หน้าหลัก » ข่าวสิ่งแวดล้อม - พลังงาน

การผลิตพลังงานทดแทนจากหญ้าเลี้ยงช้าง

Author by 16/01/13No Comments »

         หญ้าเลี้ยงช้างเป็นหญ้าตระกูลเดียวกันกับหญ้าเนเปียร์(Napier grass) เป็นพืชพลังงานที่ได้รับความสนใจในการนำมาผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อใช้เป็นพลังงานทดแทนในรูปแบบต่างๆ เนื่องจากเป็นพืชที่ปลูกได้ง่ายในหลายพื้นที่ของประเทศ มีผลผลิตสูงถึง 70-80 ตันต่อไร่ต่อปี สามารถเก็บเกี่ยวได้ราวๆ5-6 ครั้งต่อปี และในการปลูก 1 รอบ ยังสามารถเก็บเกี่ยวได้นานถึง 5 ปี ก่อนที่จะต้องไถพรวนเพื่อลงต้นกล้ารอบต่อไป สำหรับต้นทุนในการปลูกเฉลี่ยเพียง 7,000 บาทต่อไร่ต่อปี(ที่มา:ข่าวสารพืชอาหารสัตว์, กองอาหารสัตว์ 2548 )โดยไม่รวมค่าที่ดินและคิดที่เก็บเกี่ยว 5 รอบ/ปีซึ่งเทียบเท่ากับ 0.1 บาทต่อกก.หญ้าสด หรือ 100 บาทต่อตันหญ้าสด และมีศักยภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพสูงถึง 100 ลบ.ม.ต่อตันหญ้าสดหรืออีกนัยหนึ่งมีศักยภาพในการผลิตก๊าซCBG ได้ประมาณ 45 กก.ต่อตันหญ้าสด

                ในขณะเดียวกันการจัดหาเชื้อเพลิงทางเลือกเพื่อทดแทนผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมในภาคคมนาคมขนส่ง เช่น น้ำมันและก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) เป็นทางออกที่สำคัญในการลดการพึ่งพาการนำเข้าเชื้อเพลิงปิโตรเลียมจากนอกประเทศ ก๊าซธรรมชาติอัดสำหรับยานยนต์ (NGV) เป็นทางเลือกที่มีศักยภาพแต่ยังคงมีข้อจำกัดหลายประการ โดยเฉพาะด้านการขนส่งจากแหล่งผลิตสู่ผู้ใช้ที่อยู่นอกแนวท่อส่งก๊าซธรรมชาติ จากปัญหาดังกล่าวพบว่าก๊าซชีวภาพเป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งที่สามารถผลิตขึ้นได้ในประเทศจากการหมักย่อยสารอินทรีย์ในสภาวะไร้อากาศ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักเป็นก๊าซมีเทน เช่นเดียวกันกับก๊าซธรรมชาติ (Natural gas) เมื่อผ่านการปรับปรุงก๊าซชีวภาพให้บริสุทธิ์จะสามารถทดแทนก๊าซธรรมชาติในพื้นที่ต่างๆ ทั่วประเทศได้ แต่อย่างไรก็ตามในปัจจุบันการผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียปศุสัตว์และอุตสาห กรรม ยังมีศักยภาพไม่เพียงพอต่อการนำมาทดแทนความต้องการก๊าซธรรมชาติของประเทศได้ ดังนั้นการผลิตก๊าซชีวภาพจากพืชพลังงาน (Energy crop) จึงเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพอีกทางหนึ่งโดยการใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซCBG เพื่อใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติอัดสำหรับยานยนต์ในอนาคตต่อไป

ในประเทศไทย ก๊าซไบโอมีเทนอัด(Compressed Biomethane Gas) หรือ CBG คือ “ก๊าซชีวภาพที่ผ่านการปรับปรุงคุณภาพให้มีคุณสมบัติเทียบเท่าก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ตามประกาศของกรมธุรกิจพลังงาน เรื่อง กำหนดลักษณะและคุณภาพของก๊าซธรรมชาติอัดสำหรับยานยนต์พ.ศ.2552 แล้วอัดลงถังที่ความดัน 200 barg เพื่อเป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์” โดยก๊าซCBG มีองค์ประกอบหลักคือก๊าซมีเทน (CH4) เช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติที่ขุดเจาะจากอ่าวไทย  สามารถผลิตได้จากการนำก๊าซชีวภาพที่เกิดจากการหมักย่อยแบบไร้อากาศมาทำการปรับปรุงคุณภาพ (Upgrading) โดยกำจัดสิ่งเจือปนในก๊าซชีวภาพเพื่อให้ได้ก๊าซไบโอมีเทน (Biomethane) ที่มีความบริสุทธิ์มากขึ้นโดยมีสัดส่วนก๊าซมีเทนเพิ่มขึ้นจาก 50 เป็นประมาณ 83-89% โดยปริมาตร และทำการเพิ่มความดันจนถึง 200 barg ซึ่งสามารถเก็บสะสมไว้ที่ถังเก็บก๊าซและสามารถเติมสู่รถยนต์ได้ โดยรถยนต์ที่ใช้ก๊าซ CBG จะเป็นรถยนต์เดิมที่ใช้ก๊าซNGV เป็นเชื้อเพลิง โดยไม่ต้องมีการดัดแปลงหรือใส่อุปกรณ์เพิ่มเติม โดยก๊าซCBGจะมีข้อดีดังนี้

1) เป็นแหล่งพลังงานที่สร้างทดแทนขึ้นมาได้เสมอ (Renewable Energy) ซึ่งแตกต่างจากก๊าซธรรมชาติและน้ำมันซึ่งใช้แล้วหมดไป

2) เมื่อเผาไหม้แล้วปลดปล่อยมลพิษด้านฝุ่นละอองและไฮโดรคาร์บอนน้อยกว่าน้ำมันดีเซลและเบนซิน

3) วัสดุทางการเกษตรที่สามารถใช้เป็นแหล่งผลิตก๊าซชีวภาพซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตก๊าซCBGมีจำนวนมากและกระจายอยู่ในภูมิภาคต่างๆของประเทศไทย ซึ่งทำให้ไม่ต้องมีการขนส่งก๊าซเป็นระยะทางไกลเหมือนในกรณีของก๊าซธรรมชาติ

จากข้อมูลดังกล่าวข้างต้นจะเห็นได้ว่าการผลิตพลังงานทดแทนสำหรับยานยนต์ด้วยเทคโนโลยีสะอาดที่ผลิตได้ภายในประเทศ โดยใช้วัตถุดิบคือหญ้าเลี้ยงช้างมาผลิตก๊าซชีวภาพจากนั้นนำมาผลิตก๊าซCBG เป็นการใช้วัตถุดิบภายในประเทศที่ปราศจากการพึ่งพาพลังงานปิโตรเลียมอย่างสมบูรณ์

สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานนครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ประสบผลสำเร็จในการผลิตก๊าซCBG ซึ่งใช้พืชพลังงานเป็นวัตถุดิบ ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยเทคโนโลยีภายในประเทศ ทั้งนี้ได้รับงบประมาณในการสนับสนุนการศึกษาวิจัยจาก สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน กระทรวงพลังงาน เพื่อเป็นการลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน ตลอดจนยังช่วยลดการนำเข้าน้ำมันดิบจากต่างประเทศและเป็นการส่งเสริมนโย บายการใช้พลังงานทดแทนเพื่อความมั่นคงทางด้านพลังงานภายในประเทศอีกด้วย

  เทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตก๊าซCBGสำหรับยานยนต์จากหญ้าเลี้ยงช้าง

กระบวนการผลิตก๊าซCBGสำหรับยานยนต์จากหญ้าเลี้ยงช้าง เริ่มต้นด้วยการป้อนหญ้าเลี้ยงช้างเข้าสู่ระบบผลิตก๊าซชีวภาพแบบกวนต่อเนื่อง (CMU-CSTR) และผลิตก๊าซชีวภาพที่มีก๊าซมีเทนประมาณ 50% โดยปริมาตรเพื่อป้อนเข้าสู่ระบบผลิตก๊าซไบโอมีเทนแบบดูดซึมด้วยน้ำ (Water Scrubbing) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยสถาบันฯ เพื่อให้ได้ก๊าซไบโอมีเทนที่มีคุณสมบัติเทียบเท่าก๊าซNGV แล้วทำการเพิ่มความดันก๊าซไบโอมีเทนให้สูงถึง 200 barg ในถังเก็บเพื่อรอเติมรถยนต์ซึ่งใช้ก๊าซNGV เป็นเชื้อเพลิง ดังแสดงในรูปที่ 1

สำหรับตัว อย่างระบบฯซึ่งมีขนาดกำลังการผลิตก๊าซCBG ประมาณ3,000 กก.ต่อวันซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์NGV ได้ประมาณ 120คันต่อวัน(ขนาดถังรถยนต์ทั่วไป สามารถเติมได้ 25 กก. โดยวิ่งได้ระยะทางประมาณ 250 กม.) โดยระบบนี้ต้องใช้ถังหมักย่อยแบบ CMU-CSTR ขนาด10,000 ลบ.ม. ต้องการปริมาณหญ้าเลี้ยงช้างเป็นวัตถุดิบจำนวน 65ตันต่อวัน ใช้พื้นที่ในการปลูกหญ้าประมาณ 300 ไร่ และใช้พื้นที่ในการวางระบบประมาณ 15ไร่ มี โดยมีแบบจำลองดังแสดงในรูปที่ 2

ในขณะเดียวกัน ถ้านำก๊าซชีวภาพปริมาณดังกล่าวข้างต้นซึ่งมีอัตราการผลิตประมาณ 6,500 ลบ.ม.ต่อวัน ไปผลิตพลัง งานไฟฟ้าทั้งหมดจะ สามารถผลิตพลังงานไฟ ฟ้าได้วันละ 13,000 กว.-ชม.ต่อวัน ซึ่งต้องใช้ ชุดผลิตพลังงานไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพขนาด 1 MW โดยเดินชุดผลิตพลังงานแบบ Time of use (TOU) คือ 13 ชม.ต่อวัน สำหรับตัวอย่างชุดผลิตพลังงานไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพได้แสดงไว้ในรูปที่ 3.