BlogGang.com : : Darth Prin :

คล้ายจะมีสาระ: เรามาผลิตพลังงานจากฟ้าผ่ากันเถอะ

THUNDER STRIKE!!!

เวลาต้องการพลังงานสูงๆ อย่างย้อนเวลา เราก็ต้องพูดถึงฟ้าผ่านี่แหละ

ฟ้าผ่า เป็นตัวแทนของพลังงานอันมหาศาล ที่นิยายวิทยาศาสตร์คลาสสิกมักอ้างใช้เป็นแหล่งพลังงาน โดยเฉพาะในสมัยที่คำว่า Giga Watt เป็นอะไรที่มหาศาลจนมนุษย์ไม่น่าจะอาจทำได้ แต่เดี๋ยวนี้เวลาเราพูดกันทีก็ไกลไป Tera กันแล้ว ฟ้าผ่ามักถูกเอามาถามบ่อยๆว่าเราจะสามารถใช้พลังงานจากฟ้าผ่าได้ไหม หรือทำไมไม่มีใครคิดจะใช้พลังงานอันยิ่งใหญ่จากธรรมชาตินี้ จัดเป็นคำถามเดจาวูประจำหว้ากอเลยทีเดียว อย่ากระนั้นเลย เรามาลองทำเป็นบทความเล่นๆ แต่เอาสาระจริงๆกันไว้สักทีหนึ่งจะดีกว่า

---------------------------------------------

ก่อนจะมีเครื่องปั๊มหัวใจ เราต้องใช้ฟ้าผ่าในการกระตุ้น

ฟ้าผ่ามีได้ทั้งเป็นประจุบวกและประจุลบ ฟ้าผ่าเกิดจากการเคลื่อนผ่านและแลกเปลี่ยนอิเลคตรอนของเมฆ ตรงนี้จะถือว่าแหล่งกำเนิดพลังงานต้นของฟ้าผ่ามันก็มาจากลมซึ่งก็มาจากแสงอาทิตย์เป็นหลักนั่นเอง ฟ้าผ่าประจุลบคือการเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนจากก้อนเมฆสู่พื้น ส่วนฟ้าผ่าประจุบวกคือการเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนจากพื้นสู่เมฆ ในธรรมชาติเรามักเห็นคือฟ้าผ่าประจุลบ ซึ่งมีปริมาณพลังงานต่อครั้งที่ 500 MJ และฟ้าผ่าประจุบวกจะมีพลังงานต่อครั้งที่ 5,000 MJ แม้ปริมาณพลังงานจะมหาศาล แต่ระยะเวลาของฟ้าผ่านั้นมีแค่ 30 ในล้านส่วนของวินาที ในขณะที่ช่วงพีคสูงสุดของฟ้าผ่า จะให้กำลังถึง 1 เทร่าวัตต์

---------------------------------------------

ถ้าเราจะมาหาทางเอาพลังงานฟ้าผ่ามาใช้จริงๆจังๆกัน อันดับแรกเราก็ต้องดูข้อมูลสถิติกันหน่อย

---------------------------------------------

สถิติการเกิดฟ้าผ่า

สถิติการเกิดฟ้าผ่าแสดงตามลำดับสี

ฟ้าผ่านในโลกเรามีอัตราการเกิดเฉลี่ยอยู่ที่ 10 ครั้งต่อตารางกิโลเมตร ส่วนประเทศไทยเราเนื่องจากอยู่ในเขตมรสุม มีการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองบ่อยครั้ง อัตราการเกิดฟ้าผ่าของเราอยู่ได้สูงถึง 50 ครั้งต่อปี นับเป็นพื้นที่ศักยภาพในการทำโรงพลังงานฟ้าผ่ากันเลยทีเดียว

คราวนี้เราก็มาหาทางดึงไฟฟ้าลงมายังจุดที่ต้องการ เราก็ต้องใช้ สายล่อฟ้า ที่ไม่ใช่ เพลงของ Big Ass หรือ หนังของ ยุทธเลิศ สิปปภาค กันละ

ล่อฟ้า และการครอบคลุมพื้นที่ของฟ้าผ่า

การติดตั้งล่อฟ้า และพื้นที่ครอบคลุมทางทฤษฎี

แม้ว่าในทางโยธา พื้นที่ครอบคลุมของล่อฟ้าเรามักคิดเป็นรูปกรวย นั่นคือตามหลักการถ้าตั้งเสายิ่งสูงยิ่งครอบคลุมพื้นที่ให้เยอะ ทว่า จริงๆแล้วมันก็มีข้อจำกัดทางความสูงอยู่ โดยเฉพาะกรณีที่ความสูงของเสาเกินกว่า 30 เมตร พื้นที่ครอบคลุมจะสอบแคบลงจากมุม 45 ดังนั้น เสาล่อฟ้าที่จะใช้ดึงพลังงานจากฟ้าผ่ามาใช้ อย่างดีที่สุดก็คือสูงไม่เกิน 30 เมตร ครอบคลุมรัศมีไม่เกิน 30 เมตรเช่นกัน

แล้วเราจะจัดเก็บกันยังไงดี เพราะฟ้าผ่ามันก็ทั้งเร็ว ปริมาณพลังงานก็สูง อันตรายอยู่นะนั่น

แนวทางการจัดเก็บพลังงาน

การจัดเก็บด้วย Capacitor: ฟ้าผ่าจะเดินทางจากศักย์พลังงานสูงสู่ศักย์พลังงานต่ำ ตัว Capacitor นี้ก็คือเป็นตัวรับกระแสไฟฟ้า แทนพื้นดิน แล้วค่อยต่อวงจรเอาประจุที่จัดเก็บเข้ากับ Ground เพื่อนำใช้เป็นพลังงานในภายหลัง ข้อจำกัดการจัดเก็บฟ้าผ่านั้นไม่มีทางจัดได้ 100% เพราะถ้า Capacitor ชาร์จจนถึงระดับหนึ่ง ความต่างศักย์ของ Capacitor นั้นก็จะน้อยลงแล้วการไหลของอิเลคตรอนก็จะชะงัก ซึ่งวิธีนี้ คิดให้หัวแตกก็ยังหาวิธีล่อฟ้าลงมาโดย Capacitor ไม่ไหม้ไม่ไหว มันก็เลยมีแนวคิดอีกแนวหนึ่ง

การจัดเก็บด้วยการเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี: วิธีนี้ใช้ต่อล่อฟ้าตรงเข้าน้ำที่มีสารละลายนำไฟฟ้า เช่นน้ำเกลือหรือน้ำทะเล เพื่อให้กระแสไหลและเกิดการแยกตัวของน้ำเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อใช้ในการสันดาปผ่านเครื่องกำเนิดพลังงานในภายหลัง อันนี้มีคนคิดจริงๆจังๆด้วย ดูแบบตามรูป

การออกแบบ ล่อฟ้าและการดึงไปใช้แยกน้ำด้วยไฟฟ้าได้ก๊าซเชื้อเพลิงพร้อมสันดาป

ไฟฟ้าที่ได้

เราสามารถประเมินพลังงานไฟฟ้าที่ได้ตามหน่วยพื้นที่จากอัตราการเกิดฟ้าผ่า 50 ครั้งต่อ ตารางกิโลเมตรต่อปี และแต่ละครั้งสมมุติเก็บได้ 100% ที่ 500 MJ/ฟ้าผ่า 1 ครั้ง เลยด้วย ปีหนึ่งๆเราจะได้ ไฟฟ้ามาใช้ถึง 25,000 MJ หรือ เป็นไฟฟ้า 6,944 kWh! มูลค่าไฟฟ้า 3.5 บาทต่อหน่วย เราจะได้เงินคืนมาถึง 24,305.55_ บาทต่อตารางกิโลเมตรต่อปีทีเดียว !!!!!!

ค่าใช้จ่ายลงทุน

ส่วนค่าลงทุน ก็แสนน้อยนิด ตั้งเสาสูง 30 เมตรพร้อมล่อฟ้า แค่ต้นละ หมึ่นบาท ครอบคลุมพื้นที่ต้นละ 2827 ตารางเมตร ก็ใช้เสาแค่ 354 ต้นเอง สนทนาลงทุนต่อพื้นที่ 3.5 ล้านบาท ได้ผลตอบแทน 24,305 บาทต่อปี!?!?!?

ยังก่อน ยังไม่หมดแค่นั้น

ตามรูปแบบการใช้ Capacitor เพื่อจะเก็บกำลังไฟฟ้าไว้ได้ เราต้องมี Capacitor เตรียมไว้ Capacitor ขนาด 1,000 kVa ให้รับพลังงาน 500 MJ ก็ต้องใช้ 500 ตัว ตัวละ 60,000 บาท ก็ มูลค่าส่วนเพิ่ม 30 ล้านบาทเท่านั้น

หรือตัวเลือกใช้เก็บเป็นการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า พลังงาน 500 MJ จะแยกน้ำได้เป็นปริมาตรก๊าซ คือ 58 ลบม คิดจากพลังงานในการแยกน้ำซึ่ง Heat of formation มีค่า 287 kJ/mol คำนวณก็คือฟ้าผ่าหนึ่งครั้งจะแยกน้ำ 31 กิโลกรัมออกเป็น ออกซิเจนและ ไฮโดรเจน ซึ่งก๊าซที่เกิดจะมีปริมาตรที่ 58 ลบม ณ ความดันบรรยากาศ งานนี้นับว่าเป็นเรื่องอยู่ ถ้าคิดค่าถังขนาดสัก 60 ลบม คิด Compressor เพื่ออัดก๊าซใช้ขนถ่าย และให้เอาสารพัดสายล่อฟ้าต่อลงกราวน์เดียวกันเพื่อลดต้นทุน ไงๆ ค่าใช้จ่ายตรงนี้ก็แค่ 30 ล้านนิดๆ เท่านั้น

สรุปผลตอบแทนการลงทุน สำหรับโปรเจคพลังงานจตุกานุภาพ (เอาให้มันเหนือกว่าหม้อตุ๋นเป็ดไปอีกขั้น)

สรุปได้ว่า การนำพลังงานจากฟ้าผ่ามาใช้ ลงทุนอย่างต่ำแค่ 33.5 ล้านบาท ได้กำไร 24,305 บาทต่อปี ถ้าระบบถูกสร้างด้วยสารโคตรทรหด X มันก็จะไม่มีวันเสีย ไม่ต้องจ่ายค่าซ่อมบำรุง เพียง 1,380 ปี ระบบนี้ก็จะคืนทุนได้แล้วเทียบกับเครื่องตรีเอกานุภาพที่ไม่มีวันคืนทุนแล้ว เครื่องนี้ยังถือว่าเป็นไปได้สูงกว่ามวากกกกก