บทที่ 08 — โรงไฟฟ้าแบบอื่นๆ: ชีวมวล ขยะ และนิวเคลียร์

08.1 ชีวมวล: เปลี่ยนเศษเหลือการเกษตรเป็นไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าชีวมวล (biomass power plant) เดินตามหลักการเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในบทที่ 5 เป๊ะทุกขั้นตอน ต่างกันแค่จุดเดียวคือชนิดของเชื้อเพลิงที่เอาไปเผา แทนที่จะเป็นก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน โรงไฟฟ้าชีวมวลเผาแกลบจากโรงสีข้าว ชานอ้อยจากโรงน้ำตาล เศษไม้จากโรงเลื่อย หรือทะลายปาล์มเปล่าจากโรงงานสกัดน้ำมันปาล์ม ความร้อนที่ได้จากการเผาจะต้มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำแรงดันสูง แล้วไอน้ำก็ไปหมุนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามสูตรเดิมจากบทที่ 4 ทุกประการ

สาเหตุที่รูปแบบนี้เข้าท่ากับประเทศไทยมากเป็นพิเศษคือไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม วัตถุดิบเชื้อเพลิงจึงมักอยู่ "หน้าโรงงาน" อยู่แล้วโดยไม่ต้องขนส่งไกล โรงไฟฟ้าชีวมวลของไทยจึงมักตั้งเกาะติดอยู่กับโรงสีข้าว โรงน้ำตาล หรือโรงงานปาล์มโดยตรง เป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่กระจายอยู่ทั่วประเทศนับร้อยแห่ง (รายละเอียดเรื่องผู้ผลิตไฟฟ้าเอกชนขนาดเล็กแบบนี้จะเล่าต่อในบทที่ 13)

ตัวอย่างที่เห็นภาพชัดที่สุดคือช่วง "หน้าหีบ" ของโรงงานน้ำตาล คือช่วงที่โรงงานหีบอ้อยสดเพื่อผลิตน้ำตาล ชานอ้อย (bagasse) ซึ่งเป็นกากเส้นใยที่เหลือจากการหีบจะถูกป้อนเข้าเตาเผาทันทีแบบไม่ต้องพักเก็บนาน โรงไฟฟ้าที่ติดกับโรงงานจะเผาชานอ้อยผลิตทั้งไฟฟ้าและไอน้ำไว้ใช้เองในกระบวนการผลิตน้ำตาล ส่วนไฟฟ้าที่เหลือก็ขายเข้าระบบ รูปแบบการผลิตไฟฟ้าและไอน้ำไปพร้อมกันแบบนี้เรียกว่า การผลิตร่วมไฟฟ้า-ไอน้ำ (cogeneration) ซึ่งคุ้มค่ากว่าการผลิตแยกกันมาก เพราะใช้เชื้อเพลิงก้อนเดียวได้ประโยชน์สองต่อ

1. Sugar mill — โรงงานน้ำตาลที่หีบอ้อยสดผลิตน้ำตาล เป็นต้นทางของเชื้อเพลิงชานอ้อยที่ป้อนโรงไฟฟ้าข้างๆ
2. Bagasse fuel pile — กองชานอ้อยกองใหญ่เท่าภูเขา คือเชื้อเพลิงหลักที่เหลือจากการหีบอ้อยตามที่อธิบายไว้ในย่อหน้าข้างต้น
3. Fuel handling and transport — รถแทรกเตอร์ขนชานอ้อยจากกองไปยังสายพานป้อนเตา
4. Conveyor belt (bagasse feed) — สายพานลำเลียงชานอ้อยขึ้นไปป้อนเข้าห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำ
5. Boiler house — อาคารหม้อไอน้ำที่เผาชานอ้อยแล้วต้มน้ำเป็นไอน้ำแรงดันสูง เหมือนหม้อไอน้ำในโรงไฟฟ้าถ่านหินที่เล่าไว้ในบทที่ 5
6. Stack (flue gas outlet) — ปล่องระบายก๊าซที่เหลือจากการเผาไหม้ขึ้นสู่อากาศ
7. Air pollution control system — ระบบกรองมลพิษก่อนปล่อยก๊าซออกจากปล่อง
8. Electrical generator — เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ถูกไอน้ำหมุนผ่านกังหัน ผลิตไฟฟ้าออกมา
9. Power export to grid และ Steam and power export to mill — ไฟฟ้าส่วนหนึ่งส่งเข้าระบบสายส่งของประเทศ อีกส่วนพร้อมไอน้ำส่งกลับไปใช้ในโรงงานน้ำตาลเอง ตรงตามหลัก cogeneration ที่เล่าไว้ข้างต้น

08.2 ก๊าซชีวภาพ: ไฟฟ้าจากบ่อหมัก

ผู้เล่นตัวจิ๋วอีกคนในทีมคือโรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพ (biogas) ซึ่งใช้หลักการต่างจากชีวมวลตรงที่ไม่ได้เผาโดยตรง แต่นำมูลสัตว์จากฟาร์มปศุสัตว์หรือน้ำเสียจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังและโรงงานปาล์มไปหมักในบ่อปิดที่ไม่มีอากาศ กระบวนการหมักตามธรรมชาตินี้จะผลิตก๊าซมีเทน (methane) ออกมา ซึ่งเป็นก๊าซติดไฟได้เช่นเดียวกับก๊าซหุงต้ม จากนั้นก๊าซมีเทนที่ได้จะถูกนำไปใช้เดินเครื่องยนต์ปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยตรง คล้ายเครื่องยนต์รถยนต์ขนาดใหญ่ที่ต่อเข้ากับเครื่องกำเนิดแทนที่จะต่อกับล้อ

จุดเด่นของโรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพคือได้ประโยชน์สองต่อพร้อมกัน ต่อแรกคือได้ไฟฟ้ามาใช้หรือขาย ต่อที่สองคือช่วยกำจัดของเสียและกลิ่นเหม็นจากมูลสัตว์หรือน้ำเสียโรงงานไปในตัว ซึ่งเป็นปัญหาที่ฟาร์มและชุมชนรอบข้างต้องเผชิญอยู่แล้วโดยไม่มีโรงไฟฟ้าก็ตาม โรงไฟฟ้าประเภทนี้มีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าที่เล่ามาในบทก่อนๆ ส่วนใหญ่อยู่ในระดับหลักร้อยกิโลวัตต์ไปจนถึงไม่กี่เมกะวัตต์ต่อแห่งเท่านั้น แต่กระจายตัวอยู่ตามฟาร์มและโรงงานเกษตรทั่วประเทศเป็นจำนวนมาก เป็นผู้เล่นตัวจิ๋วแต่มีจำนวนเยอะในทีมพลังงานของไทย

08.3 โรงไฟฟ้าขยะ: เผาปัญหาให้เป็นพลังงาน

เมืองใหญ่อย่างกรุงเทพฯ ผลิตขยะมหาศาลทุกวัน จนพื้นที่ฝังกลบแบบเดิมเริ่มไม่เพียงพอ ทางออกหนึ่งที่หลายประเทศรวมถึงไทยเลือกใช้คือโรงไฟฟ้าขยะ (waste-to-energy) ซึ่งนำขยะไปเผาในเตาเผาควบคุมพิเศษแทนการฝังกลบ ความร้อนจากการเผาขยะจะต้มน้ำเป็นไอน้ำ แล้วไอน้ำก็ไปหมุนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหมือนโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกประการ เรียกได้ว่าเป็นการ "เผาปัญหาให้กลายเป็นพลังงาน" ไปในตัว

1. Waste Collection Trucks และ Tipping Hall — รถขยะที่นำขยะมาเทลงในโรงเก็บขยะ (tipping hall) ซึ่งเป็นจุดแรกที่ขยะเข้าสู่กระบวนการ
2. Waste Bunker — บ่อพักขยะขนาดใหญ่แบบปิดสนิท ป้องกันกลิ่นและควบคุมการปล่อยมลพิษก่อนขยะถูกคีบเข้าเตาเผา
3. Boiler and Steam System — ระบบหม้อไอน้ำที่ใช้ความร้อนจากการเผาขยะต้มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำ ตรงกับหลักการต้มน้ำแบบเดียวกับโรงไฟฟ้าถ่านหินในบทที่ 5
4. Turbine Generator — กังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไอน้ำไปหมุนเพื่อผลิตไฟฟ้า
5. Stack — ปล่องระบายก๊าซที่ผ่านการกรองแล้วออกสู่อากาศอย่างปลอดภัย
6. Continuous Emission Monitoring System (CEMS) — ระบบตรวจวัดมลพิษในอากาศแบบต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง เพื่อให้มั่นใจว่าค่ามลพิษไม่เกินมาตรฐาน
7. Air Pollution Control System — ระบบกรองมลพิษหลายชั้นก่อนปล่อยก๊าซออกจากปล่อง
8. Bottom Ash Handling System — ระบบจัดการขี้เถ้าที่เหลือจากการเผา นำไปจัดการต่อตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อม
9. Electricity Export — ไฟฟ้าที่ผลิตได้ถูกส่งออกเข้าสู่ระบบสายส่งของประเทศ

ประเด็นที่คนมักกังวลที่สุดเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าขยะคือมลพิษไดออกซิน ซึ่งเป็นสารอันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้หากเผาขยะไม่สมบูรณ์ที่อุณหภูมิต่ำเกินไป คำตอบตรงๆ ของเทคโนโลยียุคใหม่คือเตาเผารุ่นใหม่ถูกออกแบบให้เผาที่อุณหภูมิสูงมากอย่างต่อเนื่อง ควบคู่กับระบบกรองมลพิษหลายชั้นและระบบตรวจวัดค่าอากาศแบบต่อเนื่องตลอดเวลาอย่างที่เห็นในภาพ อย่างไรก็ตาม นี่ยังเป็นเรื่องที่ชุมชนรอบโรงไฟฟ้าต้องร่วมตรวจสอบและติดตามผลอย่างจริงจังต่อไป ไม่ใช่เรื่องที่จบแค่การติดตั้งเครื่องมือเพียงอย่างเดียว ตัวอย่างโรงไฟฟ้าขยะที่มีอยู่จริงในไทยก็เช่น โรงไฟฟ้าขยะหนองแขมในกรุงเทพฯ และอีกหลายแห่งในจังหวัดท่องเที่ยวอย่างภูเก็ต

08.4 นิวเคลียร์: ต้มน้ำเหมือนกัน แต่ความร้อนมาจากอะตอม

ก่อนอื่นขอทำลายภาพจำที่หลายคนมีต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กันก่อน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็คือ "โรงต้มน้ำ" อีกแบบหนึ่งเท่านั้นเอง ไม่ได้แตกต่างจากโรงไฟฟ้าถ่านหินในบทที่ 5 อย่างที่หลายคนคิด ต่างกันแค่จุดเดียวคือแหล่งที่มาของความร้อน โรงไฟฟ้าถ่านหินได้ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ในขณะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ความร้อนจากการแตกตัว (fission) ของอะตอมยูเรเนียม กล่าวคืออะตอมยูเรเนียมถูกยิงให้แตกตัวออกเป็นชิ้นเล็กแล้วปล่อยความร้อนมหาศาลออกมา และแตกตัวต่อกันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ควบคุมความเร็วได้ด้วยแท่งควบคุม (control rod) ที่สอดเข้าออกในแกนเตาปฏิกรณ์เพื่อเร่งหรือหน่วงปฏิกิริยา ความร้อนที่ได้จากการแตกตัวนี้จะไปต้มน้ำเป็นไอน้ำ แล้วไอน้ำก็ไปหมุนกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหมือนโรงไฟฟ้าทุกชนิดที่ผ่านมาทุกประการ ไม่มีการเผาไหม้เกิดขึ้นเลยแม้แต่นิดเดียวในกระบวนการนี้

สิ่งที่ทำให้นิวเคลียร์พิเศษกว่าเชื้อเพลิงทุกชนิดคือความหนาแน่นของพลังงานที่เหลือเชื่อ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เพียงเม็ดเดียวขนาดเท่าปลายนิ้วก้อยให้พลังงานเทียบเท่ากับถ่านหินประมาณหนึ่งตัน และตลอดกระบวนการผลิตไฟฟ้าก็ไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนออกมาเลยแม้แต่น้อย แต่อีกด้านหนึ่งที่ต้องพูดถึงอย่างตรงไปตรงมาคือกากกัมมันตรังสีที่เหลือจากกระบวนการนี้จะยังคงมีอันตรายอยู่ยาวนานมาก และประวัติศาสตร์ก็เคยมีอุบัติเหตุใหญ่เกิดขึ้น เช่นที่เชอร์โนบิลและฟุกุชิมะ ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงในวงกว้าง ปัจจัยเหล่านี้ทำให้ต้นทุนด้านความปลอดภัยและความไว้วางใจของสังคมต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สูงมากเป็นพิเศษเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าชนิดอื่น

1. Containment domes — โดมคอนกรีตหนาที่ห่อหุ้มเตาปฏิกรณ์ไว้ข้างใน คือหัวใจของระบบความปลอดภัยทั้งหมดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ออกแบบให้ทนแรงระเบิดและกักกัมมันตรังสีไม่ให้รั่วไหลออกมา
2. Reactor building (inside containment) — อาคารเตาปฏิกรณ์ที่อยู่ภายในโดม เป็นจุดที่การแตกตัวของอะตอมยูเรเนียมเกิดขึ้นจริง
3. Turbine building — อาคารที่มีกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ข้างใน รับไอน้ำจากเตาปฏิกรณ์มาหมุนผลิตไฟเหมือนโรงไฟฟ้าทั่วไป
4. Cooling towers — หอหล่อเย็นทรงโค้งขนาดใหญ่ที่ระบายความร้อนส่วนเกินออกสู่อากาศเป็นไอน้ำสีขาว ไม่ใช่ควันหรือกัมมันตรังสีตามที่หลายคนเข้าใจผิด
5. Cooling water intake/outfall (underwater) — จุดดูดและปล่อยน้ำหล่อเย็นใต้น้ำที่เชื่อมกับทะเลหรือแหล่งน้ำขนาดใหญ่
6. Electrical switchyard และ High-voltage transmission lines — ลานหม้อแปลงและสายส่งแรงสูงที่ส่งไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ เหมือนโรงไฟฟ้าชนิดอื่นทุกประการ
7. Auxiliary buildings และ Seawall — อาคารสนับสนุนต่างๆ และกำแพงกันคลื่นริมชายฝั่งที่ป้องกันโรงไฟฟ้าจากภัยธรรมชาติทางทะเล

ประเทศไทยศึกษาความเป็นไปได้ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มาตั้งแต่ราวทศวรรษ 2510 แต่ก็เลื่อนออกไปเรื่อยมาโดยไม่เคยสร้างจริงสักครั้ง ปัจจุบันร่างแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าฉบับใหม่เริ่มกลับมาพูดถึงแนวคิด SMR (Small Modular Reactor — เตาปฏิกรณ์ขนาดเล็กแบบโมดูล) ซึ่งเป็นเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กที่ผลิตสำเร็จรูปจากโรงงานเป็นโมดูล ใช้เงินลงทุนต่อโครงการน้อยกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่แบบดั้งเดิมมาก โดยมีเป้าหมายราวปลายทศวรรษ 2570 หากแผนเป็นไปตามที่ร่างไว้ อย่างไรก็ตาม สถานะล่าสุด ณ ปี 2569 ยังอยู่ในขั้น "กำลังศึกษา" เท่านั้น ยังไม่มีการตัดสินใจสร้างจริงแต่อย่างใด

08.5 สรุปทั้งทีม: ตารางเปรียบเทียบโรงไฟฟ้าทุกชนิด

ทีมฟุตบอลที่ดีไม่ได้มีผู้เล่นแค่ตำแหน่งเดียว บางคนวิ่งเร็วเหมาะเป็นกองหน้า บางคนแข็งแกร่งเหมาะเป็นกองหลัง บางคนคุมจังหวะเกมได้ดีเหมาะเป็นกองกลาง ระบบไฟฟ้าของประเทศก็ไม่ต่างกัน ตลอดภาคที่ 2 ของเล่มนี้ได้พาไปรู้จักผู้เล่นแทบทุกตำแหน่งแล้ว ลองมาดูภาพรวมทั้งทีมพร้อมกันในตารางเดียว

ไม่มีโรงไฟฟ้าชนิดไหน "ดีที่สุด" ในทุกด้านพร้อมกัน แต่ละชนิดเด่นคนละเรื่อง บางชนิดถูก บางชนิดสะอาด บางชนิดสั่งเดินได้ตามใจ บางชนิดสตาร์ทไวปานสายฟ้าแลบ มีแต่ทีมที่จัดสัดส่วนผู้เล่นแต่ละแบบได้สมดุลที่สุดต่างหากที่จะทำให้ทั้งประเทศมีไฟใช้ได้อย่างมั่นคง ปลอดภัย และไม่แพงเกินไป คำถามที่ตามมาคือ แล้วใครเป็นคนตัดสินใจจัดทีมนี้? คำตอบจะค่อยๆ คลี่คลายในภาคที่ 3 และ 4 ของเล่มนี้ ที่จะพาไปดูเส้นทางที่ไฟฟ้าเดินทางออกจากโรงไฟฟ้า และองค์กรที่อยู่เบื้องหลังการตัดสินใจทั้งหมด

สรุปท้ายบท

คำศัพท์ในบทนี้

ทบทวนความเข้าใจ