รู้ทันพลังงาน

*รู้ทันพลังงาน **

ดร.สุนีรัตน์ พิพัฒน์มโนมัย บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม
*การกักเก็บคาร์บอนช่วยโลกร้อน*

*ใ*นขณะ ที่สัดส่วนการใช้พลังงานทดแทนเพื่อผลิตไฟฟ้าของประเทศไทยยังมีข้อจำกัด และพลังงานนิวเคลียร์ยังเป็นที่ถกเถียงกันว่าจะมีความปลอดภัยมากน้อยเพียงใด ส่วนราคาของน้ำมันดิบที่เพิ่มสูงขึ้นไม่หยุด ทำให้ต้นทุนการใช้น้ำมันและก๊าซธรรมชาติสูงขึ้นด้วย

เราไม่อาจปฏิเสธได้เลยว่า ถ่านหินจะเป็นทางเลือกสำคัญของเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทคโนโลยีโรงไฟฟ้าถ่านหินได้รับการพัฒนาให้มี ประสิทธิภาพมากขึ้นและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ เช่น ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ฝนกรดในอดีต และถึงแม้ว่าโรงไฟฟ้าถ่านหินจะถือได้ว่าปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อหน่วย ไฟฟ้าที่ผลิตสูงที่สุด เมื่อเทียบกับการใช้น้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับพลังงานทดแทนหรือพลังงานนิวเคลียร์ที่ถือ ว่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิ *(Net CO2 emission)* เป็นศูนย์ หรือเกือบศูนย์

แต่ด้วยเทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บคาร์บอน *(Carbon capture and storage)* ที่ได้นำมาประยุกต์ใช้กับโรงไฟฟ้าถ่านหิน พบว่าสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมีศักยภาพ

*เทคโนโลยี การดักจับและกักเก็บคาร์บอนนี้ มีการใช้ในเชิงพาณิชย์ในอุตสาหกรรมอื่นมาเป็นเวลา
นาน ได้แก่ อุตสาหกรรมการผลิตสารเคมี เช่น การทำปุ๋ยและการทำความสะอาดก๊าซธรรมชาติที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เจือปน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับได้จะถูกส่งไปกักเก็บยังแหล่งกักกับทางธรณี ที่ได้รับการประเมินแล้วว่ามีความปลอดภัย ไม่เกิดการั่วไหลหรือเล็ดลอดในระดับที่จะก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวด ล้อมและสุภาพชุมชน ซึ่งแหล่งกักเก็บเหล่านี้รวมถึงชั้นหินใต้ดินที่มีรูพรุน ใต้ทะเลลึกในแหล่งน้ำมันที่ไม่ใช้แล้ว หรือที่ใกล้จะหมดอายุ เพื่อกระตุ้นอัตราการผลิตน้ำมันจากบ่อ (Enhanced oil recovery)*

ระบบดักจับและกักเก็บคาร์บอนนี้ สามารถนำมาใช้ร่วมกับโรงไฟฟ้าถ่านหิน ทั้งแบบเผาไม้โดยตรงที่ผลิตไฟฟ้าแบบใช้ไอน้ำ และแบบ *IGCC* ได้ [บทความอ้างอิง : เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (ตอนที่ 1) ในโพสต์ทูเดย์ฉบับวันที่ 1 ต.ค.2550 และเทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (ตอนจบ) ในโพสต์ทูเดย์ฉบับวันที่ 8 ต.ค. 2550]

อย่างไรก็ตาม การใช้ร่วมกับโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบแก๊สซิฟิเคชันต้องการเงินลงทุนและมีค่าใช้ จ่ายของระบบที่ต่ำกว่า ทั้งนี้เนื่องมาจากการแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซไอเสียในโรงงาน ไฟฟ้าถ่านหินแบบเผาไหม้โดยตรง ซึ่งทำหลังจากกระบวนการกำจัดมลพิษต่าง ๆ ได้แก่ ออกไซด์ของซัลเฟอร์และไนโตรเจนนั้น ก๊าซไอเสียมีองค์ประกอบของไนโตรเจนสูงมาก *(ซึ่งเป็นผลมากการเผาไหม้ถ่านหิน โดยใช้อากาศที่มากเกินพอ ซึ่งมีองค์ประกอบของไนโตรเจนอยู่ประมาณ 80%)*

การแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงกระทำที่สภาวะความเข้มข้นและความดัน ต่ำ กล่าวคือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะต้องถูกแยกออกจากก๊าซผสมที่มีปริมาตรสูงมาก ๆ จึงต้องใช้พลังงานสูงและมีราคาแพง แต่ในกรณีของโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบแก๊สซิฟิเคชันนั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงไฟฟ้า ที่ใช้ออกซิเจนหรือไอน้ำเป็นตัวทำปฏิกิริยาแทนอากาศก๊าซสังเคราะห์ที่ได้ จะมีการเจือจางโดยก๊าซไนโตรเจนน้อยมาก และหลังจากก๊าซสังเคราะห์ถูกทำให้เย็นลงและกำจัดมลพิษแล้ว จะผ่านกระบวนการทำปฏิกิริยากับไอน้ำอีกครั้ง เพื่อเพิ่มองค์ประกอบของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซไฮโดรเจน

การแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซผสมทำที่สภาวะความเข้มข้นและความ ดันสูง จึงทำให้กระบวนการแยกทำได้ง่ายกว่าระบบที่เป็นแบบเผาไหม้โดยตรงส่วนก๊าซที่ เหลือที่มีปริมาณไฮโดรเจนสูง ก็จะถูกเผาไม้ในโรงไฟฟ้าแบบผสมผสาน หรือ *IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle)* เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า

หลังจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูแยกออกมาแล้ว จะผ่านการทำให้แห้ง อัดที่ความดันสูง และส่งไปยังแหล่งกักเก็บทางธรณี หากแหล่งกักเก็บอยู่ไกลมากทำให้เกิดแรงเสียดทานภายในท่อก๊าซระหว่างขนส่ง ก็จะต้องอัดซ้ำ เพื่อชดเชยกับความดันที่สูญเสียไปด้วยเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้า ที่ใช้ร่วมกับการดักจับคาร์บอน ในปัจจุบันประสิทธิภาพในการดักจับอาจทำได้สูงถึง 85-95% ของปริมาณ CO2 ที่เกิดขึ้นทั้งหมด

ต้นทุนของการใช้ระบบดักจับและกักเก็บคาร์บอนสำหรับโรงไฟฟ้านั้นขึ้น อยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้าระยะทางจากแหล่งกักเก็บก๊าซ ลักษณะของแหล่งกักเก็บก๊าซ โอกาสซื้อขายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับได้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป เช่น การเพิ่มการผลิตน้ำมันปิโตรเลียมและพลังงานที่ใช้ในการดักจับและกักเก็บ คาร์บอน เนื่องจากไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงไฟฟ้าถ่านหินส่วนหนึ่งจะถูกนำมาใช้ในระบบดักจับ และกักเก็บคาร์บอน ทำให้ปริมาณถ่านหินที่ต้องใช้ต่อหนึ่งหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตนั้นสูงกว่า

*ใน กรณีที่ไม่มีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ผลิตไฟฟ้า แบบใช้ไอน้ำ ต้องใช้ถ่านหินเพิ่มขึ้น 30% ในขณะที่โรงไฟฟ้าแบบ IGCC ที่ใช้ถ่านหินบิทูมินัสคุณภาพสูงเป็นเชื้อเพลิง ถ่านหินเพิ่มขึ้นไม่ถึง 20% ส่วนกรณีการใช้ถ่านหินที่มีคุณภาพต่ำกว่า ได้แก่ ซับบิทูมินัสและลิกไนต์นั้น ยังไม่มีผลการศึกษาที่ชัดเจน*

แหล่งกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็มีผลต่อต้นทุนของการผลิตไฟฟ้า เช่นกัน ที่ผ่านมาได้มีการศึกษาเพื่อเปรียบเทียบต้นทุนของการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น จากการส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากโรงไฟฟ้า *IGCC*เพื่อไปกักเก็บในชั้นหินใต้ดิน ซึ่งอยู่ห่างจากโรงไฟฟ้า 100 กิโลเมตร และไปกักเก็บยังแหล่งน้ำมัน ซึ่งอยู่ห่างจากโรงไฟฟ้าในระยะทางที่เท่ากัน ซึ่งพบว่า

ในกรณีแรก ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นประมาณ 40% เมื่อเทียบกับกรณีที่ไม่มีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนในกรณีหลังรายได้ชดเชยจากการเพิ่มการผลิตน้ำมัน ซึ่งเป็นผลมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกกักเก็บ จะทำให้ต้นทุนของการผลิตไฟฟ้าโดยสุทธิไม่เพิ่มขึ้น

ความกังวลเกี่ยวกับปัญหาสิ่งแวดล้อมของโลกจะนำไปสู่การดักจับและกัก เก็บคาร์บอนไม่วันใดก็วันหนึ่งโดยที่โรงไฟฟ้าที่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์อาจถูกบังคับให้ต้องเสียค่าปรับภายใต้มาตรการเข้มงวด ดังนั้นผู้ผลิตไฟฟ้าจึงควรเตรียมความพร้อมเพื่อการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ เพราะหากมีการปล่อยเกินระดับที่จำกัดไว้ ก็จะต้องซื้อเครดิตจากองค์กรอื่น ที่สามารถรักษาการปล่อยให้อยู่ต่ำกว่าระดับที่จำกัด

ในการเลือกเทคโนโลยีโรงไฟฟ้า สำหรับโรงไฟฟ้าที่จะสร้างใหม่จึงควรพิจารณาถึงเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับระบบ ดักจับและกักเก็บคาร์บอน เพื่อลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าในระยะยาว ทั้งนี้การติดตั้งอุปกรณ์สำหรับดักจับและกักเก็บคาร์บอนเพิ่มเติมในภายหลัง จะมีต้นทุนที่สูงกว่า

หากระบบดักจับและกักเก็บคาร์บอนกับโรงไฟฟ้าถ่านหินมีการใช้อย่าง แพร่หลาย ก็จะทำให้เราสามารถใช้เชื้อเพลิงถ่านหินต่อไปได้ โดยคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศยังคงอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ จากการศึกษาพบว่า หากสามารถลดมวลสารคาร์บอนที่เป็นผลพวงมาจากโรงไฟฟ้าถ่านหินอย่างหมดสิ้น การรักษาระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่ 450 ส่วนต่อ 1 ล้านส่วน โดยปริมาตรในอนาคต 50 ปี ดังที่เราทั้งหลายอยากให้เป็นก็มีความเป็นไปได้สูง

ที่มา : หนังสือพิมพ์ โพสต์ทูเดย์