงานพลังงานความรอนใตพิภพที่รับหนาที่ในการวิจัยและพัฒนาโครงการ อีกทั้งมีการตั้งศูนยพลังงานความรอนขึ้น ณ ศูนยเทคโนโลยีแหงมลรัฐโอเรกอน (Oregon Institute of Technology) โดยศูนยนี้มีหนาที่ในการเผยแพรขอมูลใหแกผูใชและทําการ

95

ประสานงานวิจัยเพ่ือประยุกตใชแหลงพลังงานความรอนในระดับต่ําถึงระดับกลาง ซึ่งหนวยวิจัยพลังงานความรอนใตพิภพสหรัฐฯไดเผยแพรขอมูลเกี่ยวกับการประเมินและแหลงทรัพยากรแหงชาติเปนคร้ังแรก ป พ.ศ. 2520 มีการตั้งกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (The U.S. Department of Energy (DOE)) ขึ้น ป พ.ศ. 2521 มีการบัญญัติกฎหมายเก่ียวกับสาธารณูปโภคขึ้น โดยกฎหมายดังกลาวใหการสนับสนุนการพัฒนาองคกรอิสระและโครงการพลังงานขนาดเล็กที่ตองการพลังงานความรอนเพ่ือใชในการปฏิบัติการ ซึ่งกฎหมายฉบับนี้มีผลตอการพัฒนาแหลงทรัพยากรน้ําอีกหลายๆแหง นอกจากน้ียังมีการจัดตั้งโรงงานผลิตอาหารสําเร็จรูปจากพืชดวยการใชพลังงานความรอนใตพิภพในการใหพลังงานความรอน โรงงานนี้เปนโรงงานแหงแรกในแถบ Brady Hot Springs มลรัฐเนวาดา โดยไดรับเงินค้ําประกันเงินกูเปนจํานวนถึง 3.5 ลานเหรียญสหรัฐฯ เพ่ือเปนคาใชจายในการดําเนินการ หนวยพัฒนาพลังงานความรอนจากหินแหงและรอนถูกกอตั้งขึ้นที่เมืองเฟนตันฮิล (Fenton) มลรัฐนิวเม็กซิโก (New Mexico) และไดผานการตรวจสอบตามกฎตางๆท่ีรางไว ซึ่งหนวยพัฒนาพลังงานนี้ไดรับความชวยเหลือทางดานการเงินจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ และไดเริ่มจัดสรรพลังงานไฟฟาอีก 2 ปตอมา ป พ.ศ. 2522 การพัฒนาพลังงานไฟฟาของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพดวยการใชน้ําเปนตัวกระตุนหลักไดกอตั้งขึ้นเปนคร้ังแรกที่ทุงเมสสาทางดานตะวันออก (East Mesa Field) แถบหุบเขาอิมพีเรียล (Imperial Valley) ในมลรัฐแคลิฟอรเนีย หนวยพัฒนาพลังงานมีชื่อวา บี ซี แมคแคบซ่ึงเปนการนําเอาชื่อของ บี ซี แมคเคบมาใชเปนชื่อศูนยพัฒนาพลังงาน เน่ืองจาก บี ซี แมคเคบนั้นเปนผูนําและประธานบริษัทแมกมา พาวเวอร (Magga Power Company) อีกทั้งยังเปนผูทําการพัฒนางานเกี่ยวกับการพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพในหลายๆ แหง รวมถึงแหลงพัฒนาพลังงานสะอาดเกยเซอร กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ไดจัดตั้งกองทุนสนับสนุนโครงการสาธิตการใชพลังงานโดยตรง ซึ่งกลุมผูที่ไดรับผลประโยชนจากโครงการนี้คือ กลุมบริษัท สํานักงาน หนวยงานพลังงานความรอนในเขตภูมิภาคและผูที่มีธุรกิจเก่ียวกับการเกษตรกรรม

96

ป พ.ศ. 2523 บริษัท แทดเอ็นเทอรไพรส ในมลรัฐเนวาดาเปนผูนําในการใชพลังงานความรอนใตพิภพในการหุงตม การกลั่น และการทําอาหารแหงโดยการใชรวมกับการผลิตที่ใชแอลกอฮอลเปนเชื้อเพลิง นอกจากนี้บริษัทยูโนแคลไดกอตั้งโรงงานแหงแรกในเมืองบรอวลี่ (Brawley) มลรัฐแคลิฟอรเนีย (California) ซึ่งสามารถผลิตพลังงานเปนจํานวน 10 เมกกะวัตต ป พ.ศ. 2524 จากการสนับสนุนทางดานการเงินจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯทําใหบริษัทออแมท (Ormat) ไดทําการสาธิตเทคโนโลยีไดสําเร็จในบริเวณอิมพีเรียลวาเลยในมลรัฐแคลิฟอรเนีย โดยโครงการนี้เปนโครงการที่ทําใหเกิดความเปนไปไดทางเทคโนโลยีของโรงงานที่ใชพลังงานรวมในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งโครงการนี้ประสบผลสําเร็จเปนอยางดี ทําใหบริษัทออแมทสามารถคืนเงินไดภายในระยะเวลาเพียงหน่ึงป และในปเดียวกันนี้เองที่พลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังงานความรอนภายใตผิวโลกแหงแรกในมลรัฐฮาวายไดกอตั้งขึ้น นอกจากนั้นปนี้ยังเปนปที่กระทรวงพลังงานฯ ไดสาธิตการผลิตกระแสไฟฟาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพดวยอุณหภูมิระดับกลางดวยเทคโนโลยีชนิดผสมที่เมืองราฟริเวอร (Raft River) มลรัฐไอดาโฮ (Idaho) ป พ.ศ. 2525 การผลิตพลังงานไฟฟาแบบประหยัดไดเร่ิมตนที่ทุงพลังงานความรอนแถบทะเลแซลตัน มลรัฐแคลิฟอรเนียดวยการใชเทคโนโลยีที่มีชื่อวาคริสตอลเคลียริไฟเออร (Crystallizer-clarifier Technology) ซึ่งเทคโนโลยีประเภทนี้ไดรับการสนับสนุนจากรัฐบาลเพื่อควบคุมระดับความเค็มในบริเวณแถบนี้ ป พ.ศ. 2527 โรงงานผลิตพลังงานขนาด 20 เมกกะวัตตเร่ิมดําเนินการที่บริเวณยูทา รูสเวลล ฮอทสปริง ซึ่งเปนโรงงานจัดสรรพลังงานความรอนใตพิภพแหงแรกของมลรัฐเนวาดาและจัดสรรพลังงานความรอนใตพิภพดวยการใชระบบพลังงานผสม และในปเดียวกันน้ีโรงงานผลิตพลังงานความรอนใตพิภพดวยระบบพลังงานเฮบเบอรดูแอลแฟลช (Heber Dual-flash Power) ในบริเวณเทือกเขาอิมพีเรียล มลรัฐแคลิฟอรเนียสามารถพัฒนากําลังการผลิตไดถึง 50 เมกกะวัตต ป พ.ศ. 2530 เชื้อเพลิงเหลวท่ีเกิดจากพลังงานความรอนใตพิภพถูกใชในการสกัดและกรองเพ่ือคนหาทองในแถบราวนเมาเทนท (Round Mountain) มลรัฐเนวาดา (Nevada)

97

ป พ.ศ. 2532 โรงงานพลังงานรวมระหวางพลังงานความรอนบริสุทธิ์และพลังงานเครื่องยนตที่ไดจากกาซ (Geopressure-geothermal) ไดเร่ิมปฏิบัติการที่พลีเซนท บายู (Pleasant Bayou) มลรัฐเท็กซัส (Texas) ดวยการใชทั้งพลังงานความรอนและกาซมีเทนจากแรงดันใตพิภพ ป พ.ศ. 2534 คณะกรรมการบริหารโครงการพลังงานความรอนใตพิภพโบนีวิลล (Bonneville Power) ไดคัดเลือกสถานที่ 3 แหงแถบบริเวณมหาสมุทรแปซิฟคทางดานตะวันตกเฉียงเหนือเพื่อใชทําการทดลองและสาธิตเก่ียวกับพลังงานความรอนใตพิภพ ป พ.ศ. 2535 ไดมีการกอตั้งโรงผลิตพลังงานความรอนใตพิภพขนาด 25 เมกกะวัตต เพ่ือจัดสรรพลังงานไฟฟาที่ทุงพูนา (Puna Field) ในมลรัฐฮาวาย (Hawaii) ป พ.ศ. 2536 มีการสรางโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพขนาด 23 เมกกะวัตต ที่ใชระบบพลังงานรวมที่เมืองสตรีมโบทสปริงค (Steam-boat Springs) มลรัฐเนวาดา (Nevada) ป พ.ศ. 2537 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯจัดโครงการสนับสนุนแบบบูรณาการระหวางภาครัฐและภาคอุตสาหกรรมเพ่ือสรางความตระหนักใหแกกลุมผูบริโภคที่ใชพลังงานความรอนใตพิภพในการลดการเผาไหมของกาซที่ทําใหเกิดสภาวะเรือนกระจก โดยใหการสนับสนุนการพัฒนาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพมากขึ้นเพื่อที่จะจัดสรรพลังงานไฟฟาไดอยางมีประสิทธิภาพและเพียงพอ ตลอดจนสนับสนุนการใชพลังงานความรอนใตพิภพจากการสูบปม ป พ.ศ. 2538 ไดมีการประยุกตวิธีการพัฒนาระบบที่จําเปนในกระบวนการแยกน้ําออกจากอาหาร (Food-dehydration Facility) ซึ่งเปนกระบวนการที่นํามาใชคัดแยกนํ้าออกจากหัวหอมและกระเทียมจํานวน 15 ลานปอนดตอปที่เมืองเอ็มไพรส (Empire) มลรัฐเนวาดา (Nevada) นอกจากนี้ยังมีการประเมินแหลงพลังงานความรอนที่มีอุณหภูมิต่ําของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯใน 10 มลรัฐทางตะวันตกซึ่งพบวาบอนํ้ารอนเกือบ 9000 แหง และชุมชนทองถิ่น 271 ชุมชนไดเขารวมในโครงการแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีอุณหภูมิสูงกวา 50 องศาเซลเซียส

98

ป พ.ศ. 2543 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ เร่ิมโครงการพลังงานความรอนใตพิภพเพ่ือสนับสนุนการพัฒนาแหลงผลิตพลัง งานความรอนใตพิภพในแถบตะวันตกของสหรัฐฯ ซึ่งไดรับความรวมมือจากผูรวมสนับสนุนเพ่ือพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหมเม่ือเริ่มกอตั้งโครงการเปนจํานวนทั้งสิ้น 21 สถาบัน ป พ.ศ. 2544 โครงการพลังงานความรอนใตพิภพแถบตะวันตกรวมกับกลุมผูแทนจากระบบอุตสาหกรรมและหนวยงานตางๆ เชน กรมที่ดิน (U.S. Bureau of Land Management) และกรมปาไม (U.S. Forest Service) เพ่ือคนหาปญหาและอุปสรรคในการพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพในแถบตะวันตก ผลการรายงานการดําเนินการไดชี้แจงเก่ียวกับรายการปฏิบัติการเฉพาะและขอเสนอแนะตางๆ ซึ่งขอเสนอแนะหลายๆขอน้ันเก่ียวของกับระบบการเชา การไดรับอนุญาตในการใชพ้ืนที่และการเขาไปปฏิบัติการในพื้นที่ของรัฐบาลกลาง เลขาธิการกระทรวงกลาโหมนายเกล นอรตัน (Gail Norton) จัดประชุมเรื่องพลังงานทดแทนรวมกับหนวยงานตางๆท่ีเก่ียวของ เชน กระทรวงกลาโหม กระทรวงพลังงานและหนวยงานอ่ืนๆ เพ่ือแจกแจงรายการปฏิบัติการที่จําเปนสําหรับการสนับสนุนการพัฒนาพลังงานทดแทน ขอเสนอแนะจากการประชุมมุงเนนเรื่องคําส่ังที่ควรเพ่ิมเติมในการออกสัญญาเชาพ้ืนที่และการอนุญาตใหใชพ้ืนที่ของรัฐบาลกลาง ป พ.ศ. 2545 โครงการพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพถูกจัดตั้งขึ้นโดยกลุมพัฒนาพลังงานใน 5 มลรัฐ ไดแก มลรัฐเนวาดา มลรัฐไอดาโฮ มลรัฐนิวแมคซิโก มลรัฐโอเรกอนและมลรัฐวอชิงตัน ซึ่งกลุมสมาชิกไดแจกแจงรายนามขององคกรที่ไดรับผลประโยชนรวม สวนกลุมปฏิบัติการไดชี้แจงเก่ียวกับปญหาและอุปสรรคในการพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพในแตละมลรัฐ นอกจากน้ันยังไดมีการรวมกลุมสมาชิกที่สนใจในการเขารวมแกไขปญหาตางๆ ที่มีในขณะนั้น ป พ.ศ. 2546 มีการจัดตั้งกลุมปฏิบัติการพลังงานความรอนใตพิภพแหงมลรัฐยูทาร (DOE: EERE: A History of Geothermal Energy in the U.S., 2008) 2. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานความรอนใตพิภพ ความรอนจากใตผิวโลกหรือที่เรียกอีกอยางหน่ึงวา ความรอนใตพิภพ นั้นเกิดจากการรวมกันของคําวา Geo ที่แปลวาโลก และ Thermal ที่แปลวาความรอน มนุษยสามารถนําพลังงานความรอนใตพิภพมาใชไดโดยการขุดเจาะบอนํ้าหรือบอไอนํ้าซ่ึงมีลักษณะคลายกับการขุดเจาะบอนํ้ามัน พลังงานความรอนใต

99

พิภพเปนพลังงานที่มีปริมาณมหาศาลที่ยังไมมีการนํามาใชใหเปนประโยชน และยังเปนแหลงพลังงานสะอาดที่ไมปลอยกาซคารบอนไดออกไซด ดังน้ันจึงกอใหเกิดภาวะโลกรอนเพียงเล็กนอย อีกทั้งยังเปนแหลงพลังงานที่ผูบริโภคสามารถพึ่งพาได ซึ่งพลังงานความรอนใตพิภพที่สามารถนํามาใชไดนั้นมีปริมาณสูงถึง 95 เปอรเซ็นต นอกจากน้ันพลังงานความรอนใตพิภพยังเปนพลังงานที่สามารถผลิตขึ้นใชเองไดภายในประเทศซ่ึงจะชวยลดอัตราปริมาณน้ํามันนําเขาจากตางประเทศ แหลงพลังงานความรอนน้ันสามารถพบไดที่บริเวณพื้นดินที่ตื้นในระดับผิวดินไปจนถึงบริเวณน้ํารอนและหินที่อยูลึกลงไปเปนระยะทางหลายไมลภายใตผิวโลก โดยบริเวณที่ลึกลงไปกวาน้ันจะเปนชั้นของหินเหลวที่รอนที่เรียกวาแมกมา (Magma) ซึ่งการนําเอาพลังงานความรอนขึ้นมาใชนั้นสามารถทําไดดวยการใชทอที่มีความยาวตั้งแตหนึ่งไมลหรือที่มีความยาวมากกวาน้ันฝงลงไปในบอนํ้าใตดินเพ่ือดักจับไอความรอนและน้ําที่รอนมากๆโดยการนําขึ้นมาสูผิวดินเพ่ือประยุกตใชกับการทํางานในแบบตางๆ ซึ่งในประเทศสหรัฐฯบอแหลงพลังงานความรอนใตพิภพสวนใหญนั้นจะอยูในมลรัฐทางแถบตะวันตก เชน มลรัฐอลาสกาและมลรัฐฮาวาย (DOE: EERE: Geothermal Basics, 2008) 3. เทคโนโลยีพลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานความรอนใตพิภพเปนพลังงานท่ีมีศักยภาพสูง และจัดไดวาเปนพลังงานที่ชวยสงเสริมใหประเทศสหรัฐอเมริกามีความกาวหนาทางดานการผลิตพลังงานไฟฟาที่มาจากพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน ซึ่งพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนพลังงานชนิดหน่ึงที่ใหพลังงานแกผูบริโภคอยางตอเนื่องเชนเดียวกันกับพลังงานท่ีไดจากซากพืชซากสัตว จึงทําใหราคาพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดนั้นลดลง ทั้งน้ีตั้งแตป พ.ศ. 2523 ราคาพลังงานไฟฟาน้ันไดลดลงอยางนอย 50 เปอรเซ็นต จึงทําใหพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานความรอนใตพิภพนั้นสามารถแขงขันกับพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังงานจากซากพืชซากสัตวได ดังนั้นอัตราพลังงานไฟฟาในปจจุบันจึงอยูที่ 4.5-7.3 เซนตตอกิโลวัตตตอชั่วโมง จากการประเมินสภาพภูมิประเทศของสหรัฐอเมริกาพบวาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพทั่วประเทศนั้นสามารถใหพลังงานไฟฟาไดประมาณ 95,000-150,000 เมกกะวัตต ซึ่งพลังงานจํานวน 22,000 เมกกะวัตตนั้นเปนปริมาณพลังงานที่เหมาะสมและสามารถนํามาใชผลิตพลังงานไฟฟาได และเนื่องจากการที่รัฐบาลใหการสนับสนุนการผลิตพลังงานความรอนใตพิภพอยางตอเน่ือง จึงทําใหดูเหมือนวาภายในทศวรรษหนาน้ันสหรัฐอเมริกาจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดปริมาณมากขึ้นถึง 8,000-15,000 เมกกะวัตต จากเหตุผลดังกลาวจึงทําใหรัฐบาลสหรัฐฯไดมุงเนนพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานความรอนใตพิภพประเภทตางๆดังตอไปน้ี (Union of Concerned Scientists: How Geothermal Energy Works, n.d.)

100

3.1 ระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ (Enhanced Geothermal Systems (EGS))

ระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ มีชื่อวา Enhanced Geothermal Systems (EGS) หรือ Engineered Geothermal Systems ซึ่งการทํางานของเคร่ืองนี้มีแนวโนมที่จะชวยเพ่ิมประสิทธิภาพการใชพลังงานความรอนใตพิภพ โดยระบบพลังงานความรอนใตพิภพในปจจุบันน้ีมีแนวคิดมาจากพลังงานน้ําในอางเก็บนํ้า (Hydropower) ซึ่งระบบน้ีมีเพียงบางพื้นที่ในแถบตะวันตกของสหรัฐฯเทาน้ันและยังเปนระบบที่ไดชื่อวาเปนระบบพลังงานความรอนใตพิภพที่ใหผลตอบแทนเร็วที่สุด

ระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพชวยในการขยายพื้นที่ของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพในบริเวณตางๆในแถบตะวันตกของสหรัฐฯและอีกหลายๆแหงทั่วประเทศ ปริมาณพลังงานความรอนใตพิภพมากกวา 100,000 เมกกะวัตตอาจจะถูกนํามาใชไดทั่วสหรัฐฯ ซึ่งมีรายงานวาปริมาณพลังงานความรอนใตพิภพนั้นเพ่ิมขึ้นถึง 40 เทาจากเดิม ซึ่งพลังงานเหลาน้ีเปนพลังงานจํานวน 10 เปอรเซ็นตของพลังงานไฟฟาที่ใชทั่วสหรัฐอเมริกา และแสดงใหเห็นวาพลังงานชนิดน้ีเปนพลังงานที่ผลิตไดภายในประเทศอีกทั้งยังเปนพลังงานที่ไดรับการยอมรับในดานความสะอาดและเปนพลังงานที่สามารถพ่ึงพาได หลักการของระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพคือการสกัดความรอนโดยการทําใหดินที่อยูดานลางของผิวดินน้ันแยกตัวเพ่ือทําใหน้ําสามารถซึมผานออกมาได ในการสรางระบบการเพ่ิมประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพนั้นตองอาศัยหลักการที่ของเหลวสามารถซึมผานชั้นหินตามธรรมชาติไดดวยการที่น้ําสามารถซึมผานพ้ืนที่วางระหวางชั้นหิน น้ําที่ถูกสูบฉีดเขาไปน้ันจะสัมผัสกับชั้นหินรอน แลวไหลกลับขึ้นมาสูผิวดินโดยผานทอผลิตเหมือนกับพลังงานที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพจึงเปรียบไดกับอางเก็บนํ้าที่ถูกสรางขึ้นเพ่ือเพ่ิมปริมาณของแหลงพลังงานที่มีไมเพียงพอ หรือแหลงพลังงานที่เกิดจากการที่สารเหลวน้ันซึมผานชั้นหินเพ่ือนําเอาพลังงานความรอนขึ้นมาใช (DOE: EERE: How an Enhanced Geothermal System Works, 2006)

3.1.1 พลังงานความรอนใตพิภพและระบบการเพ่ิมประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ ความรอนนั้นมีอยูทุกหนทุกแหงในโลกและความรอนจากโลกนั้นไมมีวันหมดสิ้น ซึ่งแตกตาง

จากนํ้าที่พบไดเพียงบางพื้นที่เทาน้ัน ปริมาณการแทรกซึมเปนตัววัดอยางหน่ึงที่ใชวัดความยากงายของการแทรกซึมของของเหลวผานชั้นหิน ซึ่งสารเหลวนั้นสามารถที่จะแทรกซึมผานชั้นหินไดตามชองวาง รอยแตก รอยตอ รอยเลื่อนของเปลือกโลก และในกรณีที่ของเหลวผานชั้นหินไดอยางงายดายจะสงผลใหเกิดการแทรกซึมอยางรวดเร็ว อยางไรก็ตามเม่ือการแทรกซึมเขาสูชั้นหินที่ลึกลงไป ปริมาณของเหลวที่ซึมผานชั้นหินจะนอยลงเน่ืองจากการอัดตัวที่แนนขึ้นของชั้นหิน เม่ือใดก็ตามที่ความรอน น้ําที่ประกอบดวยธาตุและกาซตางๆ รวมทั้งหินที่สารเหลวสามารถไหลผานไดรวมตัวกันและมาบรรจบกันในบอนํ้ารอนน้ัน จะมีคุณสมบัติที่ทําใหบอนํ้ารอนธรรมชาติเหลาน้ีมี

101

คุณสมบัติที่สารเหลวไมสามารถซึมผานไดหรือซึมผานไดชา เชน ลักษณะทางธรณีวิทยาบางอยางที่มีผลตอการซึมผานของสารเหลว บอน้ํารอนเหลาน้ีจะมีลักษณะของการเรียงชั้นของหินเปนหลายๆชั้น หรือมีชั้นหินที่แข็งกวาขวางก้ันหินที่ความแข็งนอยกวา (Caprock) จะมีผลทําใหเกิดการขวางกั้นบอนํ้าและมีคุณสมบัติเปนตัวก้ันความรอน ซึ่งจากลักษณะเฉพาะขางตนจึงทําใหบริเวณบอนํ้าดังกลาวมีคุณสมบัติในการเก็บรักษาความรอนไดดีกวาบริเวณอ่ืนๆ และถาบอนํ้ารอนเหลาน้ีมีปริมาณสารเหลวที่อุณหภูมิและความดันที่พอเหมาะ ก็จะทําใหสารเหลวเหลาน้ีมีลักษณะบางประการที่จะนําไปใชในการผลิตกระแสไฟฟาหรือใชเปนทอสําหรับนําความรอนได แหลงความรอนธรรมชาติเกิดขึ้นไดเน่ืองจากการรวมตัวกันของคุณสมบัติตางๆ อยางเหมาะสม เชน ปริมาณความรอน ปริมาณสารเหลวและคุณสมบัติการแทรกซึมสูแหลงพลังงานความรอน ซึ่งคุณสมบัติตางๆท่ีพอเหมาะสมดังกลาวไมสามารถคนพบไดทุกแหงในโลก แตมนุษยสามารถนําความรูทางวิศวกรรมมาใชเพ่ือทําใหเกิดแหลงพลังงานความรอนธรรมชาติที่เปนประโยชนในเชิงเศรษฐกิจไดโดยเรียกระบบดังกลาวน้ีวา ระบบการเพ่ิมประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ (Enhanced Geothermal Systems) ปจจุบันนี้ระบบอุตสาหกรรมพลังงานความรอนใตพิภพนับไดวาเปนระบบพลังงานอยางหน่ึงที่สนับสนุนเศรษฐกิจทั้งในสหรัฐฯและประเทศตางๆทั่วโลก เชน การตั้งโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาภายในประเทศที่เกิดจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพขนาด 3,000 เมกกะวัตตใน 5 มลรัฐทางแถบตะวันตก โดยที่สมาคมพลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy Association) ไดคาดการณเอาไววาสหรัฐอเมริกานาจะมีความตองการพลังงานไฟฟาเพ่ิมขึ้นเปนสองเทาจากปจจุบันภายในชวงระยะเวลา 5 ป ซึ่งความตองการดังกลาวนั้นไดกลายมาเปนประเด็นการสนับสนุนที่จะตองคํานึงถึงทั้งในระดับภาครัฐและรัฐบาลกลาง เน่ืองจากโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาเหลาน้ีจะตองใชน้ํารอนและไอน้ําจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพเปนแหลงพลังงานตนกําเนิด ซึ่งกระทรวงพลังงานไดทําการประเมินไววา พลังงานความรอนใตพิภพในระดับใตดินที่มีความลึกตั้งแต 3-10 กิโลเมตร รวมถึงพลังงานความรอนใตพิภพสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดตั้งแต 100,000 เมกกะวัตตขึ้นไปภายในระยะเวลา 50 ปโดยการใชระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ

3.1.2 ข้ันตอนและเทคโนโลยีของระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ การสํารวจระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพและสรางโรงงานผลิต

พลังงานไฟฟามี 5 ขั้นตอนดังตอไปน้ี 1. การสํารวจพ้ืนที่ 2. การจัดสรรและปรับพื้นที่แหลงพลังงานความรอนใตพิภพ 3. การจัดสรรพ้ืนที่ในการเจาะขุดทอ 4. การดําเนินการปฏิบัติการดวยการใชพลังงานจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพ

102

5. การดําเนินการจัดตั้งแหลงผลิตกระแสไฟฟา การดําเนินงานแตละขั้นตอนขางตนตองอาศัยหลักการทํางานของเทคโนโลยีตางๆที่เฉพาะตัวและเหมาะสมกับสภาวะแวดลอมของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพน้ันๆ ซึ่งเทคโนโลยีในปจจุบันไดปรับวิธีการเพ่ือใหเหมาะสมกับความตองการของกลุมพัฒนาระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ โดยระดับความตองการหรือประเภทของเทคโนโลยีไดที่กําหนดเอาไวนั้นขึ้นกับชวงระยะเวลาของการใชงานตามความเหมาะสม การสรางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่มีขนาดใหญ เชน โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่มีขนาด 100,000 เมกกะวัตตขึ้นไปน้ันตองใชเทคโนโลยีที่ซับซอนและมีคุณสมบัติตางๆท่ีเหมาะสม เชน ลักษณะของพ้ืนที่ที่ใชในการสรางโรงงานผลิตกระแสไฟฟา แหลงพลังงานความรอนใตพิภพ การปรับและพัฒนาพ้ืนที่สําหรับขุดเจาะทอเพ่ือใชในการจัดสงน้ํารอน รวมถึงระบบการทํางานที่เหมาะสมตอการขุดเจาะตลอดจนเทคโนโลยีในการปรับใชพลังงาน ซึ่งเทคโนโลยีที่ใชนั้นจะตองเหมาะสมกับโครงการพัฒนาที่มีอยูเดิมและเอ้ือตอการขยายโรงงานพลังงานความรอนที่เกิดจากนํ้าอีกดวย และเพื่อเปนการทําใหระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพเปนแหลงพลังงานที่สงเสริมสภานภาพเศรษฐกิจของประเทศในปจจุบัน กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ จึงมีความจําเปนตองสรางและรักษาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีผลตอโครงการตางๆท้ังในปจจุบันและอนาคต ในสวนของบอเก็บพลังงานความรอนใตพิภพนั้นเกิดขึ้นจากการขุดเจาะทอลงไปยังชั้นหินรอน น้ําหรือสารเหลวจะไหลผานตามชองวางตางๆและรับความรอนจากแหลงตนกําเนิดพลังงานความรอน ในขณะที่สารเหลวที่ไหลไปตามเสนทางที่สามารถผานไปไดก็จะรับเอาพลังงานความรอนไปดวย จากน้ันก็จะไหลไปยังบอเก็บพลังงานแลวผานตอไปยังทอผลิตพลังงานที่ไหลผานโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่อยูดานบน หลังจากนั้นสารเหลวดังกลาวก็จะเดินทางออกจากโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาผานไปยังทออัดฉีด ซึ่งระบบดังกลาวเปนระบบที่เกิดขึ้นเปนวงจรหมุนเวียน และถาโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาใชระบบวงจรหมุนเวียนผสมแบบปด (Closed-loop Binary Cycle) ในการผลิตกระแสไฟฟาก็จะไมมีสารเหลวใดๆที่จะระเหยสูชั้นบรรยากาศ ดังนั้นโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่ใชระบบดังกลาวจะปลอยเพียงไอน้ําที่เกิดจากการระเหยของน้ําสูชั้นบรรยากาศเทาน้ัน ซึ่งไอน้ําที่ไดนั้นยังสามารถนํามาใชประโยชนในระบบการทําความเย็นไดอีกดวย

3.1.3 คําอภิธานศัพทเก่ียวกับระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ ไดแก ทอสูบฉีดนํ้าสูใตดิน (Injection Well)

ทอสูบฉีดนํ้าสูใตดินจะถูกเจาะลงไปใตดินซึ่งมีคุณสมบัติทําใหน้ําสามารถซึมไหลผานชั้นหินได ลักษณะของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพประเภทนี้เปนการใชพลังงานความรอนจากช้ันหิน ซึ่งมีแนวโนมเปนแหลงพลังงานความรอนที่มีพลังงานมหาศาลในอนาคต

103

การสูบฉีดน้ําลงสูชั้นใตดิน (Injecting Water) น้ําที่ถูกฉีดสูชั้นใตดินน้ันตองถูกฉีดดวยความดันที่เพียงพอเพื่อใหสามารถแทรกซึมหรือเปดรอยแยกของชั้นใตดินภายในบริเวณแหลงเก็บนํ้าและชั้นหินรอนใตดินได

การแยกชั้นดินดวยการสูบฉีดนํ้า (Hydro-fracture) การสูบฉีดนํ้าน้ันเปนการทําใหเกิดการแยกของชั้นดินในพื้นที่อยางตอเนื่อง โดยจะสงนํ้าจากทอสูบฉีดไปในแองเก็บนํ้าและชั้นหินรอนใตดิน ซึ่งกระบวนการนี้เปนขั้นตอนที่สําคัญของระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ

ทอดูดน้ําที่ผานชั้นของหินรอน (Doublet) ทอนี้จัดเปนทอที่สองที่เจาะลงไปใตดินเพ่ือดูดนํ้าที่ไหลผานชั้นหินรอนกลับมาใชเพ่ือที่จะกระตุนระบบการแยกของชั้นใตดินจากขั้นตอนแรก และทําใหน้ําไหลเวียนเพ่ือสกัดเอาความรอนจากชั้นหินที่มีความรอนขึ้นมาใชได

ทอดูดน้ําเพ่ิมเติม (Multiple Wells) ทอดูดนํ้าจากใตดินที่ถูกเจาะเพ่ิมน้ันจะมีหนาที่ในการดูดน้ําที่ผานชั้นหินรอนเพ่ือใหไดพลังงานตามที่ตองการ (DOE: EERE: Text Versions of How an Enhanced Geothermal System Works Animation, 2006)

3.1.4 การพัฒนาและการทํางานของระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพ

ขั้นตอนที่สําคัญสําหรับระบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานความรอนใตพิภพมีดังตอไปน้ี 1. มีการจัดหาพ้ืนที่เปนขั้นตอนการเลือกพ้ืนที่ที่มีคุณสมบัติที่เหมาะสมตอการทํางาน และการพัฒนาแหลง

พลังงานความรอนใตพิภพ รวมถึงการเลือกพ้ืนที่ที่จะทําการขุดเจาะทอสําหรับจัดสงน้ํา 2. มีการสรางแหลงผลิตพลังงานจากพลังงานความรอนใตพิภพเปนขั้นตอนการขุดเจาะทอสําหรับจัดสงนํ้า

เขาสูระบบและขุดเจาะทอสําหรับผลผลิตที่จะเกิดขึ้น รวมถึงมีการวางแผนการผลิตและการเพิ่มประสิทธิภาพระบบเพื่อใหไดพลังงานมากที่สุด

3. มีขั้นตอนการดําเนินการผลิตพลังงานจากพลังงานความรอนใตพิภพ ซึ่งขั้นตอนนี้เปนขั้นตอนที่ทําการกําหนดระบบในการทํางาน เชน กําหนดลักษณะการสงนํ้าเขาสูระบบและการรับพลังงานท่ีผลิตไดจากระบบใหดําเนินไปอยางตอเนื่องและทํางานไดอยางราบร่ืน ดังแสดงในรูปที่ 4.1 (DOE: EERE: Enhanced Geothermal Systems Technologies, 2008)

104

รูปที่ 4.1 แสดงขั้นตอนการพัฒนาและการปฏิบัติการของระบบพลงังานความรอนใตพิภพ

(ที่มา : DOE: EERE: Enhanced Geothermal Systems Technologies, 2008)

3.2. ระบบพลังงานความรอนที่เกิดจากน้ํารอนหรือไอนํ้า (Hydrothermal Power Systems) เทคโนโลยีที่ใชในการเปลี่ยนพลังงานของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่นํามาใชเพ่ือเปลี่ยน

พลังงานน้ําใหไปเปนพลังงานไฟฟามี 3 ประเภท ไดแก ระบบไอแหง (Dry Steam) ระบบแฟลชสตรีม (Flash) และระบบผสม (Binary Cycle) สวนการเลือกระบบเทคโนโลยีที่นํามาใชในการผลิตพลังงานไฟฟานั้นขึ้นอยูกับลักษณะของสารเหลว ซึ่งอาจจะเปนไอน้ําหรือนํ้าก็ได นอกจากน้ันสิ่งที่ยังตองคํานึงถึงคืออุณหภูมิของสารเหลวนั้นๆ สําหรับรายละเอียดของเทคโนโลยีดังกลาว แสดงไวในหัวขอ 3.2.1-3.2.3

3.2.1 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบไอแหง (Dry Steam Power Plant) แหลงผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบไอแหง ใชไอน้ําที่มีอุณหภูมิสูงที่ไดจากแหลงพลังงาน

ความรอนใตพิภพที่ตอมาจากทอสงพลังงานความรอน ไอนํ้าจะสงพลังงานเพื่อหมุนกังหันซ่ึงจะทําใหเกิดพลังงานไฟฟา หลักการการผลิตกระแสไฟฟาดวยไอแหงนี้ไมจําเปนตองเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิล (ซึ่งเปนเชื้อเพลิงที่ไดจากซากดึกดําบรรพ) เชน ถานหิน น้ํามันและกาซธรรมชาติ เปนตน การผลิตพลังงานไฟฟาโดยทําใหกังหันหมุนน้ันไมมีความจําเปนตองอาศัยการขนสงและการจัดเก็บเชื้อเพลิง การผลิตกระแสไฟฟาประเภทนี้เปนการผลิตกระแสไฟฟาที่เกาแกที่สุดโดยมีการใชคร้ังแรกที่เมือง Lardarello ประเทศอิตาลีในป พ.ศ. 2447 และยังคงใชตอเน่ืองมาจนถึงปจจุบัน สําหรับในสหรัฐอเมริกาก็มีการใชระบบดังกลาวในการผลิต

105

กระแสไฟฟาที่แหลงพลังงานความรอนเกยเซอร (The Geysers) มลรัฐแคลิฟอรเนียทางตอนเหนือ โดยท่ีแหลงผลิตกระแสไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพแหงน้ีเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่ใหญที่สุดในโลก อีกทั้งระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดังกลาวจะปลอยเพียงแคไอนํ้าและกาซเพียงเล็กนอยออกมาสูบรรยากาศโลกเทาน้ันจึงถือไดวาระบบการผลิตพลังงานไฟฟาประเภทนี้ไมกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศ ดังในรูปที่ 4.2

รูปที่ 4.2 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบไอแหง (ที่มา : DOE: EERE: Hydrothermal Power Systems, 2008)

3.2.2 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบแฟลชสตรีม (Flash Steam Power Plant)

แหลงผลิตกระแสไฟฟาดวยระบบแฟลชสตรีมเปนการผลิตพลังงานไฟฟาดวยการใชสารเหลวที่มีอุณหภูมิสูงมากกวา 360 องศาฟาเรนไฮด (182 องศาเซลเซียส) เม่ือใดที่สารเหลวถูกพนเขาไปในแทงคและกักเก็บไวดวยความดันที่ต่ํากวาความดันของสารเหลวนั้นๆ สารเหลวเหลาน้ันจะระเหยเปนไออยางรวดเร็วหรือที่เรียกวาแฟลช (Flash) ไอของสารเหลวที่ระเหยออกมาจะดันกังหันที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟา สวนสารเหลวที่เหลืออยูในแทงคจะถูกแปรสภาพใหกลายเปนไออีกครั้งเม่ือสารเหลวเหลาน้ันผานไปยังแทงคที่สอง และไอที่ไดจากสารเหลวที่เหลือก็จะทําการหมุนกังหันเพ่ือผลิตกระแสไฟฟาเชนเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 4.3

106

รูปที่ 4.3 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบแฟลชสตรีม

(ที่มา : DOE: EERE: Hydrothermal Power Systems, 2008)

3.2.3 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบผสม (Binary-Cycle Power Plant) น้ําในบริเวณแหลงพลังงานความรอนใตพิภพสวนใหญนั้นจะมีอุณหภูมิปานกลาง (ต่ํากวา

400 องศาฟาเรนไฮด) กระแสไฟฟาที่ผลิตไดจากนํ้าในแหลงผลิตกระแสไฟฟาในบริเวณดังกลาวจึงตองผานกระบวนการผลิตดวยระบบผสม น้ําที่ไดจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพและน้ําที่เหลือจากระบบขั้นตนซึ่งมีจุดเดือดต่ํากวา 212 องศาฟาเรนไฮด จะผานไปยังเคร่ืองแปลงความรอน ความรอนของนํ้าที่มาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพจะทําใหน้ําที่เหลือถูกแปลงสภาพใหไปเปนไอน้ําและเกิดแรงผลักใหกังหันทํางาน จากหลักการทํางานดังกลาวจึงเรียกระบบน้ีวาระบบวงจรปด (Closed-loop System) ซึ่งระบบนี้จะไมมีน้ําหรือสารระเหยใดๆลอยสูชั้นบรรยากาศ โดยปกติแลวนํ้าที่มีอุณหภูมิปานกลางจะเปนแหลงพลังงานความรอนใตพิภพอยางดี ทั้งน้ีแหลงผลิตกระแสไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพในอนาคตจะใชระบบผสมในการผลิตกระแสไฟฟา ดังรูปที่ 4.4

107

รูปที่ 4.4 แสดงระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยระบบผสม

(ที่มา : DOE: EERE: Hydrothermal Power Systems, 2008)

จากเทคโนโลยีทั้ง 3 ประเภทที่ไดกลาวมาแลวขางตน นับวาเปนการใชแหลงผลิตพลังงานความรอนใตพิภพเพียงบางสวนเทาน้ัน ภายใตผิวโลกน้ันยังมีพลังงานความรอนอีกมากมายตลอดจนชั้นหินที่ไดรับความรอนโดยตรงจากหินเหลวรอนภายใตผิวโลก ในปจจุบันไดมีการพัฒนาเทคโนโลยีเหลาน้ีเพ่ือที่จะขุดเจาะเขาไปในชั้นหิน โดยการฉีดนํ้าเย็นเขาไปในทอเพ่ือใหไหลผานชั้นหินตางๆท่ีรอนและเปลี่ยนเปนนํ้ารอนแลวจึงสงกลับขึ้นมาทางอีกทอหน่ึง นักวิจัยมีความหวังวาในอนาคตพวกเขาจะสามารถพัฒนาเทคโนโลยีใหมีความกาวหนาเพ่ือนําพลังงานความรอนจากหินเหลวแมกมาเหลาน้ีมาใชประโยชนไดมากขึ้น

3.2.4 การผลิตกระแสไฟฟาในอนาคตที่เกิดจากพลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานความรอนที่ไดจากไอน้ําและน้ํารอนใตพิภพนั้นเปนเพียงพลังงานสวนหนึ่งของแหลง

พลังงานความรอนใตพิภพ นักคนควาวิจัยเชื่อวาทรัพยากรธรรมชาติจําพวกหินหนืดหรือหินแมกมา (Magma) ที่อยูใตผิวโลกนั้นยังสามารถนํามาใชเปนแหลงพลังงานที่ไมมีวันหมดสิ้น อีกทั้งแหลงทรัพยากรเหลาน้ันยังเปนแหลงพลังงานสะอาดและมีราคาถูก จากเหตุผลดังกลาวจึงทําใหมีการพัฒนาเทคโนโลยีเพ่ือใชผลิตกระแสไฟฟาจากวัตถุดิบธรรมชาติอยางตอเน่ือง

สหรัฐอเมริกาพยายามนําเอาเทคโนโลยีตางๆมาใชเพ่ือทําใหพลังงานความรอนใตพิภพเปนพลังงานหลักในการผลิตกระแสไฟฟาใหกับประเทศ ซึ่งวัตถุประสงคหลักในการดําเนินการดังกลาวก็คือ การเพ่ิมปริมาณผลผลิตเพ่ือแขงขันทางดานราคากับการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานประเภทอื่น ดังน้ันกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ จึงรวมมือกับหนวยงานอุตสาหกรรมตางๆที่เก่ียวของกับพลังงานความรอนใตพิภพโดยตั้งเปาหมายที่จะดําเนินการผลิตพลังงานไฟฟาใหอยูในราคาประมาณ 0.03-0.05 เหรียญสหรัฐฯ

108

ตอกิโลวัตตตอชั่วโมง จากวัตถุประสงคดังกลาวกระทรวงพลังงานสหรัฐฯเชื่อวาจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดเพ่ิมขึ้นถึง 15,000 เมกกะวัตตภายในทศวรรษหนา

3.2.5 การสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดตระหนักถึงคุณคาของพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังงานความ

รอนใตพิภพจึงใหการสนับสนุนในหลายๆดานเก่ียวกับโปรแกรมตางๆท่ีสงเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีที่เก่ียวของกับพลังงานความรอนใตพิภพ ทั้งน้ีการสนับสนุนดังกลาวเกิดขึ้นจากการใหความรวมมือของหนวยงานตางๆ เชน การรวมมือจากรัฐสภาในการสนับสนุนเกี่ยวกับพลังงานความรอนใตพิภพและพลังงานทดแทน การใหเงินสนับสนุนจํานวนหลายลานเหรียญสหรัฐฯเพ่ือการวิจัย รวมถึงการพัฒนาหองทดลองแหงชาติและมหาวิทยาลัยตางๆ อีกทั้งยังใหนักสํารวจในหลายๆสาขาทําการสํารวจเพ่ือคนหาแหลงพลังงานและทําการคนควาลักษณะทางธรณีวิทยาและเคมีวิทยาตลอดจนการขุดเจาะ ความเหมาะสมในการเลือกแหลงผลิตและหลักการปฏิบัติการของเครื่องมือเครื่องใชตางๆ ซึ่งปฏิบัติการดังกลาวยังไดรับการประสานงานกับโครงการนํารองตางๆทางภาคตะวันตกอีกดวย นอกเหนือจากน้ันยังไดรับความรวมมือจากเจาหนาที่ภาครัฐและหนวยงานทองถิ่นและผูที่มีสวนเก่ียวของในการกําจัดอุปสรรคและส่ิงกีดขวางของการพัฒนาพลังงานความรอนใตพิภพ (DOE: EERE: Hydrothermal Power Systems, 2008)

3.3. การใชพลังงานความรอนใตพิภพโดยตรง น้ําในแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีอุณหภูมิต่ําถึงปานกลาง (68-302 องศาฟาเรนไฮดหรือ 20-150 องศาเซลเซียส) ที่มีอยูทั่วไปในสหรัฐฯสามารถใหพลังงานความรอนโดยตรงแกที่อยูอาศัย โรงงานและแหลงเศรษฐกิจตางๆ ซึ่งการใชพลังงานจากสารเหลวท่ีไดมาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนการใชพลังงานโดยตรงหรือเรียกอีกอยางหนึ่งวา การปฏิบัติการแบบแคสเคด (Cascade Operation) การใชพลังงานความรอนใตพิภพโดยตรงภายในที่พักอาศัยหรือแหลงอุตสาหกรรมเปนการใชพลังงานที่มีคาใชจายต่ํากวาการใชพลังงานจากเชื้อเพลิงประเภทอ่ืนๆ ซึ่งผูบริโภคสามารถประหยัดพลังงานไดมากถึง 80 เปอรเซ็นตเม่ือเทียบกับการใชเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว การใชพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนการใชพลังงานที่สะอาดและกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศเพียงเล็กนอยเทาน้ันเม่ือเทียบกับการกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศจากการใชเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว

3.3.1 แหลงพลังงานความรอนที่สามารถนํามาใชเปนพลังงานไดโดยตรง แหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีอุณหภูมิต่ําและอยูทางดานตะวันตกของสหรัฐฯ มี

แนวโนมที่จะไดรับการพัฒนาเพ่ือนํามาใชกับเทคโนโลยีใหมๆ ผลการสํารวจจาก 10 มลรัฐทางภาคตะวันตกพบวา มีทอและบอนํ้าพุจากแหลงพลังงานความรอนมากกวา 9000 แหงและยังพบอีกวามีแหลงพลังงาน

109

ความรอนที่มีอุณหภูมิต่ําถึงระดับปานกลางมากกวา 900 แหง ซึ่งแหลงพลังงานความรอนนับรอยน้ันเปนแหลงพลังงานความรอนที่สามารถใหพลังงานความรอนไดโดยตรง จากการสํารวจพบวามีแหลงพลังงานความรอนที่มีอุณหภูมิสูงกวา 122 องศาฟาเรนไฮด (50 องศาเซลเซียส) จํานวน 271 แหง ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมและสามารถนําเอาพลังงานความรอนมาใชไดโดยตรง หากมีการใชพลังงานความรอนจากแหลงพลังงานเหลาน้ีในการใหพลังงานแกตึกอาคารตางๆ แลวจะสงผลทําใหประหยัดนํ้ามันเชื้อเพลิงไดมากถึง 18 ลานบาเรลตอป

3.3.2 หลักการเพิ่มเติมที่ใชในการคนหาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพ นอกจากหลักการตางๆซึ่งใชในการคนหาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่ไดกลาวมาแลว

ขางตน ยังมีหลักการเพ่ิมเติมบางประการที่เปนองคประกอบในการพิจารณาหาแหลงพลังงานความรอนใตพิภพ ไดแก ผลผลิตที่จะไดจากแหลงพลังงานความรอน การทํางานของระบบเครื่องกลอยางมีประสิทธิภาพ และระบบการกําจัดของเสีย รวมถึงทอสงพลังงานหรือบอจัดเก็บสารเหลวที่ไดจากพลังงานความรอนใตพิภพที่เย็นแลว

3.3.3 การปฏิบัติการโดยการใชความรอนโดยตรงจากโลก 3.3.3.1 ระบบการใหพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลาง (District

Heating) หรือในบริเวณที่จํากัดพ้ืนที่ (Space Heating) การใชแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีอุณหภูมิต่ําโดยสวนใหญแลวจะนํามาใชใน

อุตสาหกรรมที่ใหพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลาง (District Heating) การใหพลังงานความรอนในบริเวณที่จํากัดพ้ืนที่ (Space Heating) อุตสาหกรรมเพาะปลูกพืชในโรงเรือน (Greenhouse facility) และอุตสาหกรรมเพาะเลี้ยงสัตวน้ํา (Aquaculture Facility) จากการสํารวจเม่ือป พ.ศ. 2539 พบวามีการประยุกตใชพลังงานเหลาน้ีมากถึง 5.8 พันลานเมกกะจูล (Megajoules) ของพลังงานความรอนใตพิภพในแตละป ซึ่งพลังงานดังกลาวนั้นเทียบเทากับปริมาณพลังงานที่ไดจากน้ํามันเชื้อเพลิงจํานวน 1.6 ลานบาเรล มีหนวยงานมากกวา 120 แหงในสหรัฐฯที่ใชพลังงานความรอนใตพิภพจากระบบการใหพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลางหรือการใหพลังงานความรอนในบริเวณที่จํากัดพ้ืนที่ โดยระบบการใหพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลาง (District Heating) จะทําการแจกจายน้ําที่มีอุณหภูมิสูงจากทอพลังงานความรอนไปยังกลุมทอที่เชื่อมตอเขาไปยังที่อยูอาศัยหรือกลุมสํานักงาน แตระบบการใหพลังงานความรอนในบริเวณที่จํากัดพ้ืนที่ (Space Heating) จะใหพลังงานความรอนเฉพาะพ้ืนที่ดวยการใชทอหน่ึงทอตอการสงจายพลังงานใหกับแหลงรับพลังงานหน่ึงแหง ซึ่งระบบการใหพลังงานความรอนทั้งสองชนิดน้ันเปนการใหพลังงานความรอนแบบใหมที่เขามาแทนการใหพลังงานความรอนที่ไดรับจากซากพืชซากสัตว

110

ระบบการใหพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลางสามารถชวยใหผูบริโภคประหยัดคาใชจายประมาณ 30-50 เปอรเซ็นตเม่ือเทียบกับการใชพลังงานความรอนจากกาซธรรมชาติ ในชวงป พ.ศ. 2514-2523 บริเวณทางตะวันตกของสหรัฐฯไดมีการสรางแหลงแจกจายพลังงานความรอนดวยการแจกจายจากศูนยผลิตกลางทั้งสิ้น 1,277 แหงในระยะรัศมี 5 ไมลของ 373 ตัวเมืองใน 8 มลรัฐ

3.3.3.2 อุตสาหกรรมเพาะปลูกพืชในโรงเรือนและเพาะเลี้ยงสัตวนํ้า (Greenhouse and Aquaculture Facilities) อุตสาหกรรมเพาะปลูกพืชในโรงเรือนและเพาะเลี้ยงสัตวน้ําเปนสองอุตสาหกรรมหลักที่

ใชพลังงานความรอนใตพิภพ เชน โรงเรือนเพาะปลูกพืช 38 แหงที่เพาะปลูกผัก ดอกไม ไมประดับและเพาะพันธุพืช และศูนยเพาะเลี้ยงสัตวน้ํา 28 แหงใน 10 มลรัฐ จากการใชพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพแทนการใชพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากแหลงพลังงานชนิดอ่ืนๆน้ันสามารถประหยัดคาใชจายในการใชพลังงานจากน้ํามันเชื้อเพลิงไดถึง 80 เปอรเซ็นต ซึ่ง 5-8 เปอรเซ็นตนั้นเปนคาใชจายในการดําเนินการ นอกจากน้ันการนําเอาพลังงานความรอนใตพิภพมาใหพลังงานในเขตภูมิภาคที่หางไกลยังไมกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศหรือกอใหเกิดปญหาโรคบางชนิด แตยังเปนการชวยทําใหน้ําสะอาด สรางงานและชวยลดอัตราภาษีในทองถิ่นอีกดวย

3.3.3.3 การใชพลังงานความรอนในเชิงอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจ อุตสาหกรรมตางๆไมวาจะเปนอุตสาหกรรมการทําอาหารแหง ซักรีด เหมืองแร พาส

เจอรไรซนมหรืออุตสาหกรรมบอนํ้าแร ลวนแตหันมาใชพลังงานความรอนใตพิภพทั้งสิ้น ซึ่งอุตสาหกรรมการทําอาหารแหงน้ันจัดเปนอุตสาหกรรมหลักที่ใชพลังงานความรอนใตพิภพ นอกจากน้ียังมีธุรกิจใหมบางชนิดที่เริ่มนําเอาพลังงานความรอนใตพิภพไปใช ไดแก ธุรกิจสระวายนํ้าและสถานบํารุงสุขภาพ ดังจะเห็นไดวาในป พ.ศ. 2535 สถานที่พักตากอากาศจํานวน 218 แหงใชน้ํารอนที่ไดจากพลังงานความรอนใตพิภพ

(DOE: EERE: Direct Use of Geothermal Energy, 2008)

3.4 ปมสูบพลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Heat Pumps) ปมสูบพลังงานความรอนใตพิภพหรือปมความรอนจากแหลงพลังงานใตดินเปนเทคโนโลยีพลังงานทดแทนที่มีประสิทธิภาพสูงและไดรับความนิยมอยางกวางขวางทั้งจากตึกที่พักอาศัยหรือตึกสํานักงาน ปมสูบพลังงานความรอนใตพิภพน้ีใชสําหรับการใหความรอนหรือความเย็นเชนเดียวกับหลักการทํางานของเครื่องทํานํ้ารอน แตประโยชนที่เดนชัดของปมสูบพลังงานความรอนใตพิภพคือการทํางานที่ใชพลังงานความรอนที่มาจากธรรมชาติและไมตองผานกระบวนการสันดาบเหมือนกับการใชพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว

111

เทคโนโลยีชนิดน้ีอาศัยหลักการตามความเปนจริงที่วาใตผิวโลกน้ันมีความรอนคงที่ตลอดทั้งป และมีอุณหภูมิที่สูงมากกวาอากาศทางดานบนในฤดูหนาวและมีความเย็นมากกวาอากาศทางดานบนในฤดูรอน ซึ่งเปนคุณสมบัติที่คลายกับคุณสมบัติของถ้ํา ปมพลังงานความรอนใตพิภพใชประโยชนจากคุณสมบัติดังกลาวดวยการถายเทความรอนหรือนํ้าที่อยูใตผิวโลกเขาไปในที่อยูอาศัยในชวงฤดูหนาว และถายเทความรอนออกจากที่อยูอาศัยกลับสูพ้ืนดินในชวงฤดูรอน ซึ่งหมายถึงพ้ืนดินน้ันเปรียบเสมือนแหลงพลังงานความรอนในฤดูหนาวและอางนํ้าในฤดูรอน ทั้งน้ีระบบสูบปมพลังงานความรอนใตพิภพจะตองมีองคประกอบตางๆดังตอไปน้ี

3.4.1 การเชื่อมตอระบบภายในพื้นที่ใตผิวโลก (Earth Connection) การใชโลกเสมือนแหลงพลังงานความรอนหรือแองความรอนนั้นจะตองมีการวางระบบทอใต

พ้ืนดินใหครบวงจรโดยที่มีทางเขาออกใกลบริเวณตึกหรือที่เรียกวาลูพ (Loop) ซึ่งการวางระบบทอเหลาน้ีสามารถติดตั้งไดทั้งแนวตั้งหรือแนวนอนตามความเหมาะสมของสภาพพื้นที่ เม่ือใดที่สารเหลวไมวาจะเปนน้ําหรือนํ้าที่ผสมกับสารตานการเยือกแข็งไหลผานบริเวณที่มีความรอนแลว สารเหลวเหลาน้ันก็จะดูดซับความรอนจากผิวดินหรือคลายใหกับผิวดินขึ้นอยูกับอุณหภูมิของอากาศวาสูงหรือต่ํากวาอุณหภูมิของดินในบริเวณนั้น

3.4.2 ระบบปมความรอนของพลังงานความรอนใตพิภพ (Heat Pump Subsystem)

หลักการผลิตพลังงานความรอนจากพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเกิดจากการท่ีปมพลังงานความรอนใตพิภพดูดเอาพลังงานความรอนจากสารเหลวภายใตผิวโลก และทําใหพลังงานความรอนเหลาน้ันมีอุณหภูมิสูงขึ้น ตอจากนั้นก็ทําการสงตอเขาไปสูตึกอาคารตางๆ และเมื่อใดที่ตองการนําเอาความเย็นมาใชนั้นก็สามารถทําไดดวยการดัดแปลงวิธีการทํางานใหมีลักษณะการทํางานที่กลับกัน

3.4.3 ระบบกระจายความรอนของพลังงานความรอนใตพิภพ

ระบบกระจายความรอนของพลังงานความรอนใตพิภพนั้นเปนการถายเทความรอนหรือความเย็นผานชองทางเดินอากาศภายในตึก ซึ่งชองทางเดินอากาศเหลาน้ีจะตอเขากับเครื่องปมพลังงานความรอนใตพิภพ เพ่ือถายเทความรอนหรือความเย็นจากระบบกระจายความรอนของพลังงานความรอนใตพิภพ

3.4.4 การนําระบบกระจายความรอนมาใชในการใหความรอนกับนํ้าภายในอาคาร นอกเหนือจากการใหความรอนหรือความเย็นภายในบริเวณที่มีที่จํากัด ปมพลังงานความรอนใตพิภพสามารถนํามาใชในการใหความรอนแกน้ําภายในอาคารในขณะที่เคร่ืองกําลังทํางานอีกดวย ซึ่งอาคารตางๆในปจจุบันไดหันมาติดตั้งเคร่ืองใหพลังงานความรอนดังกลาวเพ่ือใหพลังงานความรอนที่เหลือจากปมอัดฉีดพลังงานโดยการสงตอไปยังแทงคน้ํารอนภายในท่ีพักอาศัย ซึ่งการกระจายความรอนของปม

112

อัดฉีดน้ีจะหยุดทําการแจกจายพลังงานเพื่อทําใหน้ํารอนในฤดูใบไมผลิและฤดูใบไมรวงเน่ืองจากระบบการปมพลังงานความรอนใภพิภพไมไดถูกใชงานในสองฤดูดังกลาว (DOE: EERE: Geothermal Heat Pumps, 2008) 4. ประโยชนของพลังงานความรอนใตพิภพ แผนงานการคนควาวิจัย การพัฒนาและการสาธิตออกแบบมาเพ่ือการดําเนินงานตามหลักการพัฒนาระบบพลังงานความรอนใตพิภพ วัตถุประสงคแบงออกไดเปน 2 ประเภท คือ วัตถุประสงคในระยะยาว ไดแก การพัฒนาเทคโนโลยีสําหรับระบบพลังงานความรอนใตพิภพในอนาคต และวัตถุประสงคในระยะสั้น ไดแก การพัฒนาโครงการพลังงานความรอนที่มีขนาด 5 เมกกะวัตตภายในป พ.ศ. 2558 โดยการที่สถาบันเอ็มไอที (Massachusetts Institute of Technology (MIT)) เปนผูนําในการเสนอรายงานการแสดงรายละเอียดวัตถุประสงคทั้งระยะสั้นและระยะยาว และคาดวาภายในป พ.ศ. 2593 สหรัฐฯจะประสบผลสําเร็จในการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานความรอนใตพิภพขนาด 100 จิกกะวัตต

ตารางที่ 4.1 แสดงวัตถุประสงคในชวงระยะเวลาตางๆของพลังงานความรอนใตพิภพ (ที่มา : DOE: EERE: Program Benefits, n.d.)

วัตถุประสงคในปจจุบัน วัตถุประสงคในระยะสั้น วัตถุประสงคในระยะยาว

การสรางแหลงผลิตพลังงานความรอนในปจ จุบัน น้ันเปนการใชประโยชนจากธรรมชาติที่มีอยู

เพ่ือเปนการพัฒนารอยตอของเทคโนโลยีและการแสดงการสาธิตก า ร พัฒนา เทค โน โลยี ร ะบบพลังงานความรอนใตพิภพ

ในอนาคตน้ันอาจจะมีการขุดเจาะเขาไปในบริเวณที่ลึกประมาณ 10,000 เมตร และเพิ่มอุณหภูมิใหสูงถึง 300 องศาเซลเซียส เพ่ือใชหินแหงที่รอนในการสรางระบบพลังงานความรอนใตพิภพ

นอกจากนั้นยังสามารถแบงประโยชนไดจากการใชงานของระบบพลังงานความรอนใตพิภพได

ดังตอไปน้ี

4.1 การใชพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังงานความรอนใตพิภพทดแทนพลังงานชนิดอ่ืนๆ การผลิตกระแสไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพน้ันมีแนวโนมที่จะนํามาใชทดแทนพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากกาซธรรมชาติ พลังงานนิวเคลียร ตลอดจนนํ้ามันนําเขาจากตางประเทศ และเน่ืองจากสหรัฐฯมีแนวโนมที่ตองการพลังงานไฟฟาที่มากขึ้น ดังน้ันการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพนั้นสามารถชวยสงเสริมสภาพเศรษฐกิจและปรับปรุงความม่ันคงทางดานพลังงานของประเทศไดทั้งในปจจุบันและอนาคต

113

4.1.1 การชดเชยการใชถานหินและกาซธรรมชาติ สหรัฐฯมีการพ่ึงพากาซธรรมชาติอยางตอเนื่อง โดยหนวยงานขอมูลทางดานพลังงาน

(Energy Information Agency) ไดแสดงขอมูลการใชกาซธรรมชาติของสหรัฐฯที่เพ่ิมขึ้นอยางเห็นไดชัดในระยะเวลา 35 ป และการใชกาซธรรมชาตินําเขาเพ่ิมขึ้นจาก 5 เปอรเซ็นต ในชวง พ.ศ. 2502-2513 ไปเปน 20 เปอรเซ็นต ในป พ.ศ. 2550 ดังแสดงในรูปที่ 4.5

รูปที่ 4.5 แสดงปริมาณการใชกาซธรรมชาติในปริมาณที่มากขึ้นตัง้แตทศวรรษที่ 70 จนถึงปจจุบัน

(ที่มา : DOE: EERE: Program Benefits, n.d.) ถึงแมวาปริมาณการใชถานหินของสหรัฐฯจะไมไดเพ่ิมขึ้นอยางเห็นไดชัดเหมือนกับกาซธรรมชาติ ดังแสดงในรูปที่ 4.6 แตวาราคาของถานหินน้ันสูงขึ้น ซึ่งสามารถเห็นไดวาราคาของถานหินนั้นเพ่ิมขึ้นอยางตอเน่ืองในระยะเวลา 7 ป ดังแสดงในรูปที่ 4.7

114

รูปที่ 4.6 แสดงอัตราการใชถานหินแยกโดยลักษณะการใชงานในป พ.ศ. 2541-2550

(ที่มา : DOE: EERE: Program Benefits, n.d.)

รูปที่ 4.7 แสดงอัตราคาสงถานหิน ป พ.ศ. 2541-2550


การผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนหนทางหนึ่งที่ชวยรักษาระดับราคาของพลังงานไฟฟาใหเปนไปอยางคงที่ ทั้งน้ีพ้ืนที่ของแหลงพลังงานความรอนใตพิภพนั้นสามารถเชาไดจากเจาของพื้นที่ตางๆ เชน หนวยงานอิสระ มลรัฐหรือภาครัฐ แตราคาในการสรางเคร่ืองเปลี่ยนพลังงานกอนที่จะผลิตกระแสไฟฟาและแจกจายพลังงานออกไปนั้นตองใชการลงทุนที่สูง จากเหตุผลดังกลาวทําใหนักลงทุนตางๆมีความเสี่ยงในดานการลงทุน ถึงอยางไรก็ตามขอตกลงในการซื้อพลังงานระยะยาวจากแหลงผลิตทําใหราคาของพลังงานไฟฟาน้ันอยูในระดับที่คงที่และยังเปนการชวยสนับสนุนการลงทุนของโครงการดังกลาว

115

4.1.2 การชดเชยการใชพลังงานนิวเคลียร ถึงแมวาสหรัฐฯจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานนิวเคลียรไดภายในประเทศ แตก็

เปนที่ทราบกันดีอยูแลววาพลังงานนิวเคลียรนั้นเปนพลังงานที่มีความสมรรถภาพในการทําลายสูง และคาใชจายในการลงทุนกอสรางและการขออนุญาตกอตั้ งแหลงผลิต น้ันก็ มีความยุ งยากซับซอน นอกเหนือจากนั้นซากจากพลังงานนิวเคลียรที่เหลือจากการใชในการผลิตพลังงานไฟฟายังเปนปญหาที่แกไขไดยาก จากเหตุผลขางตนจึงทําใหพลังงานความรอนใตพิภพมีคุณสมบัติโดดเดนที่จะนํามาใชเปนพลังงานทดแทน 4.1.3 การชดเชยการใชเชื้อเพลิงนํ้ามันนําเขา การใชพลังงานอ่ืนๆชดเชยน้ํามันนําเขาจากตางประเทศน้ันสามารถทําไดดวยการผลิตรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงผสมของกาซไฮโดรเจนหรือใชพลังงานรวม (Hybrid) นอกเหนือจากน้ันการผลิตพลังงานความรอนระดับทองถิ่นยังใหประโยชนทางดานการลดสภาวะพึ่งพานํ้ามันนําเขา ในชวงระยะ 35 ปที่ผานมานั้นอัตราน้ํามันดิบของสหรัฐฯและผลิตภัณฑปโตรเลียมนําเขาน้ันเพิ่มมากข้ึนเปนสองเทา ซึ่งน้ํามันเชื้อเพลิงประมาณ 60 เปอรเซ็นตของน้ํามันที่ใชภายในประเทศเปนนํ้ามันนําเขา ดังแสดงในรูปที่ 4.8

ทั้งนี้การปรับปรุงพัฒนาเครื่องมือน้ันมีความสําคัญที่สามารถชวยผลักดันใหพลังงานความรอนใตพิภพมีศักยภาพในการแขงขันทางดานราคาในตลาดพลังงานไฟฟาเพ่ิมมากขึ้น

รูปที่ 4.8 แสดงปริมาณน้ํามันดิบและผลติภัณฑปโตรเลียมที่ไดรับจากการนําเขา


116

4.1.4 การเสริมสรางการใชพลังงานทดแทน มลรัฐมากกวา 20 แหงและกรุงวอชิงตัน ดี ซี ไดมีขอตกลงรวมกันในการใชพลังงานทดแทน

การพัฒนาระบบพลังงานความรอนใตพิภพชวยใหมลรัฐตางๆมีหลักเกณฑในการดําเนินการตามมาตรฐานที่กําหนดเร่ืองเกี่ยวกับการใชพลังงานทดแทนชนิดอ่ีนๆ เชน พลังงานแสงอาทิตย พลังงานลม และพลังงาน ชีวมวลซึ่งพลังงานเหลาน้ันเปนพลังงานที่ผลิตไดในบริเวณตอนกลางและตะวันตกเฉียงใตของประเทศ สวนพลังงานความรอนใตพิภพน้ันจะเปนพลังงานที่ชวยเติมเต็มใหกับความตองการพลังงานของสหรัฐฯ เน่ืองจากแหลงพลังงานชนิดน้ีมีจํานวนมากและสามารถนํามาใชเปนแหลงพลังงานเสริมในเวลาที่พลังงานแสงอาทิตยหรือพลังงานลมมีไมเพียงพอ จากสาเหตุดังกลาวทําใหสหรัฐฯ ไดรับการผลักดันในการขยายการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพ นอกจากน้ันการใชพลังงานทดแทนนั้นยังเปนการชวยลดผลกระทบที่เกิดขึ้นตอกับสิ่งแวดลอม

4.2 ประโยชนที่ใหกับสิ่งแวดลอม พลังงานความรอนใตพิภพเปนพลังงานที่มีแนวโนมที่จะชวยลดการเผาไหมของกาซที่ทําใหเกิด

มลภาวะ ลดการใชพ้ืนที่ผิวดิน มลภาวะทางน้ําและมลภาวะทางอากาศที่เปนผลอันเนื่องมาจากการผลิตพลังงานจากถานหิน นอกจากนั้นยังเปนการหลีกเลี่ยงอันตรายท่ีอาจจะเกิดมาจากการผลิตพลังงานไฟฟาที่ผลิตมาจากพลังงานนิวเคลียร

4.2.1 การเปลี่ยนแปลงของอากาศ การเผาผลาญกาซคารบอนไดออกไซดหรือกาซมีเทนทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกเปนปญหา

หลักที่ชาวโลกใหความสนใจอยางสูงในปจจุบัน การเผาไหมของกาซเหลาน้ีในชั้นบรรยากาศที่เพ่ิมขึ้นนั้นมีผลกระทบตอการเปลี่ยนแปลงอากาศของโลกโดยตรง ถึงแมวายังไมมีขอสรุปอยางแนชัดวาผลกระทบที่เกิดขึ้นน้ันคืออะไร และเม่ือใดที่ผลกระทบเหลาน้ีเกิดขึ้น ปริมาณการเผาไหมของกาซเหลาน้ีก็ควรที่จะอยูในระดับที่ต่ําลง

เม่ือเปรียบเทียบอัตราการเผาไหมตอหน่ึงกิโลวัตตแลวจะเห็นไดวาโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพเผาไหมกาซคารบอนไดออกไซดต่ํากวาโรงงานพลังงานถานหินถึง 35 เทา จากขอมูลของหนวยงานขอมูลทางดานพลังงานจะเห็นไดวาโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพชนิดไอน้ําแหง (Dry Steam Plant) เชน โรงงานพลังงานความรอนใตพิภพเกยเซอรที่เมืองแครลิฟอรเนียปลอยกาซคารบอนไดออกไซดประมาณ 90 ปอนดตอเมกกะวัตตตอชั่วโมง ในขณะที่โรงงานพลังงานความรอนใตพิภพชนิดแฟลชสตรีม (Flash Stream Plant) มีอัตราการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดที่เกิดจากการเผาไหมเพียง 60 ปอนดตอเมกกะวัตตตอชั่วโมง ซึ่งปริมาณการเผาไหมของกาซคารบอนไดออกไซดนั้นจะลดลงไดดวยการใชระบบการผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานความรอนใตพิภพระบบผสมแบบปด (Closed-loop Binary Systems) หรือในระบบที่มีการสงไอน้ําเสียกลับเขาไปสูใตบอนํ้าอีกคร้ัง แตระบบการผลิตพลังงานไฟฟาจากถานหินน้ันทําการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดมากถึง 2,000 ปอนดตอเมกกะวัตตตอชั่วโมงดังแสดงในรูปที่ 4.9

117

รูปที่ 4.9 อัตราการเผาไหมกาซคารบอนไดออกไซดในการผลิตพลังงานจากระบบตางๆ


พลังงานความรอนใตพิภพสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดในพื้นที่ที่ตองการ แตการผลิตพลังงานไฟฟาดังกลาวจะตองอยูภายใตกฎระเบียบขอบังคับที่กําหนด และเม่ือทําการเปรียบเทียบประโยชนของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากความรอนใตพิภพกับแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตวแลวจะเห็นไดวาการผลิตพลังงานความรอนใตพิภพน้ันตองการการซอมแซมบํารุงรักษาเครื่องมือ รวมถึงการยกเคร่ืองหรือปรับปรุงระบบใหมทุกๆสองถึงสามปขึ้นอยูกับอัตราการผลิตพลังงานไฟฟา โดยท่ีอัตราการผลิตกระแสไฟฟาน้ันขึ้นอยูกับปริมาณความตองการกระแสไฟฟาที่ขึ้นลงในแตละวัน

4.2.2 การใชนํ้าและคุณภาพของนํ้า

การวิเคราะหขั้นตนแสดงใหเห็นวาการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานความรอนใตพิภพนั้นใชน้ํานอยกวาการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว ซึ่งสมาคมพลังงานความรอนใตพิภพ (Geothermal Energy Association) ไดรายงานวาแหลงผลิตพลังงานความรอนใตพิภพชนิดแฟลชสตรีมใชน้ําเพียง 5 แกลลอนในการผลิตพลังงานไฟฟา ในขณะที่แหลงผลิตพลังงานความรอนใตพิภพชนิดผสมไมใชน้ําแมแตนิดเดียวในการผลิตพลังงานไฟฟาที่เทากัน ดังแสดงในรูปที่ 4.10

118

รูปที่ 4.10 อัตราการใชน้ําในการผลิตพลงังานของแหลงพลังงานตางๆ


ของเหลวธรรมชาติที่ไดมาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพ ไมวาจะเปนของเหลวที่พ้ืนผิวของแหลงพลังงานความรอนหรือของเหลวที่ไดจากการปมขึ้นมาจากใตดินนั้นมีสวนประกอบของสารตางๆ อยางเขมขน สารตางๆเหลาน้ันอาจจะเปนอันตรายตอสิ่งแวดลอมหรือมนุษยได ดังน้ันหนวยงานปองกันสิ่งแวดลอม (Environment Protection Agency (EPA)) จึงออกกฎเอาไววาสารเหลวที่เกิดจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพนั้นจะตองถูกฉีดกลับเขาไปในบอใตดินและไมปลอยใหลอยขึ้นมาบนผิวนํ้าอีกคร้ัง เพ่ือเปนการกําจัดนํ้าเสียใหอยูภายใตผิวดินและปองกันไมใหน้ําที่ดีไดรับสารเจือปน นอกเหนือจากเปนการปองกันมลภาวะที่จะเกิดขึ้นแลว การอัดฉีดกาซกลับเขาไปน้ันยังเปนประโยชนทางดานอ่ืนๆ เชน เปนการสงเสริมและฟนฟูสภาพของสารเหลวที่ไดจากพลังงานความรอนใตพิภพและเปนการชวยลดการทรุดตัวของผิวดิน สวนนํ้าเสียที่ไดจากโรงงานบําบัดนํ้าเสียน้ันสามารถฉีดเขาไปในบอใตดินเพ่ือเปนการลดปริมาณน้ําเสียที่เกิดจากการใชน้ําของผูบริโภค เชน การบําบัดนํ้าเสียที่แหลงผลิตพลังงานไฟฟาเกยเซอรดวยการฉีดนํ้าเสียที่ไดจากเมืองแซนตา โรซา (Santa Rosa) จํานวน 11 ลานแกลลอนเขาไปในบอพลังงานความรอนใตพิภพเปนประจําทุกวัน ถึงอยางไรก็ตามการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพก็ยังมีผลเสียบางประการ เชน น้ํารอนใตดินจะละลายแรธาตุตางๆจากแหลงหินรอน เม่ือมีการสูบนํ้ารอนเหลาน้ันขึ้นมาเพื่อผลิตพลังงานไฟฟา กาซตางๆเชนกาซไฮโดรเจนซัลไฟดก็จะลอยขึ้นสูชั้นบรรยากาศ แตในบางกรณีสารเหลวที่ปลอยออกมาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพก็กลับกลายมาเปนประโยชนตอส่ิงแวดลอม เชน การใหความชุมชื้นแกผิวดินและเปนการสรางบอพลังงานความรอน

119

4.2.3 การลดการใชพื้นที่ผิวดิน โรงงานพลังงานความรอนใตพิภพและโรงงานพลังงานถานหินจะใชไอน้ําในการหมุนกังหัน

เพ่ือเปลี่ยนพลังงานกลใหไปเปนพลังงานไฟฟา ซึ่งโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพจะไดรับไอน้ําเหลาน้ีจากใตดิน ในขณะท่ีโรงงานพลังงานถานหินตองการพื้นที่เพ่ือใชในการจัดเก็บและเผาไหมเชื้อเพลิง จากเหตุผลดังกลาวจึงทําใหแหลงพลังงานความรอนใตพิภพน้ันสามารถออกแบบใหเขากับการใชงานอ่ืนๆ เชน การทําไร สถานที่เลนสกีและแหลงลาสัตว ทั้งน้ีการผลิตพลังงานไฟฟาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพนั้นไมมีผลกระทบใดๆตอผิวดินเหมือนกับการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานถานหิน นอกเหนือจากน้ันการผลิตพลังงานไฟฟาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพยังไมตองการระบบขนสงวัตถุดิบที่ใชเปนเชื้อเพลิงเน่ืองจากแหลงวัตถุดิบและแหลงผลิตพลังงานนั้นอยูในบริเวณเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 4.11

รูปที่ 4.11 แสดงการใชพ้ืนที่ของแหลงผลิตพลังงานชนิดตางๆ


4.2.4 มลภาวะทางอากาศ รัฐบาลสหรัฐฯใหความสนใจเก่ียวกับมลภาวะทางอากาศเปนปจจัยหลัก เน่ืองจากประชากร

ประมาณ 60 เปอรเซ็นตอาศัยอยูในบริเวณที่มีอากาศเปนพิษ และมีผลกระทบตอสุขภาพและสิ่งแวดลอม กลาวคือรถยนตและโรงงานผลิตกระแสไฟฟาน้ันเปนปจจัยหลักที่ทําใหเกิดมลภาวะทางอากาศ ซึ่งหลายๆมลรัฐกําลังทําการพัฒนาวิธีการท่ีจะชวยทําใหอากาศบริสุทธิ์ นอกจากน้ันยังจะทําการกําหนดใหพ้ืนที่ตางๆในเมืองทําตามขอกําหนดเพ่ือรักษามาตรฐานตามกฎนโยบายทางดานอากาศ (Clean Energy Act) เชน มลรัฐแครลิฟอรเนียไดทําการพัฒนาวิธีการและเร่ิมใชโปรแกรมตางๆอยางเรงดวนเพ่ือพัฒนาและปรับปรุงคุณภาพของอากาศ

120

อัตราการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดตอการผลิตพลังงานไฟฟาในป พ.ศ. 2549 เฉลี่ยเทากับ 1271 ปอนดตอเมกกะวัตต ซึ่งการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดดังกลาวทําใหเกิดกาซไนโตรเจนไดออกไซด (NO2) และซัลเฟอรไนออกไซด (SO2) ซึ่งกาซทั้งสองชนิดน้ันทําใหเกิดมลภาวะตอพ้ืนดินและแหลงน้ํ าตางๆ ดังนั้นรัฐบาลจึงพยายามที่จะแกไขปญหาเก่ียวกับการเผาไหมที่ทําให เกิดกาซคารบอนไดออกไซดและกาซไนโตรเจนไดออกไซด รวมถึงปจจัยที่ทําใหเกิดมลภาวะทางอากาศที่เกิดจากการผลิตพลังงานไฟฟา เน่ืองจากกาซไนโตรเจนไดออกไซดสามารถทําใหเกิดการระคายเคืองที่ปอด การรวมตัวกันของควนและการทําใหน้ําเสื่อมคุณภาพลง ในขณะที่การเผาไหมของกาซซัลเฟอรไนออกไซดมีผลตอระบบทางเดินหายใจ แนนหนาอก อีกทั้งยังเปนการทําลายระบบนิเวศนวิทยา สวนการเผาไหมที่เกิดจากสารประกอบอ่ืนๆ นั้นอาจจะทําใหเกิดโรคหืดหอบ (Asthma) โรคหลอดลมอักเสบ (Bronchitis) มะเร็ง และการผุกรอนของสภาพแวดลอม

ทั้งน้ีโรงงานพลังงานความรอนใตพิภพไมไดมีการเผาไหมเหมือนกับโรงงานพลังงานถานหินจึงทําใหโรงงานเหลาน้ันไมไดกอใหเกิดกาซพิษ นอกจากนั้นการผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานความรอนใตพิภพยังเปนการลดปริมาณกาซที่มีผลตอสภาวะแวดลอมที่เกิดจากการผลิตพลังงานไฟฟาจากโรงงานพลังงานถานหินอีกดวยดังรูปที่ 4.12

รูปที่ 4.12 แสดงการเผาไหมของโรงงานถานหินและโรงงานผลิตพลงังานความรอนใตพิภพ

ที่ทําใหเกิดกาซเสียชนิดตางๆ (ที่มา : DOE: EERE: Program Benefits, n.d.)

121

4.2.5 การนํากาซคารบอนไดออกไซดกลับมาใชหมุนเวียน การฉีดกาซคารบอนไดออกไซดกลับเขาไปในระบบพลังงานความรอนใตพิภพเปนการทํา

ใหเกิดประโยชนตอสิ่งแวดลอมและตลาดพลังงาน ถึงแมวาระดับการเผาไหมนั้นนอยกวาระดับการเผาไหมจากถานหิน แตก็เปนการดีที่จะทําการฉีดกาซกลับเขาสูบอพ้ืนดินซึ่งเปนการทําลายการเผาไหมใหหมดสิ้นไป การใชกาซคารบอนไดออกไซดแทนสารเหลวที่ใชในการดูดพลังงานความรอนนั้นมีประโยชนในหลายๆดาน เน่ืองจากการอัดฉีดนํ้าเขาไปแทนที่ในรอยแยกของชั้นดินน้ันเปนการชวยลดโอกาสที่ทําใหแผนดินเคลื่อน การทรุดตัวของดินและการลดสภาวะการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก แตผูเชี่ยวชาญหลายทานมีความเชี่อวาประโยชนที่เกิดขึ้นทั้งหมดจากการอัดกาซเขาไปในรอยแยกของดินนั้นเปนการชวยลดความเสี่ยงตางๆที่จะเกิดขึ้น นอกจากน้ันกาซคารบอนไดออกไซดยังเปนของเหลวที่มีคุณสมบัติทางกายภายท่ีสามารถส งทอดความรอนได ดีที่ อุณหภูมิระดับกลาง และคุณสมบัติ อีกประการหนึ่ งของก าซคารบอนไดออกไซดก็คือกาซชนิดน้ีไมไดเปนตัวทําละลายที่ดีและไมมีคุณสมบัติในการกักกรอนเหล็ก จึงทําใหกาซคารบอนไดออกไซดมีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับระบบบางระบบมากกวาการใชน้ําเปนสารประกอบ ดังน้ันอาจจะสรุปไดวาระบบการเผาไหมที่มีกาซคารบอนไดออกไซดเปนสวนประกอบนั้นอาจจะเปนทางเลือกในการดักจับและแยกกาซคารบอนไดออกไซดในอนาคตตอไป (Geologic Carbon Sequestration) 4.3 ประโยชนในเชิงเศรษฐกิจ

4.3.1 การสรางงาน แหลงพลังงานความรอนใตพิภพชวยสรางโอกาสในการพัฒนาเศรษฐกิจใหแกมลรัฐตางๆ

ดวยการขยายงานไปสูประชาชนที่อาศัยอยูในเขตภูมิภาคที่หางไกล พรอมกันน้ันยังเปนโครงการที่สรางรายไดและลดภาษีใหแกผูประกอบการอีกดวย เม่ือพิจารณาจากการสํารวจการวาจางในระดับอุตสาหกรรมที่ทําการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพในปริมาณ 5600 กิโลวัตตนั้นทําใหเกิดงานประจําถึง 9,580 งาน ซึ่งทําใหมีการวาจางคนเพ่ิมขึ้นอีกเปนจํานวน 36,064 คน เพ่ือเขาทํางานในสวนของโรงงานและการกอสราง และจากสภาวะดังกลาวนาจะทําใหมีแนวโนมในการเพ่ิมจํานวนงานในอนาคตมากขึ้น

4.3.2 การเก็บออมและการจัดการรายไดในระดับมลรัฐ

การผลิตพลังงานไฟฟาจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพแหงใหมนั้นไดเพ่ิมรายไดใหแกระดับมลรัฐและระดับทองถิ่นอยางตอเน่ือง ซึ่งเม่ือ พ.ศ. 2546 ทุงพลังงานความรอนใตพิภพเกยเซอรในมลรัฐแคลิฟอรเนียสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากถึง 1,000 เมกกะวัตตไดเสียเงินภาษีในการครอบครองทรัพยสิน (Property Tax) ใหแกเมือง 2 เมือง นับเปนรายไดใหแกประเทศถึง 11 ลานเหรียญสหรัฐฯ ใน

122

ขณะเดียวกันก็ไดเพ่ิมรายไดดานอ่ืนๆอีกเปนจํานวนหลายลานเหรียญสหรัฐฯ จึงจัดไดวาเปนการสรางรายไดในระดับมลรัฐและระดับภูมิภาคในเวลาเดียวกัน (DOE: EERE: Program Benefits, n.d.) 5. งบประมาณ โครงการพลังงานความรอนใตพิภพนั้นเปนโครงการที่เกิดจากการรวมมือระหวางกลุมอุตสาหกรรมเพ่ือผลิตพลังงานใหแกผูบริโภคตางๆในประเทศ ซึ่งพลังงานความรอนใตพิภพนั้นเปนพลังงานที่สามารถนํามาผลิตกระแสไฟฟาหรือใหความรอนแกเคร่ืองมืออุปกรณไดโดยตรง ตลอดจนการใหพลังงานแกศูนยเพาะเลี้ยงสัตวน้ํา และการใหพลังงานแกพ้ืนที่เฉพาะ หรือใชสําหรับปมพลังงานความรอนเพ่ือทําความรอนและความเย็นแกตึกอาคาร เทคโนโลยีตางๆ ที่เกิดจากการพัฒนาตามโครงการเหลาน้ีไดใหพลังงานไฟฟาแกสหรัฐฯเปนจํานวนมาก อีกทั้งพลังงานไฟฟาเหลาน้ันเปนพลังงานที่สามารถพ่ึงพาไดและมีราคาที่ต่ําลง นอกจากนั้นยังเปนพลังงานที่ไมกอใหเกิดมลภาวะทางอากาศหรือปลอยกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกอีกดวย ทั้งนี้การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานความรอนใตพิภพนั้นยังไมขึ้นอยูกับราคาน้ํามันที่ไมแนนอนและไดรับผลกระทบที่เกิดจากความเปลี่ยนแปลงในตลาดพลังงานโลกที่เปนอยูดวย โครงการท่ีสําคัญนั้นมุงเนนเก่ียวกับการผลิตพลังงานที่เกิดจากระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ ซึ่งเปนระบบการสรางพลังงานจากทอที่ไดรับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อผลิตพลังงานจากแหลงพลังงานความรอนใตพิภพใหเหมาะสมกับปริมาณนํ้าหรือความสามารถในการซึมผานไดของความรอน กลาวคือระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนหนทางใหมสําหรับการผลิตพลังงานความรอนใตพิภพโดยการขุดเจาะเขาไปในหินรอน ซึ่งรอยแยกของหินที่ทอตางๆฝงตัวอยูนั้นจะเปนแหลงใหพลังงานความรอนแกน้ําที่ไหลผาน แตการออกแบบ การสรางและการทดสอบจากหลายๆประเทศนั้นทําใหพบวายังคงมีปญหาหลายอยางที่ตองไดรับการแกไข ซึ่งปญหาที่เดนชัดในขณะนี้เปนเร่ืองเก่ียวกับการผลิตพลังงานความรอนเปนจํานวนมากเพ่ือใชในเชิงพาณิชยและอายุการใชงานของระบบหลังการผลิต ซึ่งปจจุบันกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ กําลังพยายามดําเนินการแกไขปญหาตางๆดวยการเร่ิมตนแกไขปญหาทางดานเทคโนโลยีที่เก่ียวกับการสรางทอ ระบบการปฏิบัติการและการจัดการ การดําเนินการที่ไดกลาวมาแลวขางตนนั้นรวมถึงการพยายามใชวิธีการตางๆ ชวยลดคาใชจายในการพัฒนาและการทดสอบแหลงพลังงานความรอนใตพิภพที่มีอยู นอกจากนั้นยังเปนการพัฒนาเครื่องมือที่จําเปนตอการขุดเจาะหินรอนเพ่ือเปนชองทางสําหรับนํ้าที่ใชเปนสื่อกลางในการนําความรอนที่ไดขึ้นมาใชงาน โดยที่การพัฒนาเทคโนโลยีนั้นขึ้นอยูกับการคนควาวิจัยและพัฒนา ตลอดจนการทดสอบโดยการรวมมือกับหนวยงานอุตสาหกรรมและสถาบันคนควาวิจัยตางๆ จากการศึกษาความนาจะเปนไปไดของสถาบันเอ็มไอที (Massachusetts Institute of Technology (MIT) พบวาภายในป พ.ศ. 2593 ระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพนาจะสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากถึง 100,000 เมกกะวัตต ซึ่งจํานวนดังกลาวน้ันเปนจํานวนเทากับ 10 เปอรเซ็นตของพลังงานไฟฟาที่ใชทั้งหมดในปจจุบัน ทั้งน้ีในปจจุบันสามารถผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานความรอนใตพิภพไดประมาณ

123

29,000 เมกกะวัตต อยางไรก็ตามการผลิตพลังงานไฟฟาของระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนการดําเนินการในระบบปดจึงทําใหไมเกิดการปลอยกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก และโครงการตางๆ ที่กําลังจะเกิดขึ้นนั้นเปนโครงการสรางบอพลังงานความรอนใตพิภพขนาดใหญและโรงงานผลิตพลังงานความรอนใตพิภพที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาขนาด 5 เมกกะวัตตเปนระยะเวลา 7 ปภายในป พ.ศ 2558 โดยที่โรงงานพลังงานความรอนใตพิภพแหงน้ีนาจะเปนโรงงานสาธิตนํารองที่เติบโตไดอยางรวดเร็วเพ่ือสนองตอความตองการพลังงานไฟฟาที่เพ่ิมขึ้นทั้งในปจจุบันและอนาคต

ตารางที่ 4.2 แสดงงบประมาณระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพ (ที่มา : DOE: EERE: Geothermal Technology Budget, 2009)

การปฏิบัติการ ปงบประมาณ 2551 ปงบประมาณ 2552 ปงบประมาณ 2553 เทคโนโลยีที่มีอยู 19,307 44,000 50,000 ปริมาณรวม 19,307 44,000 50,000

ในป พ.ศ. 2553 จะมีการพัฒนาโครงการเทคโนโลยีขั้นสูงเพ่ือสรางบอระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพที่สามารถใหความรอนแกหินและสงตอความรอนเหลาน้ันไปยังพ้ืนผิวดินเพ่ือใชในการผลิตพลังงานไฟฟาตอไป ซึ่งงานวิจัยหลักน้ันจะมุงเนนในเชิงการแขงขันโดยการดําเนินการรวมระหวางโรงงานเอกชนและสถาบันการศึกษาตางๆ แตหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติทั้งหลายก็ยังคงใหการสนับสนุนเฉพาะดานอยางตอเนื่องเพ่ือชวยใหเกิดความสมดุลระหวางโครงการตางๆ สวนการสาธิตภาคสนามที่เกิดจากการดําเนินการของบริษัทเอกชนและสถาบันการศึกษาตางๆ นั้นจะเปนการดําเนินการที่มีความสอดคลองในเชิงพาณิชยที่เก่ียวกับระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพมากขึ้น การวางแผนโครงการในป พ.ศ. 2553 เปนการสาธิตภาคสนามเกี่ยวกับระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพจํานวนทั้งสิ้น 6 แหงตามที่ไดเลือกเอาไวในปที่ผานมา นอกจากนั้นยังมีกิจกรรมตางๆที่นับไดวาเปนกิจกรรมเสริมใหกับโครงการ ไดแกการใหขอมูลทางเว็บไซด แหลงขอมูลเกี่ยวกับพลังงานความรอนใตพิภพที่เปนของสาธารณะ โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาและขอมูลแหลงอุตสาหกรรมตางๆ รวมถึงกิจกรรมที่ดําเนินการรวมกันระหวางประเทศ และการคนหาวิธีการประยุกตใชพลังงานความรอนที่มีอุณหภูมิต่ํา ทั้งน้ีระบบการกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพระดับอุตสาหกรรมนั้นเปนระบบที่ใหพลังงานความรอนภายในประเทศและเปนการสงเสริมความม่ันคงใหแกประเทศ นอกจากนั้นระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพน้ันเปนระบบที่ใหพลังงานแบบปดจึงไมกอใหเกิดการปลอยกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกและเปนแหลงพลังงานที่สะอาดและปลอดภัย ดังน้ันการสาธิตการใชระบบกระตุนพลังงานความรอนใตพิภพดังกลาวจึงเปนการสงเสริมการเติบโตทางดานพลังงานของสหรัฐฯ ตอไป (DOE: EERE: Geothermal Technology Budget, 2009)

124

พลังงานชีวมวล (Biomass Energy) 1. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับพลังงานชีวมวล พลังงานชีวมวล (Biomass energy หรือ Bioenergy) เปนพลังงานที่ไดจากพืชหรือสารวัสดุที่สกัดจากพืชดวยการเผาไมเพ่ือใชหุงตมและอุนอาหาร นอกจากไมที่ใชเปนแหลงพลังงานชีวมวลที่ใหญที่สุดในปจจุบันแลว วัสดุชีวมวลชนิดอ่ืนๆที่ยังคงใชอยูในปจจุบันน้ันไดแก ซากพืช ตนหญาและตนไม เศษซากจากการเกษตรกรรมหรือปาไม สวนประกอบชีวภาพจากของเสียที่ไดมาจากเทศบาลหรืออุตสาหกรรม หรือแมแตไอระเหยบางชนิดก็ยังสามารถนํามาใชเปนแหลงพลังงานชีวภาพได เชน กาซมีเทนหรือกาซธรรมชาติ ในรูปที่ 5.1 แสดงการเก็บซากของตนขาวโพดในฟารมเพ่ือนํามาใชเปนวัตถุดิบชีวมวลเพ่ือนํามาใชในการผลิตพลังงานหรือเชื้อเพลิง

รูปที่ 5.1 แสดงการเก็บเก่ียววสัดุชีวมวลเพ่ือใชในการผลิตพลังงานหรือเชื้อเพลิง

(ที่มา DOE: NREL: Learning About Renewable Energy, 2008) 2. ประเภทของชีวมวล

มนุษยนําเอาสารชีวมวลมาผลิตหรือแปรรูปเพ่ือใหไปเปนวัตถุดิบหรือสารใหพลังงานตางๆ ซึ่งสามารถแยกออกไดเปน 3 ชนิด ไดแก

2.1 เชื้อเพลิงชีวมวล

ชีวมวลสามารถเปลี่ยนใหไปเปนเชื้อเพลิงเหลวไดโดยตรงซึ่งเรียกวาเชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuel) ซึ่งเปนเชื้อเพลิงที่ตอบสนองความตองการเชื้อเพลิงทางดานการขนสง และเชื้อเพลิงชีวภาพที่ไดมาจากการ

125

สกัดวัตถุดิบชีวมวลเหลาน้ียังแบงออกไดเปน 2 ประเภทคือ เชื้อเพลิงอีเทอรนอลและเช้ือเพลิงไบโอดีเซล

2.1.1 เชื้อเพลิงอีเทอรนอลเปนแอลกอฮอลที่เหมือนกับแอลกอฮอลลที่มีอยูในเบียรและไวน แตแอลกอฮอลที่อยูในเชื้อเพลิงชีวภาพเปนแอลกอฮอลชนิดที่ไมสามารถนํามาด่ืมได เชื้อเพลิงชนิดน้ีเกิดจากการหมักสารชีวภาพที่ประกอบดวยธาตุคารโบไฮเดรตที่สูงและผานกระบวนการที่มีลักษณะคลายกับการผลิตเบียร ปจจุบันน้ีอีเทอรนอลน้ันผลิตมาจากแปงและน้ําตาล แตนักวิทยาศาสตรจากสถาบันวิจัยตางๆกําลังทําการพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถผลิตอีเทอรนอลจากเซลลลูโลส (Cellulose) และเฮมิเซลลลูโลส (Hemicellulose) ได ซึ่งสารชีวภาพทั้งสองชนิดน้ันเปนสารที่มีเสนใยสูงและสามารถใชแทนวัสดุที่ไดจากพืชไดหลายชนิด อีเทอรนอลสวนใหญใชเปนสารผสมในน้ํามันเชื้อเพลิงเพ่ือเปนการเพ่ิมคาออกเทน (Octane) ซึ่งการเพิ่มคาออกเทนนั้นเปนการลดอัตราการเผาไหมกาซคารบอนมอนนอกไซดและการเกิดควันที่กอใหเกิดมลภาวะทางอากาศ

2.1.2 เชื้อเพลิงไบโอดีเซลสามารถผลิตไดดวยการผสมแอลกอฮอลชนิดเมทานอลหรือแอลกอฮอลที่ไมสามารถนํามาใชผสมในเครื่องด่ืมไดกับน้ํามันพืช ไขมันสัตวหรือนํ้ามันที่ใชแลวหลังจากการปรุงอาหาร ซึ่งเชื้อเพลิงไบโอดีเซลนั้นยังสามารถเปนสารประกอบเสริมปริมาณ 20 เปอรเซ็นตเพ่ือลดการเผาไหมของเครื่องยนตหรือใชเปนเชื้อเพลิงทดแทน ซึ่งเปนอีกหนึ่งทางเลือกหนึ่งสําหรับเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล

ไบโอดีเซลเปนพลังงานเชื้อเพลิงทดแทนที่ผลิตจากน้ํามันจากพืชชนิดตางๆ หรือไขมันสัตว เชื้อเพลิงไบโอดีเซลไมวาจะเปนชนิดบริสุทธิ์หรือชนิดผสมกับเชื้อเพลิงปโตรเลียมสามารถใชเปนเชื้อเพลิงสําหรับรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงดีเซลได ซึ่งเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันนอกจากจะเปนเชื้อเพลิงที่สรางความม่ันคงทางดานพลังงานใหกับประเทศแลว เชื้อเพลิงชนิดนี้ยังมีระบบการเผาไหมที่ปลอดภัยและไมทําลายสภาพแวดลอมอีกดวย เชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตจากไขมันชนิดตางๆ ไดแก กรดไขมันอัลคิลอีสเตอร (Fatty Acid Alkyl Esters) กรดไขมันเมทิลอีสเตอร (Fatty Acid Methyl Esters (FAME)) หรือ กรดไขมันโมโนอัลคิลอีสเตอร (Long-chain Mono Alkyl Esters) ซึ่งเปนการผลิตเชื้อเพลิงจากวัตถุดิบธรรมชาติที่นํามาใชใหมได เชน น้ํามันจากพืชทั้งชนิดที่ใหมหรือชนิดที่ผานการใชงานมาแลว ไขมันจากสัตว และสารที่เกิดการเผาไหมแบบสะอาดที่ใชแทนในเชื้อเพลิงดีเซลที่มีน้ํามันปโตรเลียมเปนสวนประกอบพื้นฐาน เชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนเชื้อเพลิงที่ไมมีพิษและเปนเชื้อเพลิงที่ยอยสลายไดตามธรรมชาติ อีกทั้งเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ียังมีคุณสมบัติทางภายภาพคลายกับเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมอีกดวย (DOE: EERE: What is Biodiesel?, 2009)

126

ตารางที่ 5.1 แสดงคุณสมบัติทางกายภาพของเชื้อเพลงิไบโอดีเซล (ที่มา : DOE: EERE: What is Biodiesel?, 2009)

คุณสมบัติทางกายภาพของเชื้อเพลิงไบโอดีเซล Specific gravity 0.87 to 0.89 Kinematic viscosity @ 40°C 3.7 to 5.8 ปริมาณสารซีเทน (Cetane number) 46 to 70 คาความรอนที่ระดับสูง (Higher heating value (btu/lb)) 16,928 to 17,996 ซัลเฟอร, wt เปอรเซ็นต 0.0 to 0.0024 Cloud point °C -11 to 16 Pour point °C -15 to 13 ปริมาณสารไอโอดีน (Iodine number) 60 to 135 คาความรอนที่ระดับต่ํา (Lower heating value (btu/lb)) 15,700 to 16,735

จุดเดนของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ไดรับการพิจารณาใหเปนเชื้อเพลิงที่ใชในการคมนาคมขนสง คือ เชื้อเพลิงไบโอดีเซลผลิตจากสสารที่สามารถนํากลับมาใชประโยชนไดและสามารถผลิตเชื้อเพลิงชนิดน้ีไดภายในประเทศ อีกทั้งเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันมีความปลอดภัย และมีคุณสมบัติในการเผาไหมที่สะอาดและสามารถใชกับเครื่องยนตที่ใชเชื้อเพลิงดีเซลได เชื้อเพลิงไบโอดีเซลสามารถผสมกับเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมตามปริมาตรที่ตองการได เชน เชื้อเพลิงปโตรเลียม B20 นั้นมีอัตราสวนผสมของเชื้อเพลิงดีเซลไบโอดีเซล 20 เปอรเซ็นตกับเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียม 80 เปอรเซ็นต สวนเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 นั้นประกอบไปดวยเชื้อเพลิงไบโอดีเซลลวนๆจํานวน 100 เปอรเซ็นต ทั้งน้ีน้ํามันเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 และ B20 หรือเชื้อเพลิงนํ้ามันไบโอดีเซลที่มีสวนผสมของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันเปนเชื้อเพลิงที่สามารถใชเปนพลังงานเชื้อเพลิงทดแทนภายใตนโยบายพลังงานป พ.ศ. 2535 ได เชื้อเพลิงไบโอดีเซลสวนใหญในประเทศสหรัฐฯจะเปนเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 ซึ่งเปนเชื้อเพลิงที่มีอัตราการผสมระหวางเช้ือเพลิงไบโอดีเซล 20 เปอรเซ็นตและเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียม 80 เปอรเซ็นต ซึ่งการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 นั้นนับไดวาเปนการใชพลังงานที่มีประโยชน แตการใชเชื้อเพลิงดังกลาวนั้นไมเหมาะที่จะใชในสภาวะอากาศที่หนาวเย็น หรือใชกับเคร่ีองยนตที่ควรจะใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 เชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 นั้นสามารถใชกับเคร่ืองยนตที่ใชเชื้อเพลิงดีเซลทุกประเภท อีกทั้งยังเหมาะสมที่จะใชกับเคร่ืองมือในการเก็บและแจกจาย เชื้อเพลิงไบโอดีเซลทั้งชนิด B20 และชนิดที่มีอัตรา สวนผสมของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ต่ํากวาน้ันไมตองการอุปกรณหรือเคร่ืองมือเพ่ือชวยในการทํางานระหวาง

127

เคร่ืองยนตกับเชื้อเพลิง ถึงอยางไรก็ตามบริษัทผูผลิตเครื่องยนตดีเซลบางบริษัทเทาน้ันที่รับรองการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลกับเคร่ืองยนตที่บริษัทน้ันๆผลิตขึ้น และเนื่องจากเคร่ืองยนตดีเซลน้ันมีราคาสูงจึงเปนผลทําใหผูบริโภคควรที่จะศึกษาคุณลักษณะของเครื่องยนตหรือเคร่ืองมือกอนที่จะใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซล ดังน้ันจึงสรุปไดวาการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่เหมาะสมกับมาตรฐานที่กําหนดไวของเคร่ืองยนต (ASTM D6751-07b) นั้นนับไดวาเปนเรื่องสําคัญอีกประการหน่ึงที่ผูบริโภคจะตองคํานึงถึง ศักยภาพในการทํางานของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลมีต่ํากวาเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมประมาณ 8 เปอรเซ็นต ถึงแมวาเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 จะใหพลังงานนอยกวาเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมประมาณ 1-2 เปอรเซ็นตก็ตาม ผูบริโภคที่ใชเชื้อเพลิงชนิดน้ีไดรายงานวาไมสามารถแยกความแตกตางจากผลของการใหพลังงานได ไมวาจะเปนดานการใหพลังงานหรือดานความประหยัดนํ้ามัน นอกจากน้ันเชื้อเพลิงไบโอดีเซลยังใหประโยชนดวยการลดปริมาณกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกอีกดวย กลาวคือเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิดตางๆจะมีผลตอการลดปริมาณกาซที่ทําใหเกิดมลภาวะทางอากาศ เชน เชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 นั้นจะชวยลดปริมาณมลภาวะทางอากาศได 20 เปอรเซ็นต ในขณะท่ีเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 นั้นจะไมสรางมลภาวะทางอากาศแตอยางใด ทั้งน้ีไมวาปริมาณเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผสมเขาไปในเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมจะมากหรือนอยก็ตาม เชื้อเพลิงดังกลาวสามารถจัดไดวาเปนสวนหนึ่งที่ชวยลดปริมาณการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดมลภาวะทางอากาศ เชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 หรือเชื้อเพลิงไบโอดีเซลผสมชนิดอ่ืนๆนั้นเปนเชื้อเพลิงที่ใชกับเคร่ืองยนตบางชนิดที่ผลิตขึ้นตั้งแตป พ.ศ. 2537 ซึ่งในการผลิตเครื่องยนตชนิดตางๆดังกลาวน้ันจะตองใชสวนประกอบบางอยางที่เหมาะสมกับการใชงาน เชน สายทอสงตอนํ้ามันเชื้อเพลิงหรือลูกสูบ ถึงอยางไรก็ตามปริมาณการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันเพิ่มมากขึ้นซ่ึงปริมาณที่ผสมนั้นขึ้นอยูกับความเหมาะสมในการใชงานตางๆ ดังน้ันผูบริโภคจะตองรูถึงผลที่จะไดรับเนื่องจากปริมาณการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลท่ีเพ่ิมขึ้น รวมถึงปญหาตางๆที่อาจจะเกิดขึ้นตามมาดวย เชน ผลที่จะมีตอการรับประกันเครื่องยนต อุณหภูมิและความหนืดของเชื้อเพลิงไบโอดีเซล ผลกระทบท่ีเกิดขึ้นเนื่องจากเคร่ืองยนตไดผานการใชงานจากการใชเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมมากอน หรือภาวะการปนเปอนของเชื้อแบคทีเรียเนื่องจากเชื้อเพลิงชนิดน้ีสกัดมาจากสสารที่มาจากธรรมชาติ

ถึงแมวาการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 จะเปนการลดอัตราการเผาไหมของสารพิษชนิดอ่ืน แตก็เปนการเพ่ิมปริมาณกาซไนโตรเจนออกไซดใหมีมากขึ้น โดยที่ปญหาตางๆที่เก่ียวกับการเผาไหมนั้นเปนปญหาที่สามารถแกไขได กลาวคือเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 เปนเชื้อเพลิงที่เหมาะสมที่สุดที่นาจะนํามาใชกับรถยนตที่ใชงานเฉพาะทางของรัฐ (Government Fleets) โดยท่ีหนวยบํารุงรักษาจะตองเตรียมตัวเพ่ือที่จะแกไขปญหาตางๆท่ีกําลังจะเกิดขึ้น (DOE: EERE: B20 and B100: Alternative Fuels, 2009)

การผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลนั้นสามารถผลิตมาจากน้ํามันพืชทั้งชนิดที่ใหมและชนิดที่ใชแลว หรือไขมันที่ไดจากสัตว ซึ่งวัตถุดิบเหลาน้ีเปนสสารที่ไมเปนพิษ ยอยสลายไดตามธรรมชาติและสามารถนํากลับมาใชใหมได โดยท่ีไขมันและน้ํามันเหลาน้ันมีคุณสมบัติในการทําปฏิกิริยาทางเคมีกับแอลกอฮอลแลว

128

เกิดเปนเคมีภัณฑซึ่งเปนที่รูจักกันในลักษณะของสารประกอบอินทรียที่เกิดจากการทําปฏิกิริยาของกรดกับแอลกอฮอลที่มีกรดไขมันเปนสวนประกอบ (Fatty Acid Methyl Esters (Fame)) ทั้งน้ีเชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนชื่อที่ตั้งขึ้นเนื่องจากการนําเอาสารประกอบอินทรียที่เกิดจากการทําปฏิกิริยาระหวางกรดกับแอลกอฮอลมาใชเปนเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงไบโอดีเซลผลิตขึ้นจากการใชเทคโนโลยีเอสเตอรริฟเคชั่นแบบตางๆ กระบวนการนี้เร่ิมตนดวยการกรองและสกัดไขมันและน้ํามันเพ่ือเปนการแยกเอาน้ําและสิ่งเจือปนออกจากกัน ถากรดไขมันอิสระลอยตัวขึ้นมา กรดไขมันเหลาน้ันจะถูกแยกหรือสกัดใหเปนเชื้อเพลิงไบโอดีเซลดวยการใชเทคโนโลยีในการรักษาระดับไขมันแบบพิเศษ จากน้ันนํ้ามันหรือกรดไขมันจะผสมกับแอลกอฮอล ซึ่งโดยสวนใหญแลวจะเปนแอลกอฮอลชนิดเมทานอล และตัวเรงปฏิกิริยาซ่ึงโดยปกติแลวจะเปนโซเดียมไฮดอกไซด และโมเลกุลของน้ํามันชนิดไตรกลีเซอรไรดจะแตกตัวออกและรวมตัวไปเปนสารประกอบเมทิลอีสเตอร (Methyl Esters) และไกลเซอรลิน (Glycerin) ซึ่งหลังจากนั้นก็จะผานกระบวนการคัดแยกเพื่อนําไปทําใหเปนสารประกอบที่บริสุทธิ์

รูปที่ 5.2 แสดงกระบวนการผลิตเชื้อเพลงิไบโอดีเซล (ที่มา : DOE: EERE: Biodiesel Production , 2009)

ถึงแมวากระบวนการสกัดเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันจะเปนกระบวนการที่สามารถทําไดไมยากนัก แตการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลในครัวเรือนก็ยังไมไดรับการสนับสนุน อีกทั้งเครื่องยนตดีเซลน้ันเปนเคร่ืองยนตที่มีราคาสูง จึงเปนเรื่องที่เสี่ยงและไมคุมที่จะนําเชื้อเพลิงที่ไมไดตามมาตรฐาน ASTM D6751-07b มาใช ซึ่งอาจจะเปนสาเหตุที่ทําใหเคร่ืองยนตเกิดการเสียหายหรือไดรับผลกระทบตางๆ น้ํามันที่สกัดไดจากพืชเปนนํ้ามันที่ไมสามารถนํามาใชกับเครื่องยนตดีเซลไดเน่ืองจากไขมันและน้ํามันไตรกลีเซอรไรด (Triglycerides) นั้นมีความหนืดมากกวาเชื้อเพลิงไบโอดีเซล ตลอดจนน้ํามันที่มี

129

สวนผสมของน้ํามันพืชจะทําลายสภาพเครื่องยนตอยางชาๆและยากที่จะทําการแกไข เชน ทําใหวงแหวนหรือลูกสูบติดขัด จากสาเหตุตางๆท่ีไดกลาวมาแลวขางตนน้ันเปนสาเหตุที่ทําใหเคร่ืองยนตมีอายุการใชงานที่สั้นกวาที่ควรจะเปน ถึงแมวาอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลของสหรัฐฯนั้นจะเปนอุตสาหกรรมขนาดเล็ก แตกลับมีอัตราการเติบโตอยางรวดเร็ว ปริมาณการผลิตในป พ.ศ. 2548 เพ่ิมขึ้นเปนจํานวนสามเทาตัวจากป พ.ศ. 2547 หลังจากน้ันในชวงป พ.ศ. 2549 อัตราการผลิตไดเพ่ิมขึ้นเปนอีกสามเทาเม่ือเทียบกับป พ.ศ. 2548 และในป พ.ศ. 2550 ปริมาณการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันสูงถึง 491 ลานแกลลอนซึ่งเปนอัตราที่เพ่ิมขึ้นเปนสองเทาจากป พ.ศ. 2549 ทั้งน้ีกําลังในการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลสวนใหญนั้นมาจากบริษัทที่ทําการผลิตผลิตภัณฑจากนํ้ามันพืชหรือไขมันจากสัตว และอุตสาหกรรมผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลมากกวาคร่ึงหน่ึงสามารถผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากไขมันหรือนํ้ามันจากสัตวเลี้ยงหรือพืชได รวมถึงการนําคราบหรือไขมันที่เหลือจากการทําอาหารมาใช สวนการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลอีกคร่ึงหนึ่งนั้นเปนอุตสาหกรรมการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากพืช ซึ่งนํ้ามันจากถั่วน้ันเปนแหลงทรัพยากรหลักของสหรัฐฯในปจจุบัน และอุตสาหกรรมผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากถั่วนี้เองไดกลายมาเปนแหลงผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลหลักเน่ืองจากความสามารถในการผลิตที่เพ่ิมขึ้นเปนจํานวนมาก แตคาใชจายในกระบวนการผลิตน้ันกลับต่ําลง สวนปริมาณการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ใชคราบไขมันที่นํากลับมาใชใหมหรือการใชไขมันจากสัตวนั้นก็มีแนวโนมที่จะเพ่ิมขึ้นเชนเดียวกัน ไขมันจากถั่ว คราบไขมันที่ไดจากรานอาหารและวัตถุดิบตางๆนั้นมีมากเพียงพอที่จะใชเปนทรัพยากรในการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลในสหรัฐฯไดจํานวนถึง 1.7 พันลานแกลลอนตอปภายใตนโยบายสนับสนุนการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซล แตสหรัฐกลับมีรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลเพียง 5 เปอรเซ็นตจากปริมาณรถยนตทั้งหมด (DOE: EERE: Biodiesel Production , 2009)

2.2 พลังงานชีวมวล พลังงานชีวมวล (Biopower หรือ Biomass Power) สามารถนํามาดัดแปลงใหเปนพลังงานที่ใชใน

การผลิตกระแสไฟฟา เทคโนโลยีระบบพลังงานชีวมวลนั้นรวมถึงการใหพลังงานโดยตรง การใหพลังงานรวม การใหพลังงานดวยระบบกาซ การแตกตัวทางเคมีของสารประกอบดวยความรอน (Pyrolysis) และการยอยสลายดวยแบคทีเรียชนิดที่ไมตองการกาซออกซิเจนในการยอยสลาย (Anaerobic Digestion) โรงงานพลังงานชีวมวลสวนใหญใชระบบการใหพลังงานโดยตรงในการผลิตพลังงาน โรงงานเหลาน้ีทําการเผาวัตถุดิบโดยตรงเพื่อนําเอาไอน้ําที่ไดจากการผลิตไปใหพลังงานในการหมุนกังหันที่มีหนาที่เปนตัวแปลงพลังงานชีวภาพใหไปเปนพลังงานไฟฟา แตอุตสาหกรรมชีวมวลบางแหงนั้นใชไอนํ้าที่ไดในการใหพลังงานความรอนแกอาคาร สําหรับระบบการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมความรอนและพลังงานเขาดวยกันเปนระบบที่ชวยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานใหมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จึงถือไดวา

130

โรงงานกระดาษนั้นเปนแหลงวัตถุดิบที่ใหญที่สุดของพลังชีวมวล เน่ืองจากสามารถนําเอาวัตถุดิบที่ไดมาผลิตกระแสไฟฟา หรือเปนสวนหนึ่งของการผลิตความรอนซึ่งเปนสวนหนึ่งของกระบวนการผลิตสารเคมี

การรวมใหพลังงาน หมายถึง การผสมเชื้อเพลิงชีวมวลเขาดวยกันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลในโรงงานผลิตกระแสไฟฟาที่ใชกันอยูทั่วไป หรือการที่โรงงานผลิตกระแสไฟฟาที่ใชถานหินน้ันใชระบบการใหพลังงานรวมเพื่อชวยลดปริมาณอัตราการเผาไหม โดยเฉพาะอยางยิ่งการเผาไหมกาซซัลเฟอรไดออกไซด สวนระบบการใหพลังงานดวยกาซเปนระบบที่จะตองมีอุณหภูมิและปริมาณกาซออกซิเจนที่สูงเพื่อใชในการเปลี่ยนชีวมวลใหไปเปนกาซสังเคราะห (Syngas หรือ Synthesis gas เปนกาซที่เกิดจากการผสมของไฮโดรเจนและคารบอนมอนออกไซด) กาซสังเคราะหที่เกิดขึ้นในกระบวนการเผาไหมในเตาเผานั้นสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีใหไปเปนเชื้อเพลิงหรือผลิตภัณฑชนิดอ่ืนๆได หรือนําไปใชแทนกาซธรรมชาติกับกังหันที่หมุนดวยกาซ (Gas Turbine) ซึ่งกังหันที่หมุนดวยกาซจะมีลักษณะเปนหัวแหลมคลายกับหัวเคร่ืองบินเจ็ท กังหันชนิดนี้จะทําการหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟา และกังหันชนิดน้ีสามารถพัฒนาเพื่อนําไปใชในระบบการผลิตพลังงานไฟฟาแบบผสม ทั้งน้ีในขณะที่กังหันกําลังทําการผลิตกระแสไฟฟาจะทําใหเกิดกาซ ซึ่งกาซที่กังหันปลอยออกมาขณะท่ีผลิตพลังงานไฟฟาดังกลาวจะเปนพลังงานที่ใชในการตมน้ําเพ่ือใหเปลี่ยนเปนไอได ซึ่งไอน้ําที่ไดนั้นเปนพลังงานที่ไดเพ่ิมขึ้นมาจากการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดกลาวมาแลวขางตน

รูปที่ 5.3 Gas Turbine หรือกังหันที่หมุนดวยกาซเพ่ือใชในการผลติพลังงาน

(ที่มา: Wikipedia, 2009)

กระบวนการท่ีกลาวมาแลวขางตนนั้นมีลักษณะคลายกับกระบวนการการใหความรอนทางเคมี แตดวยสภาพที่แตกตางบางประการจึงเปนการยอยสลายชีวมวลใหอยูในรูปของเหลวเทาน้ัน ซึ่งเม่ือใดที่มีการ

131

เผาไหมสารเหลวหรือนํ้ามันที่เกิดจากการยอยสลายจากกระบวนการขางตนก็จะทําใหเกิดการผลิตกระแสไฟฟา หรือใชเปนแหลงวัตถุดิบทางเคมีในการผลิตพลาสติก กาว หรือผลิตภัณฑชีวมวลชนิดตางๆ

การยอยสลายชีวมวลตามธรรมชาติทําใหเกิดกาซมีเทนซึ่งกาซชนิดน้ีสามารถนํามาใชในการผลิตพลังงานไฟฟาได เชน ในบริเวณแหลงเก็บขยะจะมีการขุดเจาะทอเพื่อปลอยกาซมีเทนที่เกิดจากการยอยสลายของสารชีวภาพตามธรรมชาติ ซึ่งกาซที่เกิดขึ้นจะเดินทางไปตามทอสูจุดศูนยกลางรวม ตลอดจนผานกระบวนการกรองและทําความสะอาดกอนที่จะถูกเผาไหม กระบวนการดังกลาวเปนกระบวนการผลิตกระแสไฟฟาและลดการปลอยกาซมีเทนสูชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งกาซชนิดน้ีเปนกาซชนิดหน่ึงที่กอใหเกิดภาวะเรือนกระจกได

กาซมีเทนยังสามารถเกิดขึ้นไดจากสารชีวมวลโดยผานกระบวนการยอยสลายที่เกิดจากแบคทีเรียที่ไมตองอาศัยกาซออกซิเจนในการยอยสลาย (Anaerobic Digestion) ซึ่งการรวมตัวกันของแบคทีเรียทําใหเกิดกระบวนการยอยสลายสารอินทรียโดยท่ีไมตองอาศัยกาซออกซิเจนในกระบวนการยอยสลายแบบปด ผลที่เกิดจากการยอยสลายนั้นกอใหเกิดกาซที่เหมาะสําหรับในการใชผลิตพลังงานไฟฟาและของเสียบางชนิด เชน ของเสียที่อยูในบอบําบัดในโรงงานหรือแหลงเก็บ ซึ่งของเสียที่เกิดขึ้นนั้นสามารถนํามาสกัดเปนปุยที่นําไปใชในการเกษตรได

เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากระบบกาซ การยอยสลายดวยแบคทีเรียที่ไมตองการกาซออกซิเจนและเทคโนโลยีพลังงานชีวมวลชนิดอ่ืนๆนั้นสามารถนํามาใชในระบบการผลิตพลังงานไฟฟาขนาดเล็ก หรือระบบการผลิตพลังงานไฟฟาที่ประกอบดวยหนวยแยกยอยตางๆท่ีมีระบบการสันดาบภายใน ทั้งน้ีกระบวนการตางๆดังกลาวนาจะเปนประโยชนสําหรับการผลิตพลังงานไฟฟาใหกับหมูบานที่อยูหางไกลจากแหลงผลิตหรือแหลงกระจายกระแสไฟฟา ซึ่งจะเปนประโยชนอยางยิ่งถาผูผลิตสามารถใชความรอนที่เกิดจากของเสียในทองถิ่นได

2.3 ผลิตภัณฑชีวมวล (Bioproducts) อุตสาหกรรมปโตรเคมีสามารถผลิตผลิตภัณฑจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไดมากมาย ไดแก พลาสติก สาร

เคมีและผลิตภัณฑอ่ืนๆ ที่อํานวยความสะดวกตอการดํารงชีวิตในโลกปจจุบัน เชนเดียวกันกับการผลิตผลิตภัณฑที่มาจากสารชีวมวล เชื้อเพลิงฟอสซิลเปนไฮโดรคารบอนที่เกิดจากการรวมตัวกันระหวางคารบอนและไฮโดรเจน ทั้งนี้สวนประกอบชีวมวลคือคารโบไฮเดรตที่มีคารบอน ไฮโดรเจนและออกซิเจนเปนองคประกอบ ปริมาณออกซิเจนที่มีอยูในเชื้อเพลิงฟอสซิลน้ันมีผลตอการผลิตผลิตภัณฑบางชนิด และในบางกรณีปริมาณออกซิเจนดังกลาวยังเปนองคประกอบสําคัญในการผลิตผลิตภัณฑบางชนิด หากพิจารณาประเภทชีวมวลเพียงอยางเดียวจะเห็นไดวาชีวมวลนั้นมีหลายประเภท ซึ่งคุณสมบัติที่หลากหลายของชีวมวลประเภทตางๆนั้นเปนพื้นฐานที่นําไปสูการผลิตผลิตภัณฑชนิดใหมๆ โดยที่กระบวนการผลิตผลิตภัณฑเหลาน้ันอาจจะไม

132

ตองผานกระบวนการผลิตปโตรเคมี ดังรูปที่ 5.4 แสดงการเปรียบเทียบผลิตภัณฑชีวมวลที่ไดหลังจากผานกระบวนการผลิต

รูปที่ 5.4 การเปรียบเทียบผลิตภัณฑชวีมวลทีไ่ดหลังจากผานกระบวนการผลิต (ที่มา : NREL, 2008)

การผลิตผลิตภัณฑชีวมวลสวนใหญจะมีขั้นตอนและวิธีการที่คลายคลึงกัน กระบวนการปโตรเคมีจะทําใหเกิดการแตกตัวของนํ้ามันและกาซธรรมชาติซึ่งอยูในรูปสารประกอบพ้ืนฐานทางเคมี หลังจากน้ันก็จะเลือกเอาแตสวนประกอบสําคัญและจําเปนที่จะใชในการผลิตผลิตภัณฑนั้นๆ เชน เทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวมวลทําการยอยสลายมวลสารใหไปเปนน้ําตาลซ่ึงเปนสารประกอบพื้นฐาน และเทคโนโลยีพลังงานชีวมวลทําการแตกตัวชีวมวลใหไปเปนคารบอนมอนออกไซดและไฮโดรเจน หลังจากน้ันก็ใชกระบวนการหมัก กระบวนการกระตุนดวยปฏิกิริยาทางเคมีและกระบวนการอ่ืนๆ เขามาใชในการผลิตผลิตภัณฑชนิดใหม ขั้นตอนกระบวนการสกัดชีวมวลมีผลตอการผลิตผลิตภัณฑบางชนิด เชน การสกัดชีวมวลบางประเภทนั้นสามารถทําใหเกิดผลผลิตที่มีปริมาณในการผลิตที่ต่ําแตมูลคาของผลิตภัณฑนั้นสูง หรือในบางครั้งการสกัดชีวมวลก็ทําใหปริมาณในการผลิตที่สูงแตมูลคาของผลิตภัณฑนั้นต่ํา ซึ่งกระบวนการสกัดตางๆน้ันขึ้นอยูกับปริมาณพลังงานที่ใช ผลิตภัณฑชีวมวลบางชนิดน้ันสามารถผลิตไดจากนํ้าตาล เชน สารตานการเยือกแข็ง (Antifreeze) พลาสติก กาวชนิดตางๆ น้ําตาลเทียมและสารเหลวหรือเจลที่ใชเปนสวนประกอบของยาสีฟน สวนผลิตภัณฑชีวภาพบางชนิดเกิดจากคารบอนมอนนอกไซดและไฮโดรเจนที่เกิดจากการรวมตัวกันของกาซที่เรียกวากาซสังเคราะห (Syngas) เชน พลาสติกและกรดตางๆ ซึ่งวิธีการดังกลาวนั้นสามารถนํามาใชในการผลิตแผนฟลมถายภาพ ผาและสิ่งทอที่เกิดจากการสังเคราะห และผลิตภัณฑชีวมวลอ่ืนๆ เชน ไมชนิดที่มี

133

แถบกาว แบบพิมพพลาสติกและโฟมกันความรอน สามารถเกิดมาจากการผลิตของฟรีนอล (Phenol) ซึ่งเปนหน่ีงในการแตกตัวทางเคมีของน้ํามัน 3. เทคโนโลยีพลังงานชีวมวล เทคโนโลยีพลังงานชีวมวลเปนเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อใชวัตถุดิบธรรมชาติที่ไดจากการเพาะปลูกมาผลิตเปนเชื้อเพลิงชีวมวลและผลิตภัณฑชีวมวล เทคโนโลยีพลังงานชีวมวลสามารถแบงออกไดเปน 4 ประเภทใหญๆ ไดแก 1) วัตถุดิบชีวมวล (Biomass Feedstocks) 2) กระบวนการผลิตและการสกัดวัตถุดิบ (Processing and Conversion) 3) การเพิ่มประสิทธิภาพใหแกกระบวนการสกัด (Biorefineries) และ 4) ระบบโครงสรางพ้ืนฐาน (Infrastructure) โดยมีรายละเอียดดังนี้

3.1 วัตถุดิบชีวมวล (Biomass Feedstocks) ชีวมวล หมายถึง พืชและวัตถุที่สกัดมาจากพืชหลากหลายชนิด ซึ่งวัตถุดิบตางๆดังกลาวน้ันมีคุณสมบัติที่เหมาะตอการนํามาใชประโยชนที่ตางกัน เชน การสกัดใหเปนนํ้ามันเชื้อเพลิงเพื่อใชในการขนสง การผลิตผลิตภัณฑชนิดใหม และการนําพลังงานที่ไดมาใชเพ่ือทดแทนพลังงานสิ้นเปลืองชนิดอ่ืนที่ใชกันอยูทั่วไป ความสําเร็จของอุตสาหกรรมชีวมวลของสหรัฐฯขึ้นอยูกับปริมาณและคุณภาพของวัตถุดิบชีวมวลที่มีอยู และความสามารถที่จะนํามาใชประโยชนได รวมถึงความสามารถในการผลิตหรือนําวัตถุชีวมวลเหลาน้ีไปใชในกระบวนการผลิตที่มีตนทุนที่ไมสูงมากนัก ดังน้ันการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับวัตถุดิบธรรมชาติจะตองครอบคลุมปจจัยตางๆที่เก่ียวของทั้งหมด จึงทําใหรูปแบบของเทคโนโลยีพลังงานชีวมวลน้ันมีสวนเก่ียวของกับกระบวนการผลิตและสกัดวัตถุดิบโดยตรง การวิจัยพัฒนาวัตถุดิบธรรมชาตินั้นเริ่มตนตั้งแตการศึกษาชนิดของพืช วิธีการที่ใชปลูกพืช และวิธีการเก็บเก่ียว ซึ่งการวิจัยและพัฒนาวัตถุดิบธรรมชาตินั้นจะตองไดรับความรวมมือจากหนวยงานรวมในโครงการคนควาวิจัยพัฒนา ไดแก กระทรวงพลังงาน กระทรวงเกษตร หองปฏิบัติการแหงชาติตางๆ รวมไปถึงหนวยงานทางการศึกษาและอุตสาหกรรมตางๆที่มีบทบาทในการพัฒนาเทคโนโลยีวัตถุดิบธรรมชาติตั้งแตกระบวนการเพาะปลูกพืชจนถึงกระบวนการเก็บเก่ียว การคนควาวิจัยพัฒนาวัตถุดิบธรรมชาติแบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คือ 1) การปลูกจากวัตถุดิบที่ยั่งยืน (Sustainable Feedstock Production) และ 2) กระบวนการโลจิสติกสวัตถุดิบ (Feedstock Logistics) วัตถุดิบที่ยั่งยืน (Sustainable Feedstock Production) เปนกระบวนการปลูกที่รวมไปถึงขั้นตอนตางๆที่ใชในการผลิตจากวัตถุดิบธรรมชาติจนถึงกระบวนการเก็บเก่ียวผลผลิตจากแหลงผลิต การวิจัยและพัฒนาการผลิตวัตถุดิบธรรมชาติยังรวมไปถึงการกําหนดแหลงที่ใชในการผลิต การปลูกวัตถุดิบ

134

ธรรมชาติชนิดที่ใหผลตอบแทนทางดานพลังงานมากท่ีสุดเม่ือนําไปผลิตพลังงาน ตลอดจนการแกไขปญหาเก่ียวกับการเพาะปลูกในพ้ืนที่ตางๆ กระบวนการโลจิสติกสวัตถุดิบ (Feedstock Logistics) เปนกระบวนการที่เก่ียวของกับการปฏิบัติการของระบบทั้งหมดที่จําเปนจะตองใชในการเคลื่อนยายวัตถุดิบชีวมวลจากแหลงผลิตไปยังแหลงสกัด ซึ่งการกระทําดังกลาวจะตองอยูภายใตมาตรฐานตางๆตามที่ไดกําหนดเอาไวเพ่ือที่จะนําวัตถุดิบเหลาน้ันไปสกัดหรือกลั่น โดยที่กระบวนการวิจัยและพัฒนาของโลจิสติกสวัตถุดิบนั้นมุงเนนที่การพัฒนาและการควบคุมตนทุนในการผลิต การปรับปรุงพัฒนาระบบการเก็บเก่ียว การจัดเก็บ ขบวนการกอนการจัดสงและการจัดสงวัตถุดิบ สารตกคางที่เหลือหลังจากการสกัด แหลงที่ใชในการผลิตและชนิดของพืชที่ใหพลังงานที่จะนํามาใชเปนวัตถุดิบ ปจจัยตางๆที่กลาวมาแลวขางตนจึงเปนปจจัยที่นําไปสูการพัฒนาวัตถุประสงคอยางมีรูปแบบ เชน การพัฒนาเทคโนโลยีที่มีอยู ซึ่งเปนเทคโนโลยีที่ชวยใหอุตสาหกรรมชีวมวลมีความม่ันคง มีความสามารถในการพ่ึงพาไดและมีราคาที่เหมาะสม อีกทั้งยังเปนการสงเสริมการจัดหาวัตถุดิบชีวมวลใหกับอุตสาหกรรม ชีวมวลของสหรัฐฯโดยไดรับความรวมมือจากกระทรวงเกษตรและหนวยงานที่มีสวนเก่ียวของ วัตถุประสงคหลักของกระบวนการการพัฒนารูปแบบคือ การพัฒนาเทคโนโลยีและวิธีการเพ่ือเพ่ิมปริมาณวัตถุดิบที่จะนํามาใชในการผลิตพลังงานชีวมวลใหไดมากกกวา 1 พันลานตันตอป (DOE: EERE: Biomass Feedstocks, 2009) ทั้งน้ีในหัวขอ 3.1.1 ถึง 3.1.4 จะอธิบายถึงรายละเอียดของวัตถุดิบชีวมวลตอไป

3.1.1 ชนิดของวัตถุดิบชีวมวล (Feedstock Types) ไดมีการนําเอาวัตถุดิบชีวมวลชนิดตางๆมาใชเพ่ือผลิตนํ้ามันเชื้อเพลิงสําหรับการขนสง และ

ผลิตผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนองคประกอบและพลังงานตางๆ ซึ่งในปจจุบันเชื้อเพลิงอีเทอรนอลท่ีผลิตในสหรัฐฯ นั้นเปนเชื้อเพลิงที่ผลิตมาจากขาวโพดหรือพืชที่มีแปง (Starch) เปนสวนประกอบหลัก ดังนั้นโปรแกรมชีวมวลจึงมุงเนนการวิจัยพัฒนาวัตถุดิบธรรมชาติที่มีสารเซลลลูโลสซิคเปนองคประกอบ เชน วัตถุดิบที่ไมไดเปนธัญพืช วัตถุดิบธรรมชาติที่ไมไดใชเปนอาหาร เชน สวิสตกลาส ฟางขาวโพดและวัสดุที่ไดมาจากไม รวมถึงการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่ทําการเปลี่ยนวัตถุดิบธรรมชาติที่ประกอบดวยสารเซลลลูโลสซิคใหเปนเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสงและผลิตภัณฑอ่ืนๆ ซึ่งการใชวัตถุดิบที่มีสารเซลลลูโลสซิคเปนองคประกอบมาผลิตเชื้อเพลิงนั้นเปนการชวยลดแนวโนมปญหาตางๆ เชน การนําเอาพืชที่ใชเปนอาหารไดมาผลิตน้ํามันเชื้อเพลิง และการลดปญหาตางๆท่ีเก่ียวกับสิ่งแวดลอม เน่ืองจากวัตถุดิบธรรมชาติที่มีสารเซลลลูโลสซิคเปนองคประกอบน้ันมีหลายประเภท วัตถุดิบเหลาน้ีจึงไดถูกแบงออกเปน 3 กลุม คือ กลุมแรกไดแกวัตถุดิบที่นํามาใชทดแทน กลุมที่สองไดแกเศษวัตถุดิบที่ไดมาจากการเพาะปลูกและปาไมหรือพืชพลังงาน และกลุมที่สามเปนวัตถุดิบที่ไดมาจากการพัฒนาและการใชพืชสมุนไพรและไมที่เปนพืชพลังงาน ดังรูปที่ 5.5 แสดงประเภทของวัตถุดิบที่ไดมาจากแหลงผลิตตางๆ (DOE: EERE: Feedstock Types, 2009)

135

รูปที่ 5.5 แสดงการจัดแยกวัตถุดิบธรรมชาติตามการใชงาน

(ที่มา : DOE: EERE: Feedstock Types, 2009)

3.1.2 การผลิตวัตถุดิบประเภทย่ังยืน (Sustainable Production) การผลิตวัตถุดิบประเภทย่ังยืนนั้นรวมถึงขั้นตอนตางๆที่จําเปนสําหรับการผลิตวัตถุดิบชีวภาพไป

จนถึงขั้นตอนการเก็บเก่ียววัตถุดิบนั้นๆจากทุงหรือปา ขั้นตอนเหลาน้ีรวมถึงการผสมพันธุพืชเพ่ือพัฒนาพันธุพืชใหมีคุณสมบัติที่ดีที่สุด ตลอดจนการเลือก

พันธุพืช การพัฒนาพันธุพืชและกระบวนการผลิต ซึ่งกระทรวงเกษตรและสํานักงานวิทยาศาสตรกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ จะเปนผูนําในการคนควาวิจัยและปฏิบัติการตางๆท่ีเก่ียวของดังที่ไดกลาวมาแลวขางตน ทั้งน้ีโปรแกรมพลังงานชีวมวลที่อยูภายใตการดูแลของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ จะทําการวิจัยทางดานการผลิตวัตถุดิบชีวมวลใน 3 หัวเรื่องใหญ ไดแก การประเมินหาแหลงผลิตวัตถุดิบ การพัฒนาแหลงผลิตวัตถุดิบและการรักษาสภาพแหลงผลิตวัตถุดิบใหมีสภาพที่ยั่งยืน การดําเนินการตางๆดังกลาวน้ันไดรับความรวมมือจากหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติโอคริดจ (Oak Ridge National Laboratory) และหนวยงานรวมพัฒนาพลังงานชีวมวลระดับภูมิภาค (Regional Biomass Energy Feedstock Partnerships) ซึ่งการดําเนินงานตางๆ นั้นอยูภายใตโครงการนํารองที่ ดําเนินการโดยกลุมมหาวิทยาลัยที่มีพ้ืนที่ เฉพาะที่ใชในการทําการคนควาวิจัยคนควา (Sun Grant Initiative Universities) (DOE: EERE: Sustainable Production, 2009)

136

3.1.3 กระบวนการโลจิสติกสสวัตถุดิบธรรมชาติแบบครบวงจร (Feedstock Logistics) กระบวนการโลจิสติกสสวัตถุดิบธรรมชาติแบบครบวงจรนั้นประกอบไปดวยการปฏิบัติการ

ของหนวยงานตางๆ ที่เก่ียวของเพ่ือทําการเคลื่อนยายวัตถุดิบชีวมวลจากพ้ืนที่เพาะปลูกไปยังแหลงสกัด นอกจากนั้นกระบวนการดังกลาวจะตองเปนกระบวนที่ไดมาตรฐานตามความตองการของกระบวนการผลิตอีกดวย ดังรูปที่ 5.6 แสดงหวงโชอุปทานของเชื้อเพลิงชีวภาพในกระบวนการโลจิสติกสวัตถุดิบธรรมชาติแบบครบวงจร

รูปที่ 5.6 แสดงหวงโชอุปทานของเชื้อเพลิงชีวภาพ

(ที่มา : DOE: EERE: Sustainable Production, 2009)

ซึ่งหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory) และหนวยงานอุตสาหกรรมตางๆ จะเปนผูดําเนินการเก่ียวกับกระบวนการโลจิสติกสสวัตถุดิบธรรมชาติแบบครบวงจร โดยที่มีรายละเอียดที่เก่ียวของ 4 หัวขอ ไดแก การเก็บเก่ียวและการจัดเก็บ กระบวนการจัดเตรียมวัตถุดิบ การจัดเก็บและลําดับในการตรวจสอบ และการเก็บรักษาและการขนสง

3.1.3.1 การเก็บเก่ียวและการจัดเก็บ (Harvest and Collection) วัตถุประสงคของการเก็บเก่ียวและการจัดเก็บวัตถุดิบธรรมชาติ เพ่ือเปนการลดตนทุน

ทางดานการผลิตใหต่ําลงและการพัฒนาเทคโนโลยีในการเก็บเกี่ยว พรอมดวยการบริการฝกอบรมการใชเครื่องมืออุปกรณที่มีความซับซอน นอกจากน้ันยังเปนการวิเคราหถึงผลกระทบที่จะมีตอวิทยาศาสตรและเศรษฐศาสตรเก่ียวกับผลผลิตทางการเกษตร (Agronomics) และธุรกิจทางการเกษตร (Agribusiness) ที่เกิดจากการพัฒนาเคร่ืองมืออุปกรณ

ทั้งนี้การเก็บเก่ียวและการจัดเก็บดังกลาวน้ันยังมีวัตถุประสงคเพ่ือแจกแจงความตองการและขอจํากัดตางๆท่ีมีบทบาทตอการพัฒนาระบบการเก็บเกี่ยวที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมถึงปจจัยตางๆท่ีสงผลกระทบตอระบบ ซึ่งรายละเอียดที่กลาวมาแลวขางตนนั้นเปนการนําไปสูการพัฒนาเคร่ืองมือที่มีผลตอ

137

การผลิตอาหารและเชื้อเพลิงใหแกสหรัฐฯ ตลอดจนเปนการศึกษาเพ่ือลดผลเสียที่กําลังจะเกิดขึ้นในอนาคต ซึ่งรูปที่ 5.7 แสดงการเก็บเก่ียววัตถุดิบชีวมวลพรอมดวยการคัดเลือกและแยกเมล็ดพันธุและฟาง

รูปที่ 5.7 แสดงการเก็บเก่ียววตัถุดิบชีวมวลพรอมดวยการคัดเลือกและแยกเมล็ดพันธุและฟาง

(ที่มา : DOE: EERE: Feedstocks Logistics, 2008)

3.1.3.2 กระบวนการจัดเตรียมวัตถุดิบ (Preprocessing) วัตถุประสงคสําคัญในการวิจัยและพัฒนากระบวนการจัดเตรียมวัตถุดิบคือการลด

คาใชจายกระบวนการจัดเตรียมวัตถุดิบของระบบการเพาะปลูกและจัดหาวัตถุดิบ ซึ่งเปนการศึกษาถึงปจจัยตางๆท่ีมีผลตอการพัฒนาปรับปรุงกระบวนการจัดเตรียมวัตถุดิบใหรวดเร็วและเพิ่มปริมาณผลผลิตใหมากขึ้น ซึ่งการคนควาวิจัยน้ันยังรวมไปถึงรายละเอียดตางๆในการทํางานของเครื่องมืออุปกรณ เครื่องคัดแยกประเภทวัตถุดิบ ตลอดจนการทําความเขาใจถึงความสัมพันธระหวางการบดยอยและขั้นตอนการเปลี่ยนวัตถุดิบที่ไดมาจากแหลงเพาะปลูกใหไปเปนวัตถุดิบที่พรอมที่จะนํามาใชงานดังในรูปที่ 5.8 แสดงการจัดเตรียมวัตถุดิบประเภทฟางใหอยูในสภาพที่พรอมนํามาใชในการผลิตเชื้อเพลิง

138

รูปที่ 5.8 แสดงการจัดเตรียมวัตถุดิบประเภทฟาง ซึ่งอยูภายใตการพัฒนาปรับปรุง

เพ่ือลดตนทุนในการดําเนินการ (ที่มา : DOE: EERE: Feedstocks Logistics, 2008)

3.1.3.3 การจัดเก็บและลําดับในการตรวจสอบ (Storage and Queuing)

วัตถุประสงคของการจัดเก็บและลําดับในการตรวจสอบคือการตรวจสอบขั้นตอนการจัดเก็บวัตถุดิบชนิดเปยกโดยการมุงเนนการตรวจสอบโครงสรางวัตถุดิบ การศึกษาประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสภาพของนํ้าตาล การประเมินผลกระทบที่เกิดขึ้นกับวัตถุดิบชนิดแข็ง การประเมินผลกระทบที่เกิดกับโครงสรางการจัดหาวัตถุดิบชีวภาพ และการวิเคราะหผลที่เกิดขึ้นเนื่องจากการใชไซลาเนส (Xylanase) ในกระบวนการจัดหาวัตถุดิบ ดังในรูปที่ 5.9 แสดงการจัดเก็บและลําดับในการตรวจสอบฟางในรูปแบบตางๆ เพ่ือตรวจสอบระดับความชื้นที่เกิดจากการดูดซึม

139

รูปที่ 5.9 แสดงการจัดเก็บวัตถุดิบดวยการกองสุม การมัดเปนกลุมกอนและการเกลี่ยกระจาย

ซึ่งบนกองวัตถุดิบตางๆน้ันจะมีการแตมสีเอาไวเพ่ือใชในการตรวจสอบระดับความชื้นจากการดูดซึม (ที่มา : DOE: EERE: Feedstocks Logistics, 2008)

3.1.3.4. การจัดเก็บและการขนสง (Handling and Transportation)

วัตถุประสงคของการจัดเก็บและการขนสงน้ันคือการคัดเลือกวัตถุดิบจากคุณสมบัติทางภายภาพ ชนิดของวัตถุดิบและผลกระทบท่ีมีตอสิ่งแวดลอม ซึ่งปจจัยตางๆที่กลาวมาแลวน้ันมีบทบาทตอการพัฒนา รวมถึงการตรวจสอบเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัตถุดิบที่จะนําไปใชในอุตสาหกรรมขนาดใหญตอไป และการหาโอกาสที่จะลดตนทุนในการปฏิบัติการ รวมถึงการคํานวณหาปริมาณวัตถุดิบที่สูญเสียไประหวางกระบวนการเก็บรักษาและการขนสง ทั้งน้ีวัตถุประสงคทั้งหมดที่กลาวมาแลวน้ันจะเปนปจจัยที่ชวยสรุปหาวิธีการที่เหมาะสมที่สุดที่จะใชในการจัดเก็บและการขนสง

140

รูปที่ 5.10 แสดงกระบวนการขนสงวตัถุดิบเพ่ือใชในการสกัดหรือการจัดเก็บเพ่ือนํามาใชสกัดในภายหลัง

(ที่มา : DOE: EERE: Feedstocks Logistics, 2008)

3.1.4 เว็บไซตที่เก่ียวของกับวัตถุดิบธรรมชาติ (Feedstock Related Links) รายชื่อหนวยงานและสํานักงานตางๆท่ีเก่ียวของกับวัตถุดิบธรรมชาติ ไดแก

1. สํานักงานวิทยาศาสตรชีวมวลและการคนควาวิ จัยส่ิงแวดลอม กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (Department of Energy (DOE) / Office of Science Biological and Environmental Research (BER) Biofuels Mission Focus) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://genomicsgtl.energy.gov/biofuels/index.shtml

2. ศูนยการวิจัยพัฒนาพลังงานชีวภาพ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE Office of Science BER Bioenergy Research Centers) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://genomicsgtl.energy.gov/centers/index.shtml

3. กระทรวงเกษตรกรรม ในหัวเรื่องเก่ียวกับการจัดหาพลังงานที่ใชในฟารม (U.S. Department of Agriculture (USDA) 2007/Farm Bill Energy Provision) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.usda.gov/wps/portal/!ut/p/_s.7_0_A/7_0_1UH?navtype=FB&navid =ENERGY_FB

4. หนวยงานบริการการวิจัยพลังงานชีวภาพทางการเกษตรและโปรแกรมกิจกรรมพลังงานชีวภาพแหงชาติ (USDA Agriculture Research Service (ARS) Bioenergy and Energy Alternatives National Program) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.ars.usda.gov /research/programs/ programs. htm?NP_CODE=307

141

5. หนวยงานบริการการคนควาวิจัย การศึกษาและการใหบริการทั่วในระดับรัฐ กระทรวงเกษตรฯ (USDA Cooperative State Research, Education, and Extension Service (CSREES)) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.csrees.usda.gov/

6. หนวยงานบริการการคนควาวิจัยเก่ียวกับสภาพเศรษฐกิจ กระทรวงเกษตรฯ (USDA Economic Research Service (ERS) Bioenergy Economy Research) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็ บ ไซด ไดที่ http://www.ers.usda.gov/Browse/view.aspx?subject=FarmEconomyBioe nergy

7. หนวยงานบริการปาไม กระทรวงเกษตรฯ (USDA Forest Service) ไดที่ http://www.fs.fed.us/ 8. หนวงงานอนุรักษสิ่งแวดลอม กระทรวงเกษตรฯ (USDA Natural Resource Conservation Service

(NRCS)) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.nrcs.usda.gov/ 9. โครงการนํารองการพัฒนาพลังงานในพื้นที่หางไกล กระทรวงเกษตรฯ (USDA Rural Development

(RD) Energy Initiatives) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://energymatrix. usda.gov/

หนวยงานรวมคนควาวิจัย ไดแก

1. หองปฏิบัติการคนควาวิจัยแหงชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory Bioenergy Technology Research) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ https://inlportal.inl.gov/ portal/server.pt?open=512&objID=421&parentname=CommunityPage&parented=4&mo de=2

2. หองปฏิบัติการคนควาวิจัยแหงชาติโอคริดจ (Oak Ridge National Laboratory Biomass Research) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.ornl.gov/sci/eere/ tech_biomass.shtml

3. กลุมมหาวิทยาลัยรวมในโครงการนํารองซันแกรนท (Sun Grant Initiative Universities) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.sungrant.org/

4. โครงการการใชผลิตภัณฑขาวโพดเปนวัตถุดิบที่อยูภายใตการดําเนินการของกระทรวงเกษตรฯ (USDA ARS Sustainability of Corn Stover Removal Project) ผูสนใจสามารถคนควาหาขอมูลจากเว็บไซดไดที่ http://www.ars.usda.gov/ research/projects/projects.htm?accn_no=410168 (DOE: EERE: Feedstocks Related Links, 2009)

142

3.2 กระบวนการผลิตและการสกัดวัตถุดิบ (Processing and Conversion) สํานักงานแผนงานชีวมวลไดวิจัยและพัฒนาชีวมวลทางดานการเปลี่ยนสารชีวมวลใหไปเปนน้ํามันเชื้อเพลิง ผลิตภัณฑและพลังงานตางๆ โดยผานกระบวนการชีวภาพเคมี (Biochemical Route) และกระบวนการอุณหเคมี (Thermochemical Route) การเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการชีวภาพเคมี (Biochemical Conversion) เปนการแปลงสภาพน้ําตาลดวยการสลายเอนไซมหรือกระบวนการทางเคมี แลวทําการเปลี่ยนสารเหลาน้ันใหไปเปนอีเทอรนอลดวยกระบวนการหมัก (Fermentation) สวนการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมี (Thermochemical Conversion) ซึ่งเปนกระบวนการที่ชีวมวลแตกตัวไปเปนสารประกอบดวยความรอน และเปลี่ยนไปเปนน้ํามันจากการใชกระบวนการรวมระหวางความรอนและความดันที่มีอยูในตัวเรงปฏิกิริยาทางเคมี การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีดังกลาวน้ันเปนการพัฒนาเทคโนโลยีและกระบวนการที่ชวยลดคาใชจายและเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ผลิตภัณฑชีวภาพและพลังงานชีวภาพ (DOE: EERE: Processing and Conversion, 2009)

3.2.1 การเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการชีวภาพเคมี (Biochemical Conversion)

การเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการชีวภาพเคมีเปนการวิจัย การพัฒนาและการสาธิตกระบวนการชีวภาพในการเปลี่ยนสารชีวภาพใหไปเปนเชื้อเพลิงชีวภาพ สารเคมีและพลังงาน นอกจากน้ันกระบวนการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการชีวภาพเคมีนั้นยังเปนกระบวนการคัดแยกสารตกคางที่สามารถนํามาใชไดอนาคต และกระบวนการดังกลาวยังชวยสงเสริมการผลิตเชื้อเพลิงและผลิตภัณฑในกระบวนการสกัดดวยการผานความรอนและพลังงาน (DOE: EERE: Biochemical Conversion, 2009)

ลิกโนเซลลลูโลส (Lignocellulose) หมายถึงพืชชีวภาพที่มีลิกนิน (Lignin) เซลลลูโลส (Cellulose) และเฮมิเซลลลูโลส (Hemicellulose) เปนสวนประกอบหลักของซากพืช เศษไมและหญา โดยที่กําแพงเซลล (Cell Walls) ของพืชเหลาน้ันประกอบไปดวยคารโบไฮเดรตซึ่งเปนหวงโซน้ําตาลแบบยาวที่สามารถสกัดใหไปเปนเชื้อเพลิงชีวภาพได โดยท่ีการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานนั้นเร่ิมตนดวยการสลายกําแพงเซลลดวยเอนไซมหรือกรดเพื่อสกัดเอานํ้าตาลที่สามารถนํามาใชในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพออกมากอน จากน้ันจะเปนการใชจุลินทรียเพื่อเปลี่ยนนํ้าตาลใหไปเปนเชื้อเพลิงชีวภาพ แตเน่ืองจากความซับซอนทางโครงสรางของกําแพงเซลลจึงทําใหการยอยสลายกําแพงเซลลดังกลาวใหไปเปนน้ําตาลน้ันเปนกระบวนการที่ยุงยากและซับซอน ซึ่งเปนผลทําใหการสกัดเชื้อเพลิงดวยวิธีการดังกลาวมีตนทุนในการสกัดที่สูง

การพัฒนาตนทุนการผลิตเชื้อเพลิงเซลลลูโลสซิคคือการลดคาใชจายในการผลิตและปรับปรุงขั้นตอนการแยกและการสกัดชีวมวลที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งในปจจุบันนั้นนักวิจัยคนควากําลังวิจัยเก่ียวกับชนิด

143

ของวัตถุดิบที่ใช เอนไซมที่มีประสิทธิภาพและจุลินทรียที่มีความสามารถในการยอยสลายสูง (DOE: EERE: Biochemical Conversion, 2008)

3.2.2 การเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมี (Thermochemical

Conversion) โปรแกรมชีวมวลไดทําการวิจัยเก่ียวกับการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการ

อุณหเคมีซึ่งเปนการเปลี่ยนวัตถุดิบธรรมชาติชนิดตางๆ ดวยความรอนและความดันใหไปเปนแอลกอฮอล เชื้อเพลิงไฮโดรคารบอน สารเคมีและพลังงานชนิดตางๆ โดยท่ัวไปแลวการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมีนั้นสามารถใชไดกับวัตถุดิบชีวมวลทั่วไป ซึ่งกระบวนการเปลี่ยนผลิตภัณฑดวยความรอนดังกลาวจะชวยยอยสลายสารประกอบที่มีลิกนินหรือสารที่ยอยสลายยากในวัตถุดิบธรรมชาติที่เปนสวนประกอบที่เหลือจากการยอยสลายของวัตถุดิบที่มีแปงสูง นอกจากนั้นกระบวนการนี้ยังชวยใหเชื้อเพลิงถูกสกัดไดดีขึ้นเนื่องจากสามารถทํางานรวมกันกับการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการชีวภาพเคมี เปาหมายของการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมี คือการผลิตเชื้อเพลิงที่มีชีวมวลเปนองคประกอบ ซึ่งการวิจัยและพัฒนานั้นรวมถึงวิธีการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมีดวยการใชกระบวนการอุณหเคมีชนิดตั้ง (Stand-alone Thermochemical Conversion) และรูปแบบเทคโนโลยีการสกัดเชื้อเพลิงและพลังงาน วัตถุดิบที่ใชในกระบวนการเปลี่ยนผลิตภัณฑและพลังงานผานกระบวนการอุณหเคมีนั้น ไดแก วัตถุดิบชีวมวลชนิดตางๆ ซึ่งความชื้นและสวนประกอบของวัตถุดิบดังกลาวน้ันจะตองมีความสอดคลองกับการปฏิบัติการของกระบวนการ (DOE: EERE: Thermochemical Conversion, 2009)

3.3 การเพิ่มประสิทธิภาพใหแกกระบวนการสกัด (Biorefineries)

กระบวนการสกัดสารชีวมวลเปนกระบวนการที่คลายกับการสกัดเชื้อเพลิงปโตรเลียม แตวาการสกัดสารชีวมวลตองใชวัตถุดิบที่มีสารชีวภาพเปนองคประกอบในการผลิตเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสง หรือการสกัดที่ทําใหสารชีวมวลเหลาน้ันเปลี่ยนไปเปนสารเคมี ความรอนและพลังงานชนิดตางๆ กระบวนการสกัดสารชีวมวลเปนกระบวนการที่เกิดจากการรวมกันของเทคโนโลยีวัตถุดิบชีวภาพและเทคโนโลยีการเปลี่ยนสารชีวภาพเพื่อการผลิตผลิตภัณฑชีวมวลตางๆ ซึ่งกระบวนการสกัดสารชีวมวลโดยสวนใหญจะเนนการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวล สวนผลพลอยไดที่ไดจากการสกัดไดแก สารเคมี ความรอนและพลังงานชนิดตางๆ ทั้งน้ีวัตถุดิบธรรมชาติที่นํามาใชในกระบวนการผลิตไดแก ขาวโพด ขาวฟางและขาวบาเลย สวิสกลาส หญาตระกูลมิสแคนทัส (Miscanthus) ตนวิลโลว (Willow) และตนพอพลาร (Poplar) ซึ่งรวมไปถึงเศษซากพืชที่ไดจากการเกษตรกรรม ปาไมหรือแหลงอุตสาหกรรม เชน ชานออน ใบและซังขาวโพดที่ใชเปนอาหารสัตว ฟาง ขี้เลื่อยและเศษเยื่อไมที่นํามาใชผลิตกระดาษ

144

วัตถุดิบธรรมชาติและผลิตภัณฑตางๆที่ใชในกระบวนการสกัดน้ันใหประโยชนมากมายหลายอยาง ซึ่งกระบวนการสกัดสามารถแบงออกเปนหลายระดับตามคุณสมบัติตางๆ ไดแก ความสามารถในการใชวัตถุดิบเปนวัสดุทดแทน ประโยชนที่เอ้ือตอสภาพเศรษฐกิจ หรือผลกระทบที่มีตอสภาพแวดลอม เชน กระบวนการสกัดบางประเภทเปนเพียงแคการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลหรือไบโอดีเซลเทาน้ัน ในขณะที่กระบวนการสกัดประเภทอ่ืนๆจะสกัดวัตถุดิบที่มาจากสิ่งมีชีวิต ความรอน พลังงาน และผลิตภัณฑที่มี ชีวมวลเปนองคประกอบหลักอ่ืนๆไดอยางมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้กระบวนการสกัดทั้งหลายนั้นขึ้นอยูกับปริมาณความตองการพลังงาน และการพัฒนาที่เปนไปอยางตอเน่ืองเกี่ยวกับการผลิตวัตถุดิบธรรมชาติและกระบวนการสกัดทั้งสองชนิดไดกลายมาเปนทางเลือกเพ่ือทําประโยชนในเชิงเศรษฐกิจและสิ่งแวดลอม จึงเปนผลทําใหกระบวนการสกัดทั้งสองชนิดน้ีสามารถขยายออกไปในบริเวณที่กวางมากขึ้นในทุกๆภูมิภาคของสหรัฐฯ ประโยชนที่ไดรับในเชิงเศรษฐกิจและการผลิตน้ันเพ่ิมขึ้นตามระดับของการพัฒนากระบวนการสกัดที่เพ่ิมขึ้น จึงเปนสาเหตุทําใหการพัฒนาพลังงานชีวมวลมุงเนนในการปรับปรุงและการกระจายการใชเทคโนโลยี ที่ควบคูไปกับกระบวนการสกัดที่ใชในแหลงอุตสาหกรรมตางๆ

3.3.1 การพัฒนาการเพ่ิมประสิทธิภาพใหแกกระบวนการสกัด (Development of Integrated Biorefineries) การพัฒนากระบวนการสกัดใหมีประสิทธิภาพมากขึ้นเปนปจจัยสําคัญที่ชวยสงเสริมการใชเชื้อเพลิงชีวมวลเปนพลังงานทดแทนตามวัตถุประสงคที่ไดกําหนดไว ขั้นตอนการพัฒนาของกระบวนการสกัดพยายามที่จะทําใหระบบสามารถนําเอาวัตถุดิบชนิดอ่ืนเขามาใชแทนวัตถุดิบในปจจุบันที่มีอยู สวนการคนควาวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับวัตถุดิบธรรมชาติและรูปแบบกระบวนการชีวภาพเคมีและกระบวนการอุณหเคมีจะไดรับการพัฒนาเพ่ือใชวัตถุดิบธรรมชาติชนิดอ่ืนๆหรือวัตถุดิบธรรมชาติที่มีความซับซอนมากขึ้น ทั้งน้ีการพัฒนาดังกลาวนั้นไมใชเปนเพียงแคการพัฒนาที่เพ่ิมเพียงแคประสิทธิภาพเทาน้ัน ยังเปนการพัฒนาเพื่อเพ่ิมปริมาณผลผลิตที่ไดอีกดวย ขั้นตอนของการพัฒนากระบวนการสกัดมีลักษณะเฉพาะตัวเนื่องจากการพัฒนาที่จะเกิดขึ้นจะตองมีความเกี่ยวของกับการพัฒนาใหมีระบบที่ดีขึ้นโดยที่ควบคูกับเทคโนโลยีที่มีอยู ทั้งน้ีรายละเอียดและขอบเขตของโครงการการพัฒนาน้ันมุงเนนการกระจายกระบวนการสกัดใหมีวงกวางออกไป สวนเรื่องเก่ียวกับการขออนุญาตน้ันจัดไดวาเปนอีกเรื่องหน่ึงที่มีความซับซอน กลาวคือกระบวนการสกัดแตละอยางนั้นมีความเฉพาะตัวและในแตละกระบวนการไมมีความจําเปนที่จะตองมีรูปแบบการสกัดที่สืบเนื่องมาจากวิธีการสกัดที่มีมาแตเดิม เหตุผลดังกลาวจึงทําใหขั้นตอนการขออนุญาตและระเบียบขอบงัคบัจะตองมีขอกําหนดที่คอนขางตายตัว ดังน้ันขั้นตอนการอนุมัติจึงใชเวลาในการพิจารณาเปนระยะเวลาท่ีคอนขางนาน

145

กระทรวงพลังงานยังไมสามารถที่จะดําเนินการหรือสนับสนุนภาระกิจอันใดที่ไมเปนไปตามขั้นตอนการตรวจสอบหรือละเมิดตอกฎนโยบายสิ่งแวดลอมแหงชาติ (National Environmental Policy Act (NEPA)) นอกจากนั้นยังจะตองดําเนินการตามขอบังคับตางๆท่ีกําหนดขึ้นสําหรับโครงการนั้นๆอีกดวย วัตถุประสงคระยะยาวคือการพัฒนาพลังงานชีวมวลใหเปนพลังงานที่ชวยใหสหรัฐฯพนจากภาวะพ่ึงพาเชื้อเพลิงนําเขา และวัตถุประสงคระยะสั้นคือการพัฒนาเทคโนโลยีของการสกัดเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งปจจุบันน้ีไดมุงเนนการคนควาวิจัยและการสาธิตกระบวนการสกัดวัตถุดิบชีวภาพที่นอกเหนือไปจากพืชพลังงานที่มีอยู เชน ไฟเบอรจากขาวโพด เศษซากพืชที่ไดจากการเกษตรและผลิตภัณฑที่ไดจากปาไม ปญหาตางๆท่ีไดรับความสนใจในอุตสาหกรรมการสกัดวัตถุดิบชีวภาพ ไดแก ความทาทายทางดานเทคโนโลยีที่เก่ียวกับการคนควาวิจัยและพัฒนา การใหอนุญาตและการสาธิตที่มีคาใชจายรวมกันระหวางองคกร เชน แหลงอุตสาหกรรมกับมหาวิทยาลัย ซึ่งรวมไปถึงปญหาตางๆท่ีเกิดจากสภาวะทางการเมืองและการตลาด การขาดการสนับสนุนทางโครงสรางพ้ืนฐาน เชน วัตถุดิบธรรมชาติ เชื้อเพลิงชีวภาพและรถยนต และการกําจัดปญหาตางๆใหหมดไปจะตองทําการปรับปรุงระบบหวงโซอุปทาน (Supply Chain) ควบคูไปกับการสนับสนุนทางดานการวิเคราะหและโครงการรวมในการสาธิต (DOE: EERE: Development of Integrated Biorefineries, 2009)

รูปที่ 5.11 แสดงขั้นตอนและปจจัยที่ผลตอการพัฒนาระบบการสกัดพลังงานชีวมวลในโครงการพัฒนา

พลังงานชีวมวลแบบบูรณาการ (ที่มา : DOE: EERE: Development of Integrated Biorefineries, 2009)

146

3.3.2 เว็บไซดหนวยงานที่เก่ียวของกับการพัฒนาการเพ่ิมประสิทธิภาพใหแกกระบวนการสกัด (Integrated Biorefineries Related Links)

หนวยงานที่เก่ียวของกับการพัฒนาการเพ่ิมประสิทธิภาพใหแกกระบวนการสกัด ไดแก 1. ขอมูลรายละเอียดโครงการสกัดวัสดุชีวภาพ (Integrated Biorefinery Project Fact Sheets) ไดที่

www1.eere.energy.gov/biomass/publications.html#integrated 2. ศูนยขอมูลเชื้อเพลิงทางเลือก (Alternative Fuels Data Center) ไดที่ www.afdc.energy.gov/afdc

/fuels/emerging.html 3. กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (The Energy Policy Act 2005) ไดที่

http://www1.eere.energy.gov/biomass/federal_biomass.html 4. โอกาสตางๆทางดานการเงิน (Financial Opportunities) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass

/financial_opportunities.html 5. ผูรวมโครงการ (Program Partners) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass/program_partner

s.html 6. แหลงอุตสาหกรรมรวมโครงการ (Industry Partners) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass

/related_links.html#trade

3.4 ระบบโครงสรางพื้นฐาน (Infrastructure) การจัดหาเชื้อเพลิงชีวมวลและผลิตภัณฑชีวมวลที่มีราคาไมสูงใหแกผูบริโภคเปนแรงผลักดันที่ทําใหโครงการพัฒนาเทคโนโลยีชีวมวลตองทําการคนควาวิจัยที่แตกแขนงออกไป นอกจากน้ันโครงการพัฒนาเทคโนโลยีชีวมวลตองทํางานรวมกับอุตสาหกรรมตางๆเพื่อเพ่ิมปริมาณการจัดหาและการนําวัตถุดิบเขาสูตลาดไปยังผูบริโภคทั้งในปจจุบันและอนาคต ซึ่งการวิจัยที่แตกแขนงออกไปนั้นเปนการดําเนินงานรวมกันระหวางกลุมอุตสาหกรรมและกลุมผูบริโภคในเรื่องตางๆ เชน วิธีการแจกจายเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพ การนําผลิตภัณฑเขาสูตลาดและการประยุกตใชผลิตภัณฑที่เปนผลผลิตมาจากเชื้อเพลิงชีวมวลและผลิตภัณฑชีวมวล

3.4.1 โครงสรางพื้นฐานกระบวนการขนยายวัตถุดิบจากแหลงเพาะปลูกไปยังแหลงผลิต (Field-to-Plant Infrastructure) โครงสรางพ้ืนฐานกระบวนการนําเอาวัตถุดิบจากแหลงเพาะปลูกไปยังแหลงผลิต (Field-to-Plant Infrastructure) โลจิสติกสวัตถุดิบธรรมชาตินั้นเก่ียวของกับการปฏิบัติการท้ังระบบโดยการเริ่มตนจากการขนยายวัตถุดิบชีวมวลจากแหลงเพาะปลูกไปยังแหลงสกัด ซึ่งเปนกระบวนการที่จะตองคัดเลือกวัตถุดิบใหไดมาตรฐานตามที่กระบวนการสกัดตองการ โครงสรางพื้นฐานประเภทนี้จะเปนโครงสรางพื้นฐานที่พัฒนา

147

และมุงเนนในเรื่องราคาตนทุนของระบบการเก็บเก่ียว การจัดเก็บ การเตรียมขั้นตอนการดําเนินการและการขนสงวัตถุดิบธรรมชาติหลายๆแขนง ไดแก เศษซากพืชที่ไดจากการเกษตรกรรม วัตถุดิบธรรมชาติที่ไดจากปาและพืชใหพลังงาน เซลลลูโลสเปนสวนประกอบสําคัญของตนไมเปลือกแข็งที่อยูในรูปไฟเบอร ซึ่งโดยทั่วไปแลว เซลลลูโลสนี้เปนสวนที่ไมสามารถนํามาเปนอาหารได พืชเหลาน้ีจะประกอบไปดวยคารโบไฮเดรตที่สามารถนํามาใชผลิตเปนเชื้อเพลิงชีวมวลได การสกัดวัตถุดิบชีวมวลเคมีเปนการสลายกําแพงเซลล (Cell Wall) ดวยเอนไซมหรือแบคทีเรียเพ่ือสกัดไปเปนนํ้าตาลที่สามารถเปลี่ยนไปเปนเชื้อเพลิงชีวมวลไดในภายหลัง แตการยอยสลายกําแพงเซลลที่มีโครงสรางที่ซับซอนใหไปเปนน้ําตาลนั้นจะเปนไปไดยาก จึงทําใหคาใชจายในการเปลี่ยนเซลลลูโลสซิคใหไปเปนเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นมีราคาสูงกวาการใชซังขาวโพด การพัฒนาทางดานตนทุนการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีเซลลลูโลสซิคเปนองคประกอบคือการลดตนทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการแยกและการเปลี่ยนเช้ือเพลิงชีวมวลใหไปเปนน้ําตาล ซึ่งการพัฒนาดังกลาวมุงเนนที่จะหาวิธีการใชวัตถุดิบและเอนไซมที่มีคุณภาพในการยอยสลายที่ดีขึ้น การเลือกวัตถุดิบธรรมชาติมาใชในการสกัดจะตองคํานึงถึงสวนประกอบของวัตถุดิบ คุณภาพและขนาด โลจิสติกสวัตถุดิบธรรมชาติเปนองคประกอบหลักเพ่ือที่จะพัฒนาเทคโนโลยีระบบโครงสรางพ้ืนฐาน

3.4.2 โครงสรางพื้นฐานกระบวนการขนยายวัตถุดิบจากแหลงผลิตไปยังปม (Plant-to-Pump Infrastructure)

โครงสรางพ้ืนฐานกระบวนการขนยายวัตถุดิบจากแหลงผลิตไปยังปม (Plant-to-Pump Infrastructure) ปจจุบันการกระจายโครงสรางพ้ืนฐานสวนใหญจะดําเนินการในบริเวณตะวันตกของประเทศ เน่ืองจากมีแหลงเพาะปลูกวัตถุดิบ แหลงผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลและเชื้อเพลิงไบโอดีเซล ซึ่งกระทรวงพลังงานนั้นจะทําการสงเสริมเพ่ือขยายโครงสรางพ้ืนฐานดังกลาวไปยังภูมิภาคอ่ืนๆตอไป

เชื้อเพลิงอีเทอรนอลจะถูกขนยายโดยรถบรรทุก (Trucking) จากแหลงสกัดไปยังแหลงผสมใหเปนน้ํามันเชื้อเพลิง จากน้ันเชื้อเพลิงจากแหลงผสมดังกลาวจะแจกจายไปยังปมน้ํามันตางๆ ซึ่งกระบวนการนี้เปนกระบวนการที่ทําในบริเวณตะวันตกของประเทศเชนเดียวกัน สวนการสงเชื้อเพลิงผานทอ (Pipelines) เปนการขนสงที่มีบทบาทสูงเชนเดียวกัน เน่ืองจากธรรมชาติของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลที่มีคุณสมบัติในการกัดกรอนและดูดซับมากกวานํ้าจึงทําใหตองมีการคนควาวิจัยเพ่ือการรักษาความปลอดภัยของการสงน้ํามันผานทอที่มีอยูในปจจุบัน 3.4.3 การปรับใชเชื้อเพลิงอีเทอรนอล

ปจจุบันน้ีสหรัฐฯไดใชน้ํามันเชื้อเพลิงอีเทอรนอล 2 วิธี คือ การผสมเชื้อเพลิงในปริมาณที่ต่ํา เชน เชื้อเพลิง E10 ซึ่งเปนเชื้อเพลิงที่มีสวนผสมของอีเทอรนอลปริมาณ 10 เปอรเซ็นต และการผสม

148

เชื้อเพลิงในปริมาณที่สูง เชน เชื้อเพลิง E85 ซึ่งเชื้อเพลิงชนิดน้ีมีสวนผสมของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลถึง 85 เปอรเซ็นตและใชมากในบริเวณตะวันตกของสหรัฐฯ ซึ่งในบริเวณทางตะวันตกนั้นเปนพื้นที่ที่ผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลที่มีขาวโพดเปนสวนประกอบ ซึ่งการใชเชื้อเพลิง E85 นั้นจะตองใชกับรถยนตชนิดที่สามารถใชไดกับเชื้อเพลิงหลายประเภท (Flexible-fuel Vehicles) สวนในอนาคตอาจจะมีการผสมเช้ือเพลิงอีเทอรนอลประเภท E15 และ E20 ขึ้นเพ่ือนํามาใชงานกับรถยนตทุกประเภท ทั้งน้ีเชื้อเพลิงทั้งสองชนิดยังอยูระหวางขั้นตอนการตรวจสอบเพื่อนํามาใชกับรถยนตชนิดอ่ืนๆ ที่ไมใชรถยนตชนิดที่สามารถใชไดกับเชื้อเพลิงหลายประเภท รถยนตชนิดที่สามารถใชไดกับเชื้อเพลิงหลายประเภทสามารถทํางานไดดวยการใชเชื้อเพลิงชนิดที่ผสมกับอีเทอรนอลไดปริมาณมากถึง 85 เปอรเซ็นต (E85) รถยนตประเภทนี้ใชในสหรัฐฯเปนจํานวนมากถึง 7 ลานคัน ซึ่งโรงงานผลิตรถยนตในสหรัฐฯไดมีการทําสัญญากับบริษัทผูผลิตใหทําการเพ่ิมปริมาณการผลิตรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงชนิดนี้ในรถยนตหลายๆรุนเปนจํานวนมาก การผลิตรถยนตเหลาน้ีออกมาจําหนายเพ่ือเปนการแขงขันกับรถยนตที่ใชน้ํามันที่ใชกันอยูทั่วไป ซึ่งรถยนตที่ผลิตตั้งป พ.ศ. 2521 สามารถใชเชื้อเพลิงชนิด E10 ได อยางไรก็ตามถารถยนตเหลาน้ันใชน้ํามันที่มีสวนผสมของอีเทอรนอลท่ีสูงกวา 10 เปอรเซ็นต ทางบริษัทผูผลิตจะไมรับประกันคุณภาพของเครื่องยนต กฎและมาตรฐานตางๆเปนเร่ืองที่จําเปนอยางยิ่งสําหรับการใชเชื้อเพลิงชีวมวลสหรัฐฯ ซึ่งกฎและมาตรฐานเหลาน้ันจะเปนตัวควบคุมตั้งแตขั้นตอนการผลิตไปจนถึงความเหมาะสมที่จะใชกับรถยนตประเภทใด กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ไดรวมมือกับสถาบันมาตรฐานแหงชาติสหรัฐฯ (American National Standards Institute (ANSI)) สถาบันปโตรเลียมอเมริกา (American Petroleum Institute (API)) สถาบันตรวจสอบและวัสดุแหงชาติ (ASTM International หรือ American Society for Testing and Materials (ASTM)) สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแหงชาติ (National Institute of Standards and Technology) หนวยงานปองกันส่ิงแวดลอม (Environmental Protection Agency (EPA)) และหนวยงานตางๆเพ่ือพัฒนาและตรวจสอบมาตรฐานตามความจําเปนและเหมาะสม

3.4.4 ลิงคที่เก่ียวกับระบบโครงสรางพื้นฐาน เว็บไซดดังตอไปน้ีเปนลิงคที่แสดงขอมูลเพิ่มเติมเก่ียวกับระบบโครงสรางพ้ืนฐาน ไดแก

1. ศูนยขอมูลเชื้อเพลิงทดแทน (Alternative Fuels Data Center) ไดที่ www.afdc.energy.gov/ afdc/fuels/index.html

2. องคกรอุตสาหกรรม (Industry Associations) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass /related_links.html#trade

3. การจัดสงชีวมวล (Biomass Deployment) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass /deployment.html

149

4. การสงกระจายขอมูลเก่ียวกับระบบโครงสรางพ้ืนฐาน (Infrastructure Publications) ไดที่ www1.eere.energy.gov/biomass/publications.html#ethanol (DOE: EERE: Infrastructure Related Links, 2008) 4. ประโยชนที่ไดจากการใชชีวมวล

ชีวมวลอํานวยความสะดวกตางๆมากมาย ไมวาจะนํามาใชในการผลิตน้ํามันเชื้อเพลิงที่มีสารชีวมวลเปนองคประกอบ ผลิตภัณฑชีวมวลหรือแมแตพลังงานชีวมวล ซึ่งผลิตภัณฑชีวมวลและการใชเชื้อเพลิงที่ผลิตจากชีวมวลที่เพ่ิมขึ้นนั้นชวยใหสหรัฐฯไดรับประโยชนที่สามารถแยกไดเปน 4 ประเภท คือ 4.1 ประโยชนตอการเพ่ิมความม่ันคงทางดานพลังงานของประเทศ 4.2 ประโยชนตอการเพิ่มอัตราความเจริญเติบโตใหกับเศรษฐกิจของประเทศ 4.3 ประโยชนตอสิ่งแวดลอม 4.4 ประโยชนที่ไดรับจากเชื้อเพลิงไบโอดีเซล ซึ่งมีรายละเอียดดังตอไปน้ี

4.1 ประโยชนตอการเพ่ิมความม่ันคงทางดานพลังงานของประเทศ

สภาพเศรษฐกิจของสหรัฐฯในปจจุบันนั้นพ่ึงพานํ้ามันนําเขาจากตางประเทศในปริมาณที่สูง ซึ่งสหรัฐมีประชากรเพียงแค 4 เปอรเซ็นตของปริมาณประชากรโลกทั้งหมด แตปริมาณการใชน้ํามันน้ันกลับสูงมากถึง 25 เปอรเซ็นตของปริมาณการใชน้ํามันทั่วโลกและปริมาณการใชน้ํามันก็ไมมีแนวโนมที่จะลดลงแตอยางใด อีกทั้งปริมาณการผลิตน้ํามันดิบภายในประเทศยังลดลง จากขอมูลของหนวยงานขอมูลทางดานพลังงาน (Energy Information Administration) แสดงใหเห็นวาปริมาณน้ํามันนําเขาสูงถึง 65 เปอรเซ็นตของปริมาณนํ้ามันดิบทั้งหมด ซึ่งเปนเหตุผลใหราคานํ้ามันยังคงอยูในระดับที่สูง และจากรายงานดังกลาวพบวาถาความตองการนํ้ามันนําเขายังอยูในระดับที่เปนอยูก็จะสงผลตอสภาวะเศรษฐกิจโลก ปริมาณความตองการนํ้ามันทําใหประเทศสหรัฐฯตกอยูในสภาวะขัดสนมากขึ้นเนื่องจากความตองการปริมาณน้ํามันเปนจํานวนมาก นอกจากนั้นภัยธรรมชาติ ความขัดแขงทางการเมืองและความไมแนนอนทางดานราคาของตลาดโลกยังเปนสาเหตุตางๆท่ีทําใหสหรัฐฯอเมริกาและประเทศตางๆในโลกมีความตองการนํ้ามันสูงขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 5.12 แสดงใหเห็นปริมาณการผลิตนํ้ามันภายในประเทศและอัตราการนําเขานํ้ามันดิบของสหรัฐฯ

150

รูปที่ 5.12 แสดงปริมาณการผลิตน้ํามันภายในประเทศและอัตราการนําเขานํ้ามันดิบของสหรัฐฯ

(ที่มา: DOE: EERE: National Energy Security, 2007)

นอกเหนือจากน้ันการพ่ึงพานํ้ามันนําเขามีผลทําใหเกิดการขาดดุลทางการคาอยางสูง เน่ืองจากน้ํามันนําเขาเปนปจจัยที่สําคัญที่ทําใหเกิดภาวะขาดดุลทางการคาซ่ึงเปนปริมาณสูงถึง 33 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2549 การขาดดุลทางการคาของน้ํามันปโตรเลียมเม่ือป พ.ศ. 2549 เปนจํานวน 270.9 พันลานเหรียญสหรัฐฯซ่ึงเปนปริมาณที่เพ่ิมขึ้นจาก 41.7 พันลานเหรียญสหรัฐฯ (18.2 เปอรเซ็นต) ในป พ.ศ. 2548 ในขณะที่การขาดดุลทางการคาของเชื้อเพลิงชนิดอ่ืนนั้นเพ่ิมขึ้นในปริมาณ 89 พันลานเหรียญสหรัฐฯ (1.6 เปอรเซ็นต)

ซึ่งการรักษาความม่ันคงทางดานพลังงานใหแกประเทศสหรัฐน้ัน สามารถทําไดดวยการผลิตพลังงานจากแหลงผลิตพลังงานที่สะอาด มีประสิทธิภาพ และเปนการผลิตพลังงานที่สามารถทําไดเองภายในประเทศ เชื้อเพลิงชีวภาพนั้นมีบทบาทที่สําคัญและในขณะนี้เชื้อเพลิงชนิดน้ีเปนเชื้อเพลิงชนิดเดียวที่สามารถนํามาใชทดแทนเชื้อเพลิงในการขนสงในระยะสั้น เม่ือป พ.ศ. 2549 ผลการผลิตและการใชน้ํามันอีเทอรนอลของสหรัฐในปริมาณ 5 พันลานแกลลอนนั้นชวยลดภาวะการพ่ึงพานํ้ามันนําเขาเทียบเทาเปนปริมาณ 170 ลานบาเรลซึ่งเปนจํานวนเงินถึง 11 พันลานเหรียญสหรัฐฯ สวนการพัฒนาแบบคอยเปนคอยไปของตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นสามารถชวยลดปริมาณความตองการนํ้ามันนําเขาของสหรัฐฯ ไดดวยการผลิตนํ้ามันภายในประเทศ ซึ่งเปนแหลงผลิตพลังงานจากสารชีวมวลที่สามารถนํากลับมาใชได นอกจากน้ันเชื้อเพลิง ชีวมวลยังเปนเชื้อเพลิงทดแทนชนิดเดียวที่สามารถขนสงไดในรูปของเชื้อเพลิงเหลว

4.2 ประโยชนตอการเพ่ิมอัตราความเจริญเติบโตใหกับเศรษฐกิจของประเทศ

อุตสาหกรรมชีวมวลที่ม่ันคงของสหรัฐฯนั้นมีผลสําคัญอยางยิ่งตอสภาพเศรษฐกิจ รวมถึงการลดการขาดดุลทางการคา การสรางงานและการสงเสริมตลาดเกษตรกรรมใหมีความม่ันคงมากขึ้น ซึ่งสามารถแจกแจงรายละเอียดไดดังนี้

151

4.2.1 อัตราการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจ พลังงานชีวมวลใหการสนับสนุนอุตสาหกรรมทางเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมที่สราง

ผลิตภัณฑที่มาจากปา วัตถุดิบหลักของชีวมวลในการผลิตพลังงานคือเศษวัสดุที่ไดจากโรงงานกระดาษ เศษไมที่เหลือจากการใชงานและสิ่งปฏิกูลจากเทศบาล สวนวัตถุดิบที่นํามาใชผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลคือขาวโพด (สําหรับเชื้อเพลิงอีเทอรนอล) และถั่ว (สําหรับเชื้อเพลิงไบโอดีเซล) และจากการพัฒนาเทคโนโลยีของหองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory) ทําใหในอนาคตอันใกลนี้สารที่เหลือจากการเกษตรกรรม เชน ซาง ใบหรือเปลือกจากขาวโพด และฟางขาวก็สามารถนํามาใชเปนวัตถุดิบดวย ซึ่งแผนในระยะยาวนั้นจะรวมไปถึงการปลูกและใชพืชที่สามารถนํามาใชในการผลิตพลังงานเพียงอยางเดียว เชน ตนไมหรือตนหญาที่เจริญเติบโตไดอยางรวดเร็วที่สามารถปลูกทดแทนไดในพื้นที่ที่ไรประโยชนหรือพ้ืนที่ที่ไมสามารถจะใชในการเพาะปลูกพืชชนิดอ่ืนๆ

4.2.2 การสรางงาน

ชวงป พ.ศ. 2550 อุตสาหกรรมอีเทอรนอลสามารถสรางงานใหแกชาวสหรัฐฯมากกวา 238,000 อัตราในทุกๆแขนง การสรางงานดังกลาวทําใหรายไดตอครัวเรือนของประชากรสหรัฐฯสูงถึง 12.3 ลานเหรียญสหรัฐฯ เน่ืองจากกิจกรรมตางๆของเศรษฐกิจและงานใหมๆน้ันเพ่ิมขึ้น และยังเปนการเพ่ิมภาษีรายไดประมาณ 4.6 ลานเหรียญสหรัฐฯ ใหแกรัฐบาลกลาง นอกจากน้ันยังเปนการเพ่ิมภาษีใหแกภาคมลรัฐและภาคทองถิ่นประมาณ 3.6 ลานเหรียญสหรัฐฯ การเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมชีวมวลจัดเปนอุตสาหกรรมที่ชวยสรางตลาดใหมและงานใหแกชาวเกษตรกรรม ซึ่งสงผลรวมไปถึงโอกาสใหมๆสําหรับผูทําธุรกิจเก่ียวกับการดําเนินการและการจัดสงจําหนาย

4.2.3 การขาดดุลทางการคาของสหรัฐฯ

การนําเขานํ้ามันจากตางประเทศเปนสาเหตุสําคัญที่ทําใหสหรัฐฯเสียดุลทางการคา ซึ่งเม่ือรวมกันแลวมีปริมาณมากถึง 65 เปอรเซ็นตของปริมาณการเสียดุลทางการคาทั้งหมดภายในป พ.ศ. 2550 ปริมาณการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลที่มีปริมาณมากถึง 6.5 พันลานแกลลอนหมายความวาสหรัฐฯมีความจําเปนตองนําเขาน้ํามันดิบมากกวา 228.2 ลานบาเรลในป พ.ศ. 2550 เพ่ือใชเปนวัตถุดิบสําหรับการผลิตน้ํามันเชื้อเพลิง ซึ่งมูลคาของน้ํามันดิบที่นําเขามีมูลคาสูงกวาการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลถึง 16.5 ลานเหรียญสหรัฐฯ (DOE: EERE: Economic Growth, 2009)

4.3 ประโยชนตอสิ่งแวดลอม เชื้อเพลิงชีวภาพมีประโยชนตอสภาวะแวดลอมในหลายๆดานเม่ือเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงซากพืช

ซากสัตวที่ใชกันอยูในปจจุบัน แตประโยชนที่เดนชัดที่สุดก็คือการลดอัตราการเกิดกาซเรือนกระจก ซึ่ง

152

ปจจุบันนี้อัตราการเผาไหมกาซคารบอนไดออกไซดที่มาจากการขนสงน้ันจัดไดวาเปนอันดับที่สาม ดังน้ันการใชน้ํามันเชื้อเพลิงที่มีการเผาไหมที่สะอาดขึ้นน้ันจะชวยลดการทําลายสภาวะแวดลอมใหลดนอยลง

ระดับของการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกนั้นมีสวนเกี่ยวของกับเชื้อเพลิงชีวมวลโดย ตรง ซึ่งผลดังกลาวน้ันเกิดจากปริมาณพลังงานที่ถูกใชในการดูแลและการเก็บเกี่ยววัตถุดิบ รวมไปถึงพลังงานที่ใชในการผลิตเชื้อเพลิง เชน ถานหิน กาซธรรมชาติ ชีวมวล เม่ือทําการวิเคราะหโดยระบบพ้ืนฐานของการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลจากขาวโพด (Corn Ethanol) แลวจะเห็นไดวาการผลิตดังกลาวมีแนวโนมที่ชวยลดปริมาณกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกไดมากถึง 52 เปอรเซ็นต เม่ือเทียบกับเชื้อเพลิงที่มีสารปโตรเลียมเปนสวนประกอบหลัก (Petroleum-based Fuel) และประโยชนที่มากไปกวาน้ันก็คือเชื้อเพลิงอีเทอรนอลสามารถผลิตมาจากวัสดุธรรมชาติซึ่งมีแนวโนมในการลดปริมาณกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก เชน หญาสวิทซกลาส (Switchgrass) หรือสวนประกอบของตนไมที่ไมสามารถนํามาใชเปนอาหารไดจําพวกเปลือกขาวโพด ซึ่งชวยลดปริมาณกาซดังกลาวไดมากถึง 86 เปอรเซ็นตเม่ือเปรียบเทียบกับอัตรากาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกที่เกิดจากเช้ือเพลิงชนิดอ่ืนๆ ดังรูปที่ 5.13 เปรียบเทียบอัตราการเผาไหมเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสงที่ทําใหเกิดกาซเรือนกระจก

เชื้อเพลิงชีวมวลยังมีประโยชนที่นอกเหนือจากน้ันคือการใชเปนบอคารบอน (Carbon Sink) เน่ืองจากพืชเหลาน้ันจะทําการดูดกาซคารบอนไดออกไซดจากชั้นบรรยากาศไปใชเปนองคประกอบในการสังเคราะหแสง

รูปที่ 5.13 แสดงการเปรียบเทียบอัตราการเผาไหมกาซเรือนกระจกของเชื้อเพลิงทีใ่ชในการขนสง

(ที่มา: DOE: EERE: Environmental Benefits, 2009)

153

เชื้อเพลิงอีเทอรนอลมีประโยชนตอสภาวะแวดลอมอีกหลายอยางเม่ือเทียบกับเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว เชนเชื้อเพลิงอีเทอรนอลสามารถยอยสลายตามธรรมชาติไดในดินและน้ําโดยไมไดทิ้งซากที่จะกอใหเกิดอันตรายตอสิ่งแวดลอม เน่ืองจากเมธิลเทอรเทียรีบิวทิลอีเธอร (Methyl Tertiary Butyl Ether (MTBE)) ซึ่งเปนของเหลวที่ติดไฟไดที่เกิดจากการผสมของสารเคมีเขาดวยกัน เปนสารประกอบที่สามารถกอใหเกิดมะเร็งที่เกิดจากการเผาไหมของเชื้อเพลิงฟอสซิล จึงเปนผลทําใหเชื้อเพลิงอีเทอรนอลถูกใชเปนเชื้อเพลิงทดแทนในปจจุบัน นอกจากน้ีเชื้อเพลิงอีเทอรนอลมีคุณสมบัติที่ใหประโยชนไดเชนเดียวกันกับเชื้อเพลิงที่มีออกซิเจนเปนองคประกอบและสงผลกระทบตอส่ิงแวดลอมเพียงเล็กนอย (DOE: EERE: Environmental Benefits, 2009)

4.4 ประโยชนที่ไดรับจากเชื้อเพลิงไบโอดีเซล

เชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนเชื้อเพลิงที่สามารถผลิตไดภายในประเทศ มีการเผาไหมที่สะอาดและเปนเชื้อเพลิงทดแทนที่สามารถใชแทนเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมได การใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลใหเปนเชื้อเพลิงสําหรับรถยนตเปนการเพิ่มความม่ันคงทางดานพลังงานของสหรัฐฯ ตลอดจนเปนการชวยปรับปรุงสภาวะแวดลอมและรักษาความปลอดภัยใหอยูในระดับที่สูง โดยมีรายละเอียดดังนี้

4.4.1 การเพิ่มสภาพภาพความม่ันคงของพลังงาน สหรัฐฯนําเขานํ้ามันปโตรเลียมมากกวา 60 เปอรเซ็นตของน้ํามันปโตรเลียมทั้งหมดที่ใช

ภายในประเทศ และนํ้ามันปริมาณ 2 ใน 3 นั้นใชเปนเชื้อเพลิงสําหรับรถยนตในรูปแบบกาซและเชื้อเพลิงดีเซล ความตองการเชื้อเพลิงปโตรเลียมนําเขามีปริมาณเพิ่มสูงขึ้น แตสาเหตุการเปลี่ยนแปลงทางสถานภาพทางการเมืองและการสงวนเชื้อเพลิงในประเทศตางๆ ทําใหสหรัฐฯน้ันตกอยูในสภาวะที่ยากลําบากในการจัดหาเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงไบโอดี เซลที่ ใช กับเครื่องยนต ดี เซลในปจจุบันเปนเชื้อเพลิงที่สามารถผลิตไดภายในประเทศ และยังเปนเชื้อเพลิงสํารองหรือสามารถใชแทนเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมได ทั้งน้ีผูบริโภคจะตองปรึกษาหรือสอบถามเกี่ยวกับการใชน้ํามันของรถยนตที่กําลังจะซื้อวาจะตองใชน้ํามันเชื้อเพลิงประเภทใด ซึ่งเชื้อเพลิงไบโอดีเซลนั้นเปนเชื้อเพลิงที่ใหความสมดุลของพลังงานที่ดี กลาวคือสามารถใหพลังงานไดสูงกวาพลังงานที่ใชในการผลิตไดถึง 3.2 เทา

4.4.2 การปองกันสภาวะแวดลอม

เม่ีอทําการเปรียบเทียบการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลกับเชื้อเพลิงปโตรเลียมแลวจะเห็นไดวาการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลในเคร่ืองยนตที่ตองใชเชื้อเพลิงดีเซลน้ันเปนการลดอัตราการเผาไหมของกาซหลายๆ ชนิดที่ไมสามารถเผาไหมได เชน กาซไฮโดรคารบอน (Hydrocarbons หรือ HC) กาซคารบอนมอนนอกไซด (Carbon Monoxide หรือ CO) สารซัลเฟท สารโพลีไซคลิค อโรเมติค ไฮโดรคารบอน (Polycyclic

154

Aromatic Hydrocarbons) สารไนเตรท โพลีไซคลิค อโรเมติค ไฮโดรคารบอน (Nitrated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) และอนุภาคของสสาร (Particulate Matter หรือ PM)

การเพ่ิมปริมาณเชื้อเพลิงไบโอดีเซลเขาไปในเชื้อเพลิงดีเซลเปนการเพ่ิมอัตราการเผาไหมของกาซชนิดตางๆใหมีระบบการเผาไหมที่ดียิ่งขึ้น เชน น้ํามันไบโอดีเซลประเภท B100 เปนน้ํามันเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ดีที่สุดที่จะใชในการเพ่ิมประสิทธิภาพการเผาไหม ในขณะท่ีน้ํามันไบโอดีเซลประเภท B20 เปนเชื้อเพลิงที่ชวยเพิ่มอัตราการเผาไหมอนุภาคของสสารเปนจํานวน 10 เปอรเซ็นต กาซคารบอนไดออกไซด 11 เปอรเซ็นต และกาซไฮโดรคารบอนที่ไมเผาไหมอีก 21 เปอรเซ็นต ดังรูปที่ 5.14 ที่แสดงแสดงอัตราการเผาไหมที่เพ่ิมขึ้นของกาซชนิดตางๆเน่ืองจากการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่เพ่ิมขึ้น

รูปที่ 5.14 แสดงอัตราการเผาไหมที่เพ่ิมขึ้นของกาซชนิดตางๆ

เน่ืองจากการผสมเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่เพ่ิมขึ้น (ที่มา : DOE: EERE: Biodiesel Benefits, 2009)

การใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนการลดการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก อีกทั้งกาซ

คารบอนไดออกไซดที่ปลอยออกมาจากการสันดาบของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันจะถูกตนถั่วหรือพืชชนิดตางๆนําไปใชเปนสวนประกอบในการสังเคราะหแสง ซึ่งกระบวนการดังกลาวนั้นเปนการสรางสมดุลระหวางการปลอยและการนํากาซที่ทําใหเกิดมลภาวะทางอากาศไปใช เชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B100 เปนเชื้อเพลิงที่สามารถลดปริมาณการเผาไหมของกาซคารบอนไดออกไซดไดมากกวา 75 เปอรเซ็นตเม่ือเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียม สวนเชื้อเพลิงไบโอดีเซลชนิด B20 สามารถลดปริมาณการเผาผลาญกาซคารบอนไดออกไซดไดถึง 15 เปอรเซ็นต

155

4.4.3 ดานความปลอดภัย

เชื้อเพลิงไบโอดีเซลเปนเชื้อเพลิงที่ไมมีพิษ ดังน้ันจึงมีผลทางดานการทําลายนอยกวาเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมเม่ือระเหยสูอากาศหรือแพรกระจายในสิ่งแวดลอม นอกจากนั้นเชื้อเพลิงไบโอดีเซลยังเปนเชื้อเพลิงที่ปลอดภัยกวาเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียมเน่ืองจากมีคุณสมบัติที่ติดไฟไดยากกวา อีกทั้งอุณหภูมิในการระเหยของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันสูงถึง 150 องศาเซลเซียส แตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลปโตรเลียมมีอุณหภูมิในการระเหยอยูที่ประมาณ 52 องศาเซลเซียสทําใหเชื้อเพลิงไบโอดีเซลน้ันมีความปลอดภัยในการเก็บรักษา จัดเก็บและการจัดสงที่ดีกวาเชื้อเพลิงดีเซลปโตรเลียม (DOE: EERE: Biodiesel Benefits, 2009)

5. นโยบายพลังงานชีวมวลของรัฐบาลกลาง

5.1 กฎหมายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ .ศ. 2550 (Energy Independence and Security Act of 2007 (EISA)) กฎหมายฉบับนี้ไดกําหนดมาตราสําคัญไวคือ

5.1.1 มาตรา 202 ไดกําหนดมาตรฐานเชื้อเพลิงทดแทนอยางจริงจังดวยการเพิ่มความหลากหลายของน้ํามันเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสงใหมีมากขึ้น ซึ่งจะตองมีการปรับใชเชื้อเพลิงที่มีสวนประกอบของชีวมวลใหมากขึ้น เชน เชื้อเพลิงทดแทน เชื้อเพลิงชีวมวล เชื้อเพลิงชีวมวลเซลลลูโลสซิคและเชื้อเพลิงดีเซลท่ีมี ชีวมวลเปนองคประกอบ ดังแสดงในตารางที่ 5.2

156

ตารางที่ 5.2 แสดงการใชเชื้อเพลิงทดแทนและเชื้อเพลิงชีวมวลชนดิตางๆ (ที่มา: (DOE: EERE: Federal Biomass, 2009)

เช้ือเพลิงชีวมวล ป เช้ือเพลิงทดแทนที่ใชกันอยูทัว่ไป เช้ือเพลิงเซลลลูโลส

ซิค เช้ือเพลิงดีเซลที่มี

ชีวมวลเปนองคประกอบหลัก

เช้ือเพลิงชนิดอ่ืนๆ รวมเช้ือเพลิงชีวมวล รวมเช้ือเพลิงทดแทน

2549 4.00 4.00 2550 4.70 4.70 2551 9.00 9.00 2552 10.50 0.50 0.10 0.60 11.10 2553 12.00 0.10 0.65 0.20 0.95 12.95 2554 12.60 0.25 0.80 0.30 1.35 13.95 2555 13.20 0.50 1.00 0.50 2.00 15.20 2556 13.80 1.00 1.00 0.75 2.75 16.55 2557 14.40 1.75 1.00 1.00 3.75 18.15 2558 15.00 3.00 1.00 1.50 5.50 20.50 2559 15.00 4.25 1.00 2.00 7.25 22.25 2560 15.00 5.50 1.00 2.50 9.00 24.00 2561 15.00 7.00 1.00 3.00 11.00 26.00 2562 15.00 8.50 1.00 3.50 13.00 28.00 2563 15.00 10.50 1.00 3.50 15.00 30.00 2564 15.00 13.50 1.00 3.50 18.00 33.00 2565 15.00 16.00 1.00 4.00 21.00 36.00

5.1.2 มาตรา 207 ไดมีการอนุมัติเงินจํานวน 500 ลานเหรียญสหรัฐฯ ในชวงปงบประมาณ พ.ศ.

2551 ถึงปงบประมาณ พ.ศ. 2558 ใหแกแผนงานตางๆท่ีไดรับการสนับสนุน - จะมีการมอบรางวัลใหแกโครงการการผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงชีวมวลที่มีระบบลดการเผาไหม

ของกาซที่กอใหเกิดภาวะเรือนกระจกระหวางป พ.ศ. 2548 - จะไมมีการมอบรางวัลใหกับโครงการใดๆท่ีไมสามารถดําเนินตามเปาหมายในการลดกาซที่

กอใหเกิดภาวะเรือนกระจกอยางนอย 80 เปอรเซ็นต

5.1.3 มาตรา 223 ไดอนุมัติเงินจํานวน 25 ลานเหรียญสหรัฐฯ ใหแตละปงบประมาณตั้งแตปงบประมาณ พ.ศ. 2551 จนถึงปงบประมาณ พ.ศ. 2553 เพ่ือทําการทําวิจัย การพัฒนา การสาธิตและการใชเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงในประเทศสหรัฐฯที่มีอัตราการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลที่ต่ําในระดับอุตสาหกรรม รวมถึงอัตราการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลชีวภาพเซลลลูโลสซิคที่มีปริมาณต่ําซ่ึงการอนุมัติดังกลาวจะมีเลขาธิการกระทรวงพลังงานเปนผูตัดสินใจ

5.1.4 มาตรา 224 ไดถูกกําหนดขึ้นมาเพ่ือแกไขกฎหมายที่ออกตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act of 2005 (EPAct 2005)) ดวยการเพิ่มเติมขอความดังตอไปน้ี “เลขาธิการ

157

ของกระทรวงพลังงานจะทําการสรางโปรแกรมเพื่อทําการวิจัย สาธิต และพัฒนาการตลาดเพื่อเพ่ิมประสิทธิภาพในการใชพลังงาน ตลอดจนการลดปริมาณการใชพลังงานในการกระบวนการปฏิบัติการสกัดเชื้อเพลิง

5.1.5 มาตรา 234 ไดอนุมัติเงินจํานวน 25 ลานเหรียญสหรัฐฯ เพ่ือใชในการสรางโปรแกรมเพื่อทํา

ใหเกิดการแขงขันในการสรางโครงการที่มีความแตกตาง ซึ่งเปนโครงการที่นําเสนอจากสถาบันการศึกษาตางๆท่ีมีความสนใจที่จะสรางงานวิจัยและการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน ซึ่งเงินสนับสนุนที่ไดรับนั้นจะตองมีปริมาณที่ไมเกิน 2 ลานเหรียญสหรัฐฯ

5.2 กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act of 2005 (EPAct 2005)) 5.2.1 มาตรา 932 กําหนดใหเลขาธิการกระทรวงพลังงานจัดเสนอโครงการการสาธิตการสกัดเซลล

ลูโลสซิคที่ใชในการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวล นอกเหนือจากพลังงานที่ไดจากสารเคมี การกระจายโครงการไปในพ้ืนที่ตางๆตามลักษณะของสภาพภูมิประเทศ ซึ่งโครงการเหลาน้ีสามารถทําซํ้าและไมตองการเงินสนับสนุนจากรัฐบาลกลางหลังจากการกอสรางไดสิ้นสุดลง ผูที่ไดรับเงินสนับสนุนดังกลาวจะไดถูกประกาศชื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ พ.ศ. 2550

5.2.2 มาตรา 1501 ไดกําหนดมาตรฐานเชื้อเพลิงทดแทนซึ่งกําหนดวาเชื้อเพลิงที่จําหนายในสหรัฐฯ

ภายในป พ.ศ. 2555 จะตองประกอบไปดวยเชื้อเพลิงทดแทน 7.5 พันลานแกลลอน สวนป พ.ศ. 2556 เชื้อเพลิงทดแทนที่ใชควรที่จะเปนเชื้อเพลิงที่ผลิตจากวัสดุชีวมวลเซลลลูโลสซิคในปริมาณ 250 ลานแกลลอน

5.2.3 ในหัวขอที่ 17 ไดมีการกําหนดใหเลขาธิการกระทรวงพลังงานทําการสรางโปรแกรมที่จัดหา

เงินกูที่ไดรับการค้ําประกันโครงการทางดานพลังงานซ่ึงใหการสนับสนุนตอเทคโนโลยีในโครงการใหมหรือโครงการที่ตองการการพัฒนาเม่ือเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีที่ใชทางดานการคา รวมถึงเทคโนโลยีพลังงานทดแทน 5.2.4 นอกจากนั้นกฎหมายฉบับนี้ยังไดมีการจัดโครงการที่สรางแรงจูงใจหลายๆโครงการที่เก่ียวกับการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวล ดังตอไปน้ี

5.2.4.1 มาตรา 1342 ไดมีการจัดใหมีการคืนเงินภาษีเปนจํานวน 30 เปอรเซ็นตของราคาอสังหาริมทรัพยที่เปนตั้งของแหลงผลิตเชื้อเพลิงทดแทน และคืนเงินภาษีใหถึง 30,000 เหรียญสหรัฐฯสําหรับอสังหาริมทรัพยของธุรกิจผลิตเชื้อเพลิงทดแทน เชื้อเพลิงทดแทนดังกลาวไดแกกาซธรรมชาติ กาซโปรเพน กาซไฮโดรเจน น้ํามันเชื้อเพลิงชนิด E85 หรือเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่มีสวนผสมของ B20 หรือมากกวา

158

กลุมผูบริโภคท่ีซื้อเคร่ืองมือเติมเชื้อเพลิงแบบเติมซ้ําสามารถรับเงินคืนจากภาษีเปนจํานวน 1,000 เหรียญสหรัฐฯ เงินคืนภาษีดังกลาวจะมีผลตอเคร่ืองมือที่ติดตั้งหลังจากวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2548 และสิ้นอายุวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2552 5.2.4.2 มาตรา 1344 ไดทําการขยายโครงการการคืนเงินภาษีที่มีอยูใหกับผูผลิตเชื้อเพลิง ไบโอดีเซลไปจนถึงป พ.ศ. 2551 และโครงการการคืนเงินภาษีของโครงการ Volumetric Ethanol Excise Tax Credit (VEETC) ไปจนถึงป พ.ศ. 2553 จํานวนภาษีที่คืนเปนจํานวน 51 เซนตตอเชื้อเพลิงอีเทอรนอลท่ีผสมตอแกลลอน หรือ 51 เซนตตอจํานวนเปอรเซ็นตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลผสม (เชน เชื้อเพลิงอีเทอรนอลชนิด E10 มีสิทธิไดรับเงินภาษีคืน 51 เซนตตอแกลลอน สวนเช้ือเพลิงอีเทอรนอลชนิด E85 สามารถไดรับเงินภาษีคืนเปนจํานวน 43.35 เซนตตอแกลลอน) สําหรับเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตจากพืชเกษตรกรรมจะไดรับเงินภาษีคืน 1 เหรียญสหรัฐฯและเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตจากไขมันที่เหลือจากการใชจะไดรับเงินภาษีคืน 50 เซนตตอแกลลอน ถาเชื้อเพลิงไบโอดีเซลไดถูกนํามาใชเพ่ือผสมแลว จะไดรับเงินภาษีคืนเปนจํานวน 5 เซนตตอจํานวนเปอรเซ็นตที่ใชผสมหรือปริมาณเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตจากพืชเกษตรกรรมที่ใช หรือจะไดรับเงินภาษีคืนจํานวน 1 เซนตตอจํานวนเปอรเซ็นตที่ใชผสมของเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ผลิตจากไขมันที่เหลือจากการใช 5.2.4.3 มาตรา 1345 มีการอนุมัติใหเงินภาษีคืนเปนจํานวน 10 เซนตตอแกลลอนใหแกกลุมผูผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลท่ีผลิตจากพืชเกษตรกรรมสําหรับการผลิตที่มีปริมาณนอยไปจนถึง 15 ลานแกลลอน โดยที่ผูผลิตจะตองผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลไมเกิน 60 ลานแกลลอนตอปเพ่ือที่จะไดมีคุณสมบัติในการย่ืนคํารองขอรับเงินภาษีคืน 5.2.4.4 ผูผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลรายยอยจะไดรับเงินภาษีคืนเปนจํานวน 10 เซนตตอแกลลอน ตามมาตรา 1347 ไดเปลี่ยนคําจํากัดความของผูผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอลรายยอย ใหมีความหมายรวมไปถึงการผลิตที่มีกําลังการผลิตไปจนถึง 60 ลานแกลลอน ซึ่งจากเดิมน้ันไดกําหนดกําลังการผลิตไวแคเพียง 30 ลานแกลลอนตามที่ไดแจกแจงเอาไวกับรัฐบาลกลางเม่ือป พ.ศ. 2533

5.3 กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 Energy Policy Act of 1992 (EPAct 1992) กฎหมายฉบับน้ีประกอบไปดวยกฎหลายๆขอเพ่ือสนับสนุนการใชพลังงานทดแทนในรูปแบบตางๆ 5.3.1 โครงการที่สรางแรงจูงใจในการผลิตพลังงานทดแทน (Renewable Energy Production Incentive (REPI)) โครงการที่สรางแรงจูงใจในการผลิตพลังงานทดแทน 1.5 เซนตตอกิโลวัตตไดรับการสนับสนุนจากกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานมาตรา 1212 และไดจัดแผนการการจายเงินสําหรับพลังงานทดแทนโดยหนวยงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เปนของสาธารณะและหนวยงานผลิตพลังงานไฟฟาใน

159

พ้ืนที่หางไกล ในขณะที่โครงการที่ไดนําเสนอไปแลวกําลังไดรับการชวยเหลือทางดานเงินสนับสนุนนั้น โครงการใหมๆก็ยังคงสามารถสงใบแสดงความจํานงขอรับเงินสนับสนุนได ซึ่งโปรแกรมนี้ไดยกเลิกไปเม่ือป พ.ศ. 2548 5.3.2 โครงการรับเงินภาษีคืนจากการผลิตพลังงานทดแทน (Renewable Energy Production Tax Credit (PTC)) โครงการดังกลาวจะคืนเงินภาษีในอัตรา 1.8 เซนตตอกิโลวัตต (ซึ่งเดิมจะอยูในอัตรา 1.5 เซนตตอกิโลวัตต) ใหแกกลุมผูผลิตอิสระท่ีผลิตกระแสไฟฟาจากแหลงพลังงานทดแทนและขายพลังงานไฟฟาใหแกกลุมผูซื้ออ่ืน ทั้งน้ีโครงการดังกลาวจะสิ้นอายุวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2548 ถาไมไดรับการอนุมัติตอไป 5.3.3 การกําหนดใหรถในหนวยงานราชการใชเชื้อเพลิงทดแทน ตามหัวขอที่ 3 และขอที่ 4 ของกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดสรางโปรแกรมอิสระและโปรแกรมบังคับเพ่ือสนับสนุนการเจริญเติบโตของตลาดเชื้อเพลิงทดแทน ซึ่งขอกําหนดฉบับน้ีมีบทบาทตอรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงทดแทนโดยตรงดวยการกําหนดใหหนวยงานภาครัฐทําการซื้อรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงทดแทนเปนจํานวนเปอรเซ็นตที่แนนอนสําหรับการใชงานขนาดยอม และกฎขอยอยตอมาน้ันไดกําหนดใหรถยนตเหลาน้ันใชเชื้อเพลิงทดแทน จากคําส่ังของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13149 บังคับใหรถยนตของภาครัฐใชเชื้อเพลิงทดแทนเปนเชื้อเพลิงหลัก และคําส่ังของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ไดเขามาแทนที่คําส่ังฉบับของผูบริหารระดับสูงฉบับเกา และปจจุบันคําสั่งของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ไดกําหนดปริมาณการใชเชื้อเพลิงทดแทนมากขึ้นกวาเดิม นอกเหนือจากนั้นรถจํานวนมากที่หนวยงานราชการซื้อน้ันจะตองเปนรถที่ใชน้ํามันเชื้อเพลิงชนิด E-85 5.3.4 การกําหนดใหรถยนตของหนวยงานภาครัฐใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลภายใตขอกําหนดเก่ียวกับรถยนตที่ตองใชเชื้อเพลิงทดแทน กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดถูกแกไขเมื่อป พ.ศ. 2551 วาดวยการกําหนดใหรถของหนวยงานราชการที่เปนรถที่ใชงานขนาดใหญใชเชื้อเพลิงทดแทน (เชื้อเพลิงทดแทนประเภท B100 หรือ B20) ในปริมาณที่กําหนดภายระยะเวลา 1 ป โดยเร่ิมตั้งแตวันที่ 9 มกราคม พ.ศ. 2544 โปรแกรมดังกลาวไดแสดงรายละเอียดในกฎการใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซล

5.4 กฎหมายเก่ียวกับปาสมบูรณประจําป พ.ศ. 2546 (The Healthy Forests Restoration Act of 2003) 5.4.1 เพื่อลดความหนาแนนของตนไมขนาดเล็กที่มีคุณสมบัติในการเปนเชื้อเพลิงเม่ือเกิดไฟไหมปา 5.4.2 เพ่ือเปนการปรับปรุงบทบาทที่เก่ียวของกับสาธารณะในกระบวนการตรวจสอบดวยการจัดหา

โอกาสการเขารวมโครงการตั้งแตเริ่มตน เพ่ือชวยใหโครงการตางๆสําเร็จไดทันตามเวลา 5.4.3. การเลือกโครงการตางๆตามหลักการที่ไดจากความรวมมือระหวางหนวยงานทองถิ่น กลุม

องคกรที่เก่ียวของ หนวยงานภาครัฐ รัฐบาลกลางและหนวยงานภาคเอกชน

160

5.4.4 มุงเนนโครงการตางๆที่เก่ียวของกับพ้ืนที่ที่เปนของรัฐในการรักษาเพ่ือใหเปนไปตามมาตรฐานที่กําหนดเพ่ือลดความเสี่ยงที่อาจจะเกิดจากเพลิงไหมใหแกกลุมชน ระบบการจัดสงน้ําและสิ่งแวดลอม

5.4.5 การใหอนุมัติโปรแกรมรักษาปาใหสมบูรณเพ่ือเปนการปองกัน เสริมสรางและสงเสริมระบบนิเวศนวิทยาที่เสื่อมโทรมที่ตั้งอยูในพื้นที่สวนบุคคล

5.4.6 สงเสริมการผลิตพลังงานชีวมวลดวยการสนับสนุนทางดานการเงินและใหความชวยเหลือกับกลุมประชากรดวยการสรางโครงการที่สรางแรงจูงใจในการถอนวัสดุที่ไมมีความสําคัญหรือคุณคาตอพ้ืนที่นั้นๆ

5.4.7 การพัฒนาโปรแกรมตางๆท่ีดําเนินการบนพื้นที่ของภาครัฐดวยการทําลายศัตรูพืช

5.5 กฎหมายการวิจัยและพัฒนาชีวมวลประจําป พ.ศ. 2543 (ไดถูกแกไขดวยกฎหมายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548)

5.5.1 ทําการจัดตั้งคณะที่ปรึกษาทางดานเทคนิคเพ่ือการวิจัยและพัฒนาชีวมวล และคณะกรรมการเก่ียวกับการวิจัยและพัฒนาชีวมวล

5.5.2 การขอความรวมมือระหวางกระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตรเพื่อประสานกับหนวยงานวิจัยและพัฒนาของภาครัฐที่มีความเกี่ยวของกับเชื้อเพลิงชีวมวลและผลิตภัณฑชีวมวล

5.5.3 การตั้งโครงสรางของโครงการที่มีแรงจูงใจเก่ียวกับชีวมวล ซึ่งเปนโครงการระดับประเทศ 5.5.4 การควบคุมดูแลการประชุมประจําประหวางกระทรวงเกษตรและกระทรวงพลังงาน

5.6 กฎหมายเก่ียวกับพื้นที่ทําไรนาประจําป พ.ศ. 2545 หัวขอที่ 9

5.6.1 การจัดหาผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนองคประกอบของภาครัฐ (มาตรา 9002) 5.6.2 การใหเงินสนับสนุนการพัฒนากระบวนการสกัดสารชีวมวล 5.6.3 โปรแกรมการศึกษาทางดานเชื้อเพลิงไบโอดีเซล 5.6.4 โปรแกรมการตรวจสอบและพัฒนาพลังงานทดแทน 5.6.5 ระบบพลังงานทดแทนและการปรับปรุงพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ (มาตรา 9006) 5.6.6 ความรวมมือในการดําเนินการงานวิจัยและการขยายโครงการ 5.6.7 ความตอเน่ืองของโครงการพลังงานชีวมวล (มาตรา 9010) 5.6.8 ผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนองคประกอบและการรวมมือกันระหวางคณะกรรมการพลังงานชีว

มวล 5.6.9 กฎหมายเก่ียวกับพื้นที่ทําไรนาประจําปฉบับใหมในป พ.ศ. 2550

161

5.7 คําส่ังของผูบริหารระดับสูง คําสั่งของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 เก่ียวกับการสงเสริมการจัดการของภาครัฐเก่ียวกับ

สิ่งแวดลอม พลังงานและการขนสง ซึ่งคําส่ังฉบับนี้เปนกฎหมายเม่ือวันที่ 24 มกราคม พ.ศ. 2550 เพ่ือเปนการสงเสริมการจัดการสิ่งแวดลอม พลังงานและการขนสงของหนวยงานภาครัฐใหมีความม่ันคง ซึ่งการตั้งวัตถุประสงคเก่ียวกับพลังงานทดแทนสําหรับหนวยงานภาครัฐน้ัน รวมถึง

5.7.1 กําหนดใหหนวยงานจัดหาสิ่งของและบริการ เชน (i) การใชผลิตภัณฑที่มาจากส่ิงแวดลอมรวมถึงผลิตภัณฑที่มีสารชีวมวลเปนองคประกอบ ผลิตภัณฑที่ประหยัดพลังงาน ผลิตภัณฑที่ประหยัดนํ้า ผลิตภัณฑที่มีสวนประกอบของผลิตภัณฑรีไซเคิ้ล (ii) การใชกระดาษที่มีสวนประกอบของไฟเบอรที่ใชแลวในปริมาณอยางนอย 30 เปอรเซ็นต

5.7.2 จากขอมูลพ้ืนฐานเกี่ยวกับการใชรถของปงบประมาณ พ.ศ. 2548 ระบุวาถาหนวยงานใดมีรถของภาครัฐมากกวา 20 คัน หนวยงานดังกลาวจะตอง (i) ลดปริมาณการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียมเปนจํานวน 2 เปอรเซ็นตตอป ซึ่งจะส้ินสุดในปงบประมาณ พ.ศ. 2558 (ii) เพ่ิมปริมาณการใชเชื้อเพลิงรวมดวยการใชเชื้อเพลิงที่ไมมีสารปโตรเลียมเปนองคประกอบในปริมาณ 10 เปอรเซ็นตตอไป และ (iii) ใชรถที่ใชพลังงานผสมเม่ือรถยนตดังกลาวน้ันมีราคาและคาบํารุงรักษาอยูในเกณฑที่เหมาะสมเม่ือเปรียบเทียบกับรถที่ใชเพียงพลังงานเชื้อเพลิงปโตรเลียม

5.8 นโยบายเชื้อเพลิงชีวมวลระดับมลรัฐ นโยบายตางๆของรัฐ เชน ขอกําหนดตางๆและมาตรฐานเชื้อเพลิงทดแทนตองมีประสิทธิภาพในการควบคุมผลิตภัณฑที่ผลิตในทองถิ่น ตลอดจนการใชเชื้อเพลิงชีวภาพและผลิตภัณฑชีวภาพอ่ืนๆ (DOE: EERE: Federal Biomass, 2009) 6. งบประมาณ ปจจุบันสํานักงานโครงการชีวมวล (The Office of the Biomass Program (OBP)) ไดทําการเสนอของบประมาณผานโครงการพัฒนาพลังงานและนํ้า (Energy and Water Development (EWD)) ตั้งแตป พ.ศ. 2549 ไดมีการของบประมาณผานจากกระทรวงมหาดไทย (Department of Interior) และหนวยงานที่เก่ียวของอยางตอเน่ือง โครงการวิจัยและพัฒนาในระหวางชวงปงบประมาณนั้นๆไดแสดงปริมาณงบประมาณสําหรับกิจกรรมตางๆที่ เ ก่ียวของกับรัฐบาลกลางที่สูงขึ้น แตกิจกรรมที่ทําในปงบประมาณ พ.ศ. 2550 นั้นไมมีความเกี่ยวของกับรัฐบาลกลาง สวนในปงบประมาณ พ.ศ. 2551 นั้นกิจกรรมที่รัฐบาลกลางไมไดเขามาเก่ียวของนั้นไดทําการเสนอของบประมาณแยกออกไปภายใตโปรแกรมใหมๆที่ใหการสนับสนุนทางดานพลังงานของภาครัฐ จากแผนภาพในรูปที่ 5.15 แสดงใหเห็นถึงจํานวนงบประมาณที่เพ่ิมขึ้นในแตละป ซึ่งงบประมาณจํานวน 198 ลานเหรียญสหรัฐฯ ไดถูกจัดสรรใหแกโปรแกรมชีวมวลในปงบประมาณ พ.ศ. 2551 เพื่อทําการ

162

ดําเนินการตามแผนงานที่สํานักงานโครงการชีวมวลไดเสนอไวในดานการวิจัยคนควาและพัฒนา รวมถึงการเผยแพรกิจกรรมตางๆตามวัตถุประสงคของกฎหมายนโยบายในการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ .ศ. 2550 (Energy Independence and Security Act of 2007 (EISA)) (DOE: EERE: Budget, 2009)

รูปที่ 5.15 แสดงปริมาณเงินสนับสนุนตั้งแตปงบประมาณ พ.ศ. 2545-2551

(ที่มา : DOE: EERE: Budget, 2009) เปาหมายของโครงการพลังงานชีวมวลและโปรแกรมระบบการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวของวัสดุสารชีวภาพและพลังงานเปนการพัฒนาเปลี่ยนรูปแบบของแหลงผลิตพลังงานชีวมวลที่เปนพลังงานทดแทนที่มีอยูมากมายภายในประเทศสหรัฐ เพ่ือประโยชนในการแขงขันทางดานเศรษฐกิจ การปฏิบัติการของเชื้อเพลิงชีวมวลอยางมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑชีวมวลและพลังงานชีวมวลนั้นจะตองผานการวิจัยและพัฒนาที่เกิดจากการรวมมือกันระหวางภาครัฐบาลและภาคเอกชน กองทุนโปรแกรมพลังงานชีวมวลไดใหการสนับสนุนโครงการนํารองเม่ือป พ.ศ. 2549 ซึ่งเปนสวนหนึ่งของโครงการนํารองทางดานพลังงานและเปนโครงการที่กอตั้งขึ้นมาเพื่อทําใหบรรลุถึงวัตถุประสงคในการผลิตเชื้อเพลิงเซลลลูโลสซิคอีเทอรนอลภายในป พ.ศ. 2555 กองทุนดังกลาวยังใหการสนับสนุนโครงการนํารองทะเวนตี้อินเทน (Twenty-in-Ten

163

Initiative) ซึ่งกอตั้งขึ้นเม่ือ พ.ศ. 2550 ซึ่งโครงการนี้จัดตั้งขึ้นเพ่ือลดปริมาณการใชพลังงานจากเชื้อเพลิงในปริมาณ 20 เปอรเซ็นตภายในระยะเวลา 10 ปซึ่งจะส้ินสุดภายในป พ.ศ. 2560 และในปจจุบันโครงการบางสวนนี้ไดเปลี่ยนไปเปนกฎหมายภายใตกฎหมายนโยบายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2550 (Energy Independence and Security Act of 2007) กองทุนของโครงการนี้ไดขอใหโครงการนํารองทําการปรับงบประมาณตาม 3 องคประกอบดังตอไปน้ี 1) โครงสรางพ้ืนฐานวัตถุดิบที่ใชในการผลิตหรือใหกําลังงานแกเคร่ืองมือหรือกระบวนการอุตสาหกรรมเพ่ือ

เปนการสนับสนุนการลดคาใชจายในหลายๆดานรวมถึงการเก็บเก่ียว การจัดเก็บ การเตรียมการกอนการดําเนินการและการขนสง และเพื่อเปนการแสดงถึงแหลงวัตถุดิบชีวมวลที่มีคุณภาพที่มีอยูและสามารถนํามาใชงานได

2) รูปแบบตางๆของการคนควาและพัฒนาเพื่อทําการเปลี่ยนแปลงแหลงวัตถุดิบเพ่ือลดตนทุนการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลเหลวไดแก เซลลลูโลซิคอีเทอรนอลรวมไปถึงผลิตภัณฑตางๆ และการเปดปดดวยกระบวนการเคมีชีวภาพและกระบวนการอุณหเคมี

3) การใชประโยชนจากผลลัพธที่ไดจากการสาธิตและเทคโนโลยีที่เปนที่ยอมรับถึงประสิทธิภาพจากปฏิบัติการในเชิงธุรกิจเพ่ือใหเปนไปตามเปาหมายที่กําหนด เชน รายได สินทรัพยและหน้ีสินจากการรวมตัวกันของภาคเอกชนและภาครัฐ โปรแกรมสาธิตระบบการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวของวัสดุสารชีวภาพนั้นเปนการชวยลดความเสี่ยงทางดานเทคนิคและการพัฒนาทางดานการลงทุน และเพื่อเปนการทําใหบรรลุถึงวัตถุประสงคทางการตลาดของเชื้อเพลิงชีวมวล จึงทําใหโปรแกรมดังกลาวมีความทาทายทางดานโครงสรางที่สําคัญเพ่ิมมากขึ้นรวมไปถึงการแจกจาย การจัดเก็บ ความเขากันไดของวัสดุ การแจกจายเชื้อเพลิง การใชยานพาหนะของหนวยงานตางๆของรัฐบาลกลางและหนวยงานภาครัฐ ตลอดจนผูที่เก่ียวของจากหนวยงานอ่ืนๆ

164

ตารางที่ 5.3 แสดงงบประมาณพลังงานชีวมวลประจําปงบประมาณ พ.ศ. 2552 พลังงานชีวมวล

ปงบประมาณ พ.ศ. 2552 กองทุน ($ x 1000) กิจกรรม ปงบประมาณ ปงบประมาณ ปงบประมาณ พ.ศ. 2550 พ.ศ. 2551 พ.ศ. 2552 โครงสรางของวัตถุดิบ 9,725 12,386 15,500 รูปแบบการคนควาและพัฒนา 49,306 67,282 53,400 การใชประโยชนของรูปแบบผลลัพธของการคนควาและพัฒนา

137,246 113,557 156,100

การประมูลเพ่ือการเปลี่ยนเซลลลูโลสซิคอีเทอรนอล

0 4,955 0

รวม 196,277 198,180 225,000

หลักการของโครงการนี้ใชในการสงเสริมทางดานการพัฒนาวัตถุดิบรุนใหมและเปนทางเลือกในการเปลี่ยนเทคโนโลยีใหมๆที่ไดรับการยอมรับและสาธิตในระบบการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวกันของวัสดุสารชีวภาพในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งหลักการน้ีไดสรางสมดุลใหกับโครงการคนควาและพัฒนาดวยการสงเสริมการโอนยายเทคโนโลยี การรักษากองทุนการคนควาและพัฒนาเทคโนโลยีสําหรับอนาคต

6.1 โครงสรางพื้นฐานของวัตถุดิบ วัตถุดิบชีวมวลเปนส่ิงที่จําเปนในการดําเนินการเพ่ือทําใหบรรลุวัตถุประสงคเน่ืองจากคุณสมบัติ

ตางๆ เชน จํานวน คุณภาพ สภาพความคงทน การนํามาใชและราคาของวัตถุดิบชีวมวลจะเปนดัชนีแสดงอัตราการเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมชีวมวลในสหรัฐฯและปริมาณความสามารถในการผลิตชีวมวล ซึ่งมีกิจกรรม 2 ประเภทที่ถูกรวมเขาไวดวยกันกับโครงสรางพ้ืนฐานของวัตถุดิบ ซึ่งกิจกรรมแรกเปนการรวมมือในการพัฒนาวัตถุดิบชีวภาพระดับภูมิภาค และอีกกิจกรรมหน่ึงเก่ียวกับโครงสรางทางการคนควาและพัฒนา ซึ่งความรวมมือระดับภาคไดแสดงถึงปญหาอุปสรรคในการเขาสูตลาดชีวมวลรวมถึงการเขาถึงแหลงวัตถุดิบ การศึกษาและการสานตอ การพัฒนาระบบปฐพีศาสตร (Agronomic) ที่มีอยูและการพัฒนาการเพาะปลูกพืช ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 การรวมมือกันในระดับภาครวมไปถึงการใชมาตราฐานการตัดสินตามขอมูลของลักษณะภูมิศาสตรไปจนถึงกลุมผูใชงานที่ใหการสนับสนุนการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวกันของวัสดุสารชีวภาพและการพัฒนาการเพาะปลูกพืช นอกจากน้ันโครงสรางการวิจัยและพัฒนายังไดแสดงถึงปญหาอุปสรรคที่เก่ียวของกับปริมาณวัตถุดิบที่สามารถนํามาใชไดโดยรวมไปถึงการเก็บเก่ียว การรวบรวม การ

165

เตรียมในขั้นตอนเร่ิมตน การจัดเก็บ การนําออกมาใชกอนหลัง การดูแลและการขนสงวัตถุดิบ ซึ่งวัตถุดิบเหลาน้ีจะมีลักษณะทางกายภาพที่แตกตางกัน เชน สภาพเปยก แหง

ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 นี้โครงการการคนควาและพัฒนายังคงดําเนินการสนับสนุนทางดานการเงินใหกับกลุมอุตสาหกรรมพรอมกับโรงงานผลิตเครื่องมือและมหาวิทยาลัยตางๆเพ่ือแจกแจงปญหาอุปสรรคในการแปลงความหนาแนนของวัตถุดิบชีวภาพที่จะทําการสงไปเขาสูระบบการผลิตพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวกันของวัสดุสารชีวภาพในชวงระยะเวลา 1 ป

6.2 การคนควาวิจัยและพัฒนารูปแบบชนิดตางๆของชีวมวล 6.2.1 รูปแบบพลังงานความรอนทางเคมี (Thermochemical Platform) ทําใหเกิดการคนควา

ทดสอบ การผสมผสานและการศึกษาที่เปนไปไดในการเปลี่ยนชีวมวลใหเปนเชื้อเพลิง สารเคมีและพลังงานดวยระบบการระเหยในรูปแบบของกาซ การแตกตัวทางเคมีของสารประกอบดวยความรอน (Catalytic Hydrotreating) และเทคโนโลยีกระบวนการสกัดเพ่ือคัดเลือกส่ิงปนเปอน (Hydrocracking Processing Technologies) ซึ่งความทาทายทางดานเทคนิคตางๆรวมไปถึงการทําความเขาใจความตองการทรัพยากรธรรมชาติที่ใชในการผลิตพลังงาน การปรับปรุงและปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีเพ่ือผลิตเชื้อเพลิงชนิดตางๆ เชน กาซสังเคราะหที่สะอาด กระบวนการผสมผสานเพื่อปรับสภาพ เพ่ิมความเขมขนและการรวบรวมขั้นตอนในการปรับสภาพ รวมไปถึงการทําความเขาใจพ้ืนฐานและการพัฒนาแผนการใหมๆที่จะเกิดขึ้น ซึ่งกิจกรรมสนับสนุนเหลาน้ีจะใชดําเนินการในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุนตอไปและเปนการสนับสนุนโครงการการกลั่นสําหรับอนาคต

6.2.2 รูปแบบการคนควาวิจัยและพัฒนาในเชิงเคมีชีวภาพ (Biochemical Conversion Platform R&D) เปนการมุงเนนพัฒนาเพ่ือลดคาใชจายในการเปลี่ยนสารชีวภาพชนิดลิกโนเซลลลูโลสซิค (Lignocellulosic) เชน สารชีวภาพที่ประกอบดวยเซลลลูโลส เฮมิเซลลลูโลสและลิกนินกับนํ้าตาลเจือจาง ตอจากนั้นก็ทําใหเปนเชื้อเพลิงที่ใชในการคมนาคมขนสง เชน เชื้อเพลิงอีเทอรนอล ซึ่งกิจกรรมตางๆไดแก การจัดเตรียมและปรับสภาพวัตถุดิบที่ใชในการผลิตเชื้อเพลิง กระบวนการแตกตัวของน้ําไปเปนกาซไฮโดรเจนและอิออนไฮดอกไซดในกระบวนการผลิตน้ําตาล รวมไปถึงการปรับปรุงที่มีจุดมุงหมายเพื่อลดราคาของน้ําตาล การสนับสนุนน้ีชวยใหเกิดการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพที่กาวหนาตอไปและเปนการสนับสนุนโครงการการสกัดเชื้อเพลิงที่จะมีตอไปในอนาคต

6.3 การใชผลที่ไดรับจากการวิจัยและพัฒนาใหเปนประโยชน 6.3.1 เทคโนโลยีพัฒนาการกลั่นสกัดเปนเทคโนโลยีที่ใหการสนับสนุนการผลิตพลังงานของแหลง

อุตสาหกรรมเพ่ือเปนการสาธิตการสกัดกลั่นเชื้อเพลิงที่ใชในการขนสง ผลิตภัณฑตางๆและสารเคมี ซึ่งในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ไดมีการเสนอขอเงินสนับสนุนสําหรับโครงการสกัดกลั่นขนาดใหญตามที่ไดอนุมัติในกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 มาตรา 932 (d) (Energy Policy Act of 2005, Section

166

932(d)) การสาธิตเพื่อการผลิตพลังงานขนาดใหญนั้นมีผลที่สําคัญในการสานตอทางดานเทคโนโลยีและราคาของการสกัดเชื้อเพลิงอีเทอรนอลชนิดเซลลลูโลสซิคในระยะสั้น นอกจากนั้นปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ยังไดเสนอขอเงินสนับสนุนสําหรับโครงการการสกัดขั้นสูงอีกหลายโครงการที่มีขนาดใหญเปนจํานวน 10 เปอรเซ็นตของโครงการขนาดใหญทั้งหมดที่มี ซึ่งมีผลตอการพัฒนาเทคโนโลยีและสภาพเศรษฐกิจของเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนชีวมวล ตลอดจนวัตถุดิบที่ใชในการผลิตพลังงาน กิจกรรมตางๆท่ีอยูภายใตงบประมาณเหลาน้ีรวมถึงการวิเคราะห ทดสอบการคนควาวิจัยและพัฒนาเพื่อรักษาระดับราคาในการขนสง การจัดเก็บ การแจกจายและการจัดสงเชื้อเพลิงชีวภาพจํานวนมากไปยังผูบริโภคทั่วประเทศ โดยเฉพาะอยางยิ่งการทดสอบการใชพลังงานรวมกับรถยนต เคร่ืองยนตประเภทตางๆ และองคประกอบตางๆที่เก่ียวของกับโครงสรางขนาดใหญ ซึ่งเปนการรายงานขอมูลผลกระทบตางๆท่ีเกิดขึ้น ไดแก ผลกระทบที่เกิดขึ้นกับวัตถุ ความทนทาน การปฏิบัติการและการปลอยกาซที่ทําใหเกิดมลภาวะ ซึ่งเปนเงินจํานวน 140 ลานเหรียญสหรัฐฯ

6.3.2 การพัฒนาผลิตภัณฑนอกจากจะเปนการมุงเนนพัฒนาเกี่ยวกับตัวเรงปฏิกิริยาความรอนและปฏิกิริยาเคมีแลว ยังเปนการมุงเนนการพัฒนาพืชหรือสัตวที่มีขนาดเล็กมาก (Microorganism) ที่เกิดจากรูปแบบการคนควาวิจัยและพัฒนา เชน เชื้อเพลิงชีวภาพ กากนํ้าตาลผสม เพ่ือทําใหเกิดความเหมาะสมในการผลิตเชื้อเพลิง สารเคมี ความรอนและพลังงานที่มีตนทุนที่เหมาะสมซึ่งเปนการสงเสริมเพ่ือลดตนทุนในการสกัดเชื้อเพลิงชีวภาพ ในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 โปรแกรมจะดําเนินการใหการสนับสนุนทางดานการเงินโครงการผสมที่เกิดจากการปฏิบัติการรวมกันระหวางภาครัฐและภาคเอกชนเปนจํานวน 5 โครงการซึ่งโครงการตางๆเหลาน้ันเปนโครงการที่ไดรับรางวัลจากปงบประมาณ พ.ศ. 2550 โครงการเหลาน้ันเปนโครงการขนาดใหญที่เกิดขึ้นเพ่ือการพัฒนาประสิทธิภาพในการหมักชีวมวลที่เกิดจากพืชหรือสัตวที่มีขนาดเล็กมาก (Microorganism) ใหไปเปนเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลส นอกจากน้ันการสนับสนุนทางดานการเงินยังสงเสริมโครงการในการจัดเรียงความสําคัญกอนหลังและการเริ่มตนการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑชีวมวลและเชื้อเพลิงชีวมวลตางๆ เปนจํานวนเงิน 16.1 ลานเหรียญสหรัฐฯ

6.4 การประมูลการแปลงสภาพเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิค

โครงการการประมูลการแปลงสภาพเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิคน้ันไดทําการกอตั้งรูปแบบการปฏิบัติการสําหรับการประมูลการแปลงสภาพเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิคที่เก่ียวเน่ืองกับมาตรา 942 ของกฎหมายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 ซึ่งในปงบประมาณ พ.ศ. 2552 ไมมีโครงการที่ไดทําการเสนอขอเงินสนับสนุนสําหรับการประมูลการแปลงสภาพเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิค ซึ่งโครงการดังกลาวน้ันเปนโครงการตอเน่ืองมาจากปงบประมาณ พ.ศ. 2551

167

7. องคกรรวมดําเนินการ

รูปที่ 5.16 แสดงรายชื่อองคกรที่เขารวมดําเนินการโครงการตางๆเก่ียวกับชีวมวล

(ที่มา : DOE: EERE: Partners, 2008)

จากรูปที่ 5.16 แสดงรายชื่อองคกรที่เขารวมดําเนินโครงการที่เก่ียวของกับชีวมวลในสหรัฐอเมริกา ซึ่งในแตละองคกรมีรายละเอียดและบทบาทสําคัญ ดังนี้

7.1 ศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาติ ศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาติ (The National Bioenergy Center (NBC)) เปนศูนยกลางจัดการมีหนาที่ในการรับผิดชอบดูแลเกี่ยวกับการคนควาวิจัยที่ทําดําเนินการโดยสถานบันคนควาวิจัยตางๆของประเทศ ซึ่งสถาบันตางๆดังกลาวที่ใหการสนับสนุนโครงการพลังงานชีวมวลนั้นอยูภายใตการดูแลของศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาติ ไดแก หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติอารกอน (Argonne National Laboratory (ANL)) หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory (INL)) หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory (NREL)) หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติโอคริจก (Oak Ridge National Laboratory (ORNL)) และหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติแปซิฟค ตะวันตกเฉียงเหนือ (Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)) ซึ่งศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาตินั้นไดจัดทํารายงานในเชิงวิเคราะหที่ใหการสนับสนุนโครงการตางๆของโปรแกรมพลังงานชีวมวลและโปรแกรม

168

ตางๆที่มีวัตถุประสงคที่สนับสนุนและเกี่ยวของ ซึ่งโครงการตางๆนั้นตองอยูภายใตการควบคุมดูแลของหองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory) ศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาติทําหนาที่ในการประสานงานระหวางองคกรอุตสาหกรรม ศูนยวิชาการ โปรแกรมตางๆท่ีอยูภายใตการดูแลของหนวยงานสงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงาน และการคนควาวิจัย การปรับปรุงพัฒนาของภาครัฐ ซึ่งรวมไปถึงโปรแกรมตางๆที่เก่ียวของกับเศรษฐกิจการคาในการใหการสนับสนุนวัตถุประสงคของชีวมวลและเปนการชวยลดคาใชจายในการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวล ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพ่ิมเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.nrel.gov/biomass/national_bioenergy.html

7.1.1 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ National Renewable Energy Laboratory (NREL) หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาตินั้นเปนผูนําทางดานการทดลองของศูนยพลังงานชีวมวลแหงชาติและทํางานเพื่อการพัฒนาประสิทธิภาพชีวมวลในเชิงเศรษฐกิจ รวมถึงการปรับเปลี่ยนเทคโนโลยี การสนับสนุนทางดานการคนควาวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับชีวมวลของหองปฏิบัติการดังกลาวยังครอบคลุมไปถึงกิจกรรมตางๆที่ใชในการสกัดและปรับเปลี่ยนของชีวภาพเคมีและพลังงานความรอนเคมี นอกจากน้ันหองปฏิบัติการนี้ยังมีหนวยพัฒนากระบวนการเพื่อทําการประเมินประสิทธิภาพเชื้อเพลิงอีเทอรนอลที่เกิดจากสวนประกอบที่ตางกันของวัสดุ ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพ่ิมเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.nrel.gov/

7.1.2 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติไอดาโฮ Idaho National Laboratory (INL) การ

สนับสนุนทางดานชีวมวลที่หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติไอดาโฮไดเขารวมนั้นมุงเนนสนับสนุนความตองการที่เก่ียวของกับวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ซึ่งมีผลทางดานงบประมาณที่ใชจายในการเก็บเก่ียว การสะสมและประโยชนของของเสียที่เกิดจากชีวมวลและของเสียที่เกิดจากการเกษตรกรรม จากการรวมมือกับภาคอุตสาหกรรม หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติไอดาโฮกําลังทําการตรวจสอบวิธีการเพ่ือสงเสริมกระบวนการทางดานการเกษตรที่มีราคาไมสูงมากนักซึ่งเปนการลดตนทุนทางดานวัตถุดิบ ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพ่ิมเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.inl.gov/

7.1.3 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติโอคริจก Oak Ridge National Laboratory

(ORNL) หองปฏิบัติการน้ีมีความเชี่ยวชาญในการวิจัยคนควาและพัฒนาวัตถุดิบและสิ่งแวดลอมเพ่ือปรับปรุงผลที่ได คุณภาพและศักยภาพในการทดแทนของชีวมวล การคนควาวิจัยมุงเนนเก่ียวกับการประเมินผลกระทบที่เกิดกับสิ่งแวดลอมอันเนื่องมาจากการเก็บเศษซากพืชและการปลูกพืชทดแทนบนแหลงเพาะปลูกที่ไดจัดเตรียมไว นอกจากน้ันหองปฏิบัติการแหงน้ียังไดรวมงานกับโรงงานอุตสาหกรรมเพ่ือ

169

พัฒนาวิธีการในการเปลี่ยนชีวมวลใหไปเปนเคมีภัณฑอีกดวย ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพิ่มเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.ornl.gov/

7.1.4 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติอารกอน Argonne National Laboratory

(ANL) หองปฏิบัติการแหงนี้มุงเนนการวิเคราะหระบบเครื่องยนต การเผาไหมและผลกระทบที่จะมีตอสิ่งแวดลอม และยังรวมถึงการพัฒนาตางๆ ดวยการวิเคราะหเชิงเปรียบเทียบเทคโนโลยีเครื่องยนตที่ใชพลังงานทดแทน อีกทั้งยังรวมงานกับโรงงานอุตสาหกรรมตางๆในการพัฒนาผลิตภัณฑชีวมวลใหมๆ ที่เกิดจากการสกัดที่ใหประโยชนในเชิงเศรษฐศาสตร ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพิ่มเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.es.anl.gov/Energy_systems/Process_Engineering/Index.html#3

7.1.5 หองปฏิบัติการทดลองพลังงานแหงชาติแปซิฟคตะวันตกเฉียงเหนือ Pacific

Northwest National Laboratory (PNNL) การสนับสนุนที่ไดรับจากหองปฏิบัติการทดลองแหงน้ี ไดแก การพัฒนากระบวนการพลังงานความรอนที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีแนวใหมที่ใชในการเปลี่ยนสภาพชีวมวล ผลิตภัณฑชีวมวล เชื้อเพลิงและพลังงาน โดยเฉพาะอยางยิ่งความโดดเดนในการใชตัวเรงปฏิกิริยาเพ่ือเปลี่ยนชีวมวลใหเปนเชื้อเพลิงและผลิตภัณฑใหมีมูลคามากขึ้น นอกเหนือจากน้ันหองปฏิบัติการแหงน้ียังทํางานรวมกับโรงงานอุตสาหกรรมตางๆเพ่ือคนหาและพัฒนาแหลงเชื้อราเพ่ือใชพัฒนาปรับปรุงผลิตภัณฑเคมีชีวภาพของผลิตภัณฑชีวภาพ ผูสนใจที่ตองการคนควาขอมูลเพ่ิมเติมสามารถติดตอไดที่เว็บไซด http://www.pnl.gov/

7.2 อุตสาหกรรมตางๆและผูปฏิบัติการโครงการเชิงวิชาการ โปรแกรมชีวมวลน้ันเปนการรวมงานระหวางอุตสาหกรรมและหนวยงานวิชาการตางๆโดยการดําเนินงานเชิงแขงขันในโครงการที่เก่ียวของ การรวมตัวของอุตสาหกรรมตางๆเปนการแสดงใหเห็นถึงความสนใจรวมของหนวยงานอิสระในการแพรกระจายการปรับปรุงเทคโนโลยีตามที่ไดคาดหมายซ่ึงเปนผลเน่ืองมาจากการวิจัยคนควา ความรวมมือของหนวยงานและอุตสาหกรรมตางๆน้ันสามารถเห็นไดทั่วไปตามโครงการตางๆ ซึ่งโครงการที่มีรูปแบบของการสกัดชีวมวลนั้นจะเปนผูนําโครงการ สวนหนวยงานวิชาการตางๆนั้นจะเปนผูรวมดําเนินการในโครงการ ซึ่งการคนควาวิจัยดังกลาวจะยังไมไดรับการทดสอบเพื่อปรับใหเปนการปฏิบัติการขนาดใหญ หากแตวาเปนพ้ืนฐานสําหรับการประเมินผลสําหรับภาคอุตสาหกรรมในอนาคต ผูรวมโครงการที่มาจากหนวยงานอุตสาหกรรมและหนวยงานเชิงวิชาการน้ันจะรวมกันเสนอแนะและตรวจสอบโปรแกรมผานสมาชิกที่เปนกรรมการผูใหคําแนะนําเก่ียวของกับการคนควาวิจัยและพัฒนา ชีวมวลและเปนการตรวจสอบในระดับเสมอภาคหรือเปนการตรวจสอบกันเองโดยสมาชิกภายในกลุม (Peer review) นอกเหนือจากน้ันการทํางานรวมกันของโปรแกรมชีวมวลยังเปนการทํางานรวมของกลุม

170

อุตสาหกรรมหลายๆฝาย ซึ่งมีความสามารถในการจัดเตรียมที่สําคัญและจําเปนใหแกหนวยงานที่ดําเนินการที่ใชเทคนิคเปนหลัก

7.3 กิจกรรมระหวางประเทศ โปรแกรมชีวมวลที่ไดรับการดูแลจากหนวยงานสงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงานนั้นไดมีการแลกเปลี่ยนขอมูลและมีการรวมตัวกันเพื่อใหการสนับสนุนการสกัดพลังงานชีวมวลระหวางประเทศ

7.4 คณะกรรมการบริหารการวิจัยและพัฒนาชีวมวล กระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตรไดรวมดําเนินการโครงการนํารองในการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (Biomass Research and Development Initiative) ซึ่งจัดตั้งนโยบายการและพัฒนาชีวมวลป พ.ศ. 2543 โดยมี 2 หนวยงานที่ใหการสนับสนุนทางดานการเงินแกโครงการวิจัยและพัฒนาดังกลาว โครงการที่ไดรับความรวมมือจากหนวยงานตางๆไดมุงเนนการพัฒนาทางดานราคาของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิค การใหการสนับสนุนชวยเหลือทางดานวัตถุดิบชีวมวล ผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนสวนประกอบหลัก รวมถึงการสนับสนุนการวิเคราะหและนโยบาย โครงการนํารองในการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (BRDI) ที่จัดตั้งขึ้นนั้นอยูภายใตรูปแบบการดูแลและการแนะนําจากผูบริหารทั้งสองฝาย ไดแก คณะกรรมการบริหารการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (Biomass R&D Board) และคณะกรรมการผูใหคําแนะนําทางดานเทคนิคในการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (Biomass R&D Technical Advisory Committee) คณะกรรมการบริหารการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (Biomass R&D Board) เปนหนวยงานที่รวมกันดําเนินการระหวางกระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตร ซึ่งมีหนาที่ในการรับผิดชอบทางดานการประสานงานกิจกรรมของภาครัฐเพ่ือดําเนินการตามวัตถุประสงคที่จะสนับสนุนการใชเชื้อเพลิงและผลิตภัณฑที่มีสารชีวภาพเปนสวนประกอบ หนวยงานตางๆท่ีเขารวมเปนสมาชิก ไดแก กระทรวงพลังงาน (U.S. Department of Energy (DOE)) กระทรวงเกษตรกรรม (U.S. Department of Agriculture (USDA)) สถาบันวิทยาศาสตรแหงชาติ (National Science Foundation (NSF)) หนวยงานปองกันสภาวะแวดลอม (Environmental Protection Agency (EPA)) กระทรวงกลาโหม (Department of Interior (DOI)) สํานักงานนโยบายวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (Office of Science and Technology Policy (OSTP)) นักงานบริหารสิ่งแวดลอมภาครัฐ (Office of the Federal Environmental Executive (OFEE)) กระทรวงคมนาคม(Department of Transportation (DOT)) กระทรวงพาณิชย (Department of Commerce (DOC)) กระทรวงการคลัง (Department of the Treasury (Treasury)) และกระทรวงมหาดไทย (Department of Defense (DoD))

171

โปรแกรมชีวมวลนั้นเปนโปรแกรมที่ทํางานรวมกันระหวางคณะกรรมการบริหารเพ่ือชวยพัฒนาและจัดการตามแผนการปฏิบัติการเชื้อเพลิงชีวมวลแหงชาติ การปฏิบัติการตางๆจะดําเนินการโดยไดรับความรวมมือจากหนวยงานตางๆ ซึ่งแตละหนวยงานนั้นตองใชความพยายามอยางยิ่งที่จะดําเนินการเพ่ือเปนการสนองตอการใชเชื้อเพลิงชีวมวลอยางมีประสิทธิภาพเพ่ือเสริมสรางสภาพเศรษฐกิจของประเทศ

7.4.1 กระทรวงเกษตรกรรม (U.S. Department of Agriculture (USDA)) เปนผูนําทางดานอาหาร การเพาะปลูก แหลงวัตถุดิบธรรมชาติและหัวขอตางๆที่เก่ียวของ ซึ่งการปฏิบัติการดังกลาวน้ันขึ้นอยูกับนโยบายทางการเมือง หลักการทางวิทยาศาสตรที่มีอยูในขณะน้ันและการจัดการที่มีประสิทธิภาพสูงสุด กระทรวงเกษตรกรรมเปนองคกรที่มีความสามารถในการจัดโปรแกรมตางๆที่เก่ียวของอยางมีประสิทธิภาพ ซึ่งสงผลทําใหเปนผูนําการพัฒนาทางดานอาหารและระบบเกษตรกรรมเติบโตไดอยางรวดเร็ว ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.usda.gov/wps/portal/usdahome 7.4.2 หนวยงานวิทยาศาสตรแหงชาติ (National Science Foundation) เปนหนวยงานอิสระของรัฐบาลที่กอตั้งขึ้นเม่ือป พ.ศ. 2493 โดยรัฐบาลกลาง (Congress) เพ่ือสนับสนุนความกาวหนาทางดานวิทยาศาสตร เพ่ือเปนผูนําทางดานสาธารณสุข ความอยูดีมีสุขและความเปนอยูของประชาชน เพ่ือความม่ันคงทางดานการปองกันประเทศ ซึ่งการดําเนินการตางๆดังกลาวน้ันจัดตั้งขึ้นดวยเงินงบประมาณเพียง 5.58 ลานเหรียญสหรัฐฯ หนวยงานวิทยาศาสตรแหงชาติเปนหนวยงานที่ไดรับเงินสนับสนุนประมาณ 20 เปอรเซ็นตของเงินสนับสนุนทั้งหมดสําหรับงานคนควาวิจัยที่ดําเนินการโดยกลุมนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยตางๆ ซึ่งสามารถแยกออกไดเปนภาควิชาความรูไดดังตอไปนี้ คณิตศาสตร วิทยาศาสตรคอมพิวเตอรและวิทยาศาสตรสังคม ซึ่งจัดไดวาหนวยงานวิทยาศาสตรแหงชาตินั้นเปนหนวยงานขนาดใหญแหงหน่ึงที่ไดรับเงินสนับสนุนจากรัฐบาลกลาง ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.nsf.gov

7.4.3 หนวยงานปองกันสิ่งแวดลอม (Environmental Protection Agency) เปนหนวยงาน

ปองกันสุขภาพมนุษยชนและสิ่งแวดลอม หนวยงานนี้กอตั้งขึ้นเม่ือป พ.ศ. 2513 และทํางานเพ่ือรักษาสิ่งแวดลอมใหสะอาดและสมบูรณสําหรับชาวอเมริกัน อีกทั้งยังมีการเสนอแผนการดําเนินงาน รายงานประจําปและแหลงขอมูลนโยบายซ่ึงสามารถสืบคนรายละเอียดไดจากเว็บไซด ซ่ึงผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.epa.gov 7.4.4. กระทรวงมหาดไทย (Department of Interior (DOI)) ภารกิจในการดําเนินการของกระทรวงมหาดไทย คือ การปกปองและจัดหาการเขาสูแหลงธรรมชาติและมรดกทางวัฒนธรรม การแสดงความซื่อตรงแกกลุมอินเดีย และการสรางคําม่ันสัญญาตอกลุมชนชาวเกาะ

172

กระทรวงมหาดไทยยังไดแยกวัตถุประสงคออกเปน 5 ประเด็นที่รองรับหนาที่รับผิดชอบหลักของกระทรวง วัตถุประสงคตางๆดังกลาวเปนตัวกําหนดแผนการดําเนินงานของกระทรวงมหาดไทย ดังตอไปน้ี

- การปองกันแหลงธรรมชาติ วัตถุประสงคนี้วาดวยการปองกันแหลงธรรมชาติของประเทศ ซึ่งรวมไปถึงแหลงมรดกทางวัฒนธรรม

- การใชแหลงพลังงานธรรมชาติใหเกิดประโยชน เปนการจัดการแหลงวัตถุดิบธรรมชาติเพ่ือเปนการสนับสนุนการใชและคงไวซึ่งระบบเศรษฐกิจหมุนเวียน

- การสรางโอกาสใหมที่เปนการจัดสรางโอกาสใหมๆใหแกประชากรสหรัฐฯ - เปนการคืนประโยชนใหแกสังคม เพ่ือเปนการใหความปลอดภัยแกประชาชนและสินทรัพยที่มีอยู

รวมถึงความรูทางดานวิทยาศาสตร และยังเปนการปรับปรุงคุณภาพของชีวิตสําหรับประชากรในบริเวณตางๆ

- เปนการจัดการเพ่ือใหกระทรวงสามารถปรับการพัฒนาทักษะ รูปแบบ การดําเนินการ การรวมระบบ การใชประชากรเปนศูนยกลางและเปาหมายของผลสําเร็จในการปฏิบัติการ ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.doi.gov

7.4.5 สํานักงานนโยบายวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (Office of Science and Technology Policy (OSTP)) ดําเนินการสืบเน่ืองภารกิจเพ่ือคงไวซึ่งนโยบายตามหลักการทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแหงชาติประจําป พ.ศ. 2519 (กฎหมายทั่วไป 94-282) ซึ่งมีผลควบคุมสํานักงานนโยบายฯ ในการดําเนินการรับผิดชอบแหลงวิเคราะหเชิงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีเพ่ือนําเสนอแกประธานาธิบดี ซึ่งจะตองมีความสอดคลองกับนโยบายหลัก แผนงานและโปรแกรมของรัฐบาลกลาง

หนาที่สํานักงานนโยบายวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี มีดังตอไปน้ี - ใหคําแนะนําแกประธานและผูบริหารอ่ืนๆที่อยูภายในสํานักงานบริหารของประธานาธิบดีที่มีความ

เก่ียวของกับผลกระทบทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีทั้งภายในและตางประเทศ - เปนผูนําในการสนับสนุนเพื่อการพัฒนาและการจัดการงบประมาณและนโยบายของวิทยาศาสตร

และเทคโนโลยี - รวมงานกับหนวยงานเอกชนเพื่อสงเสริมการลงทุนทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีที่มีผลตอ

เศรษฐกิจ คุณภาพของสิ่งแวดลอมและความมั่นคงของประเทศชาติ - สรางความเปนปกแผนในการรวมงานกันระหวางภาครัฐ มลรัฐและรัฐบาลทองถิ่น นานาประเทศและ

กลุมสังคมวิทยาศาสตร - ประเมินความเปนไป คุณภาพและประสิทธิภาพของการสนับสนุนภาครัฐทางดานวิทยาศาสตรและ

เทคโนโลยี ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.ostp.gov

173

7.4.6 สํานักงานบริหารสิ่งแวดลอมภาครัฐ (Office of the Federal Environmental Executive (OFEE)) ภารกิจของสํานักงานบริหารแหงน้ีคือการสนับสนุนการใหบริการหรือดูแลสิ่งแวดลอมที่สามารถนํามาใชทดแทนไดโดยมีรัฐบาลกลางเปนสื่อกลาง ซึ่งการใหบริการหรือดูแลส่ิงแวดลอมดังกลาวรวมไปถึงหลักการ วิธีการ เคร่ืองมือ การฝกฝนและการดําเนินการที่นําไปสูการปรับปรุงสิ่งแวดลอมในแงของการใชวัตถุดิบทดแทน รวมถึงการพิจารณาตรวจสอบผลกระทบท่ีเกิดขึ้นทั้งระยะยาวและระยะสั้น ประโยชนที่เกิดขึ้นที่จะมีผลตอสภาวะสังคมและเศรษฐกิจ ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.ofee.gov

7.4.7 กระทรวงคมนาคม (Department of Transportation (DOT)) รับผิดชอบดูแลระบบการ

ขนสงใหมีความรวดเร็ว ปลอดภัย มีประสิทธิภาพและความสะดวกในการใชงาน เพ่ือใหเปนไปตามวัตถุประสงคของประเทศและเปนการสงเสริมคุณภาพชีวิตของประชากรทั้งปจจุบันและอนาคต ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.dot.gov

7.4.8 กระทรวงพาณิชย (Department of Commerce (DOC)) มีวัตถุประสงคในการผลักดัน

เพ่ือใหวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีมีความกาวหนาและรักษาสภาพแวดลอม พรอมกับการสงเสริมการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจใหแกประเทศในหลายๆดาน เชน หนวยงานอุตสาหกรรม คนงานและผูบริโภคตางๆ ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.commerce.gov

7.4.9 กระทรวงการคลัง (Treasury) ภารกิจหนาที่ของกระทรวงการคลังคือการสนับสนุนสภาพ

ความเจริญรุงเรืองและความมั่นคงของประเทศ รวมไปถึงสภาพความเจริญรุงเรืองและความมั่นคงของชาวโลก ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.ustreas.gov

7.4.10 กระทรวงกลาโหม (Department of Defense (DOD)) มีโปรแกรมเกี่ยวกับสิ่งแวดลอม

ความปลอดภัยและสุขภาพเพ่ือคงไวซึ่งความมั่นคงของประเทศ การลดผลกระทบที่จะเกิดขึ้นตอส่ิงแวดลอม การคุมกันกลุมชนระดับแรงงานและกลุมคนในสาธารณะ และการเปดกวางในการหารือเชิงสรางสรรระหวางผูมีสิทธิในผลประโยชนรวม ซึ่งผูสนใจสามารถคนควาขอมูลหรือติดตอไดที่ www.defenselink.mil

7.5 คณะกรรมการที่ปรึกษาทางดานเทคนิคในการคนควาวิจัยและพัฒนาชีวมวล

กระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตรกรรมไดดําเนินงานรวมในโครงการนํารองการวิจัยและพัฒนาชีวมวล (Biomass Research and Development Initiative (BRDI) ซึ่งสรางขึ้นภายใตกฎนโยบายการคนควาวิจัยและพัฒนาชีวมวลป พ.ศ. 2543 หนวยงานทั้งสองน้ีไดจัดหาเงินสนับสนุนโครงการวิจัยที่ดําเนิน

174

รวมเปนรายป โครงการดังกลาวเปนการมุงเนนเฉพาะการลดราคาของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิค การใหความชวยเหลือทางดานวัตถุดิบชีวภาพ ผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนองคประกอบและการสนับสนุนการวิเคราะหและนโยบายตางๆ โครงการนํารองการคนควาวิจัยและพัฒนาชีวมวลอยูภายใตการดูแลและแนะนําจากคณะผูบริหารและคณะกรรมการทางดานการคนควาวิจัยและพัฒนาในเชิงเทคนิค คณะกรรมการประกอบไปดวยสมาชิกจํานวน 30 ทาน ไดแก สมาชิกที่ไดรับการแตงตั้งจากผูบริหารซึ่งคณะกรรมการเหลาน้ันมาจากหนวยงานตางๆ ไดแก หนวยงานภาคอุตสาหกรรม การศึกษา กลุมนักอนุรักษและรัฐบาลระดับมลรัฐหรือทองถิ่น ซึ่งสมาชิกของคณะกรรมการจะทําการหารือเก่ียวกับเทคโนโลยีการคนควาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีชีวมวล วิธีการ ความกาวหนาและนโยบาย โดยชวงระยะเวลาของการหารือน้ันจะเปนระยะเวลารายไตรมาส และจัดรายงานเพ่ือแนะนําเปนรายปแกเลขาธิการกระทรวงเกษตรกรรมและกระทรวงพลังงานโดยรายงานผานผูอํานวยการบริหาร ซึ่งการรายงานดังกลาวนั้นเปนสวนหนึ่งของโครงการที่จะตองนําเสนอแกรัฐบาลกลาง ปจจุบันรายงานแผนงานนั้นไดเผยแพรโดยคณะกรรมการบริหาร เพื่อเปนการแสดงมุมมองเกี่ยวกับพลังงานชีวมวลและผลิตภัณฑที่มีชีวมวลเปนองคประกอบซึ่งไดมีการตั้งเปาหมายจนถึงป พ.ศ. 2573 วาดวยเรื่องเก่ียวกับเชื้อเพลิง ผลิตภัณฑและพลังงานที่มีชีวมวลเปนองคประกอบ ทั้งน้ีคณะกรรมการไดทําการปรับเปลี่ยนขอมูลสําหรับพลังงานชีวมวลและผลิตภัณฑที่มีสารชีวมวลเปนองคประกอบในป พ.ศ. 2550 ซึ่งรายงานความกาวหนาดังกลาวน้ันจะนํามาใชเพ่ือเปนแนวทางในการพัฒนาทางดานเทคนิคสําหรับการวิจัยภายใตการปฏิบัติการรวมระหวางองคกร (DOE: EERE: Program Partners, 2008)

175

พลังงานนํ้า (Hydropower) 1. ประวัติการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้า น้ํามีความสําคัญอยางมากตอการดํารงชีวิตของมนุษยมานานนับพันป ดังจะเห็นไดจากการที่น้ําไดกลายมาเปนสวนหนึ่งของชีวิตประจําวันของมนุษย ประวัติศาสตรของชาวกรีกไดบันทึกไววา ชาวกรีกใชวงลอที่ขับเคลื่อนดวยน้ําในการผลิตพลังงานเพื่อทําการบดสีขาวใหเปนแปงมาเปนระยะเวลายาวนานกวา 2000 ปมาแลว นอกเหนือจากการบดสีขาวแลวพลังงานที่ไดจากนํ้ายังใชในการสีไมและทอผา รวมไปถึงการเกษตรกรรมอีกดวย วิวัฒนาการของการใชกังหันลมผลิตพลังงานไฟฟาไดเร่ิมตนเม่ือกลางศตวรรษที่ 17 (พ.ศ. 2293 เปนตนมา) เม่ือวิศวกรทหารชาวฝร่ังเศส Bernard Forest de Belidor ไดทําการออกแบบระบบไฮโดรลิกที่เกิดจากนํ้าและจัดทําบันทึกไวเปนหนังสือถึง 4 เลมที่ใชอธิบายถึงการใชเคร่ืองกลทั้งแบบแนวตั้งและแนวนอน การพัฒนาปรับปรุงกังหันลมนั้นเปนไปอยางตอเน่ืองในชวงทศวรรษที่ 17-18 (พ.ศ. 2244-2422) ซึ่งในป พ.ศ. 2423 ไดมีการสรางเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาที่เกิดจากกระแสเหนี่ยวนําขดลวด (Brush Arc Light Dynamo) ขึ้นเพ่ือใชผลิตกระแสไฟฟาดวยการหมุนใบพัดของกังหันนํ้า ซึ่งพลังงานไฟฟาที่ไดนั้นเปนพลังงานที่ใชในโรงภาพยนตและหางสรรพสินคาในเมือง Grand Rapids มลรัฐมิชิแกน และตอมาในป พ.ศ. 2424 ไดมีการนําเอาเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาที่เกิดจากกระแสเหนี่ยวนําขดลวดตอเขากับกังหันนํ้าเพ่ือผลิตกระแสไฟฟาในบริเวณน้ําตกไนอาการา (Niagara Falls) มลรัฐนิวยอรก ซึ่งทั้งสองโครงการที่กลาวมาแลวขางตนน้ันใชเทคโนโลยีกระแสไฟฟากระแสตรงในการดําเนินการ ปจจุบันนี้ไดมีการนําเอากระแสไฟแบบผสมเขามาใชมากขึ้นเพื่อแกปญหาที่เกิดขึ้นในอดีตดวยการตอเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาเขากับกังหันลมซึ่งเปนผลทําใหเกิดโรงงานผลิตกระแสไฟฟาพลังนํ้าที่เมือง Appleton มลรัฐวิสคอนซินในป พ.ศ. 2425 ชวงระยะเวลาการใชพลังนํ้าใหเกิดประโยชนทางดานตางๆ ที่ไดกลาวมาแลวขางตนน้ัน สามารถสรุปไดเปนตารางเวลาดังตอไปน้ี กอนคริสศักราช ชาวกรีกใชพลังงานที่ไดจากนํ้าเพ่ือหมุนกงลอสําหรับบดสีขาวใหเปนแปงมานานกวา

2000 ป ชวงกลางศตวรรษที่ 17 (พ.ศ.2293)

วิศวกรทหารชาวฝรั่งเศสทางดานไฮโดรลิคไดทําการเขียนหนังสือเกี่ยวกับไฮโดรลิค ขึ้น 4 เลมเพ่ืออธิบายเกี่ยวกับการทํางานของเคร่ืองกลทั้งชนิดแนวตั้งและแนวนอน

ป พ.ศ. 2318 กองทัพสหรัฐฯ ไดจัดตั้งหนวยวิศวกรรมขึ้นเพื่อดําเนินการทางทหารในทวีป ป พ.ศ. 2323 บริษัท Michigan’s Grand Rapids Electric Light and Power ไดติดตั้งเคร่ืองผลิต

กระแสไฟฟาโดยการตอไดนาโมกับกังหันน้ําเขาดวยกันที่บริเวณอุตสาหกรรม Wolverine Chair ซึ่งมีความสามารถในการใหพลังงานไฟฟาได

176

ป พ.ศ. 2324 ไฟถนนในเมือง Niagara Falls ไดรับพลังงานไฟฟาจากพลังน้ํา ป พ.ศ. 2325 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําแหงแรกของโลกไดเร่ิมปฏิบัติการที่บริเวณแมน้ํา

Fox ที่เมือง Appleton มลรัฐวิสคอนซิน ป พ.ศ. 2429 มีโรงงานที่ผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังน้ําทั่วสหรัฐฯและแคนาดามากถึง 45 แหง ป พ.ศ. 2430 ไดมีการกอตั้งโรงงานผลิตไฟฟาดวยนํ้าแหงแรกในฝงตะวันตก ที่เมือง San

Bernardio มลรัฐแคลิฟอรเนีย ป พ.ศ. 2432 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาจํานวน 200 แหงทั่วสหรัฐฯ ไดใชพลังงานน้ําสําหรับการ

ผลิตพลังงานไฟฟาบางสวนหรือทั้งหมด ป พ.ศ. 2444 กฎหมายที่ออกตามนโยบายพลังงานน้ําของรัฐบาลกลางฉบับแรกไดบัญญัติขึ้น ป พ.ศ. 2445 หนวยงานปรับปรุงการใชประโยชนจากแหลงนํ้าในบริเวณตะวันตกของประเทศ

(Bureau of Reclamation) ไดกอตั้งขึ้น ป พ.ศ. 2450 พลังงานไฟฟาพลังนํ้าใหพลังงานแกสหรัฐฯมากถึง 15 เปอรเซ็นตของปริมาณการ

ผลิตพลังงานทั้งหมด ป พ.ศ. 2463 พลังงานไฟฟาพลังนํ้าใหพลังงานแกสหรัฐฯมากถึง 25 เปอรเซ็นตของปริมาณการ

ผลิตพลังงานทั้งหมด กฎหมายทางดานพลังงานของรัฐบาลกลางใหอนุญาตในการพัฒนาพลังน้ําบนบริเวณพื้นที่ที่เปนของรัฐบาลกลาง

ป พ.ศ. 2476 องคกร Tennessee Valley ไดกอตั้งขึ้น ป พ.ศ. 2478 รัฐบาลไดทําการขยายโครงการพลังงานไฟฟาพลังนํ้าที่ผลิตขึ้นโดยโรงงานผลิต

พลังงานไฟฟาพลังน้ําในมลรัฐตางๆ ป พ.ศ. 2480 เขื่อน Bonneville เขื่อนแหงแรกของรัฐบาลกลางไดเร่ิมปฏิบัติการแถบบริเวณแมน้ํา

โคลัมเบีย และแหลงผลิตพลังงานไฟฟา Bonneville Power Administration ไดถูกสรางขึ้น

ป พ.ศ. 2483 พลังงานไฟฟาพลังนํ้าใหพลังงานแกสหรัฐฯมากถึง 40 เปอรเซ็นตของปริมาณพลังงานที่ตองการทั้งหมด ซึ่งเปนปริมาณพลังงานไฟฟาที่มากถึง 3 เทาเม่ือเทียบพลังงานไฟฟาที่ใชภายในประเทศตั้งแตป พ.ศ. 2463

ป พ.ศ. 2523 ปริมาณพลังงานไฟฟาที่ตองการเพ่ิมขึ้นอีก 3 เทาตัวเม่ือเทียบกับปริมาณพลังงานไฟฟาที่ตองการใชตั้งแตป พ.ศ. 2483

ป พ.ศ. 2546 กระแสไฟฟาจํานวน 10 เปอรเซ็นตที่ใชในสหรัฐฯเปนพลังงานไฟฟาพลังน้ํา ซึ่งปจจุบันพลังงานไฟฟาประมาณ 80,000 เมกกะวัตตมาจากแหลงผลิตพลังงานไฟฟาทั่วไป และจํานวน 18,000 เมกกะวัตตนั้นมาจากแหลงเก็บพลังงานแบบสูบกลับ(Pumped Storage)

(DOE: EERE: History of Hydropower, 2008)

177

2. ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า พลังงานนํ้า (Hydropower) จัดไดวาแหลงพลังงานสะอาดอีกประเภทหนึ่งที่มีอยูในธรรมชาติ ซึ่งเปนแหลงพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียนที่สามารถนํามาใชใหเกิดประโยชนไดดวยการนํามาใชในการผลิตกระแสไฟฟาได พลังงานชนิดน้ีมีปริมาณมากถึง 6 เปอรเซ็นตของการผลิตกระแสไฟฟาทั้งหมดของสหรัฐฯ และนับเปนปริมาณ 71 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่เกิดจากพลังงานหมุนเวียนในชวงป พ.ศ. 2550 การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังน้ํานับไดวาเปนการผลิตพลังงานที่เกิดจากแหลงพลังงานท่ีเกาแกที่สุดและการผลิตพลังงานลักษณะนี้เปนการผลิตที่มีมานานนับพันป ซึ่งในอดีตน้ันอาจจะเปนการนําเอาพลังงานชนิดน้ีมาใชเพียงแคหมุนใบพัดเพ่ือทําการสีขาวเทาน้ัน แหลงอุตสาหกรรมของประเทศสหรัฐฯไดเร่ิมใชพลังงานน้ําในการผลิตกระแสไฟฟาตั้งแตป พ.ศ. 2423 ดวยการใชกังหันนํ้าที่โรงงาน Wolverine Chair Factory ที่เมือง Grand Rapids มลรัฐมิชิแกน สวนโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ําน้ันไดเกิดขึ้นที่แมน้ํา Fox ใกลเมือง Appleton มลรัฐวิสคอนซินเม่ือวันที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2425 ซึ่งในชวงเวลาดังกลาวมีเพียงถานหินเทาน้ันที่สามารถนํามาใชในการผลิตกระแสไฟฟา และเน่ืองจากการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังนํ้าน้ันใชน้ําเปนหลักในการผลิตกระแสไฟฟาจึงมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองสรางโรงงานหรือแหลงผลิตใกลแหลงน้ํา รวมถึงการพัฒนาปรับปรุงเทคโนโลยีในการกักเก็บและจัดสงพลังงานไฟฟาจากแหลงผลิตไปยังเมืองหรือสถานที่ที่ตองการใชพลังงานไฟฟาเหลาน้ัน พลังงานกลที่เกิดขึ้นจากกังหันน้ําไดรับพลังงานโดยตรงจากการเคลื่อนตัวของนํ้าเน่ืองจากนํ้าไหลผานใบพัด ซึ่งปริมาณของพลังงานในการขับเคลื่อนน้ันขึ้นอยูกับปริมาณนํ้าที่ไหลผานหรือตกกระทบกับกังหันน้ํา จังหวะการไหลของน้ําในบริเวณแมน้ําโคลัมเบียซึ่งอยูระหวางมลรัฐวอชิงตันและมลรัฐโอเรกอนนั้นใหพลังงานอยางมหาศาล หรือการที่น้ําตกจากที่สูงเชนนํ้าตกไนอาการาในมลรัฐนิวยอรก หรือการที่น้ําไหลผานทอแลวเกิดแรงดันและหมุนใบพัดของกังหันเพ่ือผลักดันเคร่ืองผลิตพลังงานไฟฟาใหผลิตพลังงานไฟฟา ซึ่งในระบบที่ดําเนินการดวยแรงดันนั้น กําลังของกระแสน้ําจะตองปรับใหเขากับปริมาณความตองการแรงดัน รวมถึงการปรับระบบการจัดเก็บน้ําในบอกักเก็บ เชน เขื่อนจะทําการปลอยน้ําออกมาตามความตองการพลังงานกลที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาของผูบริโภค นอกจากนี้แหลงนํ้าตางๆยังใหประโยชนทางดานอ่ืนๆ เชน การใชเปนแหลงสันทนาการเพ่ือการพักผอนและตกปลา หรือเพื่อการสันทนาการอ่ืนๆ ไดแก เขื่อนฮูเวอรแดม (Hoover Dam) ที่อยูบนแมน้ําโคโลราโด ระหวางมลรัฐอาริโซนาและมลรัฐเนวาดาซึ่งเขื่อนน้ีเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาตั้งแตป พ.ศ. 2479 นอกจากน้ันเขื่อนแหงน้ียังเปนแหลงสันทนาการแหงชาติทะเลสาปเลคมีด (Lake Mead) ที่มีความยาวถึง 110 ไมล ดังรูปที่ 6.1 แสดงภาพทัศนียภาพของเขื่อนฮูเวอรแดมและกังหันน้ําที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟา และรูปที่ 6.2 นั้นแสดงการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ํา

178

รูปที่ 6.1 แสดงภาพทัศนียภาพทั่วไปของเขื่อนฮูเวอรแดม และกังหันนํ้าที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟา

(ที่มา : Whyhydropower, n.d.)

รูปที่ 6.2 การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ํา (ที่มา : DOE: EERE: Energy from Moving Water, 2008)

พลังงานจํานวนคร่ึงหนึ่งของพลังงานไฟฟาทั้งหมดที่ผลิตจากพลังนํ้าน้ันไดรับมาจาก 3 มลรัฐ คือ

มลรัฐวอชิงตัน มลรัฐแคลิฟอรเนียและมลรัฐโอเรกอน ทั้งน้ีปริมาณ 27 เปอรเซ็นตของพลังงานในมลรัฐวอชิงตันไดมาจากเขื่อน Grand Coulee Dam ซึ่งจัดไดวาเปนแหลงที่ผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากนํ้าที่ใหญที่สุด แตเขื่อนสวนใหญในสหรัฐฯ นั้นสรางขึ้นเพ่ือการเพาะปลูกและเพ่ือปองกันน้ําทวม และเขื่อนเพียงบางแหงเทาน้ันที่สรางขึ้นเพ่ือผลิตกระแสไฟฟา ดังในรูปที่ 6.3 เปนการจัดลําดับมลรัฐที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ําตามลําดับของปริมาณพลังงานที่ผลิตได ซึ่งจะเห็นไดวามลรัฐวอชิงตันน้ัน

179

สามารถผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานน้ําไดเปนอันดับหน่ึง ตามมาดวยมลรัฐโอเรกอน มลรัฐแคลิฟอรเนีย มลรัฐนิวยอรกและมลรัฐมอนทานาตามลําดับ

รูปที่ 6.3 แสดงลําดับการผลิตพลังงานไฟฟาในมลรฐัตางๆ (ที่มา : DOE: EERE: Energy from Moving Water, 2008)

พลังงานน้ําน้ันไดรับการคาดหวังวานาจะเปนพลังงานหมุนเวียนในอุดมคติที่ใชสําหรับผลิตกระแสไฟฟาเน่ืองจากเปนพลังงานที่ไดมาจากธรรมชาติโดยมีคาใชจายในการผลิตที่นอยมาก ไมสรางผลเสียหลังการผลิตและไมกอใหเกิดมลภาวะที่เปนพิษใหแกน้ํา อากาศและสิ่งแวดลอม แตก็ไดรับการวิพากษวิจารณอันเนื่องมาจากแหลงนํ้าตางๆน้ันเปนที่อาศัยอยูของสัตวน้ํา เชน ปลาแซลมอนในบริเวณแมน้ําโคลัมเบียจะตองวายทวนนํ้าขึ้นไปยังบริเวณที่วางไขตามฤดูกาลแตเขื่อนที่สรางขึ้นนั้นก็ขวางกั้นการเดินทางไปยังแหลงวางไข ซึ่งไดมีการแกไขปญหาดังกลาวดวยการสรางขั้นบันได (Fish Ladders) เพ่ือชวยใหปลาสามารถขามเขื่อนไปยังแหลงวางไขไดสะดวกมากยิ่งขึ้น (DOE: EERE: Energy from Moving Water, 2008)

2.1 หลักการทํางานของพลังงานน้ํา (How Hydropower Works) หลักการทํางานของพลังงานนํ้าเปนการใชน้ําเพ่ือใหพลังงานแกเครื่องกลหรือเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟา น้ําจะมีการเปลี่ยนแปลงตามวัฎจักรอยางสมํ่าเสมอตามธรรมชาติดวยการเร่ิมตนจากการระเหยจากแหลงนํ้า เชน ทะเลสาปและทะเล ทําการกอตัวขึ้นเปนเมฆและตกลงมาเปนฝนหรือหิมะแลวไหลกลับสูแหลงนํ้าตนกําเนิด พลังงานที่เกิดจากวัฎจักรของน้ําน้ันไดรับผลมาจากการใหความรอนของดวงอาทิตยดังแสดงในรูปที่ 6.4 ซึ่งพลังงานของน้ําน้ันสามารถกักเก็บเอาไวเพ่ือใชในการผลิตกระแสไฟฟาหรือเพ่ืองานที่ใชกับเครื่องกล เชน การกักเก็บพลังงานเอาไวใชในการสีขาว ซึ่งพลังงานน้ําน้ันใชเพียงแคน้ําเปนตัวขับเคลื่อนในการปฏิบัติการ และดวยเหตุที่น้ําเปนแหลงพลังงานธรรมชาติที่ไมมีวันหมดสิ้นจึงทําใหระบบ

180

พลังงานน้ําเปนระบบการผลิตพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน (Renewable Energy) ที่นาสนใจอยางยิ่งระบบหนึ่ง

รูปที่ 6.4 แสดงวัฎจักรของน้ําและการเกดิพลังงานจากน้ํา (ที่มา : DOE: EERE: How Hydropower Works, 2005)

เม่ือใดที่น้ําที่ถูกกักเก็บเอาไวไหลผานเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาและทําการเปลี่ยนพลังงานกลใหเปนพลังงานไฟฟา และสงตอเขาไปยังแหลงเก็บพลังงานไฟฟาเพ่ือสงตอไปใชในบานเรือน แหลงธุรกิจและแหลงอุตสาหกรรมตางๆ พลังงานที่เกิดขึ้นจะถูกเรียกวาพลังงานไฟฟาพลังนํ้า (Hydroelectric power หรือ Hydropower) (DOE: EERE: How Hydropower Works, 2005)

2.2 ประเภทของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้า แหลงพลังงานนํ้าน้ันมี 3 ประเภท คือ 1) แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดใหญ (Impoundment) 2) แหลงผลิตพลังงานไฟฟาชนิดที่มีน้ําไหลผานตลอดป (Diversion Hydro Plant) และ 3) แหลงผลิตพลังงานไฟฟาชนิดสูบนํ้ากลับ (Pumped Storage) ซึ่งแหลงพลังงานน้ําบางประเภทจําเปนตองใชเขื่อนในการผลิต เขื่อนแตละแหงน้ันสรางขึ้นดวยวัตถุประสงคที่แตกตางกัน ทั้งน้ีอาจจะมีการเพ่ิมการผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังนํ้าหรือเพ่ิมการใชพลังงานจากน้ําในภายหลัง ในประเทศสหรัฐฯมีเขื่อนประมาณ 8,000 แหง แตเขื่อนเหลาน้ันเปนเขื่อนที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟาเพียง 2,400 แหงเทาน้ัน และสวนเขื่อนที่เหลืออาจจะสรางขึ้นเพ่ือการสันทนาการ การใชเปนบอกักเก็บหรือเลี้ยงสัตวน้ํา การปองกันน้ําทวมและการเพาะปลูก แหลงพลังงานไฟฟาพลังนํ้าทั้ง 3 ประเภท มีขนาดที่แตกตางกันตั้งแตขนาดเล็กที่ใชผลิตพลังงานไฟฟาที่ใชภายในบานหรือหมูบานไปจนถึงแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดใหญที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาสําหรับแหลงอุตสาหกรรมหรือโรงงานขนาดใหญ และมีรายละเอียดดังนี้

181

2.2.1 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดใหญหรือที่เรียกวา Impoundment เปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําทั่วไป แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําประเภทนี้ใชน้ําที่กักเก็บเอาไวภายในเขื่อนเปนวัตถุดิบในการผลิตพลังงานไฟฟา เม่ือนํ้าจากเขื่อนกักเก็บผานไปยังกังหันนํ้า ก็จะทําใหกังหันนํ้าจะหมุนซ่ึงทําใหเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาดําเนินการผลิตพลังงานไฟฟา น้ําที่ปลอยออกมาจากแหลงกักเก็บจะปรับไปตามสภาพความตองการพลังงานไฟฟาเพ่ือรักษาระดับของน้ําที่ตองการกักเก็บเอาไวดังแสดงในรูปที่ 6.5

รูปที่ 6.5 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําขนาดใหญทีกั่กเก็บน้ําเอาไวในบอกักเก็บ

(ที่มา : DOE: EERE: Types of Hydropower Plants, 2005)

2.2.2 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาชนิดที่มีนํ้าไหลผานตลอดป (Diversion หรือ Run-of-river) แหลงพลังงานไฟฟาพลังนํ้าชนิดน้ีจะทํางานโดยการจัดเก็บนํ้าสวนหนึ่งที่ไดจากแหลงนํ้าในคลองหรือแหลงกักเก็บ ซ่ึงในบางกรณีการผลิตพลังงานประเภทน้ีไมจําเปนตองใชเขื่อนในการกักเก็บน้ําดังแสดงในรูปที่ 6.6

182

รูปที่ 6.6 ตัวอยางแหลงผลติพลังงานไฟฟาชนิด Diversion จากโครงการ Tazimina มลรัฐอลาสกา


2.2.3 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาชนิดสูบนํ้ากลับ (Pumped Storage) ใชผลิตพลังงานในบริเวณที่มีความตองการพลังงานไฟฟาไมมากนัก แหลงผลิตพลังงานชนิดน้ีจะทําการจัดเก็บพลังงานดวยการปมนํ้าจากแหลงนํ้าที่อยูบริเวณที่ต่ําขึ้นไปยังแหลงนํ้าที่อยูสูงกวา และเมื่อใดที่ตองการพลังงานไฟฟา น้ําที่กักเก็บเอาไวก็จะถูกปลอยลงไปยังแหลงเก็บนํ้าที่อยูต่ํากวาเพ่ือใชผลิตพลังงานไฟฟา

183

2.3 การกําหนดขนาดของแหลงผลิตพลังงานกระแสไฟฟาพลังนํ้า

ขนาดของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาสามารถจัดลําดับไดตั้งแตขนาดใหญที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาเพ่ือแจกจายไปยังผูบริโภคจํานวนมากมายที่ตองการพลังงานไฟฟาไปจนถึงแหลงพลังงานไฟฟาขนาดเล็กที่ผลิตพลังงานไฟฟาที่เพียงพอสําหรับความตองการในการใชเครื่องอํานวยความสะดวกตางๆ หรือผลิตเพ่ือจําหนายใหกับแหลงเก็บพลังงานหรือแหลงผูบริโภคท่ีตองการพลังงานไฟฟา

2.3.1 แหลงพลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดใหญ (Large Hydropower) สามารถจําแนกไดหลายแบบตามคํานิยาม แตคํานิยามของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯน้ันกําหนดไววาแหลงผลิตพลังงานไฟฟาขนาดใหญตองสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากกวา 30 เมกกะวัตต

2.3.2 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดเล็ก (Small Hydropower) ตองผลิตพลังงานไฟฟาไดตั้งแต 100 กิโลวัตตถึง 30 เมกกะวัตต

2.3.3 แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดจิ๋ว (Micro Hydropower) ระบบการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าขนาดจ๋ิวเหมาะที่จะใชผลิตกระแสไฟฟาใหเพียงพอสําหรับที่จะใชในบานเรือน ฟารม ทุงหรือหมูบานเทาน้ัน ดังแสดงไวในรูปที่ 6.7

รูปที่ 6.7 แสดงแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําขนาดจ๋ิว


2.4 ประเภทของกังหันผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า

กังหันน้ําที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าน้ันแบงออกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ ไดแก 1) กังหันน้ําชนิดแรงผลักของไอ (Impulse Hydro Turbine) และ 2) กังหันนํ้าชนิดรีเอ็คชั่น (Reaction Turbine)

184

กังหันน้ําที่ใชผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าจะถูกเลือกตามความเหมาะสมกับโครงการและงานที่ใช และปจจัยหลักที่จะใชในการตัดสินเลือกใชคือความสูงของระดับนํ้าหรือตนนํ้า (Head) และลักษณะการไหล หรือปริมาณของน้ําจากแหลงตนน้ํา รวมถึงปจจัยอ่ืนๆที่เหมาะสมที่จะติดตั้ง เชน ความลึกที่จะตองขุดเจาะเพ่ือติดตั้งกังหันผลิตพลังงาน ประสิทธิภาพในการทํางานและตนทุนในการดําเนินการ รายละเอียดของกังหันผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ํามีดังนี้

2.4.1 กังหันนํ้าที่ใชแรงผลักของไอ (Impulse Hydro Turbine) กังหันน้ําที่ใชแรงผลักของไอจะใชความเร็วของน้ําในการทําใหใบพัดเคล่ือนและปลอยความ

ดันที่ระดับตางๆ แรงดันของไอจะดันใหใบพัดที่เปนตัวรับน้ําหมุน น้ําจะไหลออกไปทางดานใตของกังหันนํ้าหลังจากที่ผานตัวรับน้ํา กังหันน้ําประเภทน้ีเหมาะสําหรับตนนํ้าที่อยูในระดับที่สูงและไหลตกลงสูที่ต่ํา และกังหันน้ําประเภทนี้ยังแบงออกเปนอีกหลายประเภท ไดแก

2.4.1.1 กังหันนํ้าเพลตัน (Pelton Turbine) เปนกังหันนํ้าที่ใชแรงผลักของน้ําในการดันใบพัด

กังหันน้ําเพ่ือใหน้ําใหเขาไปบริเวณชองวางที่มีอากาศผานเขาไปไดและแรงดันนํ้าน้ันทําการดันใบพัด กังหันชนิดน้ีอาจจะมีทอหมุน (Draft Tube) หรือไมมีก็ได แตกังหันชนิดน้ีจะตองติดตั้งอยูที่ปลายสายน้ําที่อยูในระดับที่สูงที่สุดเพ่ือใหมีการดําเนินการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในระดับน้ําที่มีความดันของบรรยากาศปกติ ดังแสดงไวในรูปที่ 6.8

รูปที่ 6.8 กังหันน้ําเพลตัน

(ที่มา : DOE: EERE: Types of Hydropower Turbines, 2005)

2.4.1.2 กังหันนํ้าครอสโฟลว (Cross-Flow Turbine) กังหันนํ้าครอสโฟลวเปนกังหันที่ใบพัดมีลักษณะคลายกลองและเปนกังหันที่ทํางานดวยหัวฉีดที่มีลักษณะสี่เหลี่ยมที่ยื่นออกไปรับน้ําและตานใบกังหันนํ้า น้ําสามารถผานกังหันชนิดน้ีไดสองคร้ัง คือ การผานคร้ังแรกนั้นน้ําจะผานจากดานนอกของใบพัดเขาไปดานใน และครั้งที่สองน้ันนํ้าจะผานกลับจากดานในมาสูดานนอก ใบพัดของกันหันประเภทนี้จะกําหนดปริมาณการไหลของน้ํา และการออกแบบของกังนํ้าครอสโฟลวเปนการพัฒนาเพ่ือรองรับกระแสน้ําไหลผานขนาดใหญและติดตั้งที่ระดับตนนํ้าที่ต่ํากวากังหันน้ําเพลตัน

185

2.4.2 กังหันนํ้าแบบรีแอคชั่น (Reaction Hydro Turbine)

การทํางานของกังหันน้ําแบบรีแอคชั่นนี้เปนการพัฒนาการใชพลังงานของความดันและการเคลื่อนตัวของน้ํา กังหันประเภทนี้จะติดตั้งเพื่อดันใบพัดโดยตรงในน้ํา มิใชเปนการใชแรงดันเด่ียว ซึ่งกังหันน้ํารีเอคชั่นนี้จะใชสําหรับเฉพาะแหลงตนนํ้าที่ระดับต่ําและมีกระแสนํ้าแรง

2.4.2.1 กังหันนํ้าโพรเพลเลอร (Propeller Turbine) โดยปกติแลวกังหันนํ้าโพรเพลเลอรจะมี

ใบพัดประมาณ 3-6 ใบซึ่งนํ้าจะกระทบใบพัดทุกใบอยางสมํ่าเสมอ ดังรูปที่ 6.9 แสดงกังหันนํ้าโพรเพลเลอรที่นํามาใชทํางานในทอ ซึ่งภายในทอน้ันจะตองมีความดันที่คงที่ ถาความดันไมคงที่การหมุนของกังหันจะเสียสมดุล ความคงที่ในการเหวี่ยงนั้นสามารถปรับได สวนประกอบหลักนอกเหนือจากใบพัด คือ เหล็กที่มีลักษณะเปนรูปกนหอยที่ใชนํากระแสนํ้าใหไหลผานไปสูประตูเหล็กก้ัน (Scroll case) ซึ่งประตูเหล็กก้ันน้ันเปนอุปกรณที่สามารถปรับไดเพ่ือใชในการควบคุมการไหลของน้ําไปยังกังหัน (Wicket gates) และทอน้ําที่มีลักษณะที่ตรงหรือโคงเปนตัวกําหนดการเดินทางของน้ําจากกังหันและระดับน้ําดานลาง (Draft tube) กังหันน้ําโพรเพลเลอรแบงไดออกเปนอีกหลายชนิด คือ กังหันนํ้าที่มีลักษณะคลายหลอดไฟ (Bulb Turbine) กังหันนํ้าสตราโฟล (Straflo Turbine) กังหันนํ้าที่มีลักษณะคลายหลอดนํ้า (Tube Turbine) และกังหันนํ้า เคแพลน (Kaplan Turbine) ดังแสดงในรูปที่ 6.9-6.11 ตามลําดับ

รูปที่ 6.9 กังหันนํ้าโพเพลเลอร


รูปที่ 6.10 กังหันน้ําที่มีลักษณะคลายหลอดไฟ (Bulb Turbine) (ที่มา : DOE: EERE: Types of Hydropower Turbines, 2005)

186

รูปที่ 6.11 กังหันน้ําเคแพลน (Kaplan Turbine)


2.4.2.2 กังหันนํ้าแฟรนซิส (Francis Turbine) กังหันนํ้าแฟรนซิสเปนกังหันรีแอคชั่นชนิดหน่ึงที่ตัวหมุนน้ันติดกับตัวรับนํ้า (Buckets) ที่มีตั้งแตเกาตัวขึ้นไป น้ําจะหมุนอยูรอบตัวรับนํ้าแลวคอยเปลี่ยนทิศทางซึ่งเปนผลทําใหใบพัดหมุน

รูปที่ 6.12 กังหันน้ําแฟรนซิส


2.4.3. กังหันนํ้าไคเนติค (Kinetic Turbine) กังหันน้ําไคเนติคน้ีมีชื่อเรียกอีกอยางหน่ึงวากังหันนํ้าฟรีโฟลว (Free-flow Turbine) เปนกังหันที่ใชผลิตกระแสไฟฟาจากพลังงานกลที่หัวของกังหันนํ้า ระบบนี้สามารถติดตั้งเพ่ือใชทํางานในแหลงนํ้าชนิดตางๆ ระบบกังหันน้ําพลังงานกลชนิดน้ีจะใชประโยชนจากการไหลของกระแสน้ําธรรมชาติ (DOE: EERE: Types of Hydropower Turbines, 2005)

187

2.5 คําอภิธานศัพท คําอภิธานศัพทที่ใชในการขยายความสวนประกอบของกังหันผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ํามีดังตอไปน้ี Alternating Current (AC) กระแสไฟฟาสลับหรือกระแสไฟฟาที่มีการสลับเปลี่ยนขั้วอยูตลอดเวลาอยาง

สมํ่าเสมอ ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟาก็จะเปลี่ยนสลับไปมาจากบวก-ลบและจากลบ-บวกตลอดเวลา

Ancillary Services การปฏิบัติการท่ีไดรับการจัดการดูแลจากแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าเพ่ือทําใหเกิดการจัดสงกระแสไฟฟาอยางสมํ่าเสมอ และทําใหระบบการจัดสงพลังงานมีประสิทธิภาพที่ดี

Cavitation เสียงหรือการสั่นที่ทําใหเกิดความเสียหายใหแกใบพัดของกังหันนํ้าซ่ึงเปนผลเนื่องมาจากฟองอากาศที่กอตัวในน้ําในขณะที่น้ําไหลผานกังหันนํ้า เชน สูญเสียความจุ ลดประสิทธิภาพหรือหัวกังหันถูกทําลาย และหลุมหรือฟองจะหายไปเม่ือเคลื่อนตัวผานบริเวณที่มีความดันที่สูงขึ้น

Direct Current (DC) กระแสไฟฟาตรงที่เดินทางเพียงทิศทางเดียว Draft Tube ทอน้ําที่มีลักษณะที่ตรงหรือโคงซ่ึงขึ้นอยูกับการติดตั้งกังหัน และทอนํ้าน้ีจะเปนตัวกําหนดการ

เดินทางของน้ําจากกังหันและระดับน้ําดานลาง Efficiency จํานวนเปอรเซ็นตที่ไดรับจากพลังงานที่ไดจริง (Actual power) หรือพลังงานที่ไดรับตามทฤษฎี

(Theory power) จํานวนเปอรเซ็นตดังกลาวเกิดจากการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากกังหันน้ําที่เปลี่ยนพลังงานน้ําไปเปนพลังงานไฟฟา

Head ระดับความสูงตามแนวตั้งระหวางระดับตนและปลายน้ํา ซึ่งใชหนวยเปนฟุตหรือเมตร Flow ปริมาณน้ําที่ผานจุดที่ใชกําหนดในชวงเวลาหนึ่งๆ ซึ่งใชหนวยเปนลูกบาศกฟุตหรือลูกบาศกเมตรตอ

วินาที Headwater ระดับตนนํ้าที่อยูเหนือแหลงผลิตพลังงาน Low Head ตนนํ้าที่มีความสูงนอยกวา 66 ฟุต Penstock ทอปดที่ทําการสงน้ําไปยังแหลงผลิตพลังงาน Runner สวนประกอบที่หมุนไดของใบพัดที่เปลี่ยนพลังงานของน้ําที่ตกลงมาใหไปเปนพลังงานกล Scroll Case เหล็กที่มีลักษณะเปนรูปกนหอยที่ใชนํากระแสนํ้าใหไหลผานไปสูประตูเหล็กก้ัน Small Hydro โครงการผลิตพลังงานไฟฟาที่มีประมาณ 30 เมกกะวัตตหรือนอยกวา Tailrace เสนทางการเดินทางของน้ําที่ไหลมาจากเขื่อน Tailwater ปลายทางของสายน้ําที่ไหลจากแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ํา Ultra Low Head ระดับความสูงของตนนํ้าที่ต่ํากวา 10 ฟุต Wicket Gates ประตูเหล็กก้ันที่สามารถปรับได ใชควบคุมการไหลของน้ําไปยังกังหันนํ้า (DOE: EERE: Glossary of Hydropower Terms, 2005)

188

2.6 แนวโนมแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า กระทรวงพลังงานฯ ไดทําการสํารวจพ้ืนที่ที่เหมาะสมที่จะใชเปนแหลงผลิตพลังงานท้ังสิ้นจํานวน 49 มลรัฐ ยกเวนมลรัฐเดเลแวร (Delaware) เน่ืองจากเปนมลรัฐที่ขาดแคลนแหลงพลังงาน รายงานแสดงจํานวนแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําทั้งสิ้น 5,677 แหงทั่วสหรัฐฯ ที่มีความจุพลังงานไฟฟาต่ํากวา 30,000 เมกกะวัตต โดยที่แหลงผลิตพลังงานตางๆดังกลาวน้ันยังเปนแหลงพลังงานที่ยังไมไดรับการพัฒนา ซึ่งปจจุบันนี้แหลงผลิตพลังงานที่พัฒนาแลวสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากถึง 80,000 เมกกะวัตต กลุมนักสํารวจแหลงผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากนํ้ากําลังทําการคนหาแหลงตนพลังงานที่เหมาะสมกับเทคโนโลยีพลังงานต่ํา ซึ่งแหลงเทคโนโลยีพลังงานต่ําน้ันจะตองมีความสูง 30 ฟุตหรือนอยกวา และแหลงพลังงานเหลาน้ีสามารถผลิตพลังงานไดมากถึง 1 เมกกะวัตต 3. เทคโนโลยีพลังนํ้า

3.1 การพัฒนาและการคนควาวิจัยพลังงานที่ไดจากน้ํา สหรัฐฯกําลังเผชิญหนากับความทาทายตางๆในการจัดเตรียมพลังงานเพื่อใหเปนไปตามความตองการในการใชพลังงานภายในทศวรรษที่ 21 เน่ืองจากสาเหตุตางๆ เชน ความตองการพลังงานไฟฟาที่เพ่ิมขึ้น ความไมคงที่ของราคาของเชื้อเพลิงนํ้ามันและกาซ ทําใหเกิดความกังวลตอสถานภาพความม่ันคงทางดานโครงสรางพลังงานภายในประเทศและแหลงที่มาของพลังงานตางประเทศ รวมไปถึงความไมแนนอนของประโยชนที่ไดจากการใชสอยจึงทําใหเกิดปจจัยที่เปนความทาทายเก่ียวกับนโยบายพลังงานในดานตางๆ พลังงานไฟฟาพลังนํ้าเปนพลังงานดัดแปลงที่มีความสําคัญ ซึ่งเปนพลังงานที่มีความจําเปนสําหรับตลาดพลังงานสหรัฐฯทั้งในดานความม่ันคงและดานความสามารถในการพึ่งพา กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ไดทําการคนควาวิจัยและพัฒนาเก่ียวกับพลังงานไฟฟาพลังน้ําเพ่ือเปนการสนองตอบทางดานความตองการพลังงานของสหรัฐฯ ซึ่งสามารถแบงออกไดเปน 2 หัวขอใหญดังตอไปน้ี

1. เพ่ือเปนการผลักดันการเจริญเติบโตของพลังงานไฟฟาพลังนํ้าดวยการพัฒนาเทคโนโลยีใหมๆ หรือเทคโนโลยีที่มีความซับซอนและกาวหนามากกวาเทคโนโลยีที่มีอยูเดิม และเปนการพัฒนาเพื่อลดตนทุนการผลิตที่ต่ํากวาที่เปนมา ซึ่งการพัฒนาเทคโนโลยีดังกลาวจะตองเปนการพัฒนาท่ีไมสรางมลภาวะใหแกสิ่งแวดลอมและใชพลังงานไดอยางมีประสิทธิภาพ และเม่ือการคนควาวิจัยและพัฒนาดังกลาวเปนผลสําเร็จ เทคโนโลยีตางๆจะตองมีความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าไดเพ่ิมขึ้นถึง 10 เปอรเซ็นต

2. การประยุกตการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า เปนการคนควาที่เปนการสนับสนุนทางดานการพัฒนาระบบการผลิต การประเมินความสามารถของแหลงผลิตพลังงานตางๆ ลักษณะของเทคโนโลยีการผลิตพลังงาน มูลคาและการปฏิบัติการ การสนับสนุนระดับอุตสาหกรรมและการรับเอาเทคโนโลยีใหมๆ มาใช

189

ผูผลิตกังหันพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังนํ้าไดทําการปรับปรุงพัฒนาเพื่อสงเสริมประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานใหเพ่ิมมากขึ้น แตมาตรฐานรูปแบบของกังหันนั้นไมไดเปลี่ยนแปลงมาเปนระยะเวลานาน โดยเฉพาะชวงปลายศตวรรษที่ 19 และตนศตวรรษที่ 20 (ประมาณ พ.ศ. 2450 เปนตนมา) และการออกแบบกังหันชนิดตางๆที่ผานมาน้ันไมไดใหความสําคัญเก่ียวกับผลกระทบที่จะเกิดขึ้นตอส่ิงแวดลอม ซึ่งจากน้ันมาก็ไดมีการเรียนรูและเพ่ิมความระมัดระวังมากขึ้นเพื่อรักษาสภาวะสิ่งแวดลอมตามความเหมาะสม ในชวงทศวรรษที่ 80 (ประมาณป พ.ศ. 2523) ประเทศสหรัฐฯเริ่มใหความสําคัญทางดานสิ่งแวดลอมอยางเห็นไดชัด จึงทําใหโครงการพลังงานไฟฟาพลังน้ําที่มีอยูและโครงการที่กําลังอยูระหวางการวางแผนจะตองคํานึงถึงผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับสิ่งแวดลอมเปนหลัก นอกจากนั้นการใหความสําคัญแกสิ่งแวดลอมยังขยายเปนวงกวางออกไปอยางชาๆ และยังเปนเร่ืองที่ไดรับการสนับสนุนจากประเทศตางๆ ทั่วโลก อุตสาหกรรมการผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําตระหนักวาการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าน้ันมีผลกระทบตอสิ่งแวดลอม จึงทําใหอุตสาหกรรมดังกลาวเห็นวามีความจําเปนอยางยิ่งที่จะทําการพัฒนากังหันน้ําสําหรับศตวรรษที่ 21 (พ.ศ. 2543-2643) ดวยการออกแบบกังหันที่ทันสมัยและสงผลกระทบตอสิ่งแวดลอมนอยที่สุด ซึ่งการพัฒนากังหันน้ําดังกลาวเปนการพัฒนาทุกๆดานที่เก่ียวของ ยกเวนเขื่อนและแหลงเก็บพลังงาน (Powerhouse) เพ่ือเปนการรักษาสมดุลทางดานสิ่งแวดลอม และยังเปนการพัฒนาสงเสริมทางดานเทคนิคและเศรษฐศาสตรอีกดวย

3.1.1 ความทาทายทางดานสิ่งแวดลอม ถึงแมวาแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําจะใหประโยชนมากกวาแหลงพลังงานชนิดอ่ืนๆ แตผลกระทบทางดานสิ่งแวดลอมที่เกิดขึ้นก็มีมากและเปนที่รูกันโดยทั่วไปเชนกัน เชน ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากเขื่อนที่สรางขึ้นมีผลกระทบโดยตรงตอการเปนอยูของสัตวน้ํา รวมถึงการใชพ้ืนที่ของแหลงนํ้าตางๆในการสรางเขื่อนนั้นมีผลกระทบตอความเปนอยูของทั้งสัตวบกและสัตวน้ําที่อาศัยอยูในบริเวณนั้น อีกทั้งยังเปนการลดจํานวนพื้นที่อยูอาศัยของมนุษย การถายเทน้ําออกจากแหลงกักเก็บหรือการกักเก็บนํ้าสําหรับการผลิตกระแสไฟฟาในอนาคตนั้นอาจจะมีผลโดยตรงตอการเพาะปลูก และการที่น้ําไมมีการไหลเวียนหรือถายเทน้ันเปนการทําลายแหลงที่อยูของปลาและส่ิงมีชีวิตในแหลงนํ้าตางๆท่ีอยูใตเขื่อน น้ําในบริเวณที่ไมมีการไหลวนจะเกิดส่ิงสกปรกไดงายและสารเจือปนตางๆ จะถูกกักเก็บเอาไว จึงเปนผลทําใหมีการเจริญเติบโตของสาหรายหรือวัชพืชนํ้าที่ไมสามารถนํามาใชประโยชนได และในบางกรณีน้ําที่ไหลมาจากเขื่อนที่อยูสูงกวาอาจจะทําใหมีปริมาณกาซไนโตรเจนสูงและเปนสาเหตุของโรคแกสบับเบิ้ล (Gas Bubble Disease) ที่เกิดขึ้นกับสัตวน้ําตางๆได โครงการผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําตางๆ จัดไดวามีผลกระทบตอระบบนิเวศนทางน้ําโดยตรง เขื่อนเปนสิ่งกีดขวางเสนทางการเดินทางของปลาที่วายนํ้าทวนกระแสในฤดูวางไข เชน ปลาแซลมอน ปลา

190

อเมริกันแชด (American Shad) และปลาชนิดอ่ืนๆ สวนปลาที่วายน้ําตามกระแสอาจจะติดอยูที่ดานใตของแหลงผลิตพลังงานและวายนํ้าผานเขาไปในกังหันนํ้า ปลาเหลาน้ันอาจจะไดรับผลกระทบที่เกิดจากความดันทางกายภาพและทําใหปลาเหลาน้ันไดรับบาดเจ็บหรือเสียชีวิตได หรือการเปลี่ยนแปลงของระดับความดัน ความผิดปกติของบรรยากาศซึ่งจะทําใหปลาเหลาน้ันเกิดความยากลําบากในการปรับตัว การวิจัยและพัฒนาท่ีอยูภายใตการดําเนินการจะชวยนักชีวภาพที่ศึกษาเกี่ยวกับเร่ืองความเปนอยูของสัตวน้ําและนักออกแบบกังหันนํ้ามีความเขาใจที่ดีขึ้น และใหความสําคัญแกปจจัยหรือผลกระทบตางๆ ที่จะตองคํานึงถึงเวลาที่ออกแบบกังหันที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟา รวมถึงการทดสอบทางดานชีววิทยาที่เปนสาเหตุที่ทําใหปลาบาดเจ็บหรือตาย นอกจากน้ันการทดสอบดังกลาวยังเปนการทดสอบท่ีชวยพัฒนา ออกแบบและผลิตเครื่องมือตางๆ เชน เคร่ืองตรวจจับความดันหรือความเครียดของปลา (Sensor Fish) ซึ่งเปนเคร่ืองมือที่สามารถวัดความดันหรือความเครียดในขณะที่ปลาวายผานกังหัน และประโยชนอีกอยางหน่ึงที่ไดจากการพัฒนาเครื่องมือก็คือการพัฒนาโปรแกรมที่ใชคํานวณการไหลวนของน้ําซ่ึงเปนโปรแกรมที่ศึกษาลักษณะการวายนํ้าผานกังหันของปลา ผลจากการศึกษาที่ไดจากการทดลองนั้นชวยใหผูผลิตกังหันลมสามารถออกแบบกังหันลมที่ไมทําลายสิ่งแวดลอม รวมไปถึงการออกแบบเคร่ืองกําจัดไขมันที่ปลอยสูน้ําของผลิตภัณฑปโตรเลียม 3.1.2 การพัฒนากังหันพลังนํ้า ในชวงป พ.ศ. 2493-2533 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดเร่ิมตนโครงการคนควาวิจัยเก่ียวกับเทคโนโลยีทางดานการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า วัตถุประสงคในการผลิตกังหันพลังนํ้าก็คือการพัฒนาระบบที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากขึ้นและลดการกอใหเกิดผลกระทบทางดานส่ิงแวดลอมนอยลงกวาระบบเดิมที่มีอยู กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดใหเงินสนับสนุนทางดานการออกแบบของกังหันลมทั้ง 4 ประเภท ไดแก การออกแบบดัดแปลงกังหันน้ําชนิดคาแพลน (Kaplan Turbine) การออกแบบดัดแปลงกังหันนํ้าชนิดแฟรนซิส (Francis Turbine) การออกแบบกังหันนํ้าที่ชวยเพิ่มปริมาณกาซออกซิเจนใหแกน้ํา และการออกแบบกังหันนํ้าชนิดใหมที่นําเอาเทคโนโลยีจากอุตสาหกรรมผลิตอาหารมาใชในการพัฒนา

191

รูปที่ 6.13 ภาพกังหันนํ้ารุนใหมที่ผานการทดสอบทางดานตางๆแลว

(DOE: Hydro Turbine Development, 2005)

การออกแบบกังหันน้ําแบบใหมจะตองผานกระบวนการและขั้นตอนที่กําหนดไวตามแบบแผนการทดสอบทางชีวภาพและวิศวกรรมศาสตร ซึ่งสวนหนึ่งของกระบวนการและขั้นตอนดังกลาวจะตองผานการตรวจสอบเพื่อใหเปนไปตามลักษณะการออกแบบทางชีวภาพ และใชผลที่ไดจากการทดสอบทางชีวภาพของกังหันขนาดเล็กวาควรที่จะนําไปพัฒนาเพื่อผลิตกังหันหรือไม ดังรูปที่ 6.13 บริษัทผลิตกังหันนํ้าหลายๆแหงไดเริ่มทําการออกแบบเพื่อสนองตอการปองกันรักษาสิ่งแวดลอม ซึ่งขอกําหนดในการออกแบบและผลิตกังหันที่มีคุณสมบัติดังกลาวนั้นไดรับความนิยมทั้งในประเทศสหรัฐและตางประเทศ ในป พ.ศ. 2545 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดเลือกโครงการจํานวน 3 โครงการที่ใชกังหันนํ้าที่ไมทําลายสภาวะแวดลอมมาติดตั้งและทดสอบเพื่อดูผลของการดําเนินงาน โครงการจํานวน 2 โครงการเก่ียวของกับการออกแบบกังหันนํ้าชนิดที่ชวยใหปลาสามารถวายนํ้ากลับไปยังแหลงน้ําที่เคยอาศัยอยูได และอีกหน่ึงโครงการนั้นเก่ียวกับการออกแบบกังหันน้ําที่ชวยเพ่ิมปริมาณกาซออกซิเจนใหแกน้ํา อีกทั้งองคกรภาครัฐและหนวยงานตางๆก็กําลังดําเนินการวิจัยเก่ียวกับการปฏิบัติการของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําเพ่ือปรับปรุงใหสอดคลองกับสภาวะความเปนอยูของปลา

3.1.3 การวิจัยและพัฒนาในอนาคต รูปแบบการวิจัยและพัฒนาการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าเร่ิมจัดตั้งขึ้นตั้งแตป พ.ศ. 2544 โดยมีกิจกรรมเก่ียวกับการวิจัยและพัฒนาท่ีสรางขึ้นเพ่ือสงเสริมอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า ซึ่งรูปแบบการพัฒนาโครงการและกิจกรรมตางๆนั้นไดรับความรวมมือจากหลายๆหนวยงานที่เก่ียวของกับอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ํา

192

การคนควาวิจัยและพัฒนาไดมีการจัดลําดับความสําคัญดังตอไปนี้ คือ การปฏิบัติการและการผลิต สิ่งแวดลอม การปฏิบัติการท่ีสอดคลองกับสภาวะปจจุบัน การบํารุงรักษา การประเมินคาตามวัตถุประสงคตางๆ และหัวขอเก่ียวกับมนุษยชาติ รายละเอียดตางๆไดจัดเรียงตามความสําคัญกอนหลัง ซึ่งหัวขอดังตอไปน้ีเปนการจัดลําดับความสําคัญสิบอันดับแรกที่ไดแสดงไวเม่ือป พ.ศ. 2544

3.1.3.1 การจัดลําดับตามคุณสมบัติและการเปรียบเทียบปริมาณพลังงานไฟฟาที่ไดจากการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้ากับการผลิตพลังงานไฟฟาจากการผลิตดวยพลังงานผสม รูปแบบที่เปนมาตรฐานที่ใชกําหนดวัตถุประสงคในการวัดและประเมินคาพลังงานไฟฟาที่ได เปนรูปแบบมาตรฐานที่ตั้งขึ้นและมีคุณสมบัติตางๆ ไดแก มาตรฐานที่เปนที่ยอมรับทั่วไปจากนานาชาติ ปริมาณพลังงานที่ไดควรที่จะไดรับการยอมรับเม่ือเปรียบเทียบกับพลังงานที่ไดจากแหลงผลิตพลังงานอ่ืนๆ ปริมาณการปลอยกาซที่กอใหเกิดมลภาวะตอแหลงทรัพยากรทางนํ้าและพื้นดิน รวมถึงการควบคุมดูแลรายละเอียดตางๆท่ีเก่ียวกับการผลิตพลังงานไฟฟาแบบครบวงจร

3.1.3.2 การพัฒนาและกระจายการใชกังหันผลิตกระแสไฟฟาพลังนํ้าอยางตอเน่ือง เปนการดําเนินการพัฒนาและกระจายเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าชนิดใหมๆที่มี

ประสิทธิภาพ และลดอัตราการตายของปลาที่วายนํ้าผานกังหันน้ําดวยการจัดหาพ้ืนที่ใหมที่เหมาะสมและปรับปรุงคุณภาพของน้ํา ซึ่งพ้ืนที่ที่ใชในการพัฒนาจะตองไมขัดตอการหลักการและวิธีการในเรื่องประสิทธิภาพทางดานการผลิตพลังงานไฟฟา

3.1.3.3 การพัฒนารูปแบบทางธุรกิจเพื่อสนับสนุนการตัดสินใจในการปฏิบัติการและ

การบํารุงรักษาที่สอดคลองกับภาวะปจจุบัน เปนการตรวจสอบสภาพเคร่ืองมือและระบบตางๆท่ีใชงานอยู เพ่ือใชขอมูลที่ไดจากการรายงานเปน

ตัวไขปริศนาหรือตัวแกปญหาในการตัดสินใจเลือกใชเคร่ืองมืออุปกรณและระบบของธุรกิจขนาดตางๆในดานการสนับสนุนการใชและการบํารุงรักษา

3.1.3.4 การปรับปรุงวิธีการเพื่อลดคาใชจายในการผลิตและประโยชนตางๆจากการ

บริการใหความชวยเหลือ ถึงแมวาโครงสรางทางการตลาดจะไมสนับสนุนการบริการใหความชวยเหลือ แตเจาของและผู

ปฏิบัติการในแหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้ามีความจําเปนที่จะตองเขาใจถึงคุณคาของการบริการใหความชวยเหลือในการผลิตพลังงาน เน่ืองจากผลที่ตามมาในภายหลังน้ันจะกลับไปยังเจาของกิจการและโครงการตางๆ

193

3.1.3.5 การติดตอกับผูที่มีสวนเก่ียวของกับโครงการการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า

ความจําเปนในการพัฒนาการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังนํ้าอีกประการหนึ่งคือการทําใหผูที่มีสวนเก่ียวของกับโครงการตระหนักถึงเรื่องตางๆท่ีเก่ียวของกับการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า ซึ่งไดแกการแจกแจงวิธีการและรายละเอียดที่เปนขอมูลความรู การวิจัยวิธีการที่เหมาะสมและดีที่สุดสําหรับการถายทอดความรู การปรับขอมูลใหทันสมัยและรักษาขอมูลและวิธีการที่ใชไดจริง รวมถึงการพัฒนาระบบการติดตอส่ือสารเพ่ือรายงานแกผูที่มีหนาที่ในการออกกฎหมาย องคกรเอกชนและสาธารณชนทั่วไป

3.1.3.6 การสนับสนุนโครงการพลังงานไฟฟาสีเขียวที่ผลิตจากพลังนํ้า

ไดมีการสนับสนุนพลังงานไฟฟาในบางพ้ืนที่ใหเปนพลังงานสีเขียว ซึ่งมีความหมายวาพลังงานเหลาน้ีผลิตจากแหลงพลังงานตางๆที่ไมสงผลที่เปนพิษภัยตอส่ิงแวดลอมเม่ือเปรียบเทียบกับการผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานประเภทอ่ืน ทั้งน้ีโครงการพลังงานไฟฟาสีเขียวนั้นรวมถึงพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังน้ําดวย

3.1.3.7 การพัฒนาความสามารถทางดานการจัดการในการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า

หัวขอตางๆที่เก่ียวของกับแรงงานของบุคลากรน้ันกําลังไดรับความสนใจเปนอันดับตนๆ เชน การเกษียณอายุ จึงมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองพัฒนาแผนงานการจัดการซึ่งรวมถึงการพัฒนาทักษะและการแขงขันที่มีความสําคัญตอการผลิตพลังงาน การพัฒนาเทคนิคและวิธีการตางๆที่มีความเฉพาะตัวสําหรับความตองการตางๆ

3.1.3.8 สนับสนุนการโอนยายเทคโนโลยีที่เก่ียวกับการวิจัยและพัฒนาการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า

ขอมูลตางๆมีมากเพียงพอที่จะนํามาใชพิจารณาและประยุกตเพ่ือแกปญหาตางๆ โดยเฉพาะปญหาที่จะตองไดรับการแกไขเฉพาะทาง ถึงอยางไรก็ตามเคร่ืองมือและกระบวนการที่ใชในการติดตอส่ือสารน้ันมีความสําคัญอยางยิ่งที่จะชวยสงเสริมการติดตอและแบงปนขอมูล ตลอดจนประสบการณที่ไดจากกิจกรรมการคนควาและการดําเนินการ

3.1.3.9 การตัดสินใจเกี่ยวกับผลกระทบที่เกิดข้ึนเน่ืองจากการปฏิบัติการที่ใชระยะเวลา

นานมากเกินไป ในหลายๆปที่ผานมาโครงการการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าหลายๆโครงการไดดําเนินการใน

หลายๆดานที่ไมไดเปนไปตามรูปแบบที่ไดจัดวางไว ในการปฏิบัติการมีความจําเปนที่จะตองเลือกอุปกรณที่

194

เหมาะสมและจะตองแจกแจงรายละเอียดในการดําเนินการ รวมถึงการเลือกเคร่ืองมือที่เหมาะสมเพื่อใชในการดําเนินการอยางมีประสิทธิภาพและปองกันความผิดพลาดที่จะเกิดขึ้น

3.1.3.10 การพัฒนารูปแบบตางๆเพื่อลดผลกระทบที่เกิดข้ึน

ในหลายๆปที่ผานมานั้นเจาของกิจการโครงการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าหลายๆโครงการไดเขารวมโครงการลดปจจัยที่ทําใหเกิดมลภาวะตางๆแกสิ่งแวดลอม ซึ่งโดยทั่วไปแลวยังไมสามารถแบงแยกไดชัดเจนวาปจจัยอะไรบางที่เปนมลภาวะตอส่ิงแวดลอม ดังนั้นความรูที่ไดรับจากการวิจัยจึงเปนตัวชวยในการกําหนดลักษณะองคประกอบตางๆที่สามารถลดมลภาวะและเปนตัวชวยในการกําจัดปจจัยบางประการที่กอใหเกิดมลภาวะ (DOE: EERE: Hydropower Research and Development, 2005)

3.2 ฐานขอมูลเก่ียวกับเทคโนโลยีพลังงานกลที่เกิดจากพลังน้ํา (Marine and Hydrokinetic Technology Database) กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดทําการปรับปรุงฐานขอมูลเทคโนโลยีพลังงานกลที่เกิดจากพลังนํ้าทั้งในประเทศสหรัฐและประเทศตางๆท่ัวโลก ซึ่งฐานขอมูลเหลาน้ันรวมถึงคลื่นทะเล กระแสน้ําและพลังงานความรอนที่ไดจากทะเล นอกจากน้ันยังเปนการรวบรวมขอมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีการแปลงพลังงานชนิดตางๆ ฐานขอมูลเหลาน้ีสามารถนํามาใชใหเกิดประโยชนกับบริษัทตางๆท่ีดําเนินการในอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานกลท่ีเกิดจากพลังนํ้า รวมถึงการดําเนินการเพ่ือพัฒนาโครงการตางๆท่ีเก่ียวกับการผลิตพลังงานกลที่เกิดจากพลังนํ้า ซึ่งถาพิจารณาตามความจําเปนของผูใชแลวฐานขอมูลดังกลาวสามารถแสดงรายละเอียดของโครงการในภูมิภาคตางๆได รวมถึงรายการและขั้นตอนการปฏิบัติการของเทคโนโลยีชนิดตางๆ หรือการแจกแจงเพ่ือใหเห็นภาพลักษณโดยรวมของอุตสาหกรรมพลังงานกลท่ีเกิดจากพลังน้ํา ผูที่สนใจคนหาขอมูลเพ่ิมเติมสามารถคนควาดวยการปอนขอมูลที่ตองการทราบเขาไปในแถบคนหาขอมูล ตัวกรองขอมูลจะทําหนาที่กรองขอมูลและแสดงผลที่เก่ียวของที่ใกลเคียงมากที่สุดใหแกผูสืบคน ทั้งน้ีฐานขอมูลเหลาน้ีเปนฐานขอมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตพลังงานกลที่เกิดจากพลังนํ้า รวมถึงเทคโนโลยีพลังงานความรอนที่ไดจากทะเล บริษัทและโครงการตางๆ (DOE: EERE: Marine and Hydrokinetic Technology Database, 2008)

3.3 เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังนํ้า โครงการพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังนํ้าเปนหนึ่งในโครงการบริหารและไดรับการจัดการวางแผนงานโดยกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ภายใตโปรแกรมเทคโนโลยีพลังงานลมและพลังงานไฟฟาพลังน้ํา เม่ือปงบประมาณ พ.ศ. 2551 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดใหเงินสนับสนุนแกโครงการการคนควาวิจัยหลายๆสาขาที่เก่ียวของกับเทคโนโลยีในการผลิตพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดจากพลังน้ํา ซึ่งการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังนํ้าดังกลาวเปนโครงการที่อยูภายใตโครงการการผลิตพลังงานจากแหลง

195

พลังงานภายในประเทศและเปนแหลงพลังงานสะอาด กระทรวงพลังงานสหรัฐฯยังไดรวมมือกับหนวยงานตางๆ เชน อุตสาหกรรมตางๆ ผูดูแลเกี่ยวกับกฎนโยบายและผูที่มีสวนเก่ียวของเพ่ือทําการการสืบคนเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําที่มีอยูในสหรัฐฯและปรับปรุงระบบพลังงานน้ําที่มีอยูในปจจุบัน

3.3.1 การพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานน้ํา เครื่องมืออุปกรณที่ใหพลังงานกลที่เกิดจากพลังน้ําเปนเคร่ืองมือที่ใชในการผลิตพลังงานจาก

คลื่น กระแสนํ้าทะเลและการไหลของน้ําที่ไหลผานมาตามกระแสน้ําธรรมชาติในแมน้ําตางๆ เชนเดียวกับพลังงานทางน้ําที่เกิดจากความลาดชันโดยไมตองอาศัยการสรางเขื่อนหรือฝายกั้น เทคโนโลยีเหลาน้ีอยูระหวางการพัฒนา ซึ่งการพัฒนาน้ันมุงเนนการวิจัยเพ่ือลดตนทุนในการผลิต และเพิ่มประสิทธิภาพในการปฏิบัติการและความสามารถในการพึ่งพา โดยกิจกรรมที่เก่ียวกับโปรแกรมเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากลมและโปรแกรมเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากนํ้านั้น ไดแก

1. การศึกษาและการเปรียบเทียบเทคโนโลยีตางๆที่มีอยูในขณะที่มีการดําเนินการคนควาวิจัยเพ่ือใหไดมาซ่ึงเทคโนโลยีใหมๆจากการพัฒนาที่ดําเนินการโดยกระทรวงพลังงานฯ

2. การทําความเขาใจและลดปญหาที่จะสงผลกระทบแกสิ่งแวดลอมทั้งทางบกและทางน้ํา 3. การใหการสนับสนุนการพัฒนาเพ่ือใหเปนไปตามมาตรฐานของอุตสาหกรรมการผลิตพลังงาน

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดจัดเตรียมรายงานเพ่ือนําเสนอตอสภาผูแทนราษฎรเกี่ยวกับผลกระทบของเทคโนโลยีพลังงานกลที่เกิดจากพลังนํ้าตามที่ไดแสดงรายละเอียดตางๆในกฎหมายนโยบายทางดานการประหยัดพลังงานและการไมพ่ึงพาพลังงานป พ.ศ. 2550 (Energy Security and Independence Act of 2007)

แผนงานเทคโนโลยีการผลิตพลังงานที่เกิดจากลมและเทคโนโลยีการผลิตพลังงานที่เกิดจากนํ้าน้ันเปนแผนงานที่ไดรับความรวมมือจากสถาบันและมหาวิทยาลัยตางๆเพ่ือกอตั้งศูนยปฏิบัติการกลางแหงชาติที่ใชในการทําวิจัย พัฒนา สาธิตและประยุกตเทคโนโลยีในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญของการผลิตพลังงานที่เกิดจากพลังงานหมุนเวียน เชน พลังงานน้ําและพลังงานลม

3.3.2 การผลิตพลังงานไฟฟาที่ใชอยูในปจจุบันดวยพลังนํ้า

กระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดทําการคนควาวิจัยและพัฒนาการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าเพ่ือเพ่ิมประโยชนจากการผลิตในดานตางๆ เชน ดานเทคนิค ดานสังคมและดานสิ่งแวดลอมตั้งแตป พ.ศ. 2519 เปนตนมา ตอจากนั้นกระทรวงพลังงานฯยังสนับสนุนการคนควาวิจัยและพัฒนาโครงการพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังน้ําที่มีกําลังในการผลิตต่ํา และศึกษาเก่ียวกับส่ิงแวดลอมและลดการปฏิบัติตางๆ รวมถึงการพัฒนากังหันนํ้าที่ใชผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าที่ไมมีโทษตอสภาวะแวดลอม และการประเมินหาแหลงที่สามารถใชผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําไดอยางสมบูรณ ซึ่งการจัดลําดับความสําคัญกอนหลังของโปรแกรมจะ

196

ไดรับการปรับและเปลี่ยนอยางตอเนื่องเพ่ือพัฒนาการปฏิบัติการอยางมีประสิทธิภาพและไมเปนภัยตอสิ่งแวดลอมที่เกิดจากการผลิตพลังงานในบริเวณที่ติดตั้งกังหันและเขื่อน (DOE: EERE: Water Power, 2008)

3.4 เทคโนโลยีพลังงานคลื่นนํ้าที่เกิดจากน้ําข้ึนนํ้าลง เทคโนโลยีพลังงานคลื่นน้ําเปนการใชพลังงานคลื่นนํ้าในการผลิตพลังงานไฟฟา ซึ่งในพื้นที่บริเวณชายฝงทะเลทั้งหมดจะมีการขึ้นลงของคลื่นที่สูงและต่ําเปนวงรอบในชวง 24 ชั่วโมง ระดับน้ําของคลื่นทะเลที่แตกตางกันนั้นสามารถทําใหเกิดกระแสไฟฟาได แตคลื่นจะตองมีระดับสูงและต่ําที่แตกตางกันอยางนอย 5 เมตรหรือมากกวา 16 ฟุต ซึ่งมีเพียง 40 แหงทั่วโลกเทาน้ันที่มีระดับคลื่นนํ้าทะเลที่มีคุณสมบัติดังกลาว ปจจุบันยังไมมีแหลงผลิตกระแสไฟฟาที่เกิดจากการใชคลื่นของน้ําทะเลในสหรัฐฯ ทั้งน้ีมีเพียงแถบตะวันตกเฉียงเหนือของมหาสมุทรแปซิฟคและแถบตะวันออกเฉียงเหนือของมหาสมุทรแอทแลนติคของประเทศเทาน้ันที่เหมาะสมที่จะใชเปนแหลงผลิตพลังงานไฟฟา ทั้งน้ีเทคโนโลยีพลังงานคลื่นทะเล มีรายละเอียดดังตอไปน้ี 3.4.1 ทํานบก้ันนํ้า (Barrage) หรือเข่ือน (Dam) โดยปกติแลวทํานบกั้นนํ้าหรือเขื่อนสามารถเปลี่ยนพลังงานที่ไดจากการไหลของคลื่นใหไปเปนพลังงานไฟฟาโดยการอาศัยหลักการที่น้ําไหลผานกังหันไปยังเครื่องผลิตกระแสไฟฟา ประตูก้ันน้ําและกังหันจะติดตั้งอยูตามทางดานยาวของเขื่อน ในขณะที่คลื่นอยูในระดับที่มีความแตกตางที่เหมาะสม ประตูเขื่อนก็จะเปด จากน้ันนํ้าก็จะไหลผานกังหันเพ่ือทําใหกังหันหมุนและทําใหเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟาดําเนินการผลิตกระแสไฟฟา 3.4.2 รั้วก้ันคลื่น (Tidal Fence) รั้วก้ันคลื่นจะมีลักษณะเหมือนแกนเหล็กขนาดใหญที่ใชก้ันทางเขาของน้ํา รั้วก้ันคลื่นอาจจะมีความยาวระหวางบริเวณสองบริเวณทีห่างกันพอเหมาะหรือยาวมากพอที่จะขามผานชองแคบระหวางผืนแผนดินใหญกับเกาะเล็กๆได คลื่นจะเคลื่อนตัวผานเหล็กก้ันคลื่น ซึ่งความแรงของคลื่นเหลาน้ีจะอยูที่ 5-8 นอต (5.6-9 ไมลตอชัว่โมง) และทําใหเหลก็ก้ันคลื่นหมุนเพื่อผลิตพลงังานไฟฟาดังแสดงในรูปที่ 6.14 ผลจากการที่น้ําทะเลมีความหนาแนนมากกวาอากาศจึงทาํใหกระแสนํ้าทะเลสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดมากกวากําลังที่ไดจากกระแสลม

197

รูปที่ 6.14 แสดงภาพรั้วก้ันคลื่น (ที่มา : Fujitaresearch, n.d.)

3.4.3 กังหันคลื่น (Tidal Turbine) กังหันคลื่นมีลักษณะคลายกังหันลม กังหันคลื่นจะวางเรียงตัวเปนแนวใตน้ําเชนเดียวกับการเรียงตัวของกังหันลม กังหันคลื่นจะทํางานไดดีในบริเวณที่มีกระแสคลื่นอยูระหวาง 3.6-4.9 นอต (4-5.5 ไมลตอชั่วโมง) กังหันคลื่นที่มีเสนผาศูนยกลางความยาว 15 เมตร (49.2 ฟุต) สามารถจะผลิตกระแสไฟฟาไดเทากับกังหันลมที่มีเสนผาศูนยกลาง 60 เมตร (197 ฟุต) และบริเวณที่เหมาะสมสําหรับติดตั้งกังหันคลื่นคือบริเวณใกลชายฝงทะเลที่มีระดับน้ําลึกตั้งแต 20-30 เมตร (65.5-98.5 ฟุต) ดังรูปที่ 6.15

รูปที่ 6.15 ภาพกังหันคลื่น

(ที่มา : Goodcleantech, n.d.)

ในขณะเดียวกันนั้นการผลิตกระแสไฟฟาที่เกิดจากพลังงานคลื่นมีผลกระทบตอการอพยพยายถิ่นฐานของสิ่งมีชีวิตใตทะเลโดยตรง อีกทั้งยังทําใหเกิดการสะสมโคลนในบริเวณนั้นๆซึ่งทําใหเกิดผลกระทบตอ

198

ระบบนิเวศน ซึ่งกังหันคลื่นที่ผลิตขึ้นมาใหมในปจจุบันจะตองไดรับการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงรูปแบบบางประการใหเหมาะสมเพื่อลดผลกระทบที่เกิดขึ้นกับสิ่งแวดลอมและสามารถผลิตกระแสไฟฟาไดดังเดิม สวนคาใชจายในการดําเนินการเพื่อผลิตกระแสไฟฟาน้ันมีราคาที่ไมสูงนัก แตคากอสรางและติดตั้งในการลงทุนครั้งแรกนั้นสูงและใชระยะเวลายาวนานที่จะทําใหคุมทุนที่ไดลงไป จากเหตุผลตางๆจึงทําใหราคากระแสไฟฟาเกิดจากพลังงานคลื่นไมสามารถแขงขันไดกับราคาของกระแสไฟฟาที่เกิดจากเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตวได (DOE: EERE: Ocean Tidal Power, 2008) 3.5 เทคโนโลยีพลังงานคลื่นทะเล พลังงานจากคลื่นทะเลสามารถผลิตพลังงานโดยตรงไดจากคลื่นที่เกิดบนผิวน้ําทะเลหรือเกิดจากความดันที่ไมเทากันภายใตระดับนํ้าทะเล นักวิเคราะหทางดานพลังงานหมุนเวียนเชื่อวามีกระแสไฟฟาที่เกิดจากพลังงานน้ําทะเลมากถึง 2 เทราวัตต (Terawatts) (หน่ึงเทราวัตตมีพลังงานไฟฟาเทากับหน่ึงแสนลานวัตต) พลังงานคลื่นไมไดมีอยูทั่วไปทุกหนทุกแหง ซึ่งบริเวณที่มีพลังงานคลื่นที่สมบูรณในโลก ไดแก แถบตะวันตกของประเทศสกอตแลนด ทางตอนเหนือของประเทศแคนาดา ประเทศแอฟริกาใต ประเทศออสเตรเลียและประเทศสหรัฐฯในแถบตะวันออกเฉียงเหนือและตะวันตกเฉียงใต และในบริเวณตะวันตกเฉียงเหนือของมหาสมุทรแปซิฟคนั้นสามารถผลิตกระแสไฟฟาไดมากถึง 40-70 กิโลวัตตตอเมตร ซึ่งชายฝงแถบตะวันตกของสหรัฐฯมีความยาวมากกวา 1,000 ไมล พลังงานคลื่นสามารถเปลี่ยนพลังงานกลใหไปเปนพลังงานไฟฟาไดในระบบแถบบริเวณชายฝง (Onshore System) และระบบนอกบริเวณชายฝง (Offshore System) 3.5.1 ระบบนอกบริเวณชายฝงเหมาะที่จะดําเนินการผลิตกระแสไฟฟาในบริเวณน้ําลึก โดยทั่วไปแลวบริเวณนอกชายฝงควรที่จะมีความลึกมากกวา 40 เมตร (131 ฟุต) ระบบเครื่องจักรที่มีความซับซอนทํางานโดยอาศัยการเคลื่อนตัวของคลื่นที่เคลื่อนขึ้นลงในการใหพลังงานแกเคร่ืองผลิตกระแสไฟฟา เคร่ืองมือของระบบนอกบริเวณชายฝงจะใชสายเพ่ือเชื่อมตอกับทุนที่เคลื่อนขึ้นลงตามคลื่น ในขณะท่ีคลื่นเคลื่อนขึ้นลงก็จะทําใหสายที่เชื่อมตอกับเครื่องผลิตพลังงานไฟฟาสรางความดันที่สามารถทําใหกังหันหมุนได 3.5.2 ระบบในบริเวณชายฝงสามารถผลิตพลังงานไฟฟาจากคลื่นในระดับผิวน้ํา ไดแก

3.5.2.1 คลื่นที่เคลื่อนตัวไปมาตามชายฝง (Oscillating Water Column) ระบบดังกลาวประกอบไปดวยการสรางกําแพงคอนกรีตใตน้ําหรือโครงสรางที่ทําดวยเหล็ก ซึ่งสิ่งกอสรางตางๆดังกลาวนั้นจะเปดรับคลื่นนํ้าที่อยูต่ํากวาระดับนํ้าทะเล ระบบนี้เปนการใชคลื่นเขาไปแทนที่อากาศแลวทําใหระดับน้ําเคลื่อนสูงขึ้นหรือลดลง และระบบนี้เปนการอาศัยหลักการทํางานที่ใชแรงกดอากาศในการลดหรือเพ่ิมระดับ

199

ของแรงกดอากาศ และในขณะที่คลื่นเคลื่อนตัวกลับตําแหนงเดิมนั้น อากาศก็จะเคลื่อนกลับผานเขาไปในกังหันซึ่งเปนผลทําใหแรงกดอากาศของกังหันน้ันลดต่ําลง

3.5.2.2 แทพแชน (Tapchan) เปนการควบคุมนํ้าใหไหลผานชองแคบทําใหคลื่นเคลื่อนสูงขึ้นและต่ําลง เม่ือใดคลื่นกระทบกําแพงที่ก้ันน้ําแลวไหลเขาไปในแหลงเก็บนํ้าแลว น้ําที่กักเก็บไวก็จะเคลื่อนเขาไปในกังหันเพื่อผลักใหกังหันหมุนและมีการผลิตพลังงานไฟฟาเกิดขึ้น

3.5.2.3 เพนดูลอรดีไวซ (Pendulor Device) ประกอบไปดวยกลองสี่เหลี่ยมซ่ึงเปดดานหนึ่ง ฝาที่เปดปดไดจะเคลื่อนตามแรงดันของน้ํา และพลังงานที่เกิดจากแรงดันจะใหกําลังงานแกปมไฮโดรลิคและเคร่ืองผลิตพลังงานกระแสไฟฟา อยางไรก็ตามการผลิตพลังงานไฟฟาดวยพลังงานคลื่นของน้ําทะเลน้ันมีบทบาท ผลกระทบและความทาทายที่เก่ียวเน่ืองกับสิ่งแวดลอมและเศรษฐกิจ ซึ่งโดยทั่วไปแลวการเลือกแหลงที่ตั้งของแหลงผลิตพลังงานไฟฟาถือไดวาเปนปจจัยที่สําคัญที่สุดเพราะจะตองเลือกสถานที่ที่เกิดผลกระทบตอส่ิงแวดลอมนอยที่สุด ผูวางแผนโครงการควรที่จะเลือกสถานที่ที่ไมมีผลเสียตอทัศนียภาพบริเวณแถบชายฝงทะเล อีกทั้งยังจะตองหลบเลี่ยงที่จะตั้งระบบผลิตพลังงานที่จะทําใหเกิดตะกอนบนพื้นผิวดินภายใตทะเล ถาพิจารณาถึงปจจัยที่มีผลในเชิงเศรษฐกิจจะเห็นไดวาการผลิตพลังงานที่เกิดจากคลื่นน้ีจะตองแขงขันกับการผลิตพลังงานไฟฟาจากเช้ือเพลิงชนิดอ่ืนที่ใชอยูทั่วไป แตนักวิเคราะหเชื่อวาระบบการผลิตกระแสไฟฟาที่เกิดจากคลื่นนาจะมีราคาที่ต่ําลง ซึ่งเปนผลมาจากการใชน้ําทะเลเปนวัตถุดิบและพลังงานในการดําเนินการผลิตกระแสไฟฟา (DOE: EERE: Ocean Wave Power, 2008) 4. ประโยชนและโทษของการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังนํ้า การผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากน้ํามีประโยชนหลายอยางที่ใหประโยชนมากกวาการผลิตพลังงานไฟฟาที่ไดมาจากแหลงพลังงานประเภทอ่ืนๆ แตการผลิตพลังงานไฟฟาจากน้ําน้ันยังคงเปนการเผชิญกับความทาทายที่มีผลตอส่ิงแวดลอมหลายๆดาน ซึ่งสามารถจําแนกรายละเอียดของประโยชนและโทษไดดังตอไปน้ี

4.1 ประโยชน การผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าเปนการผลิตพลังงานไฟฟาที่ใชพลังงานที่ไดจากนํ้าเปนเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟา ดังน้ันพลังงานชนิดน้ีจึงเปนพลังงานที่เกิดจากแหลงผลิตพลังงานที่สะอาด และไมสรางมลภาวะใหกับอากาศ ซึ่งตางจากการผลิตพลังงานชนิดอ่ืนๆที่ทําใหเกิดการเผาไหม เชน การผลิตพลังงานไฟฟาจากเช้ือเพลิงที่ไดจากซากพืชซากสัตว ถานหิน หรือกาซธรรมชาติ พลังงานไฟฟาพลังนํ้าเปนพลังงานที่เกิดขึ้นจากแหลงพลังงานภายในประเทศสหรัฐฯ และการผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําเกิดขึ้นจากวัฎจักรการไหลเวียนของน้ําซ่ึงเปนผลที่เกิดจากดวงอาทิตย ดังน้ันพลังงานชนิดน้ีจึงเปนพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดที่ไดจากธรรมชาติโดยตรง

200

โดยท่ัวแลวพลังงานไฟฟาพลังนํ้าเปนพลังงานที่มีมากมายและเพียงพอตอความตองการ ซึ่งวิศวกรสามารถออกแบบและควบคุมการไหลของน้ําผานกังหันนํ้าเพ่ือผลิตกระแสไฟฟาตามที่ตองการ แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังงานนํ้าใหประโยชนมากมายนอกเหนือจากการผลิตกระแสไฟฟา ซึ่งแหลงผลิตพลังงานไฟฟาขนาดใหญหลายแหงไดกลายมาเปนสถานที่พักผอนใหกับผูที่อาศัยในชุมชน เชน เปนแหลงตกปลา วายนํ้าหรือลองเรือ เปนตน สวนประโยชนทางออมดานอ่ืนๆนั้นรวมถึงการใชสถานที่เหลาน้ีในการเก็บน้ําเอาไวใชในเวลาที่ขาดแคลนหรือปองกันนํ้าทวมในฤดูน้ําหลาก

4.2 โทษ ปลาจํานวนมากอาจจะไดรับผลกระทบโดยตรงเนื่องจากปลาเหลาน้ันไมสามารถที่จะเดินทางไปวางไขเพราะเขื่อนขวางกั้นเอาไว หรือปลาเหลาน้ันไมสามารถเดินทางกลับไปสูแหลงนํ้าเดิมตามฤดูกาลได แตปลาที่ตองวายทวนน้ําขึ้นไปวางไขจะไดรับการชวยเหลือดวยการใชระบบการกักนํ้าหรือการปรับระดับน้ํา หรือแมแตการดักจับหรือลากปลาเหลาน้ันดวยการขนสงโดยการบรรทุก สวนปลาที่ตองกลับไปยังแหลงนํ้าเดิมจะไดรับความชวยเหลือโดยการเปลี่ยนเสนทางของการพัดของกังหัน หรือการใชตะแกรงตอนปลาใหวายน้ําไปตามกระแสนํ้าที่ตองการ หรือแมแตการใชไฟหรือเสียงใตน้ําเพ่ือเปนแนวทางในการเดินทางของปลาที่จะตองวายนํ้ากลับไปยังแหลงเดิม แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้ามีผลตอคุณภาพและการไหลของนํ้า ซึ่งสามารถทําใหระดับออกซิเจนในนํ้าต่ํา ปญหาดังกลาวเปนปญหาที่เปนอันตรายตอสัตวที่อาศัยในบริเวณชายฝงและมีผลตอเทคนิคตางๆท่ีชวยใหอากาศถายเท ไมวาจะเปนการเพ่ิมปริมาณออกซิเจนใหกับน้ํา หรือปญหาเก่ียวกับการรักษาระดับการไหลของน้ํา แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ําอาจจะไดรับผลกระทบจากสภาวะแหงแลงที่เกิดขึ้น เนื่องจากเม่ือใดก็ตามที่มีปริมาณนํ้าไมเพียงพอ แหลงผลิตพลังงานเหลาน้ีจะไมสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดตามที่ตองการ แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังน้ํามีผลตอส่ิงแวดลอมทั่วๆไป และอาจจะมีผลกระทบตอการใชสอยพ้ืนที่ดิน ซึ่งการใชงานทางดานอ่ืนๆบนพื้นที่บริเวณนั้นอาจจะมีประโยชนมากกวาการใชผลิตกระแสไฟฟา อีกทั้งมนุษย พืชหรือสัตวที่อาศัยอยูในบริเวณนั้นอาจจะไดรับผลกระทบในการเจริญเติบโตที่ไมเปนไปตามฤดูกาล หรือสูญเสียสมดุลทางธรรมชาติ

แหลงผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าบางแหงกลายเปนส่ิงปลูกสรางที่มีอายุยาวนานและมีคุณคาทางประวัติศาสตร ดังน้ันการปรับปรุงพัฒนาพ้ืนที่ เหลานี้ จึงเปนเรื่องที่ละเอียดออนตอนักอนุรักษที่ใหความสําคัญตอสถานท่ีเหลาน้ัน รวมถึงผลกระทบที่จะมีตอชีวิตสัตวและพืชที่อาศัยอยู (DOE: EERE: Advantages and Disadvantages of Hydropower, 2005)

201

5. งบประมาณการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้า ปงบประมาณ พ.ศ. 2551 รัฐบาลสหรัฐฯไดตั้งงบประมาณสําหรับการคนควาวิจัยการผลิตพลังงานไฟฟาพลังนํ้าจํานวน 10 ลานเหรียญสหรัฐฯ ซึ่งโปรแกรมดังกลาวดําเนินการภายใตการปฏิบัติการสืบตอมาดวยเงินงบประมาณจํานวนเทากันสําหรับปงบประมาณ พ.ศ. 2552 (DOE: EERE: Hydropower Budget, 2008) ดังสรุปไวในรูปที่ 6.16-6.17

รูปที่ 6.16 แสดงการจัดสรรงบประมาณการคนควาวิจัยทางดานตางๆ ของพลังงานน้ําในป พ.ศ. 2551


รูปที่ 6.17 แสดงปริมาณเงินงบประมาณของปงบประมาณตางๆท่ีผานมา


202

กิจกรรมพลังงานนํ้าที่อยูภายใตแผนงานเทคโนโลยีพลังงานลมและเทคโนโลยีพลังงานน้ําไดสิ้นสุดลงเม่ือป พ.ศ. 2549 และกิจกรรมตางๆดังกลาวไดรับเงินงบประมาณสนับสนุนอีกคร้ังเม่ือป พ.ศ. 2551 ซึ่งการสนับสนุนในปงบประมาณ พ.ศ. 2551 นั้นเปนการสนับสนุนกิจกรรมพลังงานน้ําที่รวมถึงเทคโนโลยีพลังงานน้ําที่ใชกันอยูทั่วไปและเทคโนโลยีพลังงานกลที่ไดจากพลังนํ้า ทั้งน้ีกระทรวงพลังงานสหรัฐฯไดรับการสนับสนุนเงินงบประมาณเพื่อลดตนทุนในการพัฒนาเทคโนโลยี ตลอดจนการลดปญหาที่เกิดจากผลกระทบที่เกิดจากพลังงานน้ํามาตั้งแตป พ.ศ. 2520 หนวยงานและองคการตางๆที่เก่ียวของกับพลังงานน้ํา ขอมูลในการติดตอเจาหนาที่ที่เก่ียวของกับโปรแกรมโครงการพลังงานนํ้ารวมถึงหนวยงานตางๆ ที่ทํางานเชิงปฏิบัติการทดลองของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ผูสนใจสามารถทําการติดตอไปยังที่สํานักงานสงเสริมการใชพลังงานทดแทนและการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ (Office of Efficiency and Renewable Energy) ที่ 1000 Independence Ave., S.W., Washington, D.C. 20585 และหองปฏิบัติการแหงชาติตางๆที่มีความเกี่ยวของกับพลังงานน้ํา ไดแก หองปฏิบัติการทดลองพลังงานทดแทนแหงชาติ (National Renewable Energy Laboratory) หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติแซนเดีย (Sandia National Laboratories) หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory) หองปฏิบัติการทดลองแหงชาติโอคริจก (Oak Ridge National Laboratory) และหองปฏิบัติการทดลองแหงชาติแปซิฟคนอรทเวสท (Pacific Northwest National Laboratory)

203

การสืบคนขอมูลสิทธิบัตรเก่ียวกับเทคโนโลยีทางดานพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน สิทธิบัตร (Patent) เปนสิทธิที่ใหการคุมครองแกนักประดิษฐ ผูคิดคนผลิตภัณฑซึ่งออกใหโดยสํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคา (Patent and Trademark Office) สิทธิบัตรแตละฉบับนั้นจะมีชวงเวลาที่ใหการคุมครองเปนระยะเวลา 20 ป และจะไดรับการคุมครองตามกฎหมายตั้งแตวันที่ไดรับการเก็บเขาสูฐานขอมูลของรัฐ หรือในบางกรณีที่สิทธิบัตรฉบับน้ันๆจะไดรับการคุมครองตั้งแตวันที่เสนอขอสิทธิการคุมครองโดยพิจารณาจากวันที่ทําการชําระคาบํารุงรักษาสิทธิ การคุมครองขอมูลสิทธิบัตรของสหรัฐฯน้ันมีผลใชในอาณาบริเวณของประเทศสหรัฐอเมริกา ดินแดนที่ปกครองโดยสหรัฐฯ (U.S. Territories) และดินแดนอาณานิคมของสหรัฐฯ (U.S. Possessions) เทาน้ัน (USPTO, 2008) สิทธิที่จะไดรับจากการคุมครองของสิทธิบัตร คือ การใหสิทธิแกผูจดลิขสิทธิ์ดวยการหามมิใหผูใดทําการลอกเลียนแบบ การใชหรือเสนอขายสิ่งประดิษฐที่ไดมีการจดลิขสิทธิ์ภายในประเทศสหรัฐฯ และยังไมอนุญาตใหนําสิ่งประดิษฐนั้นๆ มาเปนสินคานําเขากลับมาสูประเทศสหรัฐฯ นอกเหนือจากน้ันสิทธิดังกลาวยังหามมิใหผูใดนําเอาวิธีการหรือสิ่งประดิษฐนั้นๆไปใชประโยชนโดยการทําซํ้า นําไปใชหรือนําไปเสนอเพื่อจําหนายซ่ึงเปนการเอ้ือตอการใชสิ่งประดิษฐนั้นๆ เพ่ือเปนสินคาหรือส่ิงประดิษฐนําเขา (USPTO, 2008) สิทธิบัตรแบงออกไดเปน 3 ประเภท ไดแก

1) สิทธิบัตรผลิตภัณฑ (Utilities Patent) เปนสิทธิบัตรที่ใหการคุมครองแกผูที่ประดิษฐหรือคนพบวิธีการ เครื่องมือเครื่องจักร สวนประกอบในการผลิตหรือสวนประกอบของผลิตภัณฑชนิดใหมๆ

2) สิทธิบัตรการออกแบบ (Design Patent) เปนสิทธิบัตรที่ใหการคุมครองแกผูที่ประดิษฐหรือคนพบการออกแบบผลิตภัณฑหรือสวนประกอบของผลิตภัณฑใหมๆ

3) สิทธิบัตรพืช (Plant Patent) เปนสิทธิบัตรที่ใหการคุมครองแกผูที่ประดิษฐ คิดคน หรือใชวิธีการสืบพันธุแบบไมอาศัยเพศ (Asexually Reproduction) เพ่ือใหเกิดพืชชนิดใหมหรือใชในการขยายพันธุพืช

สํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคาแหงสหรัฐอเมริกา

สํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคาแหงสหรัฐอเมริกา (United States Patent and Trademark Office (USPTO) เปนหนวยงานยอยที่อยูภายใตการดูแลของกระทรวงพาณิชย ซึ่งมีบทบาทในการใหสิทธิดวยการคุมครองสิ่งประดิษฐและเคร่ืองหมายการคา การดําเนินการดังกลาวเปนการชวยใหนักประดิษฐหรือหนวยงานธุรกิจตางๆไดมีสิทธิในการครอบครองสิ่งประดิษฐ ผลิตภัณฑที่หนวยงานนั้นๆคิดคนหรือใหบริการ นอกจากน้ันยังเปนหนวยงานที่ใหคําปรึกษาแกประธานาธิบดี รัฐมนตรีวาการกระทรวง

204

พาณิชย และหนวยงานอื่นๆของรัฐในเรื่องเกี่ยวกับทรัพยสินทางปญญาท้ังในประเทศและตางประเทศ ซึ่งมีวัตถุประสงคในการดําเนินการเพ่ือเปนการสนับสนุนกระบวนการตางๆทางดานอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นทั้งภายในและตางประเทศโดยการเปดประเด็นเพื่อใชในการถกเถียงและโตแยงอยางกวางขวาง (USPTO, 2008)

สํานักงานสิทธิบัตรและเคร่ืองหมายการคาฯ จะทําการตรวจสอบคุณสมบัติและออกสิทธิในการคุมครองส่ิงประดิษฐนั้นๆ ดวยการตีพิมพและเผยแพรขอมูลสิทธิบัตร อีกทั้งยังทําการบันทึกรายละเอียดตางๆ เพ่ือใหผูสนใจสามารถสืบคนไดในภายหลัง นอกจากน้ันสํานักงานสิทธิบัตรฯ ยังไดเปดอบรมใหความรูเก่ียวกับขอกําหนดและกฎขอบังคับตางๆ พรอมดวยคูมือชี้แจงกระบวนการตรวจสอบขอมูลสิทธิบัตร (Manual of Patent Examining Procedure) และเพื่อเปนการสงเสริมและปองกันทรัพยสินทางปญญาทางดานเทคโนโลยีที่กําลังจะมีขึ้นในอนาคตนั้น ทางสํานักงานสิทธิบัตรฯ ยังไดบริการจัดหาขอมูลสิทธิบัตรและทะเบียนการคาควบคูไปกับการสนับสนุนเพ่ือเปนการเสริมสรางความเขาใจทางดานการปองกัน รวมไปถึงการพัฒนาและการแบงปนขอมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีทั่วโลก (USPTO, 2008)

สําหรับผูที่สนใจสามารถคนหาขอมูลสิทธิบัตรจากเว็บไซตของสํานักงานสิทธิบัตรไดที่ (http://www.uspto.gov/) ไดโดยตรง ซึ่งมีวิธีการสืบคนขอมูลสิทธิบัตรจากคลังขอมูลของสํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคาฯ มีดังตอไปน้ี

1) ที่หนาแรกของเว็บไซตการสืบคนขอมูลสิทธิบัตร (http://www.uspto.gov/index.html) จะแสดงรายการขอมูลที่ตองการสืบคนอยูทางดานซายมือ ผูสืบคนเลือก “Patents” ตอจากนั้นเลือก “3 Search Patents”

2) ที่หนาถัดไปเลือก “Quick Search” ดังแสดงใน รูปที่ 7.1

205

รูปที่ 7.1 แสดงหนาจอรายการเพ่ือใชเลอืกสืบคนขอมูลสิทธิบตัร

(ที่มา : USPTO: Quicksearch, n.d.)

3) เม่ือผูสืบคนเขามาสูในเว็บไซตหนา USPTO PATENT FULL-TEXT AND IMAGE DATABASE แลวเลือก “All Fields” ที่อยูใน “Field 1” จะเห็นไดวาผูสืบคนสามารถคนหาขอมูลสิทธิบัตรไดหลายวิธี ดังมีรายละเอียดดังแสดงไวในรูปที่ 7.2

รูปที่ 7.2 แสดงหนาจอจากเว็บไซดสํานักงานสิทธิบตัรและเครื่องหมายการคาฯ


206

3.1) All Fields: เปนหมวดที่ไมไดกําหนดเกณฑใดๆในการคนหา ดังน้ันขอมูลที่เก่ียวของทั้งหมดจะถูกแสดงในผลลัพธของการคนหา

3.2) Title: คนหาตามชื่อเรื่องของสิทธิบัตร 3.3) Abstract: คนหาตามบทคัดยอในสิทธิบัตร 3.4) Issue Date: คนหาตามวันที่ออกสิทธิบัตร 3.5) Patent Number: คนหาตามหมายเลขสิทธิบัตร 3.6) Application Date: คนหาตามวันที่ยื่นคําขอสิทธิบัตร 3.7) Application Serial Number: คนหาตามเลขที่คําขอสิทธิบัตร 3.8) Application Type: คนหาตามประเภทของคําขอสิทธิบัตร 3.9) Assignee Name: คนหาตามชื่อของผูรับสิทธิบัตร 3.10) Assignee City: คนหาตามชื่อของเมืองผูรับสิทธิบัตร 3.11) Assignee State: คนหาตามชื่อของมลรัฐผูรับสิทธิบัตร 3.12) Assignee Country: คนหาตามประเทศของผูรับสิทธิบัตร 3.13) International Classification: คนหาตามหมวดหมูเอกสารสิทธิบัตรระบบสากล 3.14) Current US Classification: คนหาตามหมวดหมูเอกสารสิทธิบัตรของสหรัฐฯ 3.15) Primary Examiner: คนหาตามชื่อของผูทําการตรวจสอบหลัก 3.16) Assistant Examiner: คนหาตามชื่อของผูชวยทําการตรวสอบ 3.17) Inventor Name: คนหาตามชื่อของผูประดิษฐ 3.18) Inventor City: คนหาตามชื่อเมืองของผูประดิษฐ 3.19) Inventor State: คนหาตามชื่อมลรัฐของผูประดิษฐ 3.20) Inventor Country: คนหาตามชื่อประเทศของผูประดิษฐ 3.21) Government Interest: คนหาตามรายละเอียดที่เก่ียวกับผลประโยชนของรัฐบาล 3.22) Attorney or Agent: คนหาตามชื่อของทนายที่เปนตัวแทนของผูยื่นคําขอรับสิทธิบัตร 3.23) PCT Information: คนหาตามระบบสินธิสัญญาความรวมมือดานสิทธิบัตร (Patent

Cooperation Treaty (PCT)) 3.24) Foreign Priority: คนหาตามลําดับเลขที่ที่ยื่นคําขอสิทธิบัตรในตางประเทศ 3.25) Reissue Data: คนหาตามขอมูลที่ระบุการจดทะเบียนเพ่ิมเติมของสิทธิบัตร 3.26) Related US App. Data: คนหาตามขอมูลที่เก่ียวของกับใบย่ืนคํารองขอรับสิทธิบัตรใน

สหรัฐฯ 3.27) Referenced By: คนหาตามขอมูลหรือตัวเลขที่อางถึงเก่ียวกับสิทธิบัตร 3.28) Foreign References: คนหาตามขอมูลหรือตัวเลขที่อางถึงเก่ียวกับสิทธิบัตรในตางประเทศ 3.29) Other References: คนหาตามการอางอิงจากแหลงขอมูลอ่ืนๆ เชน หนังสือ วารสาร

207

3.30) Claim(s): คนหาตามขอถือสิทธิที่ระบุไวในสิทธิบัตร 3.31) Description/Specification: คนหาตามรายละเอียดที่แสดงในสิทธิบัตร

4) หลังจากที่ไดเลือกตามหลักเกณฑในการคนหาแลว ใหพิมพคําเฉพาะที่ตองการ (Keyword) ลงใน “Term 1:” ซึ่งถาผูสืบคนตองการทราบถึงขอมูลที่มีความเฉพาะมากขึ้นก็สามารถใสคําเฉพาะที่ตองการเพ่ิมเติมเขาไปใน “Field 2” และ “Term 2” ไดตามลําดับ นอกจากน้ันยังสามารถเลือกคําเชื่อมตางๆ เชน “AND” “OR” หรือ “ANDNOT” เพ่ือชวยในการคนหาที่มีความเฉพาะมากขึ้น 5) เลือกชวงปที่ตองการคนหา ไดแก “1970 to present (full-text)” ซึ่งหมายถึงเปนการสืบคนสิทธิบัตรในชวงป พ.ศ. 2513 จนถึงปปจจุบัน หรือ “1790 to present (entire database)” ซึ่งหมายถึงเปนการสืบคนสิทธิบัตรในชวงป พ.ศ. 2333 จนถึงปปจจุบัน 6) ตัวอยางดังตอไปน้ีเปนการสืบคนขอมูลสิทธิบัตรที่เกี่ยวกับพลังงานสะอาดประเภทหมุนเวียน โดยที่ผูสืบคนใสขอมูลที่ตองการเขาไปในชองขอมูลตางๆ ไดแก ชอง Term 1 ดวย Solar Energy ชอง Term 2 ดวย Photovoltaics และชอง Field 1 ดวย Assignee Name จากน้ันผูสืบคนขอมูลสามารถเลือกชวงเวลาในชอง Select years ไดตามชวงเวลาที่ตองการซ่ึงในตัวอยางนี้เลือก 1976 to present [full-text] หลังจากน้ันผูสืบคนกดปุม Search เพ่ือสืบคนขอมูลสิทธิบัตรตามตองการ ดังแสดงไวในรูปที่ 7.3

รูปที่ 7.3 แสดงการใสคําเฉพาะเขาไปในชองตางๆเพื่อสืบคนขอมูลสิทธบิัตร


208

7) ขอมูลที่เก่ียวของจะแสดงในรายการขอมูลสิทธิบัตรดังแสดงใน รูปที่ 7.4

รูปที่ 7.4 แสดงรายการขอมูลสิทธบิัตรทีเ่ก่ียวของตามคําเฉพาะที่ผูสืบคนไดใสเขาไป


ผูสืบคนขอมูลสามารถคลิกไปท่ีขอมูลที่สนใจ ซึ่งรายละเอียดของขอมูลสิทธิบัตรแตละรายการนั้นจะแตกตางกันออกไปตามที่ไดลงทะเบียนเอาไวกับสํานักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการคาฯ เชน United States Patent (หมายเลขสิทธิบัตร) Issue Date (วันที่ออกสิทธิบัตร) Issue Title (ชื่อเร่ืองของสิทธิบัตร) Abstract (บทคัดยอในสิทธิบัตร) Inventor (ชื่อของผูประดิษฐ) Assignee Name (ชื่อของผูรับสิทธิบัตร) Application No. (เลขที่คําขอสิทธิบัตร) Field (วันที่สิทธิบัตรไดรับการเก็บเขาสูฐานขอมูลของรัฐ) Current US Class (หมายเลขหมวดหมูเอกสารสิทธิบัตรของสหรัฐฯ) Current International Class (หมายเลขหมวดหมูเอกสารสิทธิบัตรระบบสากล) Related Cited [Referenced By] (ขอมูลหรือตัวเลขอางอิงที่เก่ียวของกับสิทธิบัตร) Parent Case Text (ขอมูลเกี่ยวกับสิทธิบัตรที่เกี่ยวของ) Claims (ขอถือสิทธิที่ระบุไวในสิทธิบัตร) Description (รายละเอียดขอมูลเกี่ยวกับสิทธิบัตร) ดังตัวอยางสิทธิบัตรที่แสดงใน รูปที่ 7.5

209

210

211

รูปที่ 7.5 ตัวอยางสิทธิบตัร


212

นอกจากนั้นในกรณีที่ผูสืบคนขอมูลตองการดูรูปภาพของเอกสารสิทธิบัตรก็สามารถทําไดโดยการคลิกที่ Image นอกจากน้ันผูสืบคนขอมูลยังสามารถเลือกขอมูลเพ่ิมเติมไดที่ดานลางหรือดานบนของขอมูลสิทธิบัตร ดังแสดงในรูปที่ 7.6 ตัวเลือกเพ่ิมเติมตางๆ

รูปที่ 7.6 ตัวเลือกเพ่ิมเติมตางๆ

213

กฎหมายทั่วไปทางดานพลังงานของรัฐบาลกลาง เนื่องจากหนวยงานของรัฐจะตองดําเนินการตามวัตถุประสงคการจัดการทางดานพลังงานและขอบังคับที่รัฐบาลกําหนด ดังน้ันรายการดังตอไปน้ีจะเปนรายละเอียดหรือนโยบายของรัฐบาลสหรัฐอเมริกาที่เก่ียวของทางดานพลังงาน

1. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ (National Energy Conservation

Policy Act) กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติทําหนาที่ในการใหอนุญาตเพ่ือใหเปนไป

ตามวัตถุประสงคและความตองการของภาครัฐ ซึ่งกฎหมายฉบับนี้บัญญัติขึ้นเม่ือป พ.ศ. 2521 และยังไดรับการปรับปรุงใหทันสมัย และแกไขดวยกฎหมายหรือขอบังคับตางๆท่ีมีในเวลาตอมา

กฎหมายฉบับน้ีเปรียบเสมือนพ้ืนฐานของขอบังคับเก่ียวกับพลังงานในปจจุบัน และเนื่องดวยสาเหตุดังกลาวจึงทําใหหนวยงานตางๆของภาครัฐมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองดําเนินการตามหลักการท่ีเปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมายสงวนพลังงานแหงชาติ (DOE: EERE: National Energy Conservation Policy Act, 2009)

2. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป

พ.ศ. 2550 (Energy Independence and Security Act of 2007) กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานไดกําหนด

วัตถุประสงคและขอบังคับใหเกิดขึ้นในขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงตัวกฎหมายบางสวนของกฎหมายนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ ซึ่งกฎหมายฉบับน้ีบัญญัติขึ้นเม่ือวันที่ 19 ธันวาคม พ.ศ. 2550 ทั้งน้ีกฎหมายฉบับดังกลาวไดกําหนดขอบังคับในการจัดการทางดานพลังงานของภาครัฐเอาไวในหลายๆดาน ไดแก

2.1 วัตถุประสงคเพ่ือลดการใชพลังงานในตึกอาคารของภาครัฐ

กฎหมายมาตรา 431 ไดแกไขกฎหมายมาตรา 543(a)(1) ของกฎหมายสงวนพลังงานแหงชาติและรับเอานโยบายการลดปริมาณการใชพลังงานจากคําสั่งของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ซึ่งกฎหมายนโยบายสงวนพลังงานแหงชาติในมาตรา 543(a)(1) ที่ไดรับการแกไขแลวน้ันมีใจความดังตอไปน้ี (a) การควบคุมปริมาณการใชพลังงานในตึกอาคารของภาครัฐ ดวยการกําหนดใหแตละหนวยงานของภาครัฐนั้นทําการติดตั้งเครื่องวัดปริมาณการใชพลังงานเพื่อควบคุมปริมาณพลังงาน และควรที่จะปรับปรุงการออกแบบสิ่งกอสรางของภาครัฐ ซึ่งรวมถึงแหลงอุตสาหกรรมและหองปฏิบัติการทดลองตางๆ เพ่ือเปนการลดปริมาณการใชพลังงานตอพ้ืนที่ในตึกอาคารของภาครัฐภายในปงบประมาณ พ.ศ. 2549 จนถึงปงบประมาณ พ.ศ. 2558 จากตารางที่ 8.1 แสดงการเปรียบเทียบปริมาณการใชพลังงานตอพ้ืนที่ในตึก

214

อาคารของภาครัฐในปงบประมาณตางๆ กับปงบประมาณ พ.ศ. 2546 ดวยการเปรียบเทียบเปนเปอรเซ็นตมีดังตอไปน้ี

ตาราง 8.1 ตารางเปรียบเทียบอัตราการลดปริมาณการใชพลังงาน

(ที่มา : DOE: EERE: Energy Reduction Goals for Federal Buildings) ปงบประมาณ ปริมาณอัตราการลด

เปนเปอรเซน็ต

2549 2 2550 4 2551 9 2552 12 2553 15 2554 18 2555 21 2556 24 2557 27 2558 30

2.2 การจัดการโครงการหรือการตั้งเกณฑมาตรฐานทางดานสาธารณูปโภค

กฎหมายมาตรา 432 ไดแกไขกฎหมายมาตรา 543 ของกฎหมายท่ีกําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ นอกจากน้ันกฎหมายมาตราดังกลาวยังสรางขอบขายการทํางานเกี่ยวกับการจัดการโครงการและการตั้งเกณฑมาตรฐานเกี่ยวกับสาธารณูปโภค ทั้งนี้หนวยงานตางๆของภาครัฐจะตองแสดงรายการสาธารณูปโภคทั้งหมดที่อยูภายใตการดูแลของหนวยงานนั้นๆที่ใชพลังงานอยางนอยเปนปริมาณ 75 เปอรเซ็นตของการใชพลังงานทางดานสาธารณูปโภคทั้งหมด ซึ่งการแสดงรายการสาธารณูปโภคทั้งหมดนั้นอาจจะแสดงในรูปของกลุมรายการของแตละหนวยงานหรือกลุมรายการของหลายๆหนวยงานที่ดําเนินการรวมกัน โดยท่ีผูดูแลจัดการจะตองแสดงความรับผิดชอบในแตละรายการของสาธารณูปโภคทั้งหมด

หนาที่รับผิดชอบที่ผูดูแลจัดการจะตองดําเนินการมีดังตอไปน้ี - ทําการสํารวจดวยการประเมินปริมาณพลังงานรวมและน้ําของแหลงสาธารณูปโภคทั้งหมดเปนจํานวน

25 เปอรเซ็นตในแตละป ดังน้ันการประเมินการใชพลังงานของสาธารณูปโภคแตละแหงน้ันจะเสร็จสิ้นอยางนอยหนึ่งคร้ังในชวงเวลาทุกๆ 4 ป

215

- ติดตามผลการประเมินที่ไดทําการสํารวจเสร็จส้ินไปแลวอยางตอเน่ือง รายงานการใชอุปกรณเคร่ืองมือที่ใชในการวางแผนการทํางานและการบํารุงรักษาที่จําเปน รวมถึงการตรวจวัดและรายงานผลเกี่ยวกับการประหยัดพลังงานและนํ้า

- การใชแผนงานของกระทรวงพลังงานในการรับรองและติดตามความรวมมือในการประเมินผลเกี่ยวกับพลังงานและนํ้า การดําเนินการของโครงการและการติดตามผลการประเมิน รวมถึงการประเมินราคาและปริมาณความประหยัดที่สามารถควบคุมได ซึ่งนําเสนอแผนงานดังกลาวกับรัฐบาลกลาง หนวยงานตางๆของภาครัฐและหนวยงานเอกชน ทั้งน้ีขอมูลเฉพาะจะตองไมถูกเปดเผยเนื่องจากเหตุผลทางดานความปลอดภัยของประเทศ

- การติดตามเก็บขอมูลเก่ียวกับการใชพลังงานของอาคารที่ไดทําการติดเคร่ืองวัดเอาไวเขาสูระบบเกณฑมาตรฐานตางๆ เชน การรายงานตามเกณฑของเอ็นเนอรจีสตาร ซึ่งกระทรวงพลังงานจะตองทําการเลือกสรรหรือพัฒนาระบบเกณฑมาตรฐาน พรอมทั้งใหคําแนะนําในการดําเนินการที่สอดคลองกับกฎหลักที่ไดตั้งเอาไว

ภายใตกฎหมายมาตรา 432 กระทรวงพลังงานจะเปนหนวยงานที่ออกนโยบายหรือใหคําแนะนําแกผูจัดการทางดานพลังงานที่ไดรับมอบหมายตามหนาที่ดังกลาว รวมถึงกฎหลักในการสรางแหลงสาธารณูปโภคพรอมดวยขอแนะนําในการจัดการโครงการและการติดตามวัดผลตางๆ สํานักงานการจัดการและงบประมาณ (Office of Management and Budget (OMB)) มีหนาที่รับผิดชอบเก่ียวกับการออกบัตรคะแนนในการจัดการทางดานพลังงานในชวงระยะเวลา 6 เดือน ซึ่งบัตรคะแนนนี้จัดทําขึ้นตามขอบังคับของกฎหมายลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2550 มาตราที่ 432 และตองทําการจัดเตรียมบัตรคะแนนดังกลาวใหกับรัฐบาลกลาง หนวยงานตางๆของภาครัฐและหนวยงานภาคเอกชน กฎหมายมาตรา 432 เปนมาตราที่ใหอํานาจแกหนวยงานตางๆในการใชเงินที่ไดจัดสรรเอาไว การใชเงินกูที่ทําการกูดวยหนวยงานนั้นๆ หรือการรวมกันระหวางเงินกูยืมจากสถาบันการเงินอิสระและเงินกูที่ทําการกูดวยหนวยงานนั้นๆเพื่อดําเนินการตามตามวัตถุประสงคที่ไดกําหนดไว

2.3 การกําหนดรูปแบบและมาตรฐานตางๆ ในการสรางอาคารใหมและการปรับปรุงโครงสรางหลักๆของอาคาร กฎหมายมาตรา 323 ไดแกไขกฎหมายมาตรา 3307 ในหัวขอที่ 40 ของกฎหมายสหรัฐฯ ซึ่ง

เก่ียวของกับการไดรับอนุมัติจากรัฐบาลกลางในการดําเนินการตามโครงการที่ไดนําเสนอ โดยกําหนดให

216

หนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไป (General Services Administration (GSA)) มีหนาที่รับผิดชอบในการสงมอบรายละเอียดของโครงการที่ไดนําเสนอไปยังรัฐบาลกลาง ซึ่งรายละเอียดจะตองประกอบไปดวย

“...ผลการประเมินการใชพลังงานในอนาคตที่จะใชภายในอาคาร หรือที่วางและมีการกําหนดระบบการใชพลังงานที่มีประสิทธิภาพและการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ รวมถึงการใชระบบแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในโครงการที่ไดนําเสนอ...”

นอกเหนือจากน้ัน

“เพ่ือเปนการแสดงใหเห็นถึงประโยชนของสถานที่ที่หนวยงานนั้นๆจะเขาไปทําการเชาเพ่ือดําเนินการนั้น หนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไปควรที่จะทําการขยายขอบเขตในดานการใชพลังงานอยางมีประสทธิภาพมากที่สุด กําหนดขอจํากัดในการปฏิบัติงานเก่ียวกับการใชพลังงานดวยการควบคุมการใชพลังงานที่มีประสิทธิภาพและใชพลังงานที่เปนพลังงานทดแทน”

กฎหมายมาตรา 323 เปนมาตราที่ถูกเพ่ิมเติมเขาไปในกฎหมายมาตรา 3313 บทที่ 33 หัวขอที่ 40 เก่ียวกับการใชอุปกรณไฟฟาและหลอดไฟฟาที่ประหยัดพลังงานภายในตึกอาคารตางๆของหนวยงานภาครัฐ กฎหมายมาตรา 433 เปนเร่ืองเก่ียวกับการแนะนําใหกระทรวงพลังงานออกมาตรฐานการปฏิบัติการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพภายในตึกอาคารตางๆของภาครัฐ มาตรฐานดังกลาวนั้นจะตองกําหนดในเรื่องดังตอไปน้ี

“...ตึกอาคารตางๆท่ีอยูระหวางการออกแบบน้ันควรที่จะออกแบบใหใชพลังงานจากเชื้อเพลิงชีวภาพในปริมาณที่ลดลง เม่ีอทําการเปรียบเทียบกับปริมาณการใชพลังงานของตึกอาคารมีลักษณะเดียวกันที่สรางในปงบประมาณ พ.ศ. 2547 (ซึ่งเปนการวัดปริมาณโดยการสํารวจปริมาณการใชพลังงานภายในตึกอาคารเพ่ือธุรกิจหรือปริมาณการใชพลังงานของอาคารที่พักอาศัยจากหนวยงานขอมูลทางดานพลังงาน (Energy Information Agency)) ซึ่งสามารถแจงแจงออกมาในรูปของจํานวนเปอรเซ็นตดังแสดงในตารางที่ 8.2 ”

217

ตาราง 8.2 แสดงปริมาณการใชพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิงชีวภาพทีล่ดลง (ที่มา : DOE: EERE: Performance and Standards for New Building and Major Renovations, 2009)

ป พ.ศ. เปอรเซ็นต 2553 55 2558 65 2563 80 2568 90 2573 100

กฎหมายมาตรา 433 กําหนดใหมีระเบียบในการออกแบบที่ถาวรและสามารถประยุกตใชไดกับพ้ืนที่ตางๆ ซึ่งเปนการออกแบบและการกอสรางตึกที่ตรงตามมาตรฐานที่กําหนดเอาไว ทั้งน้ีระบบการรับรองและการจัดระดับของตึกอาคารสีเขียว (ตึกอาคารที่ใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ) นั้นจะไดรับการคัดเลือกโดยกระทรวงพลังงานซึ่งจะไดรับความรวมมือจากกระทรวงกลาโหม (Department of Defense (DOD)) และหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไป (GSA) ทั้งน้ีจะตองขึ้นอยูกับการดําเนินการของภาครัฐที่เก่ียวเนื่องกับรูปแบบโครงการอาคารสีเขียว กฎหมายมาตรา 433 ไดกําหนดแนวทางใหคณะกรรมการทําการตรวจสอบหลักการเพ่ิมเติมของภาครัฐ และเปนที่ปรึกษาใหกับหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไปของภาครัฐและผูดําเนินการของภาครัฐที่เก่ียวของกับรูปแบบโครงการอาคารสีเขียว เพ่ือการตรวจสอบหลักการเพิ่มเติมของภาครัฐภายในระยะเวลา 2 ปหลังจากที่ไดมีการบังคับใชกฎหมายฉบับดังกลาว เพ่ือบังคับใหเจาพนักงานและลูกจางของภาครัฐดําเนินการตามขอกําหนดของกฎหมายท่ีมีรายละเอียดเก่ียวกับการเพ่ิมเติม การกอสรางหรือการปรับปรุงคร้ังสําคัญ สํานักงานนโยบายการจัดหาของภาครัฐ (Office of the Federal Procurement Policy) มีหนาที่ในการใหคําแนะนําที่เสนอแนวทางและขอควรปฏิบัติเพ่ือหาขอสรุปเกี่ยวกับเรื่องการออกแบบสาธารณูปโภคที่นําเสนอตางๆ และการปรับปรุงคร้ังสําคัญของตึกอาคารที่มีอยูเพ่ือใหเหมาะสมกับการปรับปรุงที่สอดคลองกับกฎหมายมาตรา 433 กฎหมายมาตรา 434 กําหนดใหหนวยงานภาครัฐทําการเปลี่ยนอุปกรณหรือเครื่องมือหลักๆที่ใชอยู เชน ระบบเครื่องทําความรอนหรือระบบเครื่องทําความเย็น หรือการปรับปรุงหรือการขยายพื้นที่ที่ใชอยูใหมีความสอดคลองกับการออกแบบใหเหมาะกับการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ ระบบที่มีประสิทธิภาพ เคร่ืองมือและการควบคุมราคาใหอยูในเกณฑที่ประหยัด ซึ่งแตละหนวยงานของรัฐควรที่จะดําเนินดังตอไปน้ี

218

“(A) พัฒนากระบวนการตรวจสอบขั้นตอนการตัดสินใจเกี่ยวกับการลงทุนทางดานพลังงานเพ่ือใหเปนไปตามวัตถุประสงคที่กําหนดเอาไว (B) รายงานผลไปยังผูดําเนินการประจําสํานักงานการจัดการและงบประมาณเกี่ยวกับกระบวนการที่กําหนดขึ้น”

กฎหมายมาตรา 435 ไดมีการกําหนดหามมิใหหนวยงานตางๆของภาครัฐทําการเชาตึกอาคารที่ไมมีการรับรองจากสถาบันเอ็นเนอรจีสตาร ซึ่งมีผลบังคับใชตั้งแตวันที่ 19 ธันวาคม พ.ศ. 2553 โดยมีขอยกเวนตางๆดังตอไปน้ี - ไมมีที่วางอ่ืนภายในอาคารท่ีตรงกับความตองการในการใชงานของหนวยงาน ซึ่งรวมไปถึงความตอง

การของจุดที่ตั้งของสถานที่ดังกลาว - หนวยงานจะอยูคงอยูในตึกอาคารที่ไดทําการจองเอาไวกอนหนาน้ี - หนวยงานนั้นๆมีความจําเปนที่จะตองเชาตึกดัวกลาวเน่ืองดวยมีความสําคัญเก่ียวเนื่องทางดาน

ประวัติศาสตร สถาปตยกรรมหรือวัฒนธรรม (ดังไดแสดงในมาตราที่ 3306 (a)(4) หัวขอที่ 40 ตามกฎหมายของประเทศสหรัฐฯ) หรือที่วางภายในตึกอาคารดังกลาว

- การเชาน้ันตองอยูภายใตเง่ือนไขวาพ่ืนที่ทั้งหมดนั้นจะตองไมมากกวา 10,000 ตารางฟุต กฎหมายมาตรา 523 กําหนดใหใชน้ํารอนจํานวน 30 เปอรเซ็นตในตึกอาคารของภาครัฐที่กําลังจะสรางขึ้นใหมและตึกอาคารที่ไดรับการปรับปรุงคร้ังใหญ เพ่ือใหตรงกับความตองการพลังงานความรอนของเครื่องมืออุปกรณผลิตนํ้ารอนที่ใชพลังงานแสงอาทิตย นอกจากน้ันยังเปนการรักษาเคร่ืองมือใหใชงานไดอยางมีประสิทธิภาพ

2.4 การกําหนดประสิทธิภาพของตึก กฎหมายมาตรา 436 เปนมาตราชี้นําใหหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไปทําการจัดตั้ง

สํานักงานและคณะกรรมการที่ใหการสนับสนุนโครงการตึกอาคารสีเขียวที่เปนของภาครัฐ (Federal High-Performance Green Building and Advisory Committee) ซึ่งผูจัดการโครงการน้ันจะตองประสานงานกับหนวยงานอ่ืนๆที่สงเสริมการดําเนินการและรักษามาตรฐานที่เก่ียวของเพ่ือเปนการปรับสภาพแวดลอมใหสะอาดมากย่ิงขึ้น อีกทั้งยังจะตองมีการตรวจสอบและวิเคราะหการปฏิบัติการตามงบประมาณของภาครัฐที่ไดกําหนดขึ้น ตลอดจนคาใชจายในการดําเนินการระยะยาว การรับรองสาธารณูปโภคทั้งใหมและที่มีอยูเดิมเพ่ือใหเปนตึกอาคารที่ใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ และการใหขอเสนอแนะแกรัฐบาลกลาง

กฎหมายมาตรา 421 เปนมาตราที่มีการชี้นําใหกระทรวงพลังงานทําการแตงตั้งผูดําเนินการและ

กอตั้งสํานักงานที่มีหนาที่รับผิดชอบเก่ียวกับโครงการตึกอาคารสีเขียว (Office of High-Performance

219

Green Buildings (OBT)) เพ่ือชวยประสานงานทางดานขอมูลและกระจายกิจกรรมที่มีจุดมุงหมายเพื่อเปนการขยายโครงการเขาไปสูภาคธุรกิจ

กฎหมายมาตรา 439 เปนมาตราที่ชี้นําใหหนวยงานบริหารทางดานการบริการท่ัวไป (General

Service Administration) ทําการตรวจสอบดูแลการใชและออกแบบแผนงานปจจุบันเพ่ือเปนการกระตุนการใชอุปกรณไฟฟาที่มีประสิทธิภาพในการทํางาน รวมถึงการใชแหลงพลังงานใตดินในการผลิตพลังงาน และการใชเทคโนโลยีตางๆในกลุมสาธารณูปโภคที่มีหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไปเขามาเก่ียวของ

กฎหมายมาตรา 441 ไดมีการเพิ่มระยะเวลาจาก 25 ปในกฎหมายฉบับกอนหนาน้ีใหเปนระยะเวลา

นานถึง 40 ป เพ่ือดําเนินการตามวัตถุประสงคในการคํานวณการดําเนินการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ

2.5 การตรวจวัดปริมาณการใชพลังงาน กฎหมายมาตรา 434(b) ไดทําการแกไขกฎหมายมาตรา 543(e)(1) ของกฎหมายสงวนพลังงาน

แหงชาติ (NECPA) ดวยการเพิ่มเติมเน้ือความดังตอไปน้ีเขาไปในยอหนาที่สอง “ภายในระยะเวลาไมเกินวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2559 หนวยงานภาครัฐแตละหนวยงานจะตองทําการติดตั้งหนวยวัดสําหรับกาซธรรมชาติและไอน้ํา เพ่ือใหเปนไปตามขอเสนอแนะที่ไดรับมาจากเลขาธิการกระทรวงพลังงานในยอหนาที่สองของตัวกฎหมาย”

2.6 การทําสัญญาเก่ียวกับการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ รัฐบาลกลางไดแสดงความสนใจในการรวมมือที่จะจัดทําสัญญาเก่ียวกับการใชพลังงานอยาง

ประหยัดและมีประสิทธิภาพ (Energy Savings Performance Contracts (ESPCs)) โดยการขอความรวมมือจากหนวยงานตางๆของภาครัฐตามกฎหมายนโยบาย เพ่ือลดภาวะพ่ึงพาพลังงานนําเขาจากตางประเทศและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2550 (EISA) หัวขอที่ 5 หัวขอยอย B ซึ่งมีขอกําหนดตางๆดังตอไปน้ี - กฎหมายมาตรา 511 ไดทําการยกเลิกขอกําหนดที่รัฐบาลกลางไดรายงานเอาไวกอนหนาน้ีเก่ียวกับ

สัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) โดยการยกเลิกโครงการที่ใชงบประมาณเกิน 10 ลานเหรียญสหรัฐฯ

- กฎหมายมาตรา 512 เปนมาตราที่มีความยืดหยุนในการขอเงินสนับสนุนที่ใชในสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) ดวยการอนุมัติใหมีการใชเงินสนับสนุนรวมกันระหวางเงินสนับสนุนที่ไดจัดเตรียมเอาไวและเงินสนับสนุนที่ไดรับจากสถาบันเงินกู

220

- กฎหมายมาตรา 513 กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐดําเนินการตามนโยบายสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) ภายในระยะเวลา 25 ปหรือการกําหนดเง่ือนไขตางๆท่ีควรจะมี นอกเหนือจากน้ันกฎหมายมาตรานี้ยังกําหนดขอบขายในการประหยัดพลังงานเพื่อใหบรรลุถึงเปาหมายตามที่ไดกําหนดเอาไว และยังเปนการชี้นําใหหนวยงานตางๆของภาครัฐทําการขยายสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) เพ่ือเปนการสรางรูปแบบขอกําหนดตางๆตามหัวขอยอยของกฎหมายฉบับนี้

- กฎหมายมาตรา 514 เปนมาตราที่อนุมัติสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) เปนการถาวร

- กฎหมายมาตรา 515 ไดขยายคําจํากัดความของการประหยัดพลังงาน รวมถึงการเพิ่มการใชพลังงานจากแหลงพลังงานที่มีอยูโดยการใชงานรวมกับพลังงานความรอน นอกจากน้ันยังเปนการเพ่ิมการใชพลังงานไฟฟาหรือพลังงานความรอนที่มีเหลือจากแหลงผลิตพลังงานทดแทนที่มีอยูหรือดวยการปฏิบัติการรวม และยังเปนการเพ่ิมการใชแหลงพลังงานน้ําอยางมีประสิทธิภาพ

- กฎหมายมาตรา 516 ไดอนุมัติหนวยงานตางๆของภาครัฐในการรักษามาตรฐานการประหยัดปริมาณพลังงานและนํ้าที่ไดรับจากโปรแกรมที่สรางแรงจูงใจในการปฏิบัติการ

- กฎหมายมาตรา 517 ไดอนุมัติเงินสนับสนุนจํานวน 750,000 เหรียญสหรัฐฯตอป เปนระยะเวลา 5 ปใหกับโครงการเพ่ือฝกพนักงานที่เก่ียวของกับการทําสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs)

- กฎหมายมาตรา 518 ชี้นําใหกระทรวงกลาโหม (Department of Defense) และกระทรวงพลังงาน (Department of Energy) ทําการศึกษาแนวโนมการใชสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (ESPCs) ที่ไมมีความเก่ียวของกับตึกอาคาร ซึ่งคลอบคลุมไปถึงการใชพลังงานของยานพาหนะและเครื่องมือที่เปนของหนวยงานภาครัฐที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาหรือขนสงน้ํา

2.7 การใชผลิตภัณฑที่สงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2550 (EISA) ไดแสดงการสนับสนุนการใชผลิตภัณฑที่สงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีขอกําหนดตางๆ ดังตอไปน้ี - กฎหมายมาตรา 522 ไดหามซ้ือหลอดไฟฟาที่ใหแสงสวางจากขดลวดไฟฟา (Incandescent Light) เพ่ือ

ใชในตึกอาคารสํานักงานรักษาความปลอดภัยริมฝงทะเล ยกเวนในสภาวะที่จําเปน - กฎหมายมาตรา 524 ใหการสนับสนุนหนวยงานตางๆของภาครัฐในการลดการใชพลังงานจากเครื่องมือ

อุปกรณที่อยูในหมวดแสตนบาย ดวยการหันมาใชเคร่ืองมืออุปกรณที่ใชงานจริง

221

- กฎหมายมาตรา 525 ตองการใหรัฐบาลกลางมุงเนนการใชผลิตภัณฑที่ไดการรับรองจากเอ็นเนอรจีสตารและผลิตภัณฑที่ไดรับการรับรองการออกแบบเกี่ยวกับโครงการการจัดการพลังงานของภาครัฐ (Federal Energy Management Program Designated Product)

- กฎหมายมาตรา 526 ไดหามมิใหหนวยงานตางๆของภาครัฐจัดหาเชื้อเพลิงที่สังเคราะหขึ้นจากถานหินหรือเศษพลาสติก (Synfuel) มาใช นอกเสียจากวาการสันดาปของกาซที่ทําใหเกิดภาวะโลกรอนนั้นมีปริมาณที่นอยกวาการเผาไหมที่เกิดจากแหลงพลังงานปโตรเลียม

2.8 การจัดเสนอรายงานของสํานักงานจัดการและงบประมาณ

กฎหมายมาตรา 527 ไดแนะนําใหหนวยงานของภาครัฐที่ทํางานเกี่ยวของกับขอบังคับตางๆในหัวขอดังตอไปน้ี ทําการเสนอรายงานประจําปเพ่ือแสดงวิธีการที่ชวยปรับปรุงและสงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ และเพื่อลดคาใชจายทางดานพลังงานและการลดปริมาณการเผาไหมของกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก

กฎหมายมาตรา 528 ไดมีการกําหนดใหสํานักงานการจัดการและงบประมาณ (OMB) ทําการเสนอ

รายงานใหกับรัฐบาลกลางเพ่ือ - เปนการสรุปยอขอมูลและทําการรายงานตามกฎหมายมาตรา 527 - เปนการประเมินความกาวหนาในชวงเวลาที่ผานมาที่เปนการสนองตอวัตถุประสงคของกฎหมายมาตรา

527 - เปนการแนะนําขอควรปฏิบัติเพ่ิมเติมที่จําเปนเพื่อเปนการดําเนินการใหเปนไปตามวัตถุประสงคที่ได

กําหนดเอาไว

2.9 การลดปริมาณการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียมและเพ่ิมปริมาณการใชพลังงานที่ไดจากเชื้อเพลิงทดแทน กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการลดภาวะพึ่งพาและความปลอดภัยทางดานพลังงานประจําป

พ.ศ. 2550 (EISA) หัวขอ I หัวขอยอย C มาตรา 141 ไดทําการแกไขมาตรา 303 ของกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ซึ่งเปนกฎหมายที่รวมถึงคําจํากัดความของหนวยงานภาครัฐ ยานพาหนะขนาดกลาง รวมถึงการกําหนดขอบเขตหนาที่ในความรับผิดชอบของสมาชิก กฎหมายมาตราน้ียังหามหนวยงานตางๆของภาครัฐทําการซ้ือหรือใชยานพาหนะขนาดเล็กหรือขนาดกลางที่มีการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกที่ไมตรงตามขอกําหนดที่ไดแจงแจกอยูในหัวขอยอยน้ี หรือหนวยงานอาจจะทําการแสดงใหเห็นวาหนวยงานนั้นๆไดใชนโยบายที่สนับสนุนการลดคาใชจายที่เกิด

222

จากการลดปริมาณการใชพลังงานจากกาซปโตรเลียมเพ่ือเปนการแสดงใหเห็นถึงการลดการใชปริมาณเชื้อเพลิงที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก กฎหมายมาตรา 142 กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐดําเนินการลดปริมาณการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียมใหไดถึง 20 เปอรเซ็นตตอป และเพ่ิมปริมาณการใชพลังงานที่ผลิตไดจากเชื้อเพลิงทดแทนเปนจํานวน 10 เปอรเซ็นตตอปภายในป พ.ศ. 2558 เม่ือเทียบกับปริมาณการใชในป พ.ศ. 2548 แผนงานการดําเนินงานนั้นจะถูกกําหนดขึ้นโดยกระทรวงพลังงานและหนวยงานตางๆของภาครัฐ ซึ่งจะตองทําการรายงานผลความคืบหนาเปนประจําทุกป กฎหมายมาตรา 246 ไดกําหนดใหแตละหนวยงานทําการติดตั้งปมเชื้อเพลิงทดแทนอยางนอยหนึ่งแหงที่ศูนยกลางเชื้อเพลิงของภาครัฐภายในป พ.ศ. 2553 และตองเสนอรายงานประจําปไปยังรัฐบาลกลางเพ่ือเปนการรายงานผลที่สนองตอนโยบายนี้ (DOE: EERE: Energy Independence and Security Act, 2009) 3. คําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 (Executive Order 13423)

คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 วาดวยเร่ืองการจัดการเพื่อสรางความม่ันคงทางดานสิ่งแวดลอม พลังงานและการขนสงเพ่ือเปนการสนับสนุนวัตถุประสงคหลักที่มีของรัฐบาลกลาง ซึ่งคําส่ังฉบับนี้ไดออกเปนกฎหมายเม่ือวันที่ 24 มกราคม พ.ศ. 2550 และคําสั่งฉบับน้ียังไดตั้งวัตถุประสงคที่มีความ ทาทายมากยิ่งขึ้นกวากฎหมายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 และเปนคําสั่งที่ใชแทนคําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13123 และคําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13149

คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ไดตั้งขอกําหนดหลายๆดานเกี่ยวกับการจัดการพลังงานของภาครัฐและสิ่งแวดลอม ซึ่งรวมถึงหัวขอตางๆดังตอไปน้ี

3.1 การจัดเตรียมรูปแบบของระเบียบการที่จําเปน

จากการหารือกับผูอํานวยการของสํานักงานการจัดการและงบประมาณ ประธานคณะกรรมการควบคุมสิ่งแวดลอมไดออกแผนการและขอกําหนดในการดําเนินการตามคําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ซึ่งแบบแผนการจัดการดังกลาวนั้นไดแจกแจงรายละเอียดในการรับผิดชอบเก่ียวกับการรวมมือประสานและการดูแลควบคุมตามคําส่ังของผูบริหารระดับสูง อีกทั้งยังครอบคลุมถึงวิธีการดําเนินการของหนวยงานตางๆในการปฏิบัติการเพ่ือใหบรรลุถึงวัตถุประสงคที่ไดตั้งเอาไว

3.2 การลดปริมาณการใชพลังงาน คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐใชพลังงานที่ไดจาก

การผลิตจากเชื้อเพลิงทดแทนอยางนอยครึ่งหนึ่งของพลังงานทั้งหมดที่ตองการ ซึ่งเปนขอกําหนดภายใต

223

กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (EPAct 2005) โดยเริ่มใชตั้งแตวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2542 เปนตนไป

3.3 การเพิ่มปริมาณการใชพลังงานทดแทน

เพ่ือเปนการดําเนินการตามนโยบายที่กําหนดเอาไวในคําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 นั้น หนวยงานตางๆจะตองใชพลังงานทดแทนเปนจํานวนอยางนอยคร่ึงหนึ่งของพลังงานทั้งหมดที่ตองการใชภายในหนวยงานนั้นๆ

ทั้งน้ีเพ่ือเปนการขยายการใชงานที่มากขึ้นในอนาคตค หนวยงานตางๆควรที่จะทําการดําเนินการผลิตพลังงานภายในพื้นที่ของหนวยงานนั้นๆ และหนวยงานของภาครัฐยังสามารถซ้ือพลังงานทดแทนเพ่ือชวยใหเปนไปตามวัตถุประสงคตามขอกําหนดของคําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423

ขอมูลทั่วไปเกี่ยวกับการจัดการโครงการผลิตและใชพลังงานทดแทนสามารถสืบคนไดจากเว็บไซด

โปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐ (Federal Energy Management Program) พรอมกันน้ีหนวยงานดังกลาวยังไดเสนอขอมูลที่เก่ียวกับการจัดการโครงการใหแกหนวยงานตางๆ ที่ชวยในการตัดสินใจ เชน ราคาและคาใชจายในการผลิตพลังงานทดแทนสําหรับหนวยงานนั้นๆ ซึ่งสามารถสรุปไดวาแนวทางในการเลือกพลังงานทดแทนตามโปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐ (Federal Energy Management Program (FEMP)) จะแสดงรายละเอียดและเปนตัวชวยเพื่อใหหนวยงานตางๆสามารถเลือกโครงการไดอยางเหมาะสมกับความตองการของสถานภาพที่เปนอยูและคําสั่งจากผูบริหารระดับสูง

3.4 การลดปริมาณการใชนํ้า

คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 มีคําส่ังใหหนวยงานตางๆของภาครัฐลดปริมาณการใชน้ําเปนปริมาณ 2 เปอรเซ็นตในแตละปงบประมาณจนถึงป พ.ศ. 2558 (แกลลอนตอตารางฟุต) จากปริมาณการใชน้ําจํานวน 16 เปอรเซ็นตของปริมาณน้ําทั้งหมดที่ใชในปงบประมาณ พ.ศ. 2550 ดังแสดงใน ตารางที่ 8.3

224

ตารางที ่8.3 แสดงปริมาณการใชน้ําที่ลดลงตามลําดับ

(ที่มา: DOE: EERE: Reducing Water Intensity) ปงบประมาณ จํานวนเปอรเซ็นตที่

ลดลง 2551 2 2552 4 2553 6 2554 8 2555 10 2556 12 2557 14 2558 16

แผนงานการจัดการพลังงานของภาครัฐไดพัฒนาแนวทางตางๆ เพ่ือชวยหนวยงานของภาครัฐ

สามารถดําเนินการตามวัตถุประสงคในการลดปริมาณการใชพลังงานน้ํา ไดแก - การสรางพ้ืนฐานในการปฏิบัติการและการทําใหบรรลุวัตถุประสงคในการสงวนน้ําตามคําส่ังจากผูบริหาร

ระดับสูงฉบับที่ 13423 - โปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐ (FEMP) ยังไดทําการจัดเตรียมขอมูลใหกับผูจัดการทางดาน

พลังงานเกี่ยวกับวิธีการใชน้ําอยางมีประสิทธิภาพ พรอมดวยขอมูลเก่ียวกับน้ําในรูปแบบที่ใชกับคอมพิวเตอรที่ผานการวิเคราะหแนวโนมในการประหยัดนํ้าและพลังงาน

3.5 การออกแบบและการปฏิบัติการของตึกอาคารใหมีการใชพลังงานทดแทน

คําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐที่มีโครงการการกอสรางหรือโครงการปรับปรุงตึกอาคารดําเนินการตามนโยบายหนวยงานภาครัฐในการสรางตึกอาคารที่มีการใชพลังงานทดแทนอยางมีประสิทธิภาพประจําป พ.ศ. 2549 (2006 Federal Leadership in High Performance and Sustainable Buildings Memorandum of Understanding (MOU)) ซึ่งไดรับอนุมัติจากการประชุมที่ทําเนียบขาวในหัวขอเก่ียวกับตึกอาคารของภาครัฐที่ใชพลังงานทดแทน ซึ่งนโยบายฉบับน้ียังกําหนดใหตึกอาคารจํานวน 15 เปอรเซ็นตของตึกอาคารที่เปนของรัฐทั้งหมดใชพลังงานทดแทนตามขอกําหนดที่ไดเสนอเอาไวในปงบประมาณ พ.ศ. 2558

225

คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 วาดวยเรื่องเก่ียวกับการใชพลังงานทดแทนนั้นรวมถึงการตรวจสอบขอกําหนดตางๆเกี่ยวกับการกอสรางตึกอาคาร ขอกําหนดใหมๆสําหรับตึกอาคารที่มีอยู ความกระจางชัดของรายงานในการบันทึกขอมูลพ้ืนฐานของพลังงานทดแทนในขอมูลโดยรวมเกี่ยวกับทรัพยสินอาคารของภาครัฐ และการอธิบายเกี่ยวกับการคํานวณปริมาณจํานวนตึกและพื้นที่เปนตารางฟุตที่สอดคลองกับขอกําหนดที่ทําการบันทึกขอมูลในบัตรคะแนนของหนวยงานตางๆ

3.6 การจัดการการใชยานพาหนะที่เปนของภาครัฐ

คําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐที่มียานพาหนะตั้งแต 20 คันขึ้นไปตองลดปริมาณการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียมเปนจํานวน 2 เปอรเซ็นตในแตละปเม่ือเทียบกับปริมาณการใชเชื้อเพลิงประเภทตางๆในปงบประมาณ พ.ศ. 2548 ซึ่งหนวยงานตางๆของภาครัฐจะตองเพ่ิมปริมาณการใชเชื้อเพลิงทดแทนเปนปริมาณ 10 เปอรเซ็นตตอปเม่ือเปรียบเทียบกับปที่ผานมา นอกจากนั้นคําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 ยังครอบคลุมไปถึงการใชยานพาหนะที่ใชพลังงานผสมระหวางเชื้อเพลิงกับไฟฟาอีกดวย แผนงานการจัดการพลังงานของภาครัฐไดพัฒนารายการขอมูลที่เปนจริงเพ่ือใชในการอางอิงโดยการรวบรวมกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (EPAct 2005) และคําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13423 (E.O.13423) ซึ่งแผนงานพัฒนาเทคโนโลยียานพาหนะตามที่หนวยงานสงเสริมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและพลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงาน (Energy Efficiency and Renewable Energy) นั้นสามารถจัดไดวาเปนแหลงขอมูลอีกแหงหนึ่งที่ใหบริการขอมูลเกี่ยวกับการลดปริมาณการใชเชื้อเพลิงปโตรเลียม ขอมูลทั่วไปเก่ียวกับเชื้อเพลิงทดแทน ตลอดจนขอมูลทั่วไปเก่ียวกับยานพาหนะที่ใชพลังงานรวม (DOE: EERE: Executive Order 13423) 4. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 (Energy Policy Act of 2005)

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 ไดตั้งวัตถุประสงคตางๆเก่ียวกับการจัดการพลังงานที่ใชงานในหนวยงานของภาครัฐและรถยนตพาหนะซ่ึงกฎหมายฉบับนี้ไดมีการแกไขกฎหมายบางสวนในกฎหมายนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ

กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 ไดตั้งขอกําหนดเก่ียวกับการจัดการพลังงานของภาครัฐในดานตางๆรวมถึง

4.1 การตรวจวัดปริมาณและการรายงาน

กฎหมายมาตรา 103 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 แสดงขอกําหนดเก่ียวกับการวัดปริมาณการใชพลังงานและหนาที่ดังตอไปน้ี

226

- แนะนําใหตึกอาคารทั้งหมดของภาครัฐไดรับการตรวจวัด “...สําหรับวัตถุประสงคในการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและการลดคาใชจายในการใชพลังงานไฟฟาในตึกตางๆ...” ภายในวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2555 เคร่ืองมือในการวัดหรือเคร่ืองตรวจวัดจะตองสรุปแสดงขอมูลเปนรายวันและวัดปริมาณการใชกระแสไฟฟาเปนรายชั่วโมง ซึ่งเครื่องมือเหลาน้ีจะตองใชเพ่ือเปนประโยชนสูงสุดตามนโยบายที่กําหนด

- แนะนําเลขาธิการทางดานพลังงานในการพัฒนาแนวทางในการดําเนินการ ซึ่งขอแนะนําการตรวจวัดพลังงานไฟฟาภายในตึกอาคารตางๆของภาครัฐน้ันไดออกสูสาธารณะเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ พ.ศ. 2549

- กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐทําการเสนอรายงานตอกระทรวงพลังงานเกี่ยวกับแผนงานการจัดการที่แจกแจงความรับผิดชอบสวนบุคคลเพ่ือใหเปนไปตามวัตถุประสงค และเพื่อเปนขอมูลในการตัดสินใจของหนวยงานตางๆเกี่ยวกับระบบการวัดปริมาณพลังงานวาเหมาะสมกับสถานการณหรือสภาพที่เปนอยูหรือไม

4.2 การจัดหาผลิตภัณฑที่ประหยัดพลังงาน

กฎหมายมาตรา 104 ของกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 กําหนดใหหนวยงาน แตละหนวยงานดําเนินการตามกฎเกณฑอยางตอเนื่องโดยการใชผลิตภัณฑที่ผานการรับรองจากเอ็นเนอร จีสตาร และโปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐเน่ืองจาก

“การจัดหาผลิตภัณฑที่จะนํามาใชในหนวยงานนั้นตองคํานึงถึงคุณสมบัติของพลังงานที่ผลิตภัณฑและระบบนั้นๆตองการใช รวมถึงขอกําหนดในการดําเนินการ ลักษณะของโครงการ การกอสราง การพัฒนาปรับปรุงสถานที่และสัญญาเก่ียวกับการบริการ ซึ่งรวมถึงรายละเอียดเกี่ยวกับความสิ้นเปลืองในการใชพลังงานของผลิตภัณฑและระบบ และปจจัยตางๆในการประเมินขอเสนอที่ไดรับในการจัดหาผลิตภัณฑเพ่ือใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ”

ซึ่งสามารถหาขอมูลเพ่ิมเติมเก่ียวกับผลิตภัณฑไดจาก - กฎการเสนอผลิตภัณฑ (10 CFR Part 436) ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับหลักการของรัฐบาลในการจัดหาผลิต

ภัณฑที่ใชพลังงานอยางประหยัด - คําแนะนําในการสรางกฎเกณฑ (RIN Number 1904-AB68) ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับหลักการของรัฐบาลใน

การจัดหาผลิตภัณฑเพ่ือใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ - รายการผลิตภัณฑที่ไดรับการรับรองจากโปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐ

4.3 การทําสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัด กฎหมายมาตรา 105 เปนมาตราขยายในเรื่องสัญญาเก่ียวกับการใชพลังงานอยางประหยัดและมี

ประสิทธิภาพตั้งแตวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2546 จนถึงวันที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2559 (Energy Savings Performance Contracts (ESPCs))

227

4.4 การตั้งมาตรฐานการสรางตึกอาคาร กฎหมายมาตรา 109 ของกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2548 กลาวถึงขอกําหนดซ่ึง

เก่ียวของกับมาตรฐานที่จะตองมีในการสรางตึกอาคารดังตอไปน้ี - กําหนดใหตึกอาคารเชิงพาณิชยหรือที่พักอาศัยที่เปนของภาครัฐจะตองออกแบบใหอยูภายใตมาตรฐาน

ของหนวยงานที่มีชื่อวา American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers หรือกฎหมายพลังงานนานาชาติ (International Energy Code) เปนจํานวน 30 เปอรเซ็นต

- หลักการณตางๆท่ีเก่ียวกับกฎในการออกแบบท่ีใชพลังงานทดแทนสําหรับตึกอาคารใหม - กําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐทําการแจงรายชื่อตึกอาคารใหมที่นําเสนอในรายการงบประมาณ

ขององคกรดวยการแสดงรายชื่อตึกอาคารที่สรางตามมาตรฐานหรือสรางไดเกินกวามาตรฐานที่กําหนด ซึ่งกระทรวงพลังงานจะตองทําการรายงานดังกลาวในรายงานประจําปดวย

สําหรับรายละเอียดเพ่ิมเติมน้ันสามารถคนควาไดจาก - กฎระเบียบขั้นสุดทาย (10 CFR Parts 433-435) ที่เก่ียวกับมาตรฐานการสงวนพลังงานสําหรับตึก

อาคารใหมของภาครัฐที่ใชทําการในเชิงธุรกิจ รวมทั้งตึกอาคารสําหรับกลุมครอบครัวทั้งชนิดอาคารสูงและอาคารต่ํา

- การประเมินผลเกี่ยวกับสิ่งแวดลอมตามกฎระเบียบขั้นสุดทาย (DOE/EA1463, 2007) - คําแนะนําตางๆเก่ียวกับการตั้งกฎเกณฑ (Docket EE-RM/STED-02-112)

4.5 ขอบังคับเก่ียวกับการใชพลังงานทดแทน กฎหมายมาตรา 203 ของกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ .ศ. 2548 ไดแสดงรายละเอียด

เก่ียวกับการซ้ือและการใชพลังงานทดแทนโดยหนวยงานตางๆของภาครัฐ รวมถึงขอกําหนดตางๆดังตอไปน้ี - กําหนดปริมาณการใชพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังงานทดแทนจํานวน 3 เปอรเซ็นตหรือมากกวาตั้งแต

ปงบประมาณ พ.ศ. 2550-2552 ซึ่งจะตองมีอัตราที่เพ่ิมขึ้นอยางนอย 5 เปอรเซ็นตในปงบประมาณ พ.ศ. 2553-2555 และเปนจํานวน 7.5 เปอรเซ็นตในปงบประมาณ พ.ศ. 2556 และปงบประมาณตอจากน้ันไป

- จัดใหคะแนนพิเศษเปนสองเทาสําหรับหนวยงานตางๆของภาครัฐ ถาพลังงานไฟฟาที่ไดจากพลังงานทดแทนน้ันมีการผลิตในบริเวณตางๆดังตอไปน้ี เชน พลังงานไฟฟาเกิดจากพลังงานทดแทนที่ผลิตในบริเวณนั้นๆเอง พลังงานที่ไดเกิดจากการผลิตบนพื้นที่ของรัฐบาลกลางหรือพลังงานที่เกิดจากการผลิตบนพื้นที่ของชาวอเมริกันด้ังเดิม

- การใหคําจํากัดความของพลังงานทดแทน กลาวคือพลังงานไฟฟาที่ไดจากการผลิตของแสงอาทิตย ลม ชีวมวล กาซที่ไดจากแหลงขยะมูลฝอย ทะเล (ซึ่งรวมถึงกระแสคลื่น คลื่น กระแสนํ้าและความรอน) ความรอนใตพิภพ ขยะมูลฝอยจากเทศบาลที่เปนของแข็ง หรือพลังงานที่ไดจากการผลิตของกระแสน้ํา

228

ซึ่งมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นหรือมีปริมาณเพิ่มขึ้นจากโครงการพลังงานที่ไดจากการผลิตของกระแสน้ําที่มีอยูเดิม

กฎหมายมาตรา 204 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ .ศ. 2548 วาดวย

การใชพลังงานที่ไดจากแผนรับพลังงานจากแสงอาทิตยในตึกอาคารสาธารณะ รวมถึงขอกําหนดตางๆดังตอไปน้ี - การจัดตั้งแผนงานพลังงานแสงอาทิตยในเชิงธุรกิจสําหรับตึกอาคารของภาครัฐ - กําหนดการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตยเปนจํานวน 20,000 ระบบในตึกอาคารของภาครัฐภายในป

พ.ศ. 2553

4.6 การใชเชื้อเพลิงทดแทน กฎหมายมาตรา 701 กําหนดใหรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงไดสองชนิดจะตองใชเชื้อเพลิงทดแทนเพ่ือเปน

การสนองตอกฎหมายมาตรานี้ ยกเวนในกรณีที่เลขาธิการกระทรวงพลังงานไดใหการยกเวนวารถยนตนั้นๆมีคุณสมบัติบางประการที่ควรไดรับการยกเวนการใชเชื้อเพลิงทดแทน (DOE: EERE: Energy Policy Act of 2005) 5. คําสั่งจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13221 (Executive Order 13221)

คําส่ังจากผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13221 วาดวยการใชอุปกรณไฟฟาที่อยูในหมวดประหยัดไฟเพ่ือรอปฏิบัติการหรือที่เรียกวาหมวดสแตนบาย (Standby Mode) ซึ่งเปนการกําหนดใหหนวยงานตางๆของภาครัฐจัดซ้ืออุปกรณเคร่ืองมือที่ปรับเขาสูหมวดสแตนบายโดยอัตโนมัติเพ่ือเปนการประหยัดพลังงานไฟฟา ทั้งน้ีคําสั่งฉบับดังกลาวไดออกเปนกฎหมายเม่ือวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2544 ขอกําหนดสําหรับการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและการใชระบบปดแบบสแตนบาย ขอกําหนดในสวนน้ีทําการแสดงขอกําหนดหลักๆตามคําส่ังผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13221 ซึ่งรายการดังตอไปน้ีจัดทําขึ้นเพื่อใชในการอางอิงเทาน้ัน - หนวยงานตางๆของภาครัฐจะตองซ้ือผลิตภัณฑที่ใชพลังงานไมเกินหนึ่งวัตตเม่ือผลิตภัณฑนั้นอยูใน

ระบบปดแบบสแตนบาย รวมถึงการเลือกซ้ือผลิตภัณฑที่ไมมีระบบปดแบบสแตนบายแตสามารถตอเขากับระบบปดแบบสแตนบายจากภายนอกระบบได ซึ่งถาผลิตภัณฑเหลาน้ันไมไดมีการจัดจําหนาย หนวยงานตางๆอาจจะซื้อผลิตภัณฑที่ใชพลังงานที่ต่ําที่สุดเม่ือผลิตภัณฑนั้นอยูในระบบปดแบบสแตนบาย

- หนวยงานตางๆสามารถใชขอกําหนดเหลาน้ีในการเลือกซ้ืออุปกรณหรือผลิตภัณฑ หรือเม่ือใดก็ตามที่คุณสมบัติและการปฏิบัติการของผลิตภัณฑไมมีคุณสมบัติตามที่ไดกําหนดเอาไว

229

- ทั้งนี้ภายในวันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2544 กระทรวงพลังงาน กระทรวงกลาโหมและหนวยงานที่ใหบริการท่ัวไปจะตองสรุปรายการคุณสมบัติตางๆของผลิตภัณฑใหเปนไปตามขอกําหนดที่ไดแจกแจงเอาไว ซึ่งกระทรวงพลังงานจะเปนหนวยงานที่ทําการสรุปและออกคําส่ังยุติการใชผลิตภัณฑที่ไมไดมาตรฐานบางชนิด

แผนงานการจัดการพลังงานของภาครัฐไดเสนอแหลงขอมูลเพ่ือสนับสนุนหนวยงานตางๆของ

ภาครัฐในการดําเนินการตามคําสั่งของผูบริหารระดับสูงฉบับที่ 13221 รวมถึงหัวขอตางๆดังตอไปน้ี เชน รายการผลิตภัณฑที่ไดรับการรับรองจากเอ็นเนอรจีสตาร หรือผลิตภัณฑที่ไดรับการรับรองจากโปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐ ตลอดจนการเสนอขอแนะนําจากโปรแกรมการจัดการพลังงานของภาครัฐในการซื้อผลิตภัณฑที่ใชพลังงานต่ํา (DOE: EERE: Executive Order 13221)

6. กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (Energy Policy Act of 1992)

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดแกไขกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ รวมถึงการตั้งวัตถุประสงคการจัดการพลังงานเอาไวหลายรูปแบบซ่ึงรายละเอียดน้ันไดแสดงไวตามหัวขอดังตอไปน้ี

6.1 คําจํากัดความ

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดใหจํากัดความหมายของคําวา “ผูจัดการดานพลังงานที่ไดผานการฝกอบรมมาแลว (Trained Energy Manager)” หมายถึง “บุคคลคนบุคคลหนึ่งซ่ึงมีคุณสมบัติในความเปนมืออาชีพหรือเปนผูที่ไดรับการศึกษาพ้ืนฐานเก่ียวกับระบบการผลิตพลังงาน การสรางกฎขอบังคับเก่ียวกับพลังงานและมาตรฐานของผูชํานาญการ การประเมินผลและการจัดการพลังงาน วิธีการจัดการทางดานการเงินของระบบพลังงาน การคนหาและประเมินราคาเชื้อเพลิง รวมถึงการใชเครื่องมือในการสํารวจและตรวจสอบ”

6.2 การสงวนปริมาณนํ้า กฎหมายมาตรา 152 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (Energy

Policy Act of 1992 (EPAct 1992)) ไดแกไขกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ (NECPA) ดวยการเพิ่มหัวขอเก่ียวกับการสงวนน้ําและการใชพลังงานทดแทนอยางมีประสิทธิภาพตามที่ไดเสนอไวในมาตรา 542

กฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ยังไดแกไขมาตรา 543 ของกฎหมายนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ (NECPA) โดย

230

- การยกเลิกหัวเรื่องที่เก่ียวกับวัตถุประสงคและทําการเพิ่มเติมหัวเรื่องขอบังคับที่จะตองปฏิบัติตาม - การเพ่ิมเติมเร่ืองการใชพลังงานตอตารางฟุตของตึกอาคารตางๆของภาครัฐในปงบประมาณ พ.ศ. 2543

ที่จะตองลดลงอยางนอย 20 เปอรเซ็นตเม่ือเทียบการการใชพลังงานตอตารางฟุตของตึกอาคารตางๆของภาครัฐเม่ือปงบประมาณ พ.ศ. 2528”

- การเพ่ิมเติมขอกําหนดสําหรับหนวยงานภาครัฐในการจัดการดานพลังงาน เชน ภายในวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2548 หนวยงานแตละหนวยงานจะตองทําการติดตั้งเครื่องวัดพลังงานและน้ําภายในตึกของรัฐบาลใหมากท่ีสุดเทาที่จะเปนไปไดเปนเวลายอนหลังไมต่ํากวา 10 ปดวยการใชวิธีการและกระบวนการที่ไดรับการพัฒนาใหเหมาะสมกับมาตรา 544

6.3 การใหเงินสนับสนุนการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพของภาครัฐ

มาตรา 152 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (EPAct 1992) ไดทําการแกไขมาตรา 546 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ (NECPA) ดวยการตั้งกองทุนเงินสนับสนุนพลังงานท่ีมีประสิทธิภาพของภาครัฐเพ่ือจัดหาเงินสนับสนุนใหกับหนวยงานตางๆ เพ่ือเปนการชวยเหลือหนวยงานเหลาน้ันใหดําเนินการตามวัตถุประสงคในการจัดการพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและการใชน้ําอยางประหยัด ทําการกําหนดรายจายที่จําเปนภายในปงบประมาณ พ.ศ. 2537 และปงบประมาณ พ.ศ. 2538 ใหเหมาะสมกับขอเสนอที่มีการแขงขันสูงดวยปจจัย 5 ประการดังตอไปน้ี

1. คาใชจายของโครงการ (ปริมาณที่สามารถประหยัดไดเม่ือเปรียบเทียบอัตราสวนตอการลงทุน) 2. ปริมาณการประหยัดสุทธิที่เปนประโยชนตอรัฐบาล 3. ปริมาณพลังงานที่สามารถประหยัดใหกับรัฐบาลได 4. ปริมาณเงินสนับสนุนที่ไดรับเม่ือหนวยงานไดทําการเสนอความตองการความชวยเหลือทางดาน

การเงิน 5. ปริมาณเงินสนับสนุนที่ไดรับเม่ือเปรียบเทียบกับหนวยงานที่ไมไดเปนของภาครัฐ

ในปงบประมาณ พ.ศ. 2538 นั้นไมไดรับอนุมัติใหใชจายสําหรับโครงการตางๆ ซึ่งโครงการที่ได

นําเสนอทั้งสิ้นจํานวน 114 โครงการในระหวางป พ.ศ. 2537-2538 นั้นไดรับเงินสนับสนุนทั้งสิ้นเพียง 37 โครงการ และจากโครงการตางๆดังกลาวน้ัน โครงการจํานวน 35 โครงการสามารถประหยัดพลังงานไดถึง 5.8 แสนลานบีทียู (Btu) และโครงการจํานวน 2 โครงการมีผลตอการสงวนนํ้าไดถึง 738 ลานลูกบาศกฟุต ซึ่งสามารถประหยัดพลังงานกอนที่จะทําการหักจากเงินที่ใชในการลงทุนเม่ือเริ่มตนไดถึง 54 ลานเหรียญสหรัฐฯ การลงทุนทั้งหมดทางดานพลังงานของรัฐน้ันแสดงใหเห็นถึงปริมาณการประหยัดไดถึง 7.9 ลานเหรียญสหรัฐฯซ่ึงมีผลกับเงินสนับสนุนหนวยงานของภาครัฐถึง 3.6 ลานเหรียญสหรัฐฯ และเปนจํานวนถึง 900,000 ลานเหรียญสหรัฐฯกับหนวยงานที่ไมไดเปนของภาครัฐ โครงการเหลาน้ีไดมีการดําเนินการใน 14 มลรัฐและกรุงวอชิงตัน ดี ซี รวมถึงอีกหน่ึงโครงการที่ตั้งในแถบทะเลแคริเบียน

231

6.4 แผนงานเก่ียวกับสาธารณูปโภคที่สรางแรงจูงใจ กฎหมายมาตรา 152 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดทําการ

แกไขมาตรา 542-550 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายการสงวนพลังงานแหงชาติ (NECPA) โดยแสดงขอมูลเฉพาะที่มีความเกี่ยวของกับแผนงานที่สรางแรงจูงใจทางดานสาธารณูปโภค ซึ่งมีปจจัย 5 ประการ ไดแก

1. หนวยงานตางๆไดรับสิทธิและผลักดันในการประสานกับโครงการตางๆ เพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพของพลังงานและสงวนการใชน้ํา หรือการจัดการปริมาณความตองการของพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากกาซ น้ําหรือแหลงผลิตพลังงานไฟฟา โดยที่ผูบริโภคสามารถใชพลังงานเหลาน้ีไดเหมือนกับสิ่งอํานวยความสะดวกชนิดหน่ึง

2. หนวยงานแตละหนวยงานอาจจะรับเอาเงินทุน สิ่งของหรือบริการจากแหลงสาธารณูปโภคเพ่ือเปนการเพ่ิมการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพหรือเปนการสงวนรักษาน้ํา หรือการจัดการปริมาณความตองการพลังงานไฟฟา

3. หนวยงานตางๆไดรับการผลักดันใหเขารวมในการออกแบบเกี่ยวกับการใชสาธารณูปโภค เชน ไฟฟา น้ําและกาซ ซึ่งในการออกแบบนั้นมีผลโดยตรงตอการจัดการทางดานการเงินที่ใชในการลงทุนและโปรแกรมที่สรางแรงจูงใจตางๆ เพ่ือเปนการแสดงถึงความตองการตางๆที่มีความเฉพาะตัวในการใชงานของแตละหนวยงานนั้นๆ

4. ถาหนวยงานหนึ่งหนวยงานใดมีความประสงคตรงกับหลักเกณฑของโครงการที่มีการสรางแรงจูงใจแลว หนวยงานดังกลาวอาจจะไดรับเงินจากโครงการหรืออาจจะไดรับสิทธิประโยชนอ่ืนๆดวย

5. จํานวนเงินที่จะไดรับคืนน้ันจะมีจํานวนเทากับจํานวนเงินที่หนวยงานนั้นๆสามารถประหยัดพลังงานและน้ําเปนปริมาณ 50 เปอรเซ็นต โดยที่หนวยงานนั้นๆสามารถทําการตรวจวัดปริมาณไดเอง ดวยการดําเนินการจากเงินสนับสนุนที่ไดภายในปงบประมาณหลังจากปงบประมาณ พ.ศ. 2535

6.5 แผนงานที่สรางแรงจูงใจที่เก่ียวกับดานการเงิน

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (EPAct 1992) ไดเสนอแนะเลขาธิการใหมีการหารือกับหนวยงานที่สนับสนุนการจัดการดานพลังงานระหวางหนวยงาน (International Energy Management Task Force (IATF)) เพ่ือสรางแผนงานโบนัสทางดานการเงินโดยใหเงินรางวัลแกผูจัดการทางดานพลังงานของหนวยงานภาครัฐที่มีผลงานที่มีคุณภาพ กฎหมายฉบับนี้ไดมีการอนุมัติใหโครงการที่สรางแรงจูงใจและมีมูลคาของยอดสะสมไมเกิน 250,000 เหรียญสหรัฐฯสําหรับปงบประมาณ พ.ศ. 2536-2538 โครงการเหลาน้ีจะกระจายออกไปโดยมีการรวมประสานงานกับแผนงานที่กระทรวงพลังงานจัดขึ้น

232

6.6 การสาธิตการใชเทคโนโลยีใหม กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 (EPAct 1992) ไดเสนอแนะ

เลขาธิการใหมีการรวมมือกับหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไป (GSA) ในการสรางแผนงานที่มีการสาธิตเทคโนโลยีใหมดวยการติดตั้งเครื่องมือเพ่ือสงวนการใชพลังงานในสถานที่ทํางานของภาครัฐ

6.7 การใหเงินสนับสนุนการบริการทั่วไปใหแกตึกอาคารของภาครัฐ เงินสนับสนุนที่อยูในกฎหมายเก่ียวกับการบริการและอสังหาริมทรัพยของรัฐประจําป พ.ศ. 2492

มาตรา 210(f) ไดถูกแกไขดวยการตั้งชื่อกองทุนที่เรียกวา “กองทุนตึกอาคารของภาครัฐ” นอกจากน้ันกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ยังใหอํานาจแกกลุมผูบริหารในการรับหรือจัดสรรกองทุนเพ่ือจัดการกิจกรรมที่เก่ียวกับการจัดการพลังงานและดําเนินการตามขอกําหนดตางๆตามรายการที่แสดงไวในกฎหมายมาตรา 153

6.8 การทําสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดอนุมัติใหหนวยงานตางๆของ

ภาครัฐเขารวมทําสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ (Energy Savings Performance Contracts (ESPCs) เน่ืองจาก - สัญญาฉบับดังกลาวเปนการตรวจสอบพลังงานประจําปและกําหนดระยะเวลา และเง่ือนไขของการจายเงินจากรัฐบาลและการรับรองผลของการดําเนินการอยางมีประสิทธิภาพ

- จํานวนเงินที่หนวยงานตางๆจะทําการชําระคาบริการตางๆประจําป รวมถึงคาใชจายสําหรับผูมีหนาที่รับผิดชอบเก่ียวกับการใชพลังงาน เม่ือรวมกันแลวจะตองเปนจํานวนที่ไมเกินจากที่หนวยงานนั้นๆจะตองจายใหแกคาใชบริหารตางๆและผูมีหนาที่รับผิดชอบโดยที่ไมมีสัญญาการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ

- หนวยงานตางๆภาครัฐอาจจะเขารวมในสัญญาฯ ที่จัดเตรียมโดยผูมีหนาที่รับผิดชอบที่ใหการรับรองปริมาณพลังงานที่ประหยัดไดนั้นจะตองมีมูลคามากกวาหน้ีสะสม

- หนวยงานตางๆของภาครัฐอาจจะเขารวมในสัญญาที่มีระยะเวลายาว แตจะตองเปนสัญญาที่มีระยะเวลาไมเกิน 25 ป

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ยังกําหนดใหกระทรวงพลังงานออก

กฎสําหรับสัญญาการใชพลังงานอยางประหยัดและมีประสิทธิภาพ ทั้งน้ีกฎตางๆน้ันจะมีผลบังคับใชกับบริษัทตางๆท่ีเขารวมสัญญาฯดังกลาว ทั้งน้ีการรายงานขอกําหนดตางๆและเวลาที่พระอาทิตยตกนั้นเกิดขึ้นภายใตกฎหมายนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535

233

6.9 การสรางกลุมตรวจสอบการใชพลังงาน กฎหมายมาตรา 158 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 กําหนดให

ตั้งกลุมผูตรวจสอบพลังงานสําหรับหนวยงานตางๆของภาครัฐ และสรางระบบควบคุมการปรับปรุงการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพใหกับหนวยงานของภาครัฐ

6.10 การใชผลิตภัณฑที่ใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ

มาตรา 161 ของกฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 กําหนดใหหนวยงานบริหารทางดานการบริการทั่วไป (GSA) และกระทรวงกลาโหมทําการรวบรวมรายการผลิตภัณฑที่ใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพที่ไดมา ไมวาจะดวยการจัดหาหรือที่มีอยูแลว ตลอดจนจัดทําโปรแกรมที่ใชกําหนดและแสดงรายการผลิตภัณฑที่ใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ

6.11 กฎสําหรับหนวยงานไปรษณียและตึกรัฐบาลกลางของสหรัฐฯ

กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดทําการกําหนดกฎตางๆในการจัดการบริหารทางดานพลังงานใหแกหนวยงานไปรษณียและตึกรัฐบาลกลางของสหรัฐฯ

6.12 การใชเชื้อเพลิงทดแทนกับรถยนตของหนวยงานภาครัฐ กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานป พ.ศ. 2535 ไดจัดตั้งกฎในการใชเชื้อเพลิง

ทดแทนกับรถยนตที่เปนของหนวยงานภาครัฐ โดยท่ีในปงบประมาณ พ.ศ. 2543 และปงบประมาณถัดจากน้ันไป รถยนตจํานวน 75 เปอรเซ็นตที่ใชงานในหนวยงานราชการจะตองเปนรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงทดแทน ซึ่งรถยนตที่มีน้ําหนักต่ํากวา 8,500 ปอนดนั้นจัดใหเปนรถยนตที่มีกําลังใชงานขนาดเล็ก (Light-duty Vehicle) ซึ่งขอกําหนดของกฎหมายฉบับนี้ไดกําหนดเอาไววาหนวยงานภาครัฐที่มีรถยนตที่มีกําลังใชงานขนาดเล็กตั้งแต 20 คันขึ้นไปท่ีใชงานในพื้นที่เขตปริมณฑล แตรถยนตที่มีน้ําหนักมากกวา 8,500 ปอนดหรือเปนรถยนตที่ไมไดจอดหรือปฏิบัติการในพื้นที่เขตปริมณฑลนั้นไดรับการยกเวนจากขอกําหนดดังกลาว สวนรถยนตที่ใชในการดําเนินการทางกฎหมายหรือรถยนตที่ใชสําหรับเหตุการณฉุกเฉินและรถยนตที่ใชทางการทหารก็จะไดรับการยกเวนจากกฎดังกลาวเชนกัน สําหรับปงบประมาณ พ.ศ. 2552 และปงบประมาณถัดไป รถยนตจํานวน 75 เปอรเซ็นตของหนวยงานภาครัฐที่ไดกําหนดเอาไวตองเปนรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงทดแทนทั้งสิ้น (DOE: EERE: Energy Policy Act of 1992)

234

นโยบายทั่วไปทางดานพลังงานของรัฐบาลกลาง ขอแนะนําตางๆตามนโยบายพลังงานของประเทศสหรัฐฯ มีดังตอไปน้ี 1. รัฐบาลใหการสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาเก่ียวกับวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี เทคโนโลยีทางดานพลังงานหลายๆดานควรไดรับการสนับสนุนทางดานการเงินจากรัฐบาล เชน โครงการนํารองเพ่ือสรางความสามารถในการแขงขันดานพลังงาน (The President’s American Competitiveness Initiative) ใหการสนับสนุนการพัฒนาในอนาคตดวยการใหเงินสนับสนุนแกสถาบันวิทยาศาสตรแหงชาติ (National Science Foundation หรือ NSF) เพ่ิมขึ้นเปน 2 เทา สถาบันรักษามาตรฐานและเทคโนโลยีแหงชาติ (National Institute of Standards and Technology หรือ NIST) ของกระทรวงพาณิชย และสํานักงานวิทยาศาสตรของกระทรวงพลังงาน และเพ่ือเพ่ิมความกาวหนาของเทคโนโลยีทางดานพลังงานไดจัดใหมีโครงการนํารองเพ่ือสรางความสามารถในการแขงขันทางดานพลังงานโดยไดใหเงินสนับสนุนแกกระทรวงพลังงานทางดานการวิจัยและพัฒนาพลังงานสะอาดเพ่ิมขึ้นถึง 22 เปอรเซ็นตในปงบประมาณ พ.ศ.2550 ซึ่งสภาปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี (President’s Council of Advisors on Science and Technology (PCAST)) ไดเสนอแนะใหรัฐบาลกลางมอบเงินสนับสนุนโครงการนํารองตางๆ ดังกลาวและพิจารณาใหเงินสนับสนุนเพ่ือการวิจัยทางดานการพัฒนาพลังงานขั้นสูงในปตอๆไป ตลอดจนสนับสนุนการวิจัยที่อยูภายใตการดําเนินการของกระทรวงเกษตรกรรม 2. ใหการสนับสนุนนโยบายพลังงานป พ.ศ. 2548 ดวยการสรางแผนงานที่สรางแรงจูงใจ การสนับสนุนทางดานการเงินน้ันสามารถชวยกระตุนสภาพทางเศรษฐกิจไดอยางดี เชน การปลอยเงินกูในอัตราดอกเบี้ยต่ํา การใหการลดหยอนภาษี การปนหุนหรือการลดราคาเปนตน ซึ่งการสงเสริมดังกลาวนั้นเปนการนําเทคโนโลยีเขาสูตลาดพลังงาน ทั้งน้ีนโยบายพลังงานป พ.ศ.2548 ไดสรางแผนงานที่สามารถสรางแรงจูงใจใหกับองคกรตางๆที่เขารวมในการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงาน โดยที่สภาปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีไดแนะนําใหกระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตรกรรมรวมสนับสนุนแผนงานตางๆ โดยการใหความใสใจและมีการรายงานผลท่ีเกิดขึ้นเนื่องจากความเปลี่ยนแปลงที่มีผลหรือปจจัยที่ควรจะตองเปลี่ยนแปลงเพ่ือทําใหเกิดผลที่ดีขึ้น และถาผลที่เกิดขึ้นนั้นบรรลุตามวัตถุประสงคไดเร็วกวานโยบายที่กําหนดไว ก็ใหดําเนินการในขั้นตอไปเพ่ือทําใหบรรลุตามวัตถุประสงคใหเร็วยิ่งขึ้น นอกจากนั้นแผนงานบางแผนงานที่มีแนวโนมที่จะประสบผลสําเร็จแตวาโครงการเหลาน้ันไดสิ้นอายุในปงบประมาณ พ.ศ.2550 หรือปงบประมาณ พ.ศ.2551 ก็ใหไดรับการตออายุในการดําเนินการตอไป

235

3. ใหการสนับสนุนแผนงานที่สรางแรงจูงใจในระดับมลรัฐ มลรัฐแตละแหงควรที่จะใหเงินสนับสนุนแผนงานตางๆเพื่อเสริมสรางการแขงขันการผลิตพลังงานและคนหาแหลงพลังงานทดแทนที่มีอยูเพ่ือประโยชนทางธุรกิจและประชาชนที่อาศัยอยูในแหลงนั้นๆ แผนงานเหลาตางๆน้ันมีแนวโนมที่จะมุงเนนในการคนหาแหลงพลังงานประเภทตางๆ ที่สามารถนํามาใชงานได เชน พลังงานไฟฟาไฮโดรเจน พลังงานความรอนใตพิภพ พลังงานมวลสารชีวภาพ พลังงานลม พลังงานคลื่นหรือพลังงานแสงอาทิตย เน่ืองจากคณะกรรมการของแตละมลรัฐและผูผลิตพลังงานของภาครัฐนั้นมีอํานาจในการตัดสินใจเพื่อสรางแหลงผลิตพลังงานไฟฟา จึงทําใหรัฐบาลกลางควรที่จะเขามารวมงานกับภาคมลรัฐในการขยายแผนงานที่มีแนวโนมที่จะสําเร็จ ตลอดจนการสงเสริมใหมลรัฐตางๆรวมมือกันใหการฝกอบรมที่ดีที่สุดตามนโยบายของแผนงานตางๆ 4. รัฐบาลกลางเปนผูริเร่ิมการพัฒนาเทคโนโลยีใหมๆ รัฐบาลกลางมีบทบาทที่สําคัญคือเปนทั้งผูผลิตและผูใชแหลงพลังงานของชาติ ดังน้ันรัฐบาลกลางควรที่จะขยายบทบาทดวยการเปนผูริเริ่มขยายการผลิตเพ่ือความกาวหนาทางดานการคาของเทคโนโลยีพลังงานขั้นสูง ดังน้ีที่ปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีไดเสนอแนะวารัฐบาลกลางควรที่จะสนับสนุนเงินทุนเพิ่มขึ้นอีกเปนสองเทาจากเดิมเพ่ือการดําเนินการตามนโยบายพลังงานที่มีอยู 5. การทําใหพลังงานนิวเคลียรเปนแหลงพลังงานที่สะอาดและมีราคาที่ต่ํา พลังงานนิวเคลียรมีแนวโนมที่จะเปนแหลงพลังงานที่มีราคาที่ต่ําที่สุดสําหรับการผลิตกระแสไฟฟาและพลังงานชนิดน้ีปลอยกาซที่มีผลตอสภาพแวดลอมในปริมาณที่ต่ํา นโยบายพลังงานไดมีโครงการที่สรางแรงจูงใจเพื่อสนับสนุนใหผูผลิตประสานงานกับรัฐบาลกลางเพื่อกระตุนการผลิตพลังงานจากโรงงานพลัง งานนิวเคลียรภายในประเทศ ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดีไดแนะนําใหรัฐบาลกลางสนับสนุนอยางเต็มที่ในดานการประกันความเสี่ยงและแผนงานกระตุนตางๆตามที่ไดแสดงไวในนโยบายพลังงาน ดังนั้นโรงงานพลังงานนิวเคลียรอาจจะมีสวนชวยใหระบบแจกจายพลังงานไฟฟา (Electric Grid) ที่จะมีขึ้นในป พ.ศ. 2558 ประสบผลสําเร็จ ซึ่งนับไดวาเปนการขยายครั้งสําคัญของความจุทางดานพลังงานนิวเคลียร นอกจากน้ันยังไดแนะนํารัฐบาลกลางใหขยายนโยบายการลดภาษีสําหรับผูผลิตพลังงานไฟฟาจากโรงงานพลังงานนิวเคลียรเพ่ิมเติมจากนโยบายพลังงานที่กําหนดความจุของพลังงานไฟฟาเอาไวเพียง 6000 เมกกะวัตต และเปาหมายใหมภายในป พ.ศ. 2573 ควรที่จะเพ่ิมความจุของพลังงานไฟฟาที่เกิดจากโรงงานพลังงานนิวเคลียรเปน 36,000 เมกกะวัตต 6. การแกไขปญหาเกี่ยวกับการที่สารประกอบนิวเคลียรทําใหนํ้าเนาเสีย การออกแบบและการปรับปรุงเทคโนโลยีใหมๆนั้นไดรับการควบคุมดูแลเพ่ือลดปริมาณสารประกอบที่เสียอันเกิดจากโรงงานพลังงานนิวเคลียร เน่ืองจากความตองการที่จะขยายปริมาณพลังงานนิวเคลียร

236

แหลงผลิตพลังงานไฟฟาจากพลังงานนิวเคลียรนั้นจะตองมีแหลงที่เก็บของเสียไดอยางถาวร ผูที่มีสวนเก่ียวของทั้งหมดจําเปนที่จะตองประสานงานกันเพ่ือกอสรางสถานที่เก็บของเสียใตดินที่เมืองยูกา เมาทเทน ในมลรัฐเนวาดา (Yucca Mountain, Nevada) อยางเรงดวนที่สุด 7. การสรางโรงงานพลังงานถานหินแทนพลังงานกาซธรรมชาติ นโยบายพลังงานไดจัดเตรียมแผนงานเพ่ือสรางแรงจูงใจสําหรับการสรางโรงงานพลังงานถานหินที่มีคุณภาพสูงและมีการปลอยกาซเสียที่ต่ํา ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดีไดแนะนําใหรัฐบาลกลางใหการสนับสนุนอยางเต็มที่เพ่ือเพ่ิมมูลคาของแผนงานที่สรางแรงจูงใจสําหรับการผลิตพลังงานที่ใชเพ่ือสาธารณะ มลรัฐตางๆควรไดรับการสนับสนุนในการกําหนดนโยบายที่มีวัตถุประสงคเพ่ือความม่ันคงของประเทศมากกวาการมุงเนนการใชพลังงานที่มีราคาถูกเพียงอยางเดียว จากแนวโนมที่เปนอยูในปจจุบันนั้นพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดมาจากโรงงานกาซธรรมชาติและโรงงานพลังงานถานหินยังไมเพียงพอ จึงทําใหปริมาณการนําเขาของกาซธรรมชาติจากตางประเทศยังอยูในระดับที่สูงและผลิตกาซที่กอใหเกิดมลภาวะเพ่ิมมากขึ้น ดังน้ันเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานถานหินในปจจุบันนั้นสามารถชวยใหการใชถานหินภายในประเทศมีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น ซึ่งเปนการลดปริมาณการสูญเสียพลังงานและลดการเผาผลาญกาซคารบอนไดมากกวาเม่ือเปรียบเทียบกับโรงงานพลังงานถานหินแบบเกา นอกจากน้ันเทคโนโลยีใหมนี้ยังชวยใหคาใชจายในการตรวจจับกาซคารบอนไดออกไซดลดน้ันต่ําลง จากประโยชนที่มาจากการสาธิตในครั้งนี้โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกาซของพลังงานถานหินสามารถที่จะแขงขันทางดานราคาไดเม่ือเทียบกับโรงงานพลังงานถานหินแบบเดิม การใชพลังงานดังกลาวเปนการชวยลดความตองการของโรงงานกาซธรรมชาติที่กําลังจะเพ่ิมขึ้นในการจัดสงพลังงาน ดังน้ันรัฐบาลกลางควรที่จะประสานกับภาครัฐเพ่ือรับผิดชอบเก่ียวกับโปรแกรมที่สรางแรงจูงใจตามนโยบายพลังงานเพื่อสนับสนุนการพัฒนาโรงงานพลังงานถานหิน 8. การปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงงานพลังงานไฟฟา มีกฎหมายในปจจุบันที่หามมิใหแหลงผลิตพลังงานทําการปรับเปลี่ยนแหลงผลิตพลังงานแบบเกา กฎหมายเหลาน้ันควรที่จะไดรับการเปลี่ยนแปลงเพ่ือที่จะชวยใหแหลงผลิตพลังงานไดมีการพัฒนาประสิทธิภาพและผลกระทบที่มีตอสิ่งแวดลอมของโรงงานพลังงานถานหินโดยที่ไมขัดกับกฎหมายหรือหลักเกณฑทางดานเศรษฐศาสตร 9. การสนับสนุนแผนการใชพลังงานทดแทน หลายๆมลรัฐมีแผนงานที่สรางแรงจูงใจในการเพิ่มจํานวนของตัวกักเก็บและแจกจายพลังงานไฟฟาจากแหลงผลิตพลังงานทดแทน แผนงานเหลาน้ันมุงเนนโครงการที่มีขนาดใหญ (ตองมีพลังงานตั้งแต 1 เมกกะวัตตหรือมากกวา) แตในปจจุบันนี้เงินสนับสนุนมากกวา 475 ลานเหรียญสหรัฐฯไดถูกใชสําหรับ

237

โครงการตางๆถึง 18 โครงการ ซึ่งโครงการเหลาน้ันจะเก่ียวของกับพลังงานลม โปรแกรมเหลาน้ันสามารถชวยเพิ่มระดับของปริมาณกระแสไฟฟาทดแทนในชวงสองทศวรรษจากนี้ไป กระทรวงพลังงานควรที่จะรับหนาที่ในการติดตามความกาวหนาของแผนงานเหลาน้ี และสงเสริมการใชใหกวางออกไปซึ่งเปนการแสดงใหเห็นถึงความสําคัญของหนาที่ที่ไดรับมอบหมาย นอกเหนือจากน้ันรัฐบาลกลางควรที่จะติดตามและพิจารณาความเปลี่ยนแปลง นอกจากน้ันนโยบายพลังงานในเรื่องของความจุพลังงานทดแทนสําหรับพลังงานที่ไมไดเกิดจากพลังงานนํ้าที่มีความจุอยางนอย 10000 เมกกะวัตตควรที่จะไดรับการพิจารณาใหใชในพื้นที่ของรัฐภายในป พ.ศ.2558 10. การลดปญหาอุปสรรคทั่วไปในการติดตั้งเทคโนโลยีพลังงานทดแทน ปจจุบันนี้กฎระเบียบดานอีเล็กทรอนิกสกริดและนโยบายเกี่ยวกับพลังงานไฟฟาน้ันแตกตางกันไปตามขอบังคับของแตละมลรัฐ บางมลรัฐไมมีมาตรฐานเกี่ยวกับกฎระเบียบดานอีเล็กทรอนิกสกริด เน่ืองจากความไมแนนอนเกี่ยวกับกฎดังกลาวจึงทําใหเกิดปญหาอุปสรรคอยางมากในการกระจายเทคโนโลยีพลังงานทดแทนสูตลาดในประเทศสหรัฐ ดังนั้นรัฐบาลกลางสหรัฐควรที่จะประสานงานกับรัฐบาลในระดับมลรัฐและผูจัดการทางดานพลังงานเพื่อที่จะชวยใหมีการปรับกฎหรือมาตรฐานตางๆที่กวางขึ้น ซึ่งในการปรับกฎเกณฑหรือมาตรฐานตางๆนั้นเปนการใชปจจัยที่เหมาะสมทั้งทางดานสภาวะแวดลอมและธุรกิจสําหรับผูจัดหาทรัพยากรทางเทคโนโลยีและกลุมผูพัฒนาโครงการ นอกจากน้ันรัฐบาลกลางควรที่จะทําการตรวจสอบระบบการวางสายไฟฟาของผูผลิตพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากพลังงานทดแทนโดยเฉพาะอยางยิ่งในบริเวณที่หางไกล 11. การสงเสริมอุตสาหกรรมดวยการเพ่ิมประสิทธิภาพเชื้อเพลิงชีวภาพและเครื่องยนตที่ใชเชื้อ เพลิงผสม รัฐบาลไดใหการสนับสนุนกลุมผูผลิตเพ่ือชวยเพ่ิมประสิทธิภาพการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพและเคร่ืองยนตที่ใชเชื้อเพลิงผสม ไดแก กลุมผูผลิตรถยนต บริษัทที่ผลิตพลังงาน ผูสงออกน้ํามัน กลุมผูจัดการรถยนตโดยสารแบบตางๆ เพ่ือรวมกันพัฒนาแนวทางในระดับผูประกอบการอิสระดวยขอตกลงเฉพาะในการเพ่ิมประสิทธิภาพของเช้ือเพลิงชีวภาพทั่วประเทศและการเพิ่มปริมาณรถยนตที่ใชเชื้อเพลิงผสม (Flex-fuel Vehicles-FFVs) ซึ่งผูที่เก่ียวของน้ันไดใหความรวมมือดวยการรักษามาตรฐานเชื้อเพลิงหรือเคร่ืองยนตที่ชวยสงเสริมทางดานการตลาดและความสามารถในการปรับใชเชื้อเพลิงชีวภาพ 12. การเพิ่มปริมาณสารผสมสําหรับเชื้อเพลิงชีวภาพชนิด E10 และเชื้อเพลิงชีวภาพผสมชนิดอ่ืนๆ นโยบายพลังงานไดสรางและดําเนินการอยางตอเนื่องเกี่ยวกับแผนงานที่สรางแรงจูงใจในการผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอล เชื้อเพลิงชีวภาพชนิด E10 ซึ่งเปนเชื้อเพลิงที่ประกอบไปดวยอีเทอรนอล 10 เปอรเซ็นตและเชื้อเพลิงซากพืชซากสัตว 90 เปอรเซ็นต เชื้อเพลิงผสมชนิดน้ีมีคุณสมบัติชวยลดควันและถูก

238

จัดใหเปนสินคาหลักสําหรับกลุมผูผลิตเชื้อเพลิงอีเทอรนอล ซึ่งโครงการนํารองเพื่อเสริมสรางความสามารถในการแขงขันทางดานพลังงานไดแนะนําวา รัฐบาลควรใหการสนับสนุนการใชเชื้อเพลิงชนิดน้ีใหกวางขวางมากขึ้นเชนเดียวกันกับเชื้อเพลิงผสมที่มีปริมาณในการผสมของอีเทอรนอลที่สูงขึ้น และดําเนินการตามวัตถุประสงคของนโยบายพลังงานที่จะผลิตอีเทอรนอลใหไดจํานวน 7.5 ลานแกลลอนภายในป พ.ศ. 2555 ซึ่งการใชอีเทอรนอล 10 เปอรเซ็นตในเช้ือเพลิงที่ใชในการขนสงน้ันจะเทากับการใชเชื้อเพลิงชีวภาพในปริมาณ 12-14 พันลานแกลลอน และการใชเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีสวนผสมของอีเทอรนอลที่มากข้ึนนั้นก็เทากับเปนการสงเสริมการใชเชื้อเพลิงผสมใหมากขึ้นน่ันเอง 13. การกําหนดภาษีนําเขาของอีเทอรนอลที่ใชเปนสวนประกอบของนํ้ามันเชื้อเพลิง E85 กฎหมายที่กําหนดตามนโยบายทางดานพลังงานไดมีการจัดโครงการเพ่ือสรางแรงจูงใจสําหรับผูจําหนายนํ้ามันอีเทอรนอลชนิด E85 ซึ่งเปนน้ํามันเชื้อเพลิงที่มีสวนประกอบของอีเทอรนอล 85 เปอรเซ็นตและนํ้ามันเชื้อเพลิง 15 เปอรเซ็นต บริษัทบางแหงไดพิจารณาวาการจําหนายเช้ือเพลิงชนิด E85 นั้นมีอุปสรรคเนื่องจากมีสภาวะขาดแคลนของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลและมีการแขงขันทางดานราคา ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดี (PCAST) ไดใหการสนับสนุนการเปดตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพ ดังน้ันจึงทําใหการนําเขาเชื้อเพลิงอีเทอรนอลชนิด E85 (โดยสวนใหญนั้นไดมาจากประเทศบราซิล) ไดรับการยกเวนภาษี และการดําเนินยกเวนภาษีนี้ควรพิจารณาใหเปนสวนหน่ึงของการพัฒนาทางดานอุตสาหกรรมและนโยบายทางการคา 14. การปรับภาษีเงินคืนของนํ้ามันอีเทอรนอลใหมากข้ึน ปจจุบันน้ีการผสมเชื้อเพลิงชนิด E10 และ E85 ไดรับการยกเวนภาษีเน่ืองจากจํานวนของเชื้อเพลิงอีเทอรนอลท่ีนําเขามาสูตลาด โครงการน้ีไดสงเสริมการลดราคาการผลิตนํ้ามันชนิดตางๆไดอยางมีประสิทธิภาพ เม่ือพิจารณาในประเด็นทางดานการแขงขันแลวอาจกลาวไดวาราคาของน้ํามันที่สูงขึ้นทําใหภาษีลดลง แตถาราคาของน้ํามันลดลงจะทําใหเงินภาษีสูงขึ้น ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดี (PCAST) ไดสรุปวากฎหมายทางดานภาษีนั้นควรเปลี่ยนแปลงไปตามราคาของน้ํามัน ซึ่งถาการตั้งกฎเกณฑนั้นเปนไปไดอยางเหมาะสมจะมีผลทําใหราคานํ้ามันชีวภาพมีศักยภาพในการแขงขันทางดานราคากับน้ํามันเชื้อเพลิงที่ใชกันอยูทั่วไปมีมากขึ้น นอกจากนั้นมลรัฐตางๆควรพิจารณาการคิดภาษีน้ํามันตามพื้นฐานของปริมาณสวนประกอบของน้ํามันชนิดน้ันๆ ซึ่งในปจจุบันหลายๆมลรัฐไดทําการเก็บภาษีจากปริมาณของน้ํามันทําใหมีผลกระทบตอเชื้อเพลิงอีเทอรนอลชนิด E85 อยางมาก เน่ืองจากเชื้อเพลิงชนิดน้ีมีสวนประกอบของพลังงานเพียงแค 75 เปอรเซ็นตตอเชื้อเพลิงหน่ึงแกลลอน และที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดี (PCAST) ยังเนนอีกวาระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงนั้นมีความสําคัญและควรที่จะนํามาพิจารณาเพ่ือใหเปนการลงทุนระยะยาว อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงอีเทอรนอลในปจจุบันนั้นมีการเจริญเติบโตอยางตอเน่ืองและผลกําไรท่ีไดนั้นสูงกวาอุตสาหกรรมปโตรเคมี ซึ่งในอนาคต

239

อันใกลนั้นประเทศสหรัฐฯและหลายๆประเทศในโลกจะตองใหการผลักดันในการสรางอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพใหมากขึ้น ดังน้ันการเปลี่ยนแปลงโครงสรางของระบบภาษีในปจจุบันน้ันควรที่จะไดรับการพิจารณาอยางระมัดระวัง 15. การจัดสรรพ้ืนที่ใหมีความเหมาะสมกับการปลูกพืชที่ใชในการผลิตพลังงาน มีพืชหลายชนิดที่สามารถนํามาใชเปนวัตถุดิบในการสรางพลังงานชีวภาพ เชน หญาลมลุกที่ไดมาจากแผนงานสงวนพื้นที่หรือแผนงานการจัดการพื้นที่ของภาครัฐ จํานวนพ้ืนที่ของรัฐบาลที่เหมาะสมสําหรับการเพาะปลูกพืชพลังงานนั้นชวยทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงทางดานการผลิตสารชีวภาพที่นํามาใชในการผลิตพลังงานไดอยางมาก ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดี (PCAST) จึงไดมอบหมายใหกระทรวงเกษตรกําหนดพื้นที่ตางๆ ที่เหมาะสมสําหรับการเพาะปลูกพืชพลังงาน 16. การสนับสนุนเทคโนโลยีตางๆในการเปลี่ยนสารชีวภาพเซลลลูโลสซิค ที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดีไดใหการรับรองอยางเปนทางการเก่ียวกับแผนงานเพ่ือการพัฒนาอีเทอรนอลเซลลลูโลสซิค (USDOE-SCI/EERE 2006) และเปนการสนับสนุนกระทรวงพลังงานและกระทรวงเกษตรกรรมฯใหเขารวมพิจารณาแนวโนมของเชื้อเพลิงชีวภาพ เชน บูทานอล (Butanol) เมทานอลและอื่นๆ เชนเดียวกันกับผลิตภัณฑที่มีสิ่งมีชีวิตเปนพ้ืนฐาน และทําใหมีความกาวหนาในแขงขันทางดานราคาเก่ียวกับเอมไซมและการปรับปรุงสารชีวภาพ รวมถึงการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลสซิคที่มีปริมาณสูงภายในป พ.ศ. 2558 17. การสงเสริมการผลิตรถยนตที่ใชพลังงานจากเชื้อเพลิงผสม (FFVs) นับเปนระยะเวลาหลายปที่โรงงานผลิตรถยนตในสหรัฐฯไดทําการผลิตรถยนตหรือรถบรรทุกที่ใชเชื้อเพลิงผสมจํานวนหนึ่งเพ่ือเปนการชวยใหยานพาหนะเหลาน้ันสามารถใชเชื้อเพลิงชนิด E85 หรือกาซได และเพื่อเปนการสงเสริมการปรับใชเชื้อเพลิงสําหรับรถยนตเหลาน้ีในอนาคตน้ัน ที่ปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีไดเสนอแนะวารัฐบาลกลางควรที่จะใชอํานาจในการสนับสนุนโรงงาน ผลิตรถยนตเหลาน้ันในการผลิตรถยนตที่สามารถใชเชื้อเพลิงผสมไดในรถยนตหลายๆรุนเทาที่จะเปนไปได ทั้งน้ีรถยนตที่ใชพลังงงานจากเชื้อเพลิงผสมชวยใหผูบริโภคมีทางเลือกในการใชเชื้อเพลิงและเปนการกระตุนการแขงขันการพัฒนาทางดานเชื้อเพลิงสําหรับรถยนต 18. การเพิ่มการใชเชื้อเพลิงชนิด E85 สําหรับรถยนตของรัฐบาล ตามนโยบายพลังงานประจําป พ.ศ. 2535 นั้นไดกําหนดใหหนวยงานภาครัฐซ้ือรถยนตที่สามารถใชพลังงานจากเชื้อเพลิงผสมเปนปริมาณ 75 เปอรเซ็นตของรถยนตทั้งหมดที่มีในหนวยงานภาครัฐ ซึ่งทําใหหลายหนวยงานทําการจัดซ้ือรถยนตประเภทนี้เพ่ือเปนการสนองตอนโยบายฉบับดังกลาว แตเชื้อเพลิงชนิด

240

E85 นั้นมีปริมาณไมเพียงพอตอความตองการ จึงทําใหเม่ือปที่ผานมาไดมีการปรับเปลี่ยนนโยบายดวยการกําหนดใหหนวยงานของรัฐใชเชื้อเพลิงชนิด E85 สําหรับรถยนตที่สามารถใชพลังงานจากเช้ือเพลิงผสม นอกเสียจากจะไดรับการยกเวนจากกระทรวงพลังงานฯ จึงทําใหที่ปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีสรุปวาการที่นําเอานโยบายนี้มาใชทําใหตลาดการผลิตน้ํามันชนิดน้ีมีการขยายตัวมากขึ้น 19. การตรวจสอบมาตรฐานอยางสม่ําเสมอเพื่อชวยลดการใชพลังงานอยางฟุมเฟอยดวยการเพิ่มรถยนตหรือรถบรรทุกขนาดเล็ก (Corporate Average Fleet Economy หรือ CAFE) และทําการปรับเปลี่ยนตามความเหมาะสม ถึงแมวาเทคโนโลยีรถยนตที่มีประสิทธิภาพจะมีมากมายก็ตาม แตการตรวจสอบมาตรฐานเพื่อชวยลดการใชพลังงานอยางฟุมเฟอยสําหรับรถยนตสวนบุคคลนั้นขาดระยะมาเปนเวลานานถึง 15 ป ดังน้ันที่ปรึกษาของประธานาธิบดีทางดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีไดเสนอรัฐบาลกลางใหผานกฎหมายเพ่ือที่จะใหกรมการขนสงของสหรัฐฯมีความยืดหยุนในการตั้งกฎการใชพลังงานอยางประหยัดในรถยนตโดย สารสวนบุคคลและเพื่อสรางโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพกับรถบรรทุกขนาดเล็กตามมาตรฐาน ซึ่งกระทรวงพลังงานฯควรที่จะรับผิดชอบในการตรวจสอบมาตรฐานทุกๆ 3 ป เพ่ือที่จะไดรูถึงความเปนไปไดของปริมาณการเพ่ิมในอนาคตเกี่ยวกับมาตรฐานเพื่อชวยลดการใชพลังงานอยางฟุมเฟอยดวยการเพิ่มรถยนตหรือรถบรรทุกขนาดเล็ก 20. การขยายกฎเกณฑมาตรฐานเพื่อชวยลดการใชพลังงานอยางฟุมเฟอยดวยการเพ่ิมรถยนตหรือรถบรรทุกขนาดเล็กเพื่อสนับสนุนการใชเชื้อเพลิงที่ไมไดทํามาจากซากพืชซากสัตว แผนงานดังกลาวควรที่จะไดรับการปรับปรุงเพ่ือใหเหมาะสมกับการสนับสนุนการเพ่ิมรถยนตที่สามารถใชพลังงานที่เกิดจากเช้ือเพลิงผสมได ถึงแมวารถยนตประเภทนี้จะไดรับการลดหยอนทางดานภาษี แตกําลังการผลิตรถชนิดน้ีก็ยังอยูในระดับที่ต่ํา ดังน้ันแผนงานในการสรางแรงจูงใจควรที่จะสนับสนุนใหมีการเพิ่มปริมาณการผลิตรถยนตชนิดดังกลาวใหมากข้ึน เพ่ือตอบรับกับนโยบายสนับสนุนการใชเชื้อเพลิงผสมที่เพ่ิมขึ้น เชน รถยนตประเภทที่ใชพลังงานไฟฟาและนํ้ามัน (Hybrids) นั้นนาจะมีจํานวนเพิ่มขึ้นในอีกไมก่ีปขางหนา ดังนั้นจึงทําใหควรสนับสนุนนโยบายสงเสริมการผลิตรถยนตเพ่ือเปนการกระตุนโรงงานผลิตรถยนตที่สามารถใชพลังงานผสมไดตอไป 21. การสนับสนุนงานวิจัยเก่ียวกับวัสดุนาโนสําหรับการประยุกตใชสําหรับแหลงเก็บพลังงาน โครงการนํารองนาโนเทคโนโลยีแหงชาติ (National Nanotechnology Initiative) ไดรับมอบหมายในการสนับสนุนงานวิจัยที่เก่ียวกับการศึกษานาโนเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถนํามาประยุกตใชในการพัฒนาแหลงเก็บพลังงาน ซึ่งกระบวนการพัฒนาระบบของแหลงเก็บพลังงานขึ้นอยูกับการสนับสนุนที่ตอเน่ืองใน

241

การวิจัยวัสดุที่มีขนาดเล็กและวัสดุที่มีโครงสรางลักษณะนาโน เทคโนโลยีตางๆนั้นควรที่จะไดรับการแจกแจงและมุงเนนที่จะไดรับการสนับสนุนในการพัฒนาตอไปในอนาคต นอกจากนั้นควรที่จะมีการพัฒนารูปแบบในการตรวจสอบการถายทอดเทคโนโลยีและการประยุกตใชโดยองคกรอิสระ 22. การสงเสริมการผลิตผลิตภัณฑจัดเก็บพลังงานในประเทศสหรัฐฯ แหลงผลิตเคร่ืองจัดเก็บพลังงานสวนใหญนั้นตั้งอยูนอกประเทศสหรัฐฯ รัฐบาลกลางจะมุงเนนสงเสริมการผลิตเครื่องจัดเก็บพลังงานภายในประเทศ ดวยการสรางโครงการที่สรางแรงจูงใจใหกับกลุมผูผลิตภายในประเทศ ซึ่งโครงการที่สรางแรงจูงใจดังกลาวน้ันสามารถใหการสนับสนุนความเจริญเติบโตของอุตสาหกรรมเคร่ืองเก็บพลังงาน เพ่ือสงเสริมระบบนิเวศวิทยา (Ecosystem) ดวยการกระจายและพัฒนาการผลิตเครื่องจัดเก็บพลังงานภายในประเทศ เพ่ือเปนการสงเสริมใหสหรัฐฯยังคงเปนผูนําทางดานเทคโนโลยีของโลกตอไป 23. การเร่ิมตนโครงการวิจัยพื้นฐานเก่ียวกับเทคโนโลยีแหลงเก็บพลังงานในอนาคต รัฐบาลกลางใหการสนับสนุนทางดานการเงินสําหรับงานวิจัยพ้ืนฐานในการตรวจสอบทางดานเคมีและขั้นตอนสําหรับแหลงเก็บพลังงานอีเลคโทรเคมีหรือแหลงเก็บพลังงานไฟฟา ดวยการดําเนินการตามเปาหมายทางดานการพัฒนาที่สูงสุดในเรื่องของราคาและความหนาแนนของพลังงานเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเทียมที่มีอยูในปจจุบัน 24. การขยายแผนงานเอนเนอรจีสตาร (Energy Star) ใหกวางออกไปเทาที่จะเปนไปได แผนงานเอนเนอรจีสตารที่จัดการโดยองคกรปกปองสิ่งแวดลอมของสหรัฐฯ (U.S. Environmental Protection Agency (EPA)) เปนแผนงานที่ชวยกระตุนกลุมชนใหตื่นตัวเกี่ยวกับเงินที่จะตองเสียเน่ืองจากพลังงานที่ใชหลังจากซ้ือสินคาประเภทตางๆ เชน เคร่ืองครัว หนาตางหรือรถยนต ควรที่จะมีการจัดระดับของความประหยัดในการใชพลังงานโดยองคกรนี้ องคกรปองกันสิ่งแวดลอมของสหรัฐฯควรท่ีจะปรับมาตรฐานใหทันสมัยอยูเสมอเพ่ือสงเสริมองคกรภาคเอกชนใหความสนใจในการเขารวมเกี่ยวกับการนําเทคโนโลยีมาใชเพื่อเปนการประหยัดพลังงาน 25. การสนับสนุนการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและการใชเทคโนโลยีพลังงานทดแทนในตึกอาคาร กลุมผูบริโภคหรือกลุมธุรกิจไดใหความสนใจเพิ่มขึ้นอยางมากในการเปนเจาของระบบแจกจายพลัง งานสําหรับธุรกิจของตนเอง ซึ่งปจจุบันนั้นกลุมผูบริโภคหรือกลุมธุรกิจดังกลาวจะใชเทคโนโลยีแผนรับพลังงานแสงอาทิตยหรือเทคโนโลยีเซลลเชื้อเพลิง กฎหมายที่ออกตามนโยบายสิ่งแวดลอมไดเสนอโครงการที่สรางแรงจูงใจใหแกผูบริโภคและกลุมธุรกิจในการสรางระบบพลังงานแสงอาทิตยหรือระบบอ่ืนๆที่มี

242

ประสิทธิภาพ แตผลิตภัณฑเหลาน้ีกลับไมไดนําเสนอเพ่ือเปนทางเลือกสําหรับบานใหมหรืออาคารพาณิชยแตอยางใด ดังน้ันเพ่ือเปนการขยายการรับเอาระบบที่นาสนใจและประหยัดพลังงานมาใชสําหรับบานหรืออาคารสํานักงาน องคกรภาครัฐควรที่จะสนับสนุนการใหความรวมมือระหวางผูที่มีสวนเก่ียวของ รวมถึงกลุมผูสราง องคกรการคา กรมแรงงาน ผูจัดการทองถิ่นและภาครัฐ ผูจัดการการซื้อขาย ผูใหเชา กลุมนักลงทุน กองทุนเงินชวยเหลือ ผูประเมิน บริษัทประกันภัย กลุมผูคาและกลุมผูผลิต ซึ่งการรวมมืออยางมุงม่ันระหวางผูที่มีสวนเกี่ยวของน้ันสามารถชวยลดปญหาทางดานการตลาด รวมถึงการขาดขอมูลตางๆ เชนกฎหรือมาตรฐานที่ไมเขากับยุคสมัย ราคาในการดําเนินการที่สูง และกฎหรือกระบวนการที่ไมสมบูรณที่มีผลตอการชะลอการใชเทคโนโลยีที่มีอยูในปจจุบัน ซึ่งจะเปนผลที่ดีในหลายๆดาน เชน ทางดานการเงิน พลังงานและสิ่งแวดลอม 26. การจัดตั้งโครงการติดตั้งระบบไฟฟาที่มีประสิทธิภาพ ความไมสมดุลในการติดตั้งระบบไฟฟาที่มีประสิทธิภาพภายในที่พักอาศัยหรือตึกอาคาร เชน การติดตั้งระบบไฟจราจรนั้นเกิดขึ้นอยางรวดเร็ว แตการติดตั้งระบบไฟฟาในบริเวณที่มีผูคนอาศัยอยูนั้นกลับลาชา หรือการกําหนดมาตรฐานของเอนเนอรจีสตารสําหรับผลิตภัณฑไฟฟาชนิดตางๆน้ันเปนปญหาท่ีรัฐบาลจะตองเขามามีบทบาท ดังนั้นรัฐบาลกลางควรที่จะเปนผูนําในการใชระบบไฟฟาที่มีประสิทธิภาพ เชน การเปลี่ยนหลอดไฟที่ใชอยูดวยการใชหลอดไฟชนิดประหยัดไฟเพ่ือเปนตัวอยางในการแสดงใหเห็นถึงคุณคาของพลังงาน พรอมกันน้ันยังเปนการสงเสริมการลดตนทุนในการผลิตเนื่องจากปริมาณการผลิตที่เพ่ิมมากขึ้น โดยท่ีโครงการสรางแรงจูงใจสําหรับผูบริโภคในการติดตั้งหลอดไฟชนิดประหยัดน้ันควรที่จะเปนโครงการที่ดําเนินการอยางตอเน่ืองและขยายวงกวางตอไป 27. การตั้งมาตรฐานเพื่อปรับปรุงการใชมอเตอรสําหรับเครื่องมือหรืออุปกรณอยางมีประสิทธิภาพ รัฐบาลกลางมีความจําเปนอยางยิ่งที่จะตองตั้งมาตรฐานการใหพลังงานความรอน การสงกระจายลมและเครื่องปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพใหมีปริมาณเพ่ิมขึ้นเปนจํานวน 30 เปอรเซ็นตภายในเดือนมกราคม พ.ศ. 2549 ซึ่งมาตรฐานดังกลาวนั้นเปนสวนหนึ่งของการปฏิบัติการขององคกรการสงวนพลังงานที่ใชกับอุปกรณหรือเคร่ืองมือแหงชาติ นอกจากนั้นองคกรปกปองสิ่งแวดลอมของสหรัฐฯยังตองสรางโปรแกรมเพ่ือใหความรูในดานการบํารุงรักษาแกผูบริโภคและการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องปรับอากาศขนาดใหญภายในป พ.ศ. 2553 เพ่ิมเติมจากมาตรฐานที่มีอยูเดิมใหแกรายการสินคาทั้งส้ิน 14 รายการ เนื่องจากมาตรฐานประสิทธิภาพของเครื่องมือหรืออุปกรณในแถบยุโรปและญี่ปุนยังคงมีมาตรฐานที่สูงกวามาตรฐานของสหรัฐฯนอกจากน้ันยังมีการเสนอแนะใหเพ่ิมมาตรฐานของประสิทธิภาพขั้นต่ําที่ชวยใหประหยัดพลังงานมากขึ้น ดังน้ันรัฐบาลกลางควรที่จะพิจารณาเพ่ิมมาตรฐานประสิทธิภาพของเครื่องมือหรืออุปกรณดวยการนําเอาเทคโนโลยีที่ มีอยู เปนหลักมาใช ให เ กิดประโยชน เชน การใชมอเตอรแบบไม มีแปรงกับเคร่ืองปรับอากาศ

243

โครงสรางกระบวนการผลิตพลังงาน เชน การผลิต การจัดเก็บ การขนสงหรือการสงตอ การแปลงและการใชพลังงาน ซึ่งในแตละขั้นตอนนั้นตองเกี่ยวของกับเทคโนโลยีเฉพาะดาน และเปนที่แนนอนวาไมมีวิธีการใดวิธีการหน่ึงที่สามารถสนองตอความตองการทางดานพลังงานของสหรัฐฯ ทั้งในดานการแขงขันทางดานราคาและผลที่มีปจจัยกระทบตอส่ิงแวดลอม นอกจากจะนําเอาเทคโนโลยีตางๆที่ไดกลาวมาแลวขางตนมาใชเปนองคประกอบที่จะนําไปสูการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวจากสภาวะพึ่งพาเชื้อเพลิงชีวภาพใหมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตลอดจนความสามารถในการพึ่งพาพลังงานเหลาน้ีไดภายในประเทศเชนเดียวกันกับพลังงานทดแทนและพลังงานนิวเคลียร จากปจจัยตางๆ ที่ไดนําเสนอมาแลวน้ันเปนการแสดงใหเห็นถึงแนวคิดใหมๆ เพ่ือกระตุนหนวยงานตางๆ รวมถึงมหาวิทยาลัย กรมแรงงานและผูลงทุนอิสระท่ีมีผลตอการเปลี่ยนโครงสรางและระบบพลังงานของประเทศภายในป พ.ศ. 2573 ซึ่งเม่ือพิจารณาจากคําแนะนําของที่ปรึกษาดานวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีของประธานาธิบดีนั้น จะเห็นไดวาเปนโอกาสที่ดีสําหรับรัฐบาลกลางในการสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีแขนงตางๆ เพ่ือที่จะทําใหบรรลุวัตถุประสงคทางดานการผลิตและการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพภายในประเทศและโลกในปจจุบัน

244

แนวโนมทางดานพลังงานสหรัฐฯในประเด็นตางๆ

รูปที่ 10.1 แสดงปริมาณการใชพลังงานทดแทนของสหรัฐฯในป พ.ศ. 2551

(ที่มา : EIA: Renewable and Alternative Fuels)

ในรูปที่ 10.1 ไดแสดงปริมาณการใชพลังงานทดแทนของสหรัฐฯในป พ.ศ. 2551 ซึ่งพลังงานทดแทนที่ใชทั้งสิ้นนั้นเปนปริมาณ 7 เปอรเซ็นตของพลังงานทั้งหมดที่สหรัฐฯใชในปที่ผานมา และเม่ือทําการแบงแยกตามประเภทของพลังงานทดแทนท่ีใชภายในปดังกลาวสามารถแยกไดดังตอไปน้ี คือ พลังงานแสงอาทิตยจํานวน 1 เปอรเซ็นต พลังงานพลังนํ้าจํานวน 34 เปอรเซ็นต พลังงานความรอนใตพิภพจํานวน 5 เปอรเซ็นต พลังงานชีวมวลจํานวน 53 เปอรเซ็นต และพลังงานลมจํานวน 7 เปอรเซ็นต ในปที่ผานมานั้นนับไดวาเปนอีกปหน่ึงที่ตลาดพลังงานโลกยังคงอยูในสภาพที่ซับซอนวุนวาย จะเห็นไดวาราคาของน้ํามันน้ันสูงขึ้นอยางเห็นไดชัดในชวงครึ่งปแรกและยังคงเปนไปอยางตอเน่ืองในชวงครึ่งปหลัง ทั้งน้ีเนื่องจากภาวะเศรษฐกิจโลกปจจุบันนั้นเปนสาเหตุหลักอยางหนึ่งที่ทําใหความตองการพลังงานเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งอนาคตของตลาดพลังงานนั้นขึ้นอยูกับความเปลี่ยนแปลงที่ไมแนนอนของเศรษฐกิจโลกที่เปนอยู อยางไรก็ตามการฟนตัวของเศรษฐกิจโลกน้ันมีความสําคัญอยางยิ่งตอการลงทุนและพัฒนาทางดานพลังงาน กลาวคือการตัดสินใจในการลงทุนของนักลงทุนโครงการทางดานพลังงานสวนใหญนั้นเปนผลสืบเน่ืองมาจากสภาพเศรษฐกิจเปนหลัก การศึกษาความคืบหนาตางๆ ทางดานพลังงานในป พ.ศ. 2552 นั้นเปนการศึกษาตามสภาพเศรษฐกิจและการเงินที่เปนอยูในปจจุบันและปจจัยตางๆที่มีสวนผลักดันตลาดพลังงานสหรัฐฯในระยะยาว หัวขอหลักๆที่ไดนําเสนอรวมถึงราคานํ้ามันโลกที่สูงขึ้นอยางไมมีความแนนอน ปริมาณการเผาไหมกาซชนิดตางๆที่เปนสาเหตุทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก ซึ่งลวนแตมีผลตอการตัดสินใจในการลงทุน การเพ่ิมปริมาณการใชเชื้อเพลิงทดแทน อัตราที่เพ่ิมขึ้นของกาซธรรมชาติชนิดที่ไมไดใชกันอยูในปจจุบัน การ

245

เปลี่ยนแปลงชนิดของรถที่ใชในการคมนาคมขนสง และการปรับปรุงเครื่องใชไฟฟาใหมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การเรียนรูจากกรณีศึกษาและเหตุการณที่เกิดขึ้นแสดงใหเห็นถึงแนวโนมการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญที่เกิดขึ้นกับตลาดพลังงาน อีกทั้งยังเปนการคนหาสาเหตุสําคัญตางๆของความไมแนนอนที่เกิดขึ้นกับเศรษฐกิจทางดานพลังงานของสหรัฐฯ นอกจากนั้นกรณีศึกษาตางๆท่ีเกิดขึ้นภายในป พ.ศ. 2552 นั้นยังชวยทําใหเกิดการพัฒนาและแกไขปญหาตางๆ กอนที่จะมีการบัญญัติกฎหมายฉบับตางๆเพ่ือชวยเหลือและแกไขปญาหาเศรษฐกิจและการลงทุนของสหรัฐฯเม่ือเดือนกุมภาพันธในป พ.ศ. 2552 ซึ่งการศึกษาดังกลาวนั้นมีผลตอการออกกฎหมายและนโยบายตางๆท่ีเกิดขึ้นอีกคร้ังในเดือนพฤศจิกายนในปเดียวกัน

รายงานสรุปทางดานพลังงานป พ.ศ. 2552 เปนรายงานเกี่ยวกับเร่ืองตางๆท่ีนาสนใจที่มีผลตอการพัฒนาทางดานพลังงานของประเทศ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นกับกฎหมายของประเทศและกฎหมายระดับภาครัฐ ตลอดจนกฎระเบียบและการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตและการใชพลังงาน ซึ่งเร่ืองการพัฒนาเทคโนโลยีตางๆดังกลาวน้ันเปนเรื่องที่จะตองทําการติดตามตอไปอยางตอเน่ือง

ทั้งนี้การพัฒนาเทคโนโลยีตางๆในการผลิตและการใชพลังงานที่นํามาเสนอนั้นจะรวมถึงเรื่องผลกระทบที่เกิดจากการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกที่มีผลตอการตัดสินใจในการลงทุนของนักลงทุน และการจัดการกับผลกระทบตางๆท่ีเกิดขึ้นในแผนการหรือโครงการตางๆ (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030: Executive Summary, 2009) ซึ่งสามารถแยกออกเปนประเด็นตางๆไดดังตอไปน้ี 9.1 ราคาน้ํามันโลก การใชนํ้ามันและการพึ่งพาน้ํามันนําเขา ถึงแมวาสภาวะเศรษฐกิจโลกจะตกต่ําลง แตปริมาณความตองการพลังงานของมนุษยยังคงเพิ่มขึ้นอยางตอเน่ือง โดยเฉพาะอยางยิ่งประเทศกําลังพัฒนา เน่ืองจากหลายตอหลายประเทศนั้นไมมีแหลงวัตถุดิบที่สามารถนํามาใชในการผลิตนํ้ามันเชื้อเพลิงได จึงทําใหราคาของน้ํามันน้ันสูงขึ้นอยาหลีกเลี่ยงไมได โดยท่ีรายงานกรณีตัวอยางเกี่ยวกับพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 ที่แสดงใหเห็นวาในป พ.ศ. 2573 นั้นราคาน้ํามันโลกจะสูงขึ้นถึง 130 เหรียญสหรัฐฯ ตอบาเรลและราคาน้ํามันทดแทนนั้นจะอยูที่ 50-200 เหรียญสหรัฐฯ ซึ่งถาในกรณีที่น้ํามันที่ผลิตไดมีราคาต่ําแสดงใหเห็นวาประเทศผูผลิตนํ้ามันสวนใหญนั้นสามารถผลิตนํ้ามันไดมากกวาเกณฑที่กําหนด ในทางกลับกันนั้นถานํ้ามันที่ผลิตไดมีราคาสูงแสดงใหเห็นวาประเทศผูผลิตนํ้ามันเลือกที่จะควบคุมปริมาณการผลิตใหเหมาะสมกับจํานวนวัตถุดิบที่มีและทําการพัฒนาไปอยางชาๆ จากการศึกษากรณีตัวอยางจะเห็นไดวาความตองการเชื้อเพลิงเหลวรวมของสหรัฐฯ นั้นนาจะอยูที่หน่ึงลานบาเรลตอวันในชวงป พ.ศ. 2550-2573 ดังน้ันการวางแผนควบคุมการใชน้ํามันนั้นจะตองทําการวางแผนควบคูไปกับราคาน้ํามันที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ตลอดจนมาตรฐานการใชน้ํามันในหนวยงานอยางเขมงวด และขอกําหนดตางๆในการใชเชื้อเพลิงทดแทนที่เพ่ิมขึ้น จากรูปที่ 10.2 แสดงปริมาณความตองการเชื้อเพลิงเหลวของภาคอุตสาหกรรมตางๆ

246

รูปที่ 10.2 ปริมาณความตองการเชื้อเพลงิเหลวของภาคอุตสาหกรรมตางๆ (ที่มา : EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030)

ถึงแมวาเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพ่ิมขึ้นนั้นจะเปนเชื้อเพลิงที่สามารถผลิตไดภายในประเทศและปริมาณ

การผลิตเชื้อเพลิงภายในประเทศจะเพิ่มขึ้นก็ตาม แตอัตราที่เพ่ิมขึ้นของการใชเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นชวยลดปริมาณความตองการเชื้อเพลิงไดเพียงเล็กนอย และราคาของเชื้อเพลิงในกรณีตัวอยางก็ยังอยูในเกณฑที่สูง ทั้งน้ีปริมาณเชื้อเพลิงเหลวนําเขาจะลดลงจาก 58 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2550 ไปเปนจํานวนนอยกวา 40 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2568 กอนที่จะเพ่ิมขึ้นไปเปน 41 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2573 สวนเชื้อเพลิงเหลวรวมที่ใชในป พ.ศ. 2573 นั้นจะอยูชวง 30 เปอรเซ็นตไปจนถึง 57 เปอรเซ็นต โดยท่ีปริมาณเชื้อเพลิงเหลวที่นํามาใชผสมนั้นจะขึ้นอยูกับราคาน้ํามันที่ไมคงที่ เชน เม่ือใดก็ตามที่ใชเชื้อเพลิงเหลวผสมในปริมาณที่ต่ําในกรณีที่น้ํามันเชื้อเพลิงมีราคาสูง ก็จะทําใหปริมาณความตองการเชื้อเพลิงเหลวลดลงและยังเปนการกระตุนการผลิตเชื้อเพลิงปโตรเลียมและเชื้อเพลิงชีวภาพใหมากขึ้นอีกดวย (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030: Executive Summary, 2009) 9.2 ความวิตกกังวลเก่ียวกับการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก

ถึงแมวาในปจจุบันจะยังไมมีการบัญญัติกฎหมายเกี่ยวกับกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกก็ตาม แตความวิตกกังวลเกี่ยวกับการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกนั้นมีผลตอการตัดสินใจลงทุนในตลาดพลังงาน โดยเฉพาะอยางยิ่งการลงทุนทางดานการผลิตกระแสไฟฟา ประเทศสหรัฐฯมีแนวคิดที่จะออกนโยบายเก่ียวกับการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศทั้งในระดับมลรัฐ ภูมิภาคและประเทศ ซึ่งปจจุบันน้ันโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาดําเนินการผลิตพลังงานไฟฟาภายใตสภาวะแวดลอมที่ทาทายอยางยิ่ง เน่ืองจากความตองการพลังงานไฟฟาที่ไมแนนอน รวมถึงราคาเชื้อเพลิง แรงงานและอัตราคากอสรางโรงงานผลิต

247

แหงใหมที่ปรับเปลี่ยนตลอดเวลาทําใหการกระบวนการวางแผนการกอสรางโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาไดรับผลกระทบอยางหลีกเลี่ยงไมได

ความวิตกกังวลดังกลาวไดถูกอางในกรณีตัวอยางและกลายมาเปนขอจํากัดในการสรางแหลงผลิตพลังงานที่เกิดจากถานหิน จึงทําใหจํานวนโรงงานผลิตไฟฟาที่เกิดจากถานหินมีจํานวนนอยกวาจํานวนที่ไดวางแผนเอาไวตามแผนงานประจําป แตโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกาซธรรมชาติกลับเปนแหลงผลิตพลังงานที่สรางขึ้นมาทดแทนและมีบทบาทในการผลิตพลังงานไฟฟาเสริมใหแกโรงงานผลิตไฟฟาที่เกิดจากถานหิน สวนพลังงานไฟฟาที่ใชอยูในปจจุบันที่เหลือน้ันไดมาจากพลังงานทดแทน พลังงานถานหินและพลังงานนิวเคลียร โดยที่ในป พ.ศ. 2550 ถึง พ.ศ. 2573 โรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกาซธรรมชาติผลิตพลังงานไฟฟาไดถึง 53 เปอรเซ็นตของจํานวนพลังงานไฟฟาที่ตองการทั้งหมดที่เพ่ิมขึ้นในกรณีตัวอยาง และโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากถานหินนั้นดําเนินการผลิตพลังงานไฟฟาเปนจํานวน 18 เปอรเซ็นต

รายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 ไดรายงานเกี่ยวกับความไมแนนอนของวิวัฒนาการดานแนวโนมนโยบายการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจก ซึ่งเปนผลกระทบตอการลงทุนในการผลิตพลังงานไฟฟาโดยตรง ทั้งน้ีนโยบายการลดการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกนั้นเสนอโดยผูวาการรัฐไลเบอรแมนและวอนเนอร (Lieberman and Warner) ในสภาคองเกรสสมัยการปกครองที่ 110 เปนการประชุมเกี่ยวกับการกําหนดอัตราเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกในอนาคตของสหรัฐฯ ทั้งน้ีผลที่ไดรับน้ันขึ้นอยูกับรายละเอียดตางๆท่ีไดกําหนดไว

การวางแผนการจากกรณีศึกษานั้นแสดงใหเห็นถึงความสําคัญที่จะตองมีการเปลี่ยนนโยบายเพื่อใหเหมาะสมตอการผลิตพลังงานไฟฟาของสหรัฐฯ และสาเหตุของความไมแนนอนที่มีน้ําหนักตอการวางแผนและการตัดสินใจในการลงทุน อยางไรก็ตามโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากถานหินน้ันมีบทบาทที่สําคัญตอการผลิตพลังงานไฟฟาเพ่ือใหไดปริมาณตามที่ตองการ รวมถึงการลดบทบาทของการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากกาซธรรมชาติและพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานนิวเคลียร จากกรณีศึกษาดังกลาวโรงงานผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากถานหินนั้นสามารถผลิตพลังงานไฟฟาไดถึง 38 เปอรเซ็นตจากจํานวนพลังงานไฟฟาที่ตองการเพิ่มทั้งหมดในระหวางป พ.ศ. 2550 และป พ.ศ. 2573 (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030: Executive Summary, 2009) 9.3 การเพิ่มปริมาณการใชเชื้อเพลิงทดแทนชนิดตางๆ

รายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 แสดงใหเห็นถึงการเติบโตของการใชเชื้อเพลิงทดแทนชนิดตางๆ โดยเฉพาะอยางยิ่งเชื้อเพลิงเหลวและพลังงานไฟฟา ทั้งน้ีปริมาณการใชเชื้อเพลิงทดแทนชนิดตางๆที่ไดจากไม เศษขยะ ชีวมวล ลมที่ใชในการผลิตพลังงานไฟฟา อีเทอรนอลที่ใชผสมในเชื้อเพลิง และเชื้อเพลิงชีวภาพที่ใชผสมในน้ํามันดีเซลสูงขึ้น 3.3 เปอรเซ็นตตอป ซึ่งเปนอัตราการเจริญเติบโตที่เร็วกวาอัตราการเจริญเติบโตตอปถึง 0.5 เปอรเซ็นตเม่ือพิจารณาจากอัตราการใชพลังงานทั้งหมด เม่ือพิจารณาถึง

248

อัตราการเจริญเติบโตของการผลิตพลังงานทดแทนน้ันจะเห็นไดวามีผลกระทบตอมาตรฐานเชื้อเพลิงทดแทนท่ีอยูในกฎหมายนโยบายทางดานการประหยัดพลังงานและการไมพ่ึงพาพลังงานป พ.ศ. 2550 และการเจริญเติบโตที่เปนไปอยางตอเน่ืองของการใชพลังงานทดแทนในการผลิตพลังงานไฟฟาในระดับมลรัฐ

เม่ือใชกฎหมายนโยบายทางดานการประหยัดพลังงานและการไมพ่ึงพาพลังงานป พ.ศ. 2550 เปนเกณฑแลว สหรัฐฯ ตองการพลังงานท่ีไดจากเชื้อเพลิงชีวภาพเปนจํานวน 36,000 ลานแกลลอนภายในป พ.ศ. 2565 ทั้งน้ีปริมาณของเชื้อเพลิงชีวภาพที่นํามาใชผลิตพลังงานไดนั้นมีผลโดยตรงตอราคาของผลิตภัณฑที่มีเชื้อเพลิงปโตรเลียมเปนสวนผสม สรุปไดวาปริมาณรวมของการใชเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวนั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามการวางแผนในกรณีตัวอยางและราคาของน้ํามันที่สูงขึ้นและต่ําลง โดยที่ปริมาณรวมของการใชเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวในป พ.ศ. 2573 ในกรณีที่น้ํามันเชื้อเพลิงราคาต่ําจะอยูที่ 27,000 ลานแกลลอน สวนปริมาณรวมของการใชเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวในกรณีที่น้ํามันเชื้อเพลิงราคาสูงจะอยูที่ 40,000 ลานแกลลอน

เม่ือเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2551 มลรัฐตางๆจํานวน 28 มลรัฐและกรุงวอชิงตัน ดี ซี ไดรวมมือกันทําการกําหนดมาตราฐานการใชพลังงานทดแทนในระดับมลรัฐ ซึ่งสวนหนึ่งของพลังงานไฟฟาน้ันมาจากการผลิตของพลังงานทดแทนที่ไมไดมาจากพลังงานพลังนํ้าจํานวน 3 เปอรเซ็นตภายในป พ.ศ. 2550 ไปเปน 9 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2573 ซึ่งพลังงานจํานวน 33 เปอรเซ็นตที่เปนพลังงานที่เพ่ิมขึ้นจากการผลิตพลังงานทั้งหมดนั้นเกิดจากพลังงานทดแทน อัตราการขายพลังงานท่ีเกิดจากพลังงานทดแทนสามารถเติบโตมากขึ้นถามลรัฐอ่ืนๆใหการรวมมือและปฏิบัติตามมาตรฐานการใชพลังงานทดแทนในระดับมลรัฐ นอกจากนั้นการกําหนดนโยบายโดยมุงเนนเพ่ือลดกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกน้ันจะเปนอีกหนึ่งปจจัยที่จะชวยผลักดันใหเกิดการผลิตพลังงานไฟฟาที่เกิดจากพลังงานทดแทนไดมากยิ่งขึ้น (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030: Executive Summary, 2009) 9.4 การใชพลังงานรวมและอัตราการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกจะเติบโตอยางชาๆ ผลที่เกิดขึ้นจากการบัญญัติกฎหมายการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพและราคาพลังงานที่สูงขึ้นในกรณีศึกษาตัวอยางจากรายงานทางดานพลังงานป พ.ศ. 2552 ทําใหอัตราการเติบโตของการใชพลังงานเปนไปอยางชาๆ กลาวคืออัตรารวมของการใชพลังงานอยูที่ 101.9 บีทียูในป พ.ศ. 2550 และเพ่ิมขึ้นเปน 113.6 บีทียูในป พ.ศ. 2573 ซึ่งเพิ่มขึ้น 0.5 เปอรเซ็นตตอป นอกจากน้ันเม่ืออัตราความตองการพลังงานที่เพ่ิมขึ้นอยางชาๆ รวมกับการใชพลังงานทดแทนที่เพ่ิมขึ้น และการลดอัตราการใชพลังงานที่ไดมาจากการผลิตของโรงงานถานหินจึงทําใหอัตราการเกิดกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกนั้นเพิ่มขึ้นอยางชาๆ โดยที่อัตราการเผาไหมที่ทําใหเกิดกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกที่สืบเนื่องมาจากการใชพลังงานนั้นอยูที่ 0.3 เปอรเซ็นตตอปตั้งแตป พ.ศ. 2550-2573 ในกรณีที่ใชกรณีศึกษาตัวอยางเปนเกณฑ

ปจจัยหลักที่ทําใหปริมาณการใชพลังงานรวมและอัตราการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะเรือนกระจกเพ่ิมขึ้นน้ัน คือการเติบโตของเศรษฐกิจ จากการศึกษาดวยการใชกรณีตัวอยางเปนเกณฑพบวาอัตรา

249

การเติบโตของเศรษฐกิจในสหรัฐฯโดยเฉลี่ยเปนจํานวน 2.5 เปอรเซ็นตตอป ทั้งน้ีอัตราเฉลี่ยการเติบโตของเศรษฐกิจตั้งแตป พ.ศ. 2550-2573 จะอยูที่ 1.8-3.0 เปอรเซ็นต ซึ่งปริมาณรวมการใชพลังงานในป พ.ศ. 2573 จะอยูที่ 104-123 ควอดริลเลียนบีทียู และอัตราการเผาไหมกาซที่ทําใหเกิดภาวะโลกรอนจะอยูที่ 5,898-6,886 ลานเมตริกตัน (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030: Executive Summary, 2009) 9.5 อัตราปริมาณการใชพลังงานเฉลี่ยตอบุคคลจะลดลงภายในป พ.ศ. 2573 จํานวนพลังงานที่ตองการที่เพ่ิมขึ้นนั้นมีผลสืบเน่ืองมาจากจํานวนประชากรที่เพ่ิมขึ้นในที่พักอาศัย สถานที่ทํางาน การขนสง โรงงานอุตสาหกรรมและศูนยบริการตางๆ ทั้งน้ีตั้งแตป พ.ศ. 2523 เปนตนมาอัตราการใชพลังงานของประชากรสหรัฐฯตอคนน้ันอยูในระดับที่คอนขางคงที่ คือระหวาง 310-360 ลานบีทียูตอคน แตในชวงเวลาที่ราคาพลังงานสูงขึ้นแสดงใหเห็นวาอัตราการใชพลังงานตอคนน้ันมีแนวโนมที่จะลดลงในชวงทาย แตในชวงที่ราคาพลังงานต่ําจะเห็นไดวาอัตราการใชพลังงานตอคนน้ันจะยังคงอยูในระดับที่สูงจนถึงชวงทายของการใชพลังงาน ซึ่งการคาดการณเก่ียวกับราคาน้ํามันนั้นนาจะยังอยูในระดับที่สูงตลอดชวงเวลาในการวางแผนการ และเม่ือทําการพิจารณาควบคูไปกับการออกกฎหมายปจจุบันที่มุงประเด็นเกี่ยวกับการเพ่ิมอัตราการใชพลังงานใหมีประสิทธิภาพแลวน้ัน อัตราการใชพลังงานตอคนในกรณีตัวอยางจะต่ํากวา 310 ลานบีทียูในป พ.ศ. 2563 และลดลงอยางชาๆไปจนถึงป พ.ศ. 2573 ดังแสดงในรูปที่ 10.3

รูปที่ 10.3 แสดงอัตราการใชพลังงานตอคนตั้งแตป พ.ศ. 2523 ถึง ป พ.ศ. 2573

(EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030, 2009)

250

การปรับปรุงเกี่ยวกับการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพน้ันขึ้นอยูกับมาตรฐานการใชน้ํามันเชื้อเพลิงอยางประหยัดของหนวยงานโดยเฉลี่ย (Corporate Average Fuel Economy หรือ CAFE) และมาตรฐานอ่ืนๆที่เขมงวดเพื่อลดปริมาณการใชพลังงานตอคน สวนปจจัยอ่ืนๆก็มีผลตออัตราการใชพลังงานที่เพ่ิมขึ้นหรือลดลง ไดแก ผลิตภัณฑมวลรวมภายในประเทศและการลดลงของการใชพลังงานในโรงงานอุตสาหกรรม

อัตราการใชพลังงานที่เพ่ิมขึ้นน้ันจะลดลงในทุกๆหนวยงานเมื่อพิจารณาจากกรณีตัวอยางซึ่งเปนผลเน่ืองมาจากการเปลี่ยนแปลงของโครงสรางและการปรับปรุงประสิทธิภาพการใชพลังงาน ทั้งน้ีอัตราที่ลดลงในชวงป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573 นั้นจะเปนอัตราที่ลดลงของการใชพลังงานภายในอาคาร ซึ่งการออกกฎหมายเก่ียวกับพลังงานนั้นมีผลเพียงเล็กนอยเทาน้ัน นอกจากน้ันยังสามารถสรุปไดวาอัตราที่ลดลงของการใชพลังงานในอาคารนั้นสูงกวาอัตราท่ีลดลงของการใชพลังงานในท่ีพักอาศัย (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030, 2009) 9.6 พลังงานทดแทนประเภทตางๆเขามามีบทบาทมากขึ้น

การใชพลังงานชนิดตางๆท่ีเปนพลังงานหลักนั้นเพ่ิมขึ้นประมาณ 0.5 เปอรเซ็นตตอปตั้งแตป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573 ซึ่งเชื้อเพลิงทดแทนน้ันเปนเชื้อเพลิงที่มีความตองการสูงที่สุด ไมวาจะเปนเชื้อเพลิงอีเทอรนอลประเภท E85 และเชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ใชสําหรับรถยนตขนาดเล็ก สารชีวมวลที่ใชเปนวัตถุดิบในการผลิตพลังงานไฟฟาที่ผลิตจากถานหินจะเพิ่มขึ้นประมาณ 4.4 เปอรเซ็นตตอปโดยเฉลี่ยภายในป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573 และสามารถผลิตพลังงานไดมากถึง 22 เปอรเซ็นตของปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ไดจากพลังงานทดแทนในป พ.ศ. 2573 ซึ่งเม่ือป พ.ศ. 2550 นั้นสามารถผลิตพลังงานดังกลาวไดเพียง 10 เปอรเซ็นตเทาน้ัน (EIA: Energy Demand, 2009) 9.7 การพัฒนาเทคโนโลยีกับปริมาณการใชพลังงานภายในที่พักอาศัย

ในชวงระยะเวลา 10 ปที่ผานมานั้นอุณหภูมิของอากาศสูงขึ้นกวาอุณหภูมิโดยเฉลี่ยเม่ือ 30 ปที่ผานมา และระดับการใชพลังงานตอคนอยูต่ํากวาระดับการใชพลังงานตอคนในชวงป พ.ศ. 2533 และปจจุบันปริมาณการใชพลังงานที่สูงขึ้นทําใหตองมีการนําเอาวิธีการและเทคโนโลยีตางๆเขามาประยุกตใชกับเครื่องใชไฟฟาเพ่ือเปนการชวยลดปริมาณพลังงานที่ใช และเพ่ือเปนการรักษาระดับอุณหภูมิของอากาศในชวงฤดูหนาวและฤดูรอนจึงตองทําการลดความตองการพลังงานความรอนที่ไดจากกาซธรรมชาติและน้ํามันเชื้อเพลิง และเพ่ิมความตองการพลังงานความรอนที่ไดจากพลังงานไฟฟาที่ใชกับเครื่องปรับอากาศและเครื่องใชไฟฟาชนิดอ่ืนๆ

จากรายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 พบวาอัตราการใชพลังงานตอคนเปลี่ยนไปเน่ืองจากการนําเอาเทคโนโลยีใหมๆเขามาใช ในรูปที่ 10.4 ไดแสดงใหเห็นถึงความแตกตางของอัตราการใชพลังงานในกรณีตางๆ เชน กรณีที่ใชเทคโนโลยีในป พ.ศ. 2552 โดยที่ไมมีการเพิ่มประสิทธิภาพของ

251

เคร่ืองมืออุปกรณตางๆหรือการใชวัสดุกันความรอนใดๆ และสวนกรณีที่สองนั้นเปนการใชเทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งเปนเทคโนโลยีที่มีราคาต่ํา มีประสิทธิภาพสูงและสามารถนํามาใชงานไดกับเครื่องมืออุปกรณที่ทันสมัย และกรณีตัวอยางดัวกลาวเปนการแสดงใหเห็นถึงอัตราการใชพลังงานตอคนท่ีมีอัตราการใชพลังงานที่ต่ํากวาป พ.ศ. 2549 จากการเปรียบเทียบดังกลาวนั้นจะเห็นไดวากรณีที่ใชเทคโนโลยีในป พ.ศ. 2552 นั้นมีความใกลเคียงกับระดับการใชพลังงานในป พ.ศ. 2549 แตอัตราดังกลาวเปนอัตราท่ีสูงกวาอัตราท่ีไดวางแผนเอาไวในกรณีศึกษาถึง 6 เปอรเซ็นต สวนกรณีการใชเทคโนโลยีขั้นสูงจะเปนกรณีที่ใชพลังงานตอคนในอัตราท่ีต่ํากวาป พ.ศ. 2549 ทั้งน้ีระดับการใชพลังงานตอคนในป พ.ศ. 2573 นั้นจะต่ํากวากรณีตัวอยางที่ไดวางแผนเอาไวประมาณ 5 เปอรเซ็นต (EIA: Energy Demand, 2009)

รูปที่ 10.4 แสดงปริมาณการใชพลังงานตอคนในกรณีศกึษาตางๆ

(EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030, 2009)

9.8 การเพิ่มข้ึนอยางตอเน่ืองของการใชพลังงานไฟฟาในครัวเรือน ถึงแมวาเทคโนโลยีตางๆจะไดรับการพัฒนาใหมีประสิทธิภาพมากขึ้นแลวก็ตาม ในชวงทศวรรษที่ผานมาการใชพลังงานไฟฟาในครัวเรือนก็ยังเพ่ิมขึ้นถึง 23 เปอรเซ็นต ทั้งน้ีการใชพลังงานไฟฟาที่เพ่ิมขึ้นนั้นเกิดจากการใชเครื่องปรับอากาศและเครื่องใชไฟฟาชนิดใหมๆ และแนวโนมปริมาณพลังงานไฟฟาที่ใชในครัวเรือนนั้นก็ยังคงมีแนวโนมที่จะสูงขึ้นตามลําดับ ในป พ.ศ. 2573 อัตราการใชพลังงานไฟฟาที่ใชสําหรับทําความเย็นใหแกที่พักอาศัยตามกรณีศึกษานั้นสูงกวาระดับอัตราการใชพลังงานไฟฟาในป พ.ศ. 2550 ถึง 24 เปอรเซ็นต กลาวคืออัตราการใชพลังงานไฟฟาที่เพ่ิมขึ้นนั้นเปนผลจากปริมาณประชากรที่เพ่ิมขึ้นในบริเวณทางตอนใตและแถบตะวันตกของสหรัฐฯ ตลอดจนการเปลี่ยนเคร่ืองปรับอากาศจากการใชเคร่ืองปรับอากาศชนิดเฉพาะหองไปเปนเคร่ืองปรับอากาศชนิดศูนยรวม (Central Air)

กาซธรรมชาติและเชื้อเพลิงเหลวเปนพลังงานที่นํามาใชในการใหพลังงานความรอนแกพ้ืนที่เฉพาะและน้ํา ซึ่งการใชพลังงานดังกลาวจะยังคงมีการใชที่เปนไปอยางตอเน่ืองในอนาคต ดังน้ันกาซธรรมชาติและ

252

การใชเชื้อเพลิงเหลวในครัวเรือนจึงตองทําการพัฒนาควบคูไปกับการพัฒนาเตาหลอม ตลอดจนการพัฒนาสวนประกอบและโครงสรางของตึก ทั้งน้ีมีความตองการพลังงานเพื่อทําความรอนและนํ้าภายในครัวเรือนน้ันจะตกลง 19 เปอรเซ็นตภายในชวงป พ.ศ. 2550 ถึงป พ.ศ. 2573 เน่ืองจากผูคนอพยพจากบริเวณที่เย็นกวาไปยังพ้ืนที่ที่รอนกวา ทั้งน้ีเทคโนโลยีชนิดตางๆน้ันสามารถชวยลดปริมาณความตองการพลังงานความรอนที่ไดจากกาซธรรมชาติและเชื้อเพลิงเหลว ตลอดจนการใชเตาหลอมชนิดรวมพลังงาน (Condensing Gas Furnaces) ซึ่งเปนเตาหลอมที่สามารถรักษาระดับพลังงานความรอนไดถึง 95 เปอรเซ็นต และเทคโนโลยีเคร่ืองใหความรอนแกน้ํารอนชนิดฉับพลัน (Instantaneous Water Heaters) ซึ่งมีคุณสมบัติในการรักษาระดับพลังงานความรอนไดถึง 80 เปอรเซ็นต โดยสรุปแลวเทคโนโลยีที่ไดรับการพัฒนาแลวสามารถชวยประหยัดพลังงานความรอนไดถึง 36 เปอรเซ็นตเม่ือเทียบกับมาตรฐานการรักษาระดับพลังงานความรอนที่มีอยู (EIA: Energy Demand, 2009) 9.9 การเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมืออุปกรณอยางตอเน่ือง ประสิทธิภาพของอุปกรณเคร่ืองมือน้ันนับไดวามีบทบาทที่สําคัญและมีความสัมพันธโดยตรงตอประเภทและปริมาณพลังงานที่ตองการใชภายในตึกอาคาร จากกรณีศึกษาของรายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 แสดงใหเห็นวาอัตรการใชพลังงานตอครัวเรือนน้ันต่ําลงจากอัตราเฉลี่ยตอปจํานวน 0.6 เปอรเซ็นต ถึงแมวาอัตราเฉลี่ยการใชพลังงานไฟฟาตอตารางฟุตของครัวเรือนจะเพิ่มขึ้นและเครื่องมืออุปกรณไฟฟาจะมีจํานวนมากขึ้นก็ตาม เชน อัตราพลังงานไฟฟาในบริเวณพื้นที่ที่ไดรับแสงสวางจากดวงอาทิตยที่เรียกวาซันเบลท (Sunbelt) จะมีราคาสูงและจํานวนผูบริโภคเพิ่มขึ้น แตอัตราการใชพลังงานโดยรวมนั้นต่ําลงกวาเดิมถึงหนึ่งในสาม

รูปที่ 10.5 แสดงประสิทธิภาพของเครื่องมืออุปกรณในกรณีตางๆท่ีมีผลตอปริมาณความตองการ

พลังงานไฟฟา (EIA: Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030, 2009)

253

จากรูปที่ 10.5 เม่ือใชกรณีศึกษาเทคโนโลยีป พ.ศ. 2552 (2009 Technology) เปนตัวชี้วัดดวยการใชอุปกรณเคร่ืองมือที่มีอยู พบวาพลังงานท่ีไดในป พ.ศ. 2573 นั้นยังอยูในเกณฑที่ต่ํากวาปริมาณที่ไดจากกรณีศึกษาตัวอยาง แตเมื่อใชเทคโนโลยีที่ดีที่สุดที่มีอยู (Best Available Technology) เปนกรณีที่ผูบริโภคใชเคร่ืองมืออุปกรณที่มีคุณภาพที่ดีที่สุดที่มีอยูในขณะนั้น จะเห็นไดวาพลังงานที่ไดนั้นจะเปนพลังงานที่มีปริมาณสูงและมีประสิทธิภาพ ซึ่งสรุปไดวาการใชเคร่ืองมืออุปกรณที่มีประสิทธิภาพน้ันชวยเพิ่มปริมาณพลังงานที่สามารถผลิตได ดังน้ันอัตราการใชพลังงานในป พ.ศ. 2573 จะอยูที่ 29 เปอรเซ็นต ทั้งน้ีเม่ือใชเทคโนโลยีที่ดีที่สุดที่มีแลว ปริมาณพลังงานที่ใชในที่พักอาศัยโดยรวมจะต่ําลง 1.8 เปอรเซ็นตตอปและอัตราการใชกระแสไฟฟาในของผูบริโภคจะตกลงประมาณ 1 เปอรเซ็นตตอป (EIA: Energy Demand, 2009) 9.10 การชดเชยภาษีตามกฎหมายที่ออกตามนโยบายปรับปรุงและขยายการใชพลังงานป พ.ศ. 2551 ชวยผลักดันการผลิตอุปกรณเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งข้ึน แหลงพลังงานชนิดตางๆที่ใชกันอยูทั่วไป เชน เชื้อเพลิงเหลว กาซธรรมชาติ พลังงานกระแสไฟฟาและพลังงานทดแทนชนิดตางๆนับไดวามีบทบาทเพียงเล็กนอยเม่ือเทียบกับจํานวนพลังงานทั้งหมดที่ใช ในปจจุบันมีการใชเคร่ืองผลิตนํ้ารอนที่ไดรับพลังงานจากการเผาไหมของไมและเคร่ืองผลิตนํ้ารอนที่ไดรับพลังงานจากแสงอาทิตยซึ่งเปนเทคโนโลยีพลังงานทดแทนที่ใชกันอยูทั่วไป ซึ่งกฎหมายท่ีออกตามนโยบายการปรับปรุงและการขยายการใชพลังงานป พ.ศ. 2551 นั้นไดมีการชดเชยภาษีสําหรับผูที่ซื้อเคร่ืองปมพลังงานความรอนชนิดติดตั้งบนพ้ืนและระบบแผนรับพลังงานความรอนแสงอาทิตยตั้งแตปจจุบันจนถึงป พ.ศ. 2559 เครื่องปมพลังงานความรอนชนิดติดตั้งบนพื้นเปนเคร่ืองผลิตพลังงานความรอนและความเย็นจากพ้ืนดินที่มีประสิทธิภาพที่ดีกวา อยางไรก็ตามเครื่องปมพลังงานความรอนดังกลาวจะมีราคาที่สูงกวาเคร่ืองผลิตพลังงานความรอนที่ใชพลังงานความรอนจากอากาศ จากการสํารวจเม่ือป พ.ศ. 2550 จะเห็นไดวาเคร่ืองปมพลังงานความรอนชนิดติดตั้งบนพื้นมีจํานวนมากถึง 35,000 เคร่ืองทั่วประเทศ และเม่ือใชกรณีตัวอยางที่แสดงขอมูลอยูในรายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 พบวาเคร่ืองผลิตพลังงานความรอนชนิดติดตั้งบนพ้ืนที่ไดรับการชดเชยภาษีจํานวน 2,000 เหรียญสหรัฐฯโดยเฉลี่ยแลวจะมีจํานวนถึง 90,264 เคร่ืองตอป จากการคาดการณดังกลาวจะทําใหตลาดการผลิตพลังงานเพิ่มขึ้นมากกวา 5 เทาเม่ือเทียบกับปริมาณที่มีในป พ.ศ. 2550 กลาวคือจะเปนจํานวนมากถึง 1.5 เปอรเซ็นตในป พ.ศ. 2573 ทั้งนี้ผลสรุปของการติดตั้งแผนรับพลังงานแสงอาทิตยนั้นก็มีการชดเชยภาษีลักษณะเชนเดียวกัน แตการติดตั้งแผนรับพลังงานแสงอาทิตยที่ใชสําหรับที่อยูอาศัยน้ันจะไดรับการชดเชยภาษีจากรัฐบาลกลางเปนจํานวน 30 เปอรเซ็นตและเงินภาษีที่ไดรับชดเชยนั้นก็จะจํากัดอยูที่ 2,000 เหรียญสหรัฐฯ ซึ่งกฎหมายนโยบายการปรับปรุงและการขยายการใชพลังงานป พ.ศ. 2551 ไดทําการขยายอัตราการชดเชยภาษีดวยการชดเชยเงินภาษีเปนจํานวนมากถึง 10,000 เหรียญสหรัฐฯสําหรับผูที่ติดตั้งเคร่ืองผลิตพลังงานท่ีมีกําลังในการผลิตสูงถึง 3.5 กิโลวัตต การขยายอัตราการชดเชยภาษีดังกลาวน้ันเปนการสงเสริมสภาพเศรษฐกิจให

254

ดียิ่งขึ้น จากรูปที่ 10.6 จะเห็นไดวาในชวงป พ.ศ. 2552-2559 อาคารที่พักอาศัยที่ทําการติดตั้งแผนรับพลังงานแสงอาทิตยจะมีจํานวนมากถึง 1.6 ลานหนวย (EIA: Energy Demand, 2009)

รูปที่ 10.6 แสดงการเปรียบเทียบการติดตั้งเครื่องผลติความรอนจากเคร่ืองปมพลังงานความรอนชนิดติดตั้ง

บนพื้นและแผนรับพลังงานแสงอาทิตยในป พ.ศ. 2550 ป พ.ศ. 2558 และป พ.ศ. 2573 ตามลาํดับ (ที่มา : EIA: Energy Demand, 2009)

9.11 การใชพลังงานในภาคธุรกิจมีแนวโนมลดลง จากสมมติฐานเก่ียวกับปริมาณพลังงานที่มีและการรับเอาเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพมาใชนั้นไดชวยกําหนดระดับการใชพลังงานตอคนในภาคธุรกิจดังไดแสดงในรายงานทางดานพลังงานประจําป พ.ศ. 2552 โดยท่ีในชวงป พ.ศ. 2514-2533 อัตราการใชพลังงานน้ันจะเพิ่มขึ้นอยางตอเน่ือง และเริ่มคงท่ี (ตามที่ไดนําเสนอในกรณีศึกษาตัวอยาง) เม่ือมีการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพในการใชพลังงานดังแสดงในรูปที่ 10.7 จะเห็นไดวาในกรณีศึกษาทางดานเทคโนโลยี พ.ศ. 2552 (2009 Technology Case) ซึ่งใชอางอิงน้ันเปนการใชเคร่ืองมืออุปกรณและสิ่งกอสรางที่ไดรับการปรับปรุงดวยการใชเทคโนโลยีที่มีอยูในป พ.ศ. 2552 ผลที่ไดคือการใชพลังงานในภาคธุรกิจตอคนน้ันเพ่ิมขึ้นอยางตอเนื่องจนกระทั่งป พ.ศ. 2563 กอนที่ปริมาณการใชพลังงานจะลดลง

255

รูปที่ 10.7 แสดงอัตราการใชพลังงานตอคนในกรณีตางๆ ในชวงป พ.ศ. 2514 จนถึงป พ.ศ. 2573

(ที่มา : EIA: Energy Demand, 2009)

สวนในกรณีที่ใช เทคโนโลยีขั้นสูงน้ันเปนกรณีสมมุติที่ ใชเทคโนโลยีที่ ดีขึ้น ราคาถูกและมีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น ซึ่งจะเห็นไดวาปริมาณการใชพลังงานในภาคธุรกิจน้ันจะลดลงกวาที่เปนอยูในปจจุบันจํานวน 3.3 เปอรเซ็นต ซึ่งเปนปริมาณที่ต่ํากวาระดับของกรณีศึกษาตัวอยางในป พ.ศ. 2573

เม่ือใชกรณีตัวอยางเปนเกณฑจะเห็นไดวาอัตราการเติบโตของพื้นที่ภาคธุรกิจเฉลี่ย 1.3 เปอรเซ็นตตอปตั้งแตป พ.ศ. 2550-2573 ซึ่งเปนการเติบโตที่สืบเนื่องมาจากการเติบโตของเศรษฐกิจและจํานวนประชากรที่เพ่ิมมากขึ้น ทั้งน้ีกรณีตัวอยางน้ันไดตั้งสมมติฐานเก่ียวกับการพัฒนาทางดานประสิทธิภาพของเคร่ืองมืออุปกรณที่ดีขึ้น รวมถึงงานบริการตางๆท่ีเพ่ิมขึ้นดวย การใชเคร่ืองมืออุปกรณที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นนั้นเปนการชดเชยปริมาณการใชพลังงานที่เพ่ิมขึ้นอันเนื่องมาจากการเพิ่มขึ้นของพ้ืนที่ภาคธุรกิจ (EIA: Energy Demand, 2009)

256

บรรณานุกรม Arizona Solar Center [ASC), (2009). Welcome to Arizona Solar Center. Retrieved September 8,

2009, from Your Guide to Solar and the Other Renewable Sources in Arizona Web site: http://www.azsolarcenter.org/azsc/

Boston Area Solar Energy Association [BASEA], (2007). About BAS EA. Retrieved September 8, 2009, from Beta Area Solar Energy Association Web site: http://www.basea.org/about.php

Center for American Progress, (2008). Cap and Trade 101. Retrieved September 9, 2009, from Center for American Progress Web site: http://www.americanprogress.org /issues/2008/01/capandtrade101.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EEREJ, (2008, Oct 03). A History of Geothermal Energy in the United States. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Energy Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal /history.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jun 16). About the program. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/about.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 22). Advanced Solar Systems Integration. Retrieved September 11, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/advanced _systems_integration.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Sep 08). Advantages and Disadvantages of Hydropower. Retrieved August 31, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov /windandhydro/hydro_ad.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 18). Advantages and Disadvantages of Wind Energy. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/ windandhydro/wind_ad.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Feb 03). B20 and B100: Alternative Fuels. Retrieved August 26, 2009, from Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center Web site: www.afdc.energy.gov /afdc/fuels/biodiesel_alternative.html

257

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Apr 2). Biochemical Conversion. Retrieved August 27, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/biochemical_conversion.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Feb 03). Biodiesel Benefits. Retrieved August 26, 2009, from Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center Web site: www.afdc.energy.gov/afdc/fuels/biodiesel_benefits.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Feb 03). Biodiesel Production. Retrieved August 26, 2009, from Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center Web site: www.afdc.energy.gov/afdc/fuels/ biodiesel_production.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, May 27). Biomass Feedstocks. Retrieved August 27, 2009, from Biomass Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/biomass_feedstocks.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jan 12). Budget. Retrieved August 26, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/budget.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jan 16). Budget. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable _ versions/budget.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 30). Concentrator PV Systems. Retrieved September 11, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/concentrator_systems.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], Concentrating Solar Power. Retrieved July 22, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/csp.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 29). The Crystalline Silicon Solar Cell. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv_cell_light.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE1, (2008, Oct 02). Direct Use of Geothermal Energy. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/directuse.html

258

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 26). Distributed Wind Energy Technology. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technology Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_dist_tech.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Sep 16). Dish/Engine Systems. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_ versions/dish_engines.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Mar 09). Economic Growth. Retrieved August 26, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/economic_growth.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2007, Nov). Energy from the Sun. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Web site: www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/solar.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Aug 06). Energy Independence and Security Act. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: www1.eere.energy.gov/femp/regulations/eisa.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Feb 10). Energy Policy Act of 1992. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: www1.eere.energy.gov/femp/regulations/epact1992.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Aug 06). Energy Policy Act of 2005. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: www1.eere.energy.gov/femp/regulations/epact2005.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2007, Nov). Energy Reduction Goals for Federal Buildings. Retrieved September 18, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/femp/regulations/eisa.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Oct 03). Enhanced Geothermal Systems Technologies. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/enhanced_systems.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, March 09). Environmental benefits. Retrieved May 19, 2009, from Biomass benefits Web site:

259

www1 .eere.energy.gov/biomass/printable _ versions/environmentaI.html Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Aug 06).

Executive Order 13221. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: www1.eere.energy.gov/femp/eo13221.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Aug 06). Executive Order 13423. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: www1.eere.energy.gov/femp/eo13423.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 30). Flat-plate PV Systems. Retrieved September 10, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/flat_plate.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jan 12). Federal Biomass Policy. Retrieved August 26, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/federal_biomass.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy, (2009, May 27). Feedstock Types. Retrieved August 27, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/feedstocks_types.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, May 06). Feedstocks Logistics. Retrieved August 28, 2009, from Biomass Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/biomass/feedstocks_logistics.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jun 25). Feedstock Related Links. Retrieved August 28, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/feedstocks_links.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE), (2008, Oct 03). Geothermal Basics. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Energy Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/geothermal_basics.html

Department of Energy [DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009). Geothermal Technology Budget. Retrieved October 1, 2009, from Geothermal Technologies Energy Web site: http://www1.eere.energy.gov/ba/pba/pdfs/fy10_budget_brief.pdf

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Oct 02). Geothermal Heat Pumps. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies

Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/heatpumps.html

260

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 11). History of Hydropower. Retrieved August 28, 2009, from Wind & Hydropower Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_history.htmI

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2006, Mar 31). How an Enhanced Geothermal System Works. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/geothermal_basics.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 10). Hydropower Budget. Retrieved August 31, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_budget.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Aug 30). Hydropower Research and Development. Retrieved August 28, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_rd.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Aug 30). How Hydropower Works. Retrieved August 28, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_how.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2006, Nov 30). How Wind Turbines Work. Retrieved August 25, 2009, from How Wind Turbines Work Web site: www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_how.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Oct 02). Hydrothermal Power Systems. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermallpowerplants.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Feb 15). Infrastructure Related Links. Retrieved August 28, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/processing_links.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 26). Large Wind Technology. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydrollarge_wind_tech.htmI

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE]. (2008, Oct 01). Linear Concentrator Systems. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/linear_concentratios.html

261

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, May 22). Light and the PV Cell. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv_cell_light.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Oct 13). Market Transformation for Solar Technologies. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_ versions/market_transformation_program.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 25). Marine and Hydrokinetic Technology Database. Retrieved August 31, 2009, from Wind & Hydropower Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydrokinetic/default.aspx

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2007, Oct 16). National Energy Security. Retrieved August 26, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/national_energy_security .html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Dec 30). Ocean Tidal Power. Retrieved August 31, 2009, from Renewable Energy Web site: htlp://www.energysavers.gov/renewable_energy/oceanlindex.cfm/mytopic=50008

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Dec 30). Ocean Wave Power. Retrieved August 31, 2009, from Renewable Energy Web site: http://www.energysavers.gov/renewable_energy/ocean/index.cfm/mytopic=50009

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, May 04). Organization and Contacts. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/contacts.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Feb 10). Performance and Standards for New Building and Major Renovations. Retrieved September 18, 2009, from Energy Independence and Security Act Web site: www1.eere.energy.gov/solar/contacts.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2006, Jan 05). The Photoelectric Effect. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies

Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/photoelectric_effect.html

262

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Sep 18). Power Tower Systems. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/power_towers.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (n.d.). Program Benefits. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Multi-Year Research, Development and Demonstration Plan: Program Benefits Web site: www1.eere.energy.gov/geothermallpdfs/gtp_ myrdd_2009-program_benefits.pdf

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Dec 30). Program Partners. Retrieved August 28, 2009, from Biomass Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/biomass/program_partners.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 16). PV Devices. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv_devices.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2006, Jan 05). PV in Use. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv_use.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Jul 11). PV in Use. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/sh_ basics.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 22). PV Performance. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv_performancel.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 28). PV Physics. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv _physics.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Dec 30). PV Systems. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/pv _systems.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EEREJ, (n.d.). Solar Energy Program. Retrieved August 25, 2009, from Fiscal Year 2009 Budget-in-Brief Web site: http://www1.eere.energy .gov/ba/pba/pdfs/fy09_budget_brief.pdf

263

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (n.d.). Geothermal Technology Program. Retrieved August 25, 2009, from Fiscal Year 2009 Budget-in-Brief Web site: http://www1.eere.energy.gov/ba/pba/pdfs/fy09_budget_brief.pdf

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 2). Reducing Water Intensity. Retrieved September 21, 2009, from Federal Energy Management Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/femp/regulations/eo13423.html.

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 2). Renewable Energy System Analysis. Retrieved September 11, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/systems_analysis.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 6). Solar Resource Assessment. Retrieved September 11, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_resource_assessment.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 2). Solar Codes, Standards, and Regulatory Implementation. Retrieved September 11, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/regulatory_implementation.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 22). System Technology Development for Grid Integration. Retrieved September 11, 2009, from

Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/technology_developmenCgrid_integration.html Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 2). Systems Integration for Solar Technologies. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy

Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/system_integration_program.html Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Apr 02). System Testing and Demonstration for Grid Integration. Retrieved September 11, 2009,

from Solar Energy Technologies Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/solar/testing_demonstrations.html

264

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EEREJ, (2008, Oct 16). Thermal Storage. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/thermal_storage.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy, (2009, Jan 12). Thermochemical Conversion. Retrieved August 27, 2009, from Biomass Program Web site: www1.eere.energy.gov/biomass/thermochemical_conversion.html

Department of Energy [DOE]: National Renewable Energy Laboratory [NREL]. (2008, Jul 25). Biomass Energy Basics. Retrieved August 26, 2009, from Learning About Renewable Energy Web site: ww.nrel.gov/learning/re_biomass.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Mar 05). Sustainable Production. Retrieved August 27, 2009, from Biomass Program Web site: http://www1.eere.energy.gov/biomass/feedstocks_sustainable_production.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE), (2006, Mar 31). Text Versions of How an Enhanced Geothermal System Works Animation. Retrieved August 26, 2009, from Geothermal Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/geothermal/egs_animation_text.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Sep 08). Types of Hydropower Plants. Retrieved August 28, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro-plant_types.html

Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005. Sep 08). Types of Hydropower Turbines. Retrieved July 27, 2009, from Wind & Hydropower Technologies Web site:

http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/printable_versions/hydro_turbine_types.html Department of Energy (DOE): Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Nov 10).

Water Power. Retrieved August 28, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/hydro_about.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Sep 08). Wind and Hydropower Technologies Program Budget. Retrieved September 15, 2009, from

Wind and Hydro Technology Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_budget.html

265

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (n.d.). Wind Energy Program. Retrieved August 25, 2009, from Fiscal Year 2009 Budget-in-Brief Web site: http://www1.eere.energy.gov/ba/pba/pdfs/fy09_budget_brief.pdf

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2005, Aug 30). Wind Energy Research and Development. Retrieved August 25, 2009, from Wine Energy Research and Development Web site: www1.eere.energy.gov/windandhydor/wind_rd.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Oct 30). Wind Energy Resource Potential. Retrieved August 25, 2009, from Wind Energy Resource Potential Web site: www1.eere.energy.gov/windandhydor/wind_potential.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Jan 07). Wind Energy Supporting Research and Testing. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_research.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2009, Jan 30). Wind Energy Systems Integration. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_sys_integration.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EEREJ, (2009, Feb 20). Wind Energy Technology Acceptance. Retrieved August 25, 2009, from Wind and Hydro Technologies Programs Web site: http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/wind_tech_accept.html

Department of Energy [DOE]: Energy Efficiency and Renewable Energy [EERE], (2008, Jul 11). Why PV Is Important to the Economy. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Technologies Program Web site: www1.eere.energy.gov/solar/printable_versions/to _economy.html

Energy Information Administration, (n.d.). Executive Summary. Retrieved September 22, 2009, from Annual Energy Outlook 2009 Web site: www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/execsummary.html

Energy Information Administration, (n.d.). Renewable Energy Consumption in the Nation's Energy Supply, 2008. Retrieved September 22, 2009, from Annual Energy Outlook 2009 Web site: www.eia.doe.gov/fuelrenewable.html

266

Energy Information Administration, (n.d.). Total Energy. Retrieved August 26, 2009, from History of Energy in the United States: 1635-2000 Web site: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/frame.html

Energy Information Administration, (n.d.). Introduction. Retrieved August 26, 2009, from History of Energy in the United States: 1635-2000 Web site: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/frame.html

Energy Information Administration, (2007, Nov). Photovoltaic Energy. Retrieved August 25, 2009, from Solar Energy Web site: www.eia.doe.gov/kids/eneryfacts/sources/renewable.html

Energy Information Administration [EIA], (2009, March). Energy Demand. Retrieved September 23, 2009, from Annual Energy Outlook 2009 with Projections to 2030 Web site: http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/demand.html

Energy Information Administration, (n.d.). Renewable Energy. Retrieved August 26, 2009, from History of Energy in the United States: 1635-2000 Web site: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/frame.html

Energy Information Administration [EIA], (2008, Aug). Renewable Energy. Retrieved August 26, 2009, from Energy Kid's Page Web site: http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/renewable.html

Fujitaresearch, (n.d.). Tidal Fence. Retrieved September 10, 2009, from Fujitaresearch Web site: http://www.fujitaresearch.com/reports_img/TidaI2-Fence.gif

Goodcleantech, (n.d.). Tidal Turbines. Retrieved September 10, 2009, from Goodcleantech Web site: http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.goodcleantech.com/images/turbine

.bmp&imgrefurl=http://www.goodcleantech.com/2007/08/tidaUurbine_projects_move_fo.php &usg=_GDdBJrMKGDltY-PWZPyi3gv36uO=&h=338&w=450&sz=447&hl=en&start= 27&sig2=639088j2oWRDyywCo2IaGg&um=1&tbnid=7VohQQShhs5PdM:&tbnh=95&tbnw=1 27&prev=/images%3Fq%3Dtidal%2Bturbines%26ndsp%3D18%26h1%3Den%26rlz%3D1T4TSHA_enUS332US332%26sa%3DN%26start%3D18%26um%3D1 &ei=DRepSpqTD5CxIAfQhrS7Bg

MSNBC (2008, Feb 13): Obama Proposes $210 Billion for New Jobs. Retrieved September 9, 2009, from MSNBC Web site: http://www.msnbc.msn.com/id/23148959/

National Journal, (2009, Apr 06). Oil Imports: Can Obama Break U.S. Addition? Retrieved September 9, 2009, from Energy and Environment Web site: http://energy.nationaljournal.com/2009/04/oil-imports-can-obama-break-th.php

267

Politifact, (2009, Aug 19). Climate bill moves on renewable energy goals. Retrieved September 9, 2009, from Politifact Web site: http://www.politifact.com/truth-o-meter/promises/promise/443/require-10-percent-renewable-energy-by-2012/

United Stated Patents and Trademark Office [USPTO], (n.d.). Quick Search. Retrieved August 31, 2009, from USPTO PATENT FULL-TEXT AND IMAGE DATABASE Web site: http://patft.uspto.gov/netahtml/PTO/search-bool.html

White House, (2008). Energy and Environment. Retrieved April 24, from The White House President Barack Obama Web site: http://www.whitehouse.gov/agenda/energy_and_environment/

White House, (2009). From Peril to Progress. Retrieved September 9, 2009, from the White House President Barack Obama Web site: http://www.whitehouse.gov/blog_post/Fromperiitoprogress/

Wikipedia, (2009, April 30). Gas Turbine. Retrieved May 1, 2009, from Wikipedia Web site: http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine

Whyhydropower, (n.d.). Hover Dam. Retrieved September 10, 2009, from Whyhydropower Web site: http://www.whyhydropower.com/images/Galiery/ExampleHooverDam Generators _ 800.jpg

268

Us Clean Energy Report 2009

Technology

ocean wave power

solar resource assessment

tank indirect system

reducing water intensity

hydrothermal power systems

northern power systems

power tower systems

environmental protection agency