โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ

(Geothermal power plant)

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal power plant) ประกอบด้วยระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากแหล่งความร้อนใต้พิภพ โดยใช้กังหันไอนํ้าแปลงพลังงานความร้อนในนํ้าร้อนหรือไอนํ้าจากแหล่งความร้อนใต้พิภพเป็นกระแสไฟฟ้า ได้แก่ โรงไฟฟ้าระบบไอนํ้าแห้ง ระบบไอนํ้าเปียก ระบบสองวงจร ระบบแฟลชคู่ และระบบเสริมพลังงานความร้อนใต้พิภพ โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพจะมีประสิทธิภาพตํ่าเพียงประมาณร้อยละ 10-23 เนื่องจากไอนํ้าทำงานที่อุณหภูมิตํ่า เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าหม้อไอนํ้าที่ใช้ถ่านหินหรือปิโตรเลียมเป็นเชื้อเพลิง

Source : http://www.ucsusa.org

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบไอนํ้าแห้ง เนสฮาเวลเลียร์ (Nesjavellir) ประเทศไอซ์แลนด์กําลังการผลิตติดตั้ง

120 เมกะวัตต์

Source : http://images.fineartamerica.com

Source : http://www.veggieboards.com

 โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพสวาร์เซนกิ (Svartsengi) ประเทศไอซ์แลนด์ กําลังการผลิตติดตั้ง 76.5 เมกะวัตต์ 

Source : http://www.veggieboards.com

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบสองวงจร อําเภอฝาง กําลังการผลิตติดตั้ง 300 กิโลวัตต์

1. ระบบไอน้ำเปียก (hydrothermal system)

 ระบบไอน้ำเปียก เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ใช้ไอนํ้าเปียกจากแหล่งความร้อนใต้พิภพที่อุณหภูมิตํ่ากว่าจุดวิกฤต

ก่อนที่ไอนํ้าเปียก จะถูป้อนเข้าสู่กังหันไอน้ำ จะต้องแยกหยดน้ำออก เพื่อลดการสะสมของตะกอนแร่ธาตุในไอน้ำบนใบพักังหันไอน้ำ ไอน้ำที่ใช้หมุนกังหันในโรงไฟฟ้าแบบนี้ควรมีอุณหภูมิประมาณ 155-165 องศาเซลเซียส และมีความดันอยู่ในช่วง 0.5-0.6 เมกะปาสคาล โดยทั่วไปการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าแบบนี้จะต้องใช้ไอนํ้าประมาณ 8 กิโลกรัม ต่อการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง

ภาพจําลองหลักการของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพระบบไอนํ้าเปียก, ระบบนํ้าร้อนใต้พิภพ

Source : http://unu.edu/publications

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบไอนํ้าเปียก ระบบนํ้าร้อนใต้พิภพ เฮลลิไชไธ (Hellisheiði) ประเทศไอซ์แลนด์ กําลังการผลิตติดตั้ง 303 เมกะวัตต์

Source : http://www.snipview.com

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบไอนํ้าเปียก ระบบนํ้าร้อนใต้พิภพ วายัง วินดู (Wayang Windu) ประเทศอินโดนีเซีย กําลังการผลิตติดตั้ง 227 เมกะวัตต์

2. ระบบไอนํ้าแห้ง (Dry steam system)

ระบบไอน้ำแห้งเป็นระบบผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ใช้ไอนํ้าจากแหล่งความร้อนใต้พิภพที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดวิกฤต คือ 373.946 องศาเซลเซียส  ผ่านเข้าสู่กังหันไอนํ้าโดยตรง ไม่ต้องผ่านหม้อไอนํ้า ระบบไอนํ้าแห้งมีข้อดี คือ ไม่ต้องสูญเสียพลังงานในการกำจัดหยดนํ้าจากการควบแน่นของไอนํ้าก่อนที่จะป้อนเข้าสู่กังหันไอนํ้า ระบบไม่ซับซ้อน ข้อจำกัดของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพแบบระบบไอนํ้าแห้ง คือ แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่มีไอนํ้าอุณหภูมิสูงระดับนี้มีจำนวนไม่มากนัก โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพเกเซอร์ในรัฐแคลิฟอร์เนียประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นแห่งแรกที่ใช้ระบบไอนํ้าแห้ง และยังเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลกด้วย โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าประเภทนี้ใช้ไอนํ้าประมาณ 6.5 กิโลกรัมต่อการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง

Source : https://en.wikipedia.org

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบไอนํ้าแห้ง เรคยาเนส (Reykjanes) ประเทศไอซ์แลนด์ กําลังผลิตติดตั้ง 100 เมกะวัตต์

3. ระบบเสริมพลังงานความร้อนใต้พิภพ (Enhanced geothermal system)

ระบบความร้อนใต้พิภพที่สร้างขึ้นเพื่อเสริมความสามารถของแหล่งหินร้อนใต้ดินที่ยอมให้นํ้า ซึมผ่านได้น้อย กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเจาะหลุมฉีด (injection well) ลงไปยังแหล่งหินร้อน ฉีดอัดนํ้าผ่านหลุมลงไปยังแหล่งหินร้อนใต้ดิน ด้วยแรงดันที่สูงพอที่จะทำให้หินร้อนแตกออก เป็นโครงข่าย นํ้ารับความร้อนตามช่องแตกของหินร้อน แล้วถูกดูดขึ้นทางหลุมผลิต (production well) เพื่อป้อนเข้าสู่โรงไฟฟ้าและจะถูกทำให้กลายเป็นไอนํ้า หรือนำไปให้ความร้อนแก่ของไหลชนิดที่สองซึ่งจะกลายเป็นไอ แล้วผ่านเข้าสู่กังหันผลิตไฟฟ้า น้ำเย็นที่ออกจากโรงงานไฟฟ้าจะถูกฉีกกลับหมุนเวียนไปรับความร้อนยังแหล่งหินร้อนต่อไป

หน่วยสาธิตระบบเสริมพลังงานความร้อนใต้พิภพที่ประสบความสําเร็จแห่งแรกของประเทศสหรัฐอเมริกา
บริเวณศูนย์ความร้อนใต้พิภพเกเซอร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย

ระบบเสริมพลังงานความร้อนใต้พิภพ

Source : http://www.altenergystocks.com/

โรงงานไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพดีเซิร์ท พีค (Desert Peak) รัฐเนวาดา เป็นแห่งแรกของประเทศสหรัฐอเมริกาที่ผลิตไฟฟ้า เข้าสู่สายส่งด้วยระบบเสริมพลังงานความร้อนใต้พิภพ

4. ระบบสองวงจร (Binary generation system, binary cycle system)

ระบบสองวงจรเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพที่ผลิตไฟฟ้าจากนํ้าร้อนอุณหภูมิตํ่า 38-149 องศาเซลเซียส โดยผ่านนํ้าร้อนเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อให้ความร้อนกับของไหลชนิดที่สองที่มีจุดเดือดตํ่า เช่น แอมโมเนีย ฟรีออน ไอโซบิวเทนไอโซเพนเทน เป็นต้น ซึ่งจะกลายเป็นไอแล้วผ่านเข้าสู่กังหันไอนํ้าผลิตไฟฟ้า จากนั้นกลับเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใหม่ส่วนนํ้าร้อนหลังจากถ่ายโอนความร้อนให้กับของไหลชนิดที่สองแล้ว จะควบแน่นและถูกฉีดกลับเข้าสู่แหล่งพลังงาน

ความร้อนใต้พิภพ เป็นระบบที่ใช้กันมากเนื่องจากมีแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพนํ้าร้อนอุณหภูมิตํ่าจำนวนมาก ประสิทธิภาพเชิงความร้อน (thermal efficiency) ร้อยละ 10-13

ภาพจําลองหลักการของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพระบบไอนํ้าเปียก, ระบบนํ้าร้อนใต้พิภพ

5. ระบบแฟลชคู่ (double flash system)

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพที่นำเทคโนโลยีผลิตไอนํ้าแบบแฟลชมาใช้ เมื่อนํ้าร้อนมีอุณหภูมิสูงกว่า 177 องศาเซลเซียสจะวาบเป็นไอนํ้าและถูกแยกส่งเข้าสู่กังหันไอนํ้า ในระบบแฟลชคู่นํ้าจะถูกวาบเป็นไอนํ้า 2 รอบที่ความดันแตกต่างกันเพิ่มปริมาณไอนํ้าที่ผลิตได้ร้อยละ 20-30 ส่วนที่ยังคงเป็นของเหลวจะถูกส่งกลับไปที่แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าระบบไอนํ้าเปียก ระบบนํ้าร้อนใต้พิภพร้อยละ 20-25

แผนภูมิโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพระบบแฟลชคู่

Source : http://ajw.asahi.com

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ ระบบแฟลชคู่ ฮัทโชบารุ (Hatchobaru) ประเทศญี่ปุ่น กําลังผลิตติดตั้ง 110 เมกะวัตต์

Bibliography

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy). In สารานุกรมพลังงานทดแทน (หน้า. 227, 230, 231, 237, 240).