นวัตกรรมพลังงานทางเลือก สู้โลกร้อน ผลงาน “มหาวิทยาลัยเชียงใหม่”

“พลังงาน” นับเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสังคมมนุษย์ ยิ่งโลกพัฒนามากขึ้นเท่าไร ปริมาณความต้องการใช้พลังงานก็ยิ่งเพิ่มสูงขึ้นเท่านั้น พลังงานหลัก เช่น ถ่านหิน ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ ฯลฯ ที่ได้จากฟอสซิล มีแนวโน้มลดลงและมีต้นทุนการผลิตสูงขึ้น จากการสำรวจและขุดเจาะแหล่งน้ำมันใหม่ๆ รวมทั้งสร้างผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมเพราะปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณมหาศาล เป็นที่มาของปัญหาภาวะเรือนกระจก และวิกฤตโลกร้อนในปัจจุบัน

ศาสตราจารย์กิตติคุณ นายแพทย์สุทธิพร จิตต์มิตรภาพ เยี่ยมชมศูนย์การศึกษาฯ “หริภุญไชย”

ทุกวันนี้ หลายประเทศทั่วโลกหันมาสนใจใช้ “พลังงานทดแทน” ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานชีวมวล ฯลฯ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่สะอาดปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม เป็นพลังงานหมุนเวียนที่ไม่มีเวลาหมด (Renewal Energy) และมีต้นทุนต่ำ ประหยัดทรัพยากรแรงงานและค่าใช้จ่าย ช่วยแก้ปัญหามลพิษด้านสิ่งแวดล้อม ลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้เป็นอย่างดี

 

วช. หนุนสร้างงานวิจัยสีเขียว

ผลิตพลังงานทดแทนลดโลกร้อน

ทีมผู้บริหาร วช. กับ นักวิจัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ศาสตราจารย์กิตติคุณ นายแพทย์สุทธิพร จิตต์มิตรภาพ รองประธานคณะกรรมการกำกับโครงการวิจัยท้าทาย สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กล่าวว่า วช. ได้สนับสนุนงานวิจัยเพื่อแก้ไขปัญหาด้านพลังงานมาอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ ปี 2556 จนถึงปัจจุบัน แต่ที่ผ่านมาเป็นการวิจัยขนาดเล็ก ขาดการบูรณาการ จึงทำให้ไม่สามารถนำไปแก้ไขปัญหาในเรื่องการใช้พลังงานที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

วช. จึงได้เริ่มโครงการวิจัยขนาดใหญ่แบบบูรณาการ ซึ่งเป็นการบูรณาการความร่วมมือระหว่างหน่วยงานที่เกี่ยวข้องทุกภาคส่วน และบูรณาการองค์ความรู้จากสหสาขาวิชาการต่างๆ โดยมีเป้าหมายให้ได้ผลงานวิจัยที่สำเร็จพร้อมประยุกต์ใช้งานได้จริง ภายใต้แผนงานวิจัยตอบสนองต่อนโยบายและเป้าหมายรัฐบาล โครงการวิจัยท้าทายไทย ในหัวข้อ การพัฒนาพลังงานทดแทนและการประยุกต์ใช้ ในชุมชนสีเขียว ปัจจุบัน เป็นปีที่ 2 โดยมี ศาสตราจารย์ ดร. ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์ แห่งมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และคณะ ร่วมกันวิจัย เพื่อนำองค์ความรู้และเทคโนโลยีจากการวิจัยด้านพลังงานไปใช้ในชุมชน เพื่อลดภาระค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน และใช้พลังงานให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด เพื่อพัฒนาชุมชนให้เป็นชุมชนสีเขียว อันเป็นแนวทางในการสร้างงานสร้างคนในชุมชน เพื่อให้ประชาชนกลับคืนสู่ท้องถิ่นต่อไป

ศาสตราจารย์กิตติคุณ นายแพทย์สุทธิพร จิตต์มิตรภาพ กับเครื่องผลิตไบโอดีเซลด้วยสนามไฟฟ้า

ศาสตราจารย์ ดร. ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์ แห่งมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หัวหน้าโครงการ “การพัฒนาพลังงานทดแทนและการประยุกต์ใช้ ในชุมชนสีเขียว” กล่าวว่า การดำเนินงานของโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัย ภายใต้โครงการการพัฒนาพลังงานทดแทนและการประยุกต์ใช้ในชุมชนสีเขียว มีทั้งหมด 8 โครงการ ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ และพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อผลิตไฟฟ้า แสงสว่าง และความร้อน และการนำชีวมวลและของเสียเหลือทิ้งมาผลิตเชื้อเพลิงในรูปเชื้อเพลิงของแข็ง น้ำมันชีวภาพ หรือก๊าซเชื้อเพลิง รวมถึงการพัฒนาก๊าซชีวภาพ เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในการผลิตไฟฟ้า และความร้อน การพัฒนาระบบผลิตไฟฟ้า จากชีวมวล การพัฒนากังหันลม การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนในรูปแบบอื่นๆ การพัฒนาระบบควบคุม เพื่อให้เกิดการจัดการระบบพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม รวมถึงการพัฒนาวัสดุพลังงาน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และลดการใช้พลังงาน

ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในแบตเตอรี่

ที่ผ่านมา ได้มีการพัฒนาโครงการต้นแบบเพื่อไปประยุกต์ใช้ในชุมชน ให้เข้าสู่การเป็นชุมชนสีเขียว เช่น โครงการชุมชนต้นแบบเลี้ยงปลาอัจฉริยะสีเขียว เพื่อลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล กรณีศึกษาชุมชนบ้านทุ่งยาว อำเภอสันทราย จังหวัดเชียงใหม่ ซึ่งเป็นชุมชนที่มีการประกอบอาชีพเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เช่น ปลานิล และปลาดุก ซึ่งมักเกิดปัญหาปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำน้อยกว่าความต้องการของปลา ทำให้ปลาตายหรือปลาน็อกน้ำ นักวิจัยจึงได้ใช้เทคโนโลยีระบบผลิตไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ Solar PV (Solar photovoltaic) มาใช้ในระบบเติมอากาศ และพัฒนาการเลี้ยงปลา โดยระบบอัจฉริยะ รวมถึงศึกษาการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลมาใช้ทดแทนน้ำมันดีเซลในเครื่องสูบน้ำของบ่อเลี้ยงปลา ซึ่งขณะนี้ได้มีการขยายผลใช้งานแก่เกษตรกรในชุมชนดังกล่าว จำนวน 7 ราย

การผลิตไบโอดีเซลด้วยสนามไฟฟ้า

ศูนย์การศึกษามหาวิทยาลัยเชียงใหม่

“หริภุญไชย” จังหวัดลำพูน

ศาสตราจารย์ ดร. ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์ หัวหน้าแผน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. กลยุทธ์ ปัญญาวุธโธ หัวหน้าโครงการวิจัย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. อรรถกร อาสนคำ หัวหน้าโครงการย่อย ดร. ธรณิศวร์ ดีทายาท หัวหน้าโครงการย่อย พาผู้บริหาร วช. และสื่อมวลชนไปเยี่ยมชมศูนย์การศึกษามหาวิทยาลัยเชียงใหม่ “หริภุญไชย” จังหวัดลำพูน

ตัวอย่างไบโอดีเซล จากงานวิจัย

ทีมนักวิจัยมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ทำการศึกษาศักยภาพในการใช้วัฏจักรสารอินทรีย์ขนาดเล็กผลิตไฟฟ้าจากไอเสียของอุปกรณ์ทางความร้อน ซึ่งเป็นระบบที่ติดตั้งเพื่อทดสอบชุดทำน้ำร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงจากชีวมวลไบโอดีเซล และน้ำมันดีเซล โดยศึกษารูปแบบในการนำไอเสียมาผลิตน้ำร้อนให้แก่วัฏจักรแรงคินสารอินทรีย์เพื่อผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ศึกษาศักยภาพในการผลิตความร้อนร่วมกับไฟฟ้า

ทีมนักวิจัยมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ศึกษาการใช้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับผลิตไฟฟ้าแสงสว่าง หรือเครื่องปรับอากาศ เพื่อใช้ศึกษารูปแบบการระบายความร้อน เพื่อลดอุณหภูมิโมดูลให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุด ทั้งในแง่การวิเคราะห์ตามทฤษฎีร่วมกับการทดลอง

รถจักรยานยนต์ต้นแบบที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นไฮโดรเจนโดยใช้น้ำ

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. กลยุทธ์ ปัญญาวุธโธ หัวหน้าโครงการวิจัยต้นแบบการผลิตพลังงานจากพลังงานทดแทนที่ไม่พึ่งพาพลังงานจากฟอสซิล กล่าวว่า พลังงานแสงอาทิตย์ได้รับเลือกเป็นพลังงานทดแทนที่นำมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับโครงการวิจัยนี้ เพื่อลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากระบบสายส่ง (การไฟฟ้า) เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่ขาดความต่อเนื่อง เพื่อให้ระบบอยู่ได้อย่างยั่งยืน จึงพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ที่เป็นต้นแบบในการนำไปใช้กับรถจักรยานยนต์ ด้วยการแปลงระบบไฟฟ้าเคมี คือการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นไฮโดรเจน โดยใช้น้ำ ผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลเซอร์ หรือเซลล์แยกน้ำด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ระบบมีการทำงานได้ตลอดเวลา และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ

การผลิตไบโอดีเซล ด้วยสนามไฟฟ้า

โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์

การผลิตไบโอดีเซล เป็นกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวที่อาศัยปฏิกิริยาเคมีในการเปลี่ยนรูปอินทรียสารในกลุ่มไขมัน ด้วยปฏิกิริยาที่เรียกกันทั่วไปว่า “ทรานเอสเทอริฟิเคชั่น” กระบวนการดังกล่าวสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ในกลุ่มเมทิลเอสเทอร์ (Methyl Ester) หรือโบโอดีเซลที่สามารถนำมาใช้ทดแทนเชื้อเพลิงจากฟอสซิลในกลุ่มน้ำมันดีเซล

 

 

ศูนย์การศึกษามหาวิทยาลัยเชียงใหม่ “หริภุญไชย” จังหวัดลำพูน

โดยทั่วไป กระบวนการผลิตไบโอดีเซลจะต้องใช้เวลาเพื่อรอให้เกิดการแยกชั้นระหว่างไบโอดีเซลและกลีเซอรีนค่อนข้างมาก โดยทั่วไปมักต้องทิ้งให้เกิดการตกตะกอน ซึ่งต้องใช้เวลาอย่างน้อย 4-6 ชั่วโมง เพื่อเป็นการลดระยะเวลาและลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิต ทางมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ได้นำเทคโนโลยีด้านสนามไฟฟ้ามาปรับใช้เพื่อลดระยะเวลาและลดพลังงาน ในขั้นตอนการแยกชั้นน้ำมัน โดยพิจารณาลักษณะ ขนาด และระยะห่างของอิเล็กโทรด รวมถึงปริมาณของแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่ขั้วอิเล็กโทรดซึ่งมีผลต่อปริมาณน้ำมันไบโอดีเซลที่ผลิตได้ ผลการศึกษา พบว่า ระบบสามารถลดค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นทางด้านพลังงานลงได้ถึง 26 เท่า ของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลที่ใช้ขดลวดความร้อนในกระบวนการผลิต โดยใช้เวลาในการแยกชั้นเพียง 5-10 นาที 

บทความก่อนหน้านี้มะขามป้อมยักษ์ สมุนไพรยอดฮิต
บทความถัดไปละมุดอินทรีย์ บางกล่ำ สงขลา