พลังงานความร้อนใต้พิภพ: พลังงานสะอาดจากใต้ผืนโลกที่รอการปลดล็อก

พลังงานความร้อนใต้พิภพ หรือ Geothermal Energy คือพลังงานความร้อนที่มาจากภายในโลก คำว่า Geo หมายถึง “โลก” และ Thermal หมายถึง “ความร้อน” เมื่อนำมารวมกันจึงหมายถึง พลังงานความร้อนจากโลก ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ได้ทั้งการผลิตไฟฟ้า การให้ความร้อน การทำความเย็น และการใช้งานโดยตรงในภาคอุตสาหกรรม

แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพมักอยู่ในรูปของ แหล่งกักเก็บน้ำร้อนใต้ดิน ซึ่งอาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ หรือถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์ในระดับความลึกและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตั้งแต่บ่อน้ำตื้นเพียงไม่กี่เมตรไปจนถึงหลุมเจาะลึกหลายกิโลเมตรใต้พื้นผิวโลก น้ำร้อนหรือไอน้ำจากใต้ดินสามารถถูกนำขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้หลากหลายรูปแบบ

การใช้ประโยชน์จากพลังงานความร้อนใต้พิภพ

1. การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพ

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพอาศัยองค์ประกอบสำคัญ 3 ประการ ได้แก่

องค์ประกอบ	คำอธิบาย
ความร้อน (Heat)	ความร้อนจำนวนมากสะสมอยู่ในชั้นหินลึกใต้ดิน โดยระดับความร้อนจะแตกต่างกันไปตามความลึก ลักษณะธรณีวิทยา และพื้นที่ทางภูมิศาสตร์
ของไหล (Fluid)	ต้องมีของไหล เช่น น้ำ หรือไอน้ำ เพื่อทำหน้าที่พาความร้อนจากชั้นหินใต้ดินขึ้นมายังพื้นผิวโลก
ความสามารถในการไหลผ่านของชั้นหิน (Permeability)	ชั้นหินต้องมีรอยแตกหรือช่องว่างขนาดเล็กที่ช่วยให้ของไหลเคลื่อนที่ผ่านหินร้อนได้เมื่อของไหลไหลผ่านหินร้อนใต้ดิน ของไหลจะดูดซับความร้อนและถูกดึงขึ้นมายังพื้นผิวผ่านหลุมเจาะ จากนั้นพลังงานความร้อนจะถูกเปลี่ยนเป็นไอน้ำเพื่อขับเคลื่อนกังหัน และผลิตกระแสไฟฟ้า

เทคโนโลยีความร้อนใต้พิภพยุคใหม่

แม้ระบบความร้อนใต้พิภพแบบดั้งเดิมจะต้องอาศัยความร้อน ของไหล และความสามารถในการไหลผ่านของชั้นหินที่มีอยู่ตามธรรมชาติ แต่ในหลายพื้นที่เงื่อนไขเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นครบถ้วน เทคโนโลยียุคใหม่ จึงเข้ามาช่วยสร้างหรือปรับปรุงสภาพใต้ดินให้เหมาะสมต่อการผลิตพลังงาน

Source: U.S. Department of Energy, Geothermal Electricity Generation

• Enhanced Geothermal Systems หรือ EGS

EGS เป็นระบบที่มนุษย์สร้างแหล่งกักเก็บใต้ดินขึ้นมา โดยการฉีดของไหลเข้าไปในชั้นหินร้อน เพื่อสร้างรอยแตกใหม่หรือเปิดรอยแตกเดิมให้เชื่อมต่อกันมากขึ้น เมื่อระบบใต้ดินมีทางไหลของของไหลที่ดีขึ้น ก็สามารถนำความร้อนขึ้นมาผลิตไฟฟ้าได้คล้ายกับระบบความร้อนใต้พิภพแบบธรรมชาติ

• Closed Loop Geothermal Systems

ระบบนี้ไม่พึ่งพารอยแตกของชั้นหิน แต่ใช้ท่อปิดใต้ดินทำหน้าที่คล้าย “หม้อน้ำ” หรือ radiator ของไหลจะไหลเวียนอยู่ภายในท่อเพื่อรับความร้อนจากใต้ดิน แล้วนำความร้อนกลับขึ้นมาผลิตพลังงานบนพื้นผิว

• Superhot Geothermal Systems

ระบบนี้ใช้ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 375°C น้ำที่ถูกฉีดเข้าไปในสภาพแวดล้อมร้อนจัดนี้จะมีคุณสมบัติคล้ายทั้งของเหลวและก๊าซ ทำให้สามารถเก็บพลังงานความร้อนได้ในปริมาณสูงมาก และเมื่อนำขึ้นมาบนพื้นผิวก็สามารถผลิตไฟฟ้าได้ด้วยความหนาแน่นพลังงานสูงกว่าหินอุณหภูมิต่ำหลายเท่า

2. การทำความร้อนและความเย็น

พลังงานความร้อนใต้พิภพไม่ได้ใช้เฉพาะผลิตไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เพื่อให้ความร้อนและความเย็นแก่อาคาร บ้านเรือน ชุมชน หรือพื้นที่อุตสาหกรรมได้

Geothermal Heat Pumps

ปั๊มความร้อนใต้พิภพใช้ประโยชน์จากอุณหภูมิใต้ดินที่ค่อนข้างคงที่ตลอดปี ชั้นหินและดินใต้พื้นอาคารทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนในฤดูร้อน และเป็นแหล่งให้ความร้อนในฤดูหนาว

ที่ระดับความลึกประมาณ 9 เมตร อุณหภูมิใต้ดินมักคงที่อยู่ที่ประมาณ 10–15°C ทำให้ดินใต้พื้นผิวมักเย็นกว่าอากาศในฤดูร้อน และอุ่นกว่าอากาศในฤดูหนาว ระบบนี้จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดการใช้พลังงานของระบบทำความร้อนและทำความเย็นในอาคารได้อย่างมีนัยสำคัญ

District Heating and Cooling

ระบบทำความร้อนและความเย็นแบบเขตสามารถใช้ความร้อนใต้พิภพร่วมกับปั๊มความร้อนหลายชุด เพื่อให้บริการแก่อาคารหลายหลัง มหาวิทยาลัย พื้นที่ชุมชน หรือแม้กระทั่งเมืองทั้งเมือง

Source: U.S. Department of Energy, Geothermal Heat Pumps

3. การใช้งานโดยตรง

การใช้งานโดยตรงของพลังงานความร้อนใต้พิภพคือการเจาะบ่อเพื่อดึงน้ำร้อนใต้ดินขึ้นมาใช้โดยไม่จำเป็นต้องแปลงเป็นไฟฟ้าก่อน ตัวอย่างการใช้งาน ได้แก่

• การผลิตน้ำร้อนให้กับอาคาร
• การให้ความร้อนในพื้นที่ใช้งาน
• การใช้ความร้อนในอุตสาหกรรม
• การเพาะเลี้ยงปลา
• โรงเรือนเกษตร
• การอบแห้งเยื่อกระดาษ กระดาษ ไม้ และวัสดุอื่น ๆ

นี่ทำให้พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นแหล่งพลังงานที่ยืดหยุ่น สามารถตอบโจทย์ได้ทั้งภาคอาคาร ภาคเกษตร และภาคอุตสาหกรรม

Source: U.S. Department of Energy (Graphic courtesy of the Environmental Protection Agency) 

จุดเด่นของพลังงานความร้อนใต้พิภพ

✅ใช้งานได้หลากหลาย

พลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถใช้ผลิตไฟฟ้า ให้ความร้อน ทำความเย็น และกักเก็บพลังงานได้ อีกทั้งยังเหมาะกับชุมชนชนบทหรือพื้นที่เกาะที่การเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าและการจัดหาเชื้อเพลิงอาจทำได้ยาก

✅มีศักยภาพที่ยังไม่ได้ใช้ในประเทศไทย

ประเทศไทยมีบ่อน้ำพุร้อนมากกว่า 100 แห่ง แต่มีโรงไฟฟ้าความร้อนใต้พิภพที่พัฒนาแล้วเพียงแห่งเดียว คือที่ ฝาง จังหวัดเชียงใหม่ แม้จะมีการศึกษาพื้นที่อื่นเพิ่มเติมในหลายภูมิภาค แต่การพัฒนาและการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรความร้อนใต้พิภพยังมีอยู่น้อยมาก

✅เป็นแหล่งทรัพยากรแร่สำคัญ

น้ำเกลือใต้ดินที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพอาจมีลิเทียม ซึ่งเป็นแร่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่และยานยนต์ไฟฟ้า

✅ใช้พื้นที่น้อย

โรงไฟฟ้าความร้อนใต้พิภพมีผลกระทบทางสายตาต่ำ และเมื่อเปรียบเทียบผลกระทบตลอดอายุโครงการ 20-30 ปี จะใช้พื้นที่น้อยกว่าแหล่งพลังงานหลายประเภท

✅เป็นพลังงานหมุนเวียน

ความร้อนจากภายในโลกถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่องจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีตามธรรมชาติ และจะยังคงมีอยู่ต่อไปอีกหลายพันล้านปี

✅เป็นพลังงานฐานที่มั่นคง

โรงไฟฟ้าความร้อนใต้พิภพสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องเกือบตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ โดยไม่ขึ้นกับสภาพอากาศ อีกทั้งยังสามารถปรับเพิ่มหรือลดกำลังผลิตตามความต้องการไฟฟ้าได้

✅ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงนำเข้า

ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพของประเทศไทยสามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า ให้ความร้อน และทำความเย็นได้โดยไม่ต้องนำเข้าเชื้อเพลิงจากต่างประเทศ

บทสรุป

พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานสะอาดที่มีศักยภาพสูง เพราะสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง ใช้งานได้หลากหลาย มีพื้นที่ใช้งานน้อย และไม่ขึ้นกับสภาพอากาศเหมือนพลังงานหมุนเวียนบางประเภทสำหรับประเทศไทย ศักยภาพจากน้ำพุร้อนมากกว่า 100 แห่งสะท้อนให้เห็นว่าเรายังมีโอกาสอีกมากในการพัฒนาแหล่งพลังงานนี้ให้เกิดประโยชน์ ทั้งในด้านไฟฟ้า ความร้อน ความเย็น และการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม หากมีการศึกษาและพัฒนาอย่างจริงจัง พลังงานความร้อนใต้พิภพอาจกลายเป็นหนึ่งในเสาหลักของระบบพลังงานสะอาดในอนาคตของประเทศได้อย่างมั่นคงและยั่งยืน