โลกต้องอาศัยนวัตกรรมที่สามารถนำความร้อนทิ้ง(Waste Heat) เปลี่ยนมาเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน

Data center ของ Google ในเมือง Dalles รัฐ  Oregon สหรัฐอเมริกา มีการปล่อยขยะความร้อนออกมาจำนวนมหาศาล

(ที่มาของรูปภาพ website : e360.yale.edu) 

โลกต้องอาศัยนวัตกรรม “เกือบสามในสี่ของพลังงานทั้งหมดที่ผลิตขึ้นมาโดยมนุษย์ถูกปล่อยออกมาอย่างกระจัดกระจายกลายเป็นขยะความร้อน ขณะนี้ธุรกิจขนาดใหญ่รวมทั้งกลุ่มผู้ดำเนินงานโดยใช้เทคโนโลยีขั้นสูงอย่าง Data Center และหน่วยงานรัฐ ต่างกำลังสำรวจหาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมที่สามารถนำพลังงานความร้อนเหล่านี้กลับมาใช้ใหม่”

ความร้อนทิ้ง(Waste Heat) มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ทุกครั้งที่เครื่องยนต์ทำงานไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ประเภทใดก็ตามทำงาน และเครื่องจักรเสียดสีกัน จะมีความร้อนเกิดขึ้น ซึ่งเป็นกฎของอุณหพลศาสตร์หรือความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนกับพลังงานกล และท้ายที่สุดความร้อนเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาให้กระจัดกระจายอยู่ในอากาศ ซึ่งความร้อนทิ้งนั้นมีจำนวนมากมายมหาศาล คือ ประมาณ 70% ของการผลิตพลังงานทั้งหมดโดยมนุษย์ โดยที่จริง ๆ แล้วปัญหาจากขยะความร้อนไม่ได้รุนแรงมากจนส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อน เพราะความร้อนทิ้งที่เราปล่อยออกมาจะมีเพียง 1% เท่านั้นที่จะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ แต่ปัญหาก็คือการปล่อยมันทิ้งไปนั้นเปล่าประโยชน์ และหากเรามีพลังงานอยู่ใกล้ ๆ ตัวทำไมเราจึงไม่ใช้มันล่ะ?

นับเป็นเวลากว่าศตวรรษแล้วที่ความร้อนทิ้งได้ถูกนำกลับมาใช้ประโยชน์อีกครั้ง ยกตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจนเลยคือ heater รถยนต์ที่มีการนำความร้อนของเครื่องยนต์หมุนเวียนมาใช้เป็นความร้อนให้ความอบอุ่นภายในรถสำหรับประเทศในมีอากาศหนาวเย็น ในปี ค.ศ.1882 เมื่อ Thomas Edison ได้สร้างโรงไฟฟ้าเชิงพาณิชย์แห่งแรกขึ้นในเมือง Manhattan เขาจำหน่ายไอร้อนจากโรงไฟฟ้าเพื่อให้ความอบอุ่นกับอาคารบ้านเรือนในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งผลที่ได้จากการผลิตไฟฟ้าและการใช้ความร้อนนั้นมีประสิทธิภาพและให้ประโยชน์อย่างน่าทึ่ง ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกา ประมาณ 33% มีศักยภาพในการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ในขณะที่โรงงานผลิตไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (CHP) มีศักยภาพถึง 60% – 80% หลายประเทศอาจต้องขอบคุณโครงสร้างพื้นฐานเกี่ยวกับระบบความร้อนที่มีอยู่ก่อนแล้วที่ยังมีการผลิตความร้อนในท้องถิ่นเอง และมีการส่งน้ำร้อนไปตามบ้านเรือนต่าง ๆ ผ่านท่อลำเลียง ซึ่งประเทศเดนมาร์กถือเป็นผู้นำในด้านโครงสร้างพื้นฐานรูปแบบนี้ เมื่อกลับไปดูช่วงวิกฤตน้ำมันในช่วงทศวรรษที่ 1970 เดนมาร์กได้เริ่มต้นสลับให้มีการใช้พลังงานอื่น ๆ ด้วย อย่างการเผาไหม้ biomass จนในที่สุดกลายเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ด้วยเหตุนี้เดนมาร์กจึงมีโครงการดักจับความร้อนที่ใช้เทคโนโลยีมาสนับสนุนที่สามารถปรับเข้ากับระบบโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ก่อนแล้วอย่างง่ายดาย รวมไปถึง Facebook data center ที่กำลังจะเกิดขึ้นด้วย

(ที่มาของรูปภาพ website : e360.yale.edu)

Data center แห่งใหม่ของ Facebook ที่จะเปิดใช้งานในปี 2020 ณ เมือง Odense ประเทศเดนมาร์ก ถูกออกแบบให้มีระบบการจัดการความร้อนทิ้งให้สามารถส่งพลังงานความร้อนไปตามบ้านเรือนต่าง ๆ เกือบ 7,000 ครัวเรือน

ขยะความร้อนหรือความร้อนทิ้งเหล่านี้ถือเป็นปัญหาที่แก้ไขได้ไม่ง่ายเลย เนื่องจากต้องใช้นวัตกรรมใหม่ ๆ เพื่อแก้ไขปัญหาเป็นจุด ๆ ไปยกตัวอย่างเช่น ระบบที่เหมาะกับอุณหภูมิในอีกที่หนึ่ง อาจไม่เหมาะกับอีกที่หนึ่งก็ได้ และไอจากความร้อนทิ้งจำนวนหนึ่งอาจมีการปนเปื้อนจากสารพิษหรือสารกัดกร่อน

นักวิทยาศาสตร์ของรัฐบาลสหรัฐกล่าวว่า "แม้แนวคิดเรื่องการจัดการขยะความร้อนเป็นความคิดที่เพิ่งเกิดขึ้น – แต่เรากำลังพยายามทำให้มันกลายเป็นเรื่องที่ต้องพิจารณาก่อนเรื่องอื่น ๆ อย่างแน่นอน"

หนึ่งในอุปกรณ์ที่มีการปล่อยขยะความร้อนมากที่สุดคือ เครื่องทำความเย็นต่าง ๆ นั่นเอง อย่างเครื่องปรับอากาศหรือพัดลมถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานโลกมากถึง 10% ซึ่งความต้องการจะเพิ่มขึ้นอีก
3 เท่าภายในปี ค.ศ. 2050 และในพื้นที่เมืองการใช้เครื่องปรับอากาศนั้นทำให้อากาศภายนอกร้อนขึ้นเกือบ 2 องศาฟาเรนไฮต์เป็นอย่างน้อย ทางออกหนึ่งคือการพยายามใช้ขยะความร้อนมากกว่าการใช้ไฟฟ้าเพื่อทำความเย็นตัวดูดซึมหรือตัวดูดซึมของเครื่องทำความเย็นจะใช้พลังงานจากความร้อนแทนการบีบอัดด้วยแรงดันไฟฟ้า เพื่อลดความหนาแน่นของสารทำความเย็นอีกครั้งที่มีการนำเทคโนโลยีที่มีอยู่มาใช้ ซึ่งตัวดูดซึมเครื่องทำความเย็นมักพบว่าถูกติดตั้งตามรถบ้าน และโรงไฟฟ้าพลังงานร่วมได้มีการนำเทคโนโลยีดังกล่าวมาใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า ใช้ความร้อน และใช้ความเย็น

เรียบเรียงโดย นาย ศาสตร์ณุพล วิเชียรกัลยารัตย์ ทีมงาน iEnergy Guru

เอกสารอ้างอิง

https://e360.yale.edu/features/waste-heat-innovators-turn-to-an-overlooked-renewable-resource

https://www.renewableenergyworld.com/articles/2014/05/a-new-way-to-harness-waste-heat.html

https://www.smu.edu/Dedman/Academics/Programs/GeothermalLab/LabResearch/OilandGas/WasteHeatPower

http://www.eesi.org/briefings/view/how-we-can-tap-renewable-thermal-energy-and-waste-heat

โลกต้องอาศัยนวัตกรรมที่สามารถนำความร้อนทิ้ง(Waste Heat) เปลี่ยนมาเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน