ปัจจัยที่ต้องคำนึง ในการวาง “ยุทธศาสตร์พลังงานสะอาด”

January 20, 2024 4072

คนจำนวนมากที่หันมาใช้รถ EV แล้วนึกว่าตัวเองได้ช่วยรักษ์โลกอย่างยิ่งใหญ่ เพราะเลิกใช้พลังงานสกปรกอย่างน้ำมัน หันมาใช้พลังงานสะอาดอย่างไฟฟ้าแทน

คนเหล่านี้คิดผิดไปถนัด

เพราะพวกเขามิได้มองภาพรวม น้อยคนที่ตั้งคำถามกับตัวเองว่า “แล้วพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ชาร์ตแบ็ตรถอีวีนั้นมาจากไหน?” “โรงไฟฟ้าเหล่านั้นใช้พลังงานอะไรในการผลิตไฟฟ้า...ถ่านหิน น้ำมัน เขื่อน ก๊าซธรรมชาติ แสงอาทิตย์จากแผงโซล่า หรือพลังงานลมจากกังหันยักษ์?”

อย่าลืมว่าการทำงานของแผงโซล่าต้องอาศัย Toxic Chemical หลายชนิด และในกระบวนการผลิตก็มีการปล่อย Greenhouse Gas หลายชนิด เช่น Nitrogen Trifluoride และ Sulfur Hexafluoride เป็นต้น
และเมื่อใช้งานเกิน 15 ปี ประสิทธิภาพของแผงโซล่าจะลดลงมาก จนต้องรื้อทิ้งแล้วเปลี่ยนแผงใหม่ และการรื้อทิ้งนี่แหล่ะที่ก่อปัญหามาก เพราะมันรีไซเคิลลำบาก ตอนนี้โลกก็ต้องเผชิญกับขยะโซล่าที่ต้องฝังหรือทิ้งไว้ตามพื้นที่รกร้างต่างๆ กันเป็นจำนวนมาก
อีกทั้งการติดตั้งแผงโซล่านั้นต้องอาศัยพื้นที่ขนาดใหญ่ อย่างโครงการเม็กกะโปรเจ็ก Gemini Solar Project กลางทะเลทรายของรัฐเนวาดา สหรัฐอเมริกานั้น ต้องใช้พื้นที่ถึงราว 7 พันเอเคอร์ ซึ่งต่อมานักธรรมชาติวิทยาพบว่า มันกระทบกับพฤติกรรมของสัตว์จำนวนมาก และมีความเสี่ยงที่สัตว์หลายชนิดอาจสูญพันธุ์ไปจากแถบนั้นได้ เช่น เต่าทะเลทราย (Desert Tortoise) จิ๊งจอกคิต (Kit Fox) และนกฮูกเบอร์โรวิ่ง (Burrowing Owl) เป็นต้น

โรงไฟฟ้าพลังน้ำจากเขื่อนยิ่งไม่ต้องพูดถึง ว่ามันกระทบต่อทางเดินของน้ำและระบบนิเวศมากเพียงใด

ไฟฟ้าพลังลมเองก็ต้องอาศัย Wind Farm ที่ติดตั้งเสาสูงพร้อมกังหันลมยักษ์จำนวนมาก ที่อาจกระทบต่อเส้นทางอพยพของนกบางชนิด และวัสดุที่ใช้ทำใบพัดของกังหันก็ต้องเป็นวัสดุพิเศษราคาแพงที่เมื่อหมดอายุใช้งานแล้ว ย่อมก่อปัญหาขยะมลพิษเช่นกัน

น่าเสียดายที่ไม่ค่อยมีใครพูดถึงประเด็นเหล่านี้ เพราะเมื่อดูแบบครบวงจรแล้ว พวกมันล้วนสร้างผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมอยู่ดี แม้จะไม่เกิดขึ้นในรอบแรกเหมือนการปล่อยคาร์บอนและก๊าซเรือนกระจกของน้ำมันปิโตรเลียมขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศแบบโต้งๆ แต่ก็ยังแอบปนเปื้อนต่อสภาพแวดล้อมในรอบที่สองและรอบต่อๆ ไปอยู่ดี


ยังไม่นับว่าพลังงานประเภท Renewable Energy เหล่านี้ ยังต้องอาศัยแหล่งเก็บพลังงานสำรอง (เช่นแบ็ตเตอรี่) ที่ทรงประสิทธิภาพสูงอีกด้วย (เก็บไว้ใช้ในช่วงที่แสงแดดน้อยหรือลมพัดเอื่อยๆ) อย่างกรณีของแผงโซล่านั้น เทคโนโลยีปัจจุบันส่วนใหญ่สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้าได้เพียงประมาณ 15-18% เท่านั้นเอง แม้ในวันที่แสงแดดแรงกล้าก็ตาม


ดังนั้นการวางยุทธศาสตร์ระยะยาวเกี่ยวกับพลังงานสะอาด หรือ Clean Energies นั้น เราต้องคิดให้ลึกและรอบคอบ ต้องมองภาพรวมให้ออกว่า พลังงานแต่ละประเภทผลิตขึ้นมาได้อย่างไร ต้องเกี่ยวข้องกับวัสดุและเคมีชนิดใดบ้าง และเมื่อหมดอายุใช้งานแล้วจะก่อเกิดขยะที่เป็นปัญหาหรือไม่ อย่างไร ?

ประเด็นเหล่านี้นำเรามาสู่พลังงานนิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Nuclear Fusion ซึ่งน่าจะเป็นอนาคตของพลังงานสะอาดที่แท้จริง เพราะพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยา Nuclear Fusion (ต่างกับ Nuclear Fission) จะปราศจากกากนิวเคลียร์ (Radioactive Waste) และปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณที่น้อยมากๆ เมื่อเทียบกับการผลิตพลังงานสะอาดประเภทอื่น

วิสัยทัศน์ของเราคือในอนาคตจะมีการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์แบบฟิวชั่น โดยการใช้เตาปฏิกรณ์หรือเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กหรือขนาดกลาง (Compact Nuclear Reactor) กระจายกันไปในหลายพื้นที่ ตามแต่ความต้องการการใช้พลังงานในท้องถิ่นต่างๆ ทั่วโลก  เป็นการผลิตพลังงานแบบกระจายศูนย์หรือ Decentralized Energy Production และราคาถูก นั่นเป็นสิ่งที่ยังไม่เกิดขึ้นในขณะนี้ แต่ทิศทางของเทคโนโลยีและการทดลองในโลกล้วนบ่งชี้ว่าจะเป็นไปในแนวนั้น ไม่ว่าจะเป็น Joint European Torus (JET) laboratory (ผู้ผลิตเตาปฏิกรณ์ ITER) Commonwealth Nuclear Fusion Systems และ TAE Technologies
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Zap Energy ที่คิดค้นระบบ Z-pinch และได้รับความสนใจจากบรรดา Venture Capitalist เบอร์สำคัญๆ เพราะเมื่อเร็วๆ นี้สามารถระดมทุนในรอบ Series C ได้ถึง 270.4 ล้านเหรียญฯ ทั้งๆ ที่การระดมทุนครั้งก่อนหน้า (Series B) ได้มาเพียง 27.5 ล้านเหรียญฯ เท่านั้น แสดงว่าบรรดานักลงทุนมองวิธีการสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบ Z-pinch ว่าอาจจะมาปฏิวัติวงการนี้ก็ได้
Zap Energy แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีแบบ Z-pinch ทำงานด้วยแนวคิดง่ายๆ เฉกเช่น “การจุดไฟในขวด” (Creates Lightening in a Bottle) ดังรูปประกอบข้างล่างนี้

Zap Energy’s Approach to Fusion

Source: ARPA-E
กล่าวแบบรวบรัดคือ ทีมงานจะค่อยๆ ฉีดพลาสม่าลงไปในห้องว่างที่เป็นสูญญากาศ แล้วจุดไฟเผาพลาสม่าให้ร้อนในห้องสูญญากาศนั้นบรรจุไว้ด้วยธาตุที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่น ซึ่งเมื่อพลาสม่าร้อนถึงระดับที่เหมาะสม จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นขึ้น และนิวตรอนที่ทรงพลังงานศักย ก็จะคายพลังงานออกมา โดยนิวตรอน (หรือตอนนี้เป็นพลังงาน) เหล่านั้นจะถูกจับไว้โดย Jacket โลหะที่ห่อหุ้มแกนกลางของชุดปฏิกรณ์นี้อยู่ (ที่เป็นรูปตัว U คว่ำในภาพ) โดยขณะนั้นอุณหภูมิก็จะเย็นลง พลังงานที่ได้จะถูกนำไปใช้เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าในที่สุด ซึ่งวิธีการนี้นับว่าใช้พลังงานเริ่มต้น (ในการเผาพลาสม่า) น้อยกว่าวิธีอื่น (เช่นของ ITER เป็นต้น)

สำหรับผู้ที่ยังไม่มีพื้นฐาน เราขอสรุปให้ฟังอย่างง่ายว่า Nuclear Fusion Technology เป็นเทคโนโลยีของดวงอาทิตย์ เชื่อกันว่าดวงอาทิตย์เปล่งความร้อนด้วยวิธีนี้ นั่นคือการรวมตัวของนิวเคลียสจากสองให้เหลือเพียงหนึ่ง ภายใต้อุณหภูมิที่สูงมากๆ โดยกระบวนการนี้จะเปล่งพลังงานออกมาจำนวนมากด้วย

มีการทดลองกับธาตุหลายชนิด แต่ที่น่าสนใจคือ Proton-boron (pB-11) เพราะผลลัพธ์ที่ได้ติดมาแค่ฮีเลียม (Helium) เพียง 3 นิวเคลียส ที่เหลือล้วนเป็นพลังงานสะอาด ปราศจากกากกัมมันตภาพรังสี หรือ Radioactive Waste แม้แต่น้อย สิ่งเหล่านี้ยังคงอยู่ในระยะห้องทดลอง แต่ก็มีพัฒนาการขึ้นเรื่อยๆ ความก้าวหน้าทางด้านวัสดุศาสตร์และ AI น่าจะช่วยสร้างสนามแม่เหล็กที่สามารถควบคุมปฏิกิริยาพลาสม่าในเตาปฏิกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้น จนสามารถนำมาใช้งานจริงได้ในเร็ววัน

เทคโนโลยีนี้ จะช่วยให้นักต่อต้านนิวเคลียร์ทั้งหลาย คลายความกังวลลงได้ ทั้ง NGO นักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม นักการเมือง และผู้กุมอำนาจรัฐบางส่วน

เทคโนโลยีที่ใช้กับโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ในโลกปัจจุบันทั้งหมดเป็นแบบ Nuclear Fission Technology พูดแบบง่ายๆ คือใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาทำการแยกนิวเคลียสของอะตอม (โดยทั่วไปใช้ธาตุยูเรเนียมเป็นวัตถุดิบ) จากหนึ่งให้เป็นสองหรือมากกว่านั้น ซึ่งในกระบวนการนี้เราจะได้พลังงานจำนวนหนึ่ง ที่เรียกว่าพลังงานนิวเคลียร์ นั่นเอง แล้วค่อยเอาพลังงานความร้อนอันนี้ไปต้มน้ำเพื่อใช้ไอน้ำไปปั่นเครื่องปั่นไฟ แล้วค่อยนำกระแสไฟฟ้าไปใช้ในบ้านเรือนหรือโรงงานอุตสาหกรรม

ข้อดีของพลังงานแบบนี้คือมันสะอาด ไม่ปล่อยคาร์บอนและสารพิษสู่อากาศ มีเสถียรภาพ ผลิตไฟได้มากและไม่ขาดสาย แม้โรงงานและเครื่องปฏิกรณ์ (Nuclear Reactor) จะแพง แต่พลังงานที่ได้มีราคาถูก ในระยะยาวจะประหยัดกว่ามาก

ส่วนข้อเสียคือมันจะเกิดขยะกัมมันตภาพรังสี แม้จะมีเพียงจำนวนน้อย แต่ถ้าจัดเก็บไม่ดี หรือกำจัดไม่ถูกวิธี มันจะเป็นอันตรายต่อคนและสิ่งแวดล้อมทั้งมวล การที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่เป็นที่นิยมของมหาชนเพราะเมื่อมันเกิดอุบัติเหตุ ขยะกัมมันตภาพรังสีรั่วไหล ส่งผลร้ายแรงต่อผู้คนและสิ่งแวดล้อม ก็มักจะเป็นข่าวคึกโครม ดังตัวอย่างที่เชอร์โนบิลและฟูกูชิมา ทว่าในความเป็นจริงแล้ว เครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่ ที่เรียกว่า Third-generation Reactor มีระบบความปลอดภัยสูงมาก และการออกแบบโรงไฟฟ้าสมัยนี้ ก็คำนึงถึงอุบัติเหตุจากภัยธรรมชาติ เช่น ซึนามิและแผ่นดินไหว ซึ่งเคยทำให้เครื่องปฏิกรณ์ที่ฟูกูชิมาแตกมาแล้ว
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้เทคโนโลยีเตาปฏิกรณ์รุ่น 3 อยู่ในจีนและอินเดีย จำนวนเกือบ 10 โรง

ปัจจุบันการออกแบบและผลิตเตาปฏิกรณ์โดยใช้เทคโนโลยีใหม่ (Fourth-generation Reactor) เช่น sodium-cooled fast reactors (SFRs), gas-cooled fast reactors (GFRs), very high temperature reactors (VHTRs), and molten salt reactors (MSRs) ก็พบว่าทดลองแล้วได้ผลดี

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีเตาปฏิกรณ์แบบกระทัดรัด ที่เรียกว่า SMR (Small Modular Reactor) นั้น จะปลอดภัยยิ่งขึ้นไปอีก และจะลดต้นทุนได้มาก เพราะราคาถูกลงแยะ ซึ่งผู้พัฒนาได้รับใบอนุญาตจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ เรียบร้อยแล้ว (MBA เราได้อธิบายไว้ในบทความและคลิปที่ออนไลน์ไปแล้วด้วย)
เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ช่วยให้มหาชนในบางประเทศวางใจต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากขึ้น ทำให้นักการเมืองกล้าตัดสินใจอนุมัติให้สร้างโรงใหม่ๆ ได้ เพราะความต้องการไฟฟ้าในโลกปัจจุบันเพิ่มขึ้นแบบก้าวกระโดด ถ้าไม่เร่งสร้าง อาจเกิดขาดแคลนได้ในอนาคตอันใกล้ และพลังงานนิวเคลียร์นี่แหล่ะที่จะช่วยปิดสวิสต์โรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิลทั้งหลาย และจะช่วยให้โลกสะอาดขึ้นและเย็นลง
การเปลี่ยนพฤติกรรมการบริโภคของผู้ขับขี่รุ่นใหม่ ที่หันมาใช้รถยนต์ EV แทนรถยนต์แบบสันดาบภายใน การอุบัติขึ้นของ Generative AI ในนาม ChatGpt ส่งผลให้องค์กรทั้งภาคธุรกิจและภาครัฐทั่วโลกวางแผนที่จะนำ AI มาประยุกต์ใช้กับงานของตนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุน การเพิ่มจำนวนหุ่นยนต์ที่ควบคุมโดย AI ในภาคการผลิตและภาคบริการ กระแสความนิยมขององค์กรภาคธุรกิจและภาครัฐต่อการเคลื่อนย้ายข้อมูลและซอฟท์แวร์ขึ้นไปอยู่บน Cloud Computer (เทรนด์นี้เรียกว่า Digital Transformation) ตลอดจนขนาดของการสร้าง เคลื่อนย้าย และจัดเก็บ ข้อมูลในยุค 5G, 6G, 7G…..
เหล่านี้ย่อมต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล เพราะคอมพิวเตอร์ต้องเพิ่ม หน่วยความจำและหน่วยประมวลผลต้องเพิ่ม ศูนย์ข้อมูลหรือ Data Center และ จุดชาร์ตแบตเตอรี่รถยนต์และพาหนะ EV ทั้งปวง ก็ต้องเพิ่ม และจะเป็นการเพิ่มแบบก้าวกระโดดในอนาคตอันใกล้เสียด้วย เพราะ Adoption Rate ของ EV และ AI เพิ่งอยู่ในขั้นเริ่มต้นและกำลังจะ Take-of ดังนั้น การหันมาใช้แหล่งพลังงานสะอาดจึงจำเป็นต่อการอนุรักษ์โลก ทว่า การวางยุทธศาสตร์พลังงานสะอาดในระยะยาว ก็ต้องคำนึงถึงปัจจัยแบบครบวงจรที่กล่าวข้างต้นด้วย

โดย ทักษ์ศิล ฉัตรแก้ว / Editor in Chief _MBA magazine

20/01/2567

 

Rate this item
(0 votes)
Last modified on Wednesday, 13 March 2024 09:33
X

Right Click

No right click