พลังงาน(รวบรวมมาถ้าซ้ำก็ขออภัยครับ)
LSVคลังสมองออนไลน์ "ปีที่21"
มีนาคม 28, 2024, 06:41:55 PM *
ยินดีต้อนรับคุณ, บุคคลทั่วไป กรุณา เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน

เข้าสู่ระบบด้วยชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และระยะเวลาในเซสชั่น
 
   หน้าแรก   ช่วยเหลือ เข้าสู่ระบบ สมัครสมาชิก  
หน้า: [1]   ลงล่าง
  พิมพ์  
ผู้เขียน หัวข้อ: พลังงาน(รวบรวมมาถ้าซ้ำก็ขออภัยครับ)  (อ่าน 3997 ครั้ง)
sangkhawong
วีไอพี
member
***

คะแนน57
ออฟไลน์ ออฟไลน์

กระทู้: 468

jupiter_toe@hotmail.com
อีเมล์
« เมื่อ: พฤษภาคม 12, 2008, 04:16:26 PM »

 
ตอน พลังงานมาจากไหน
     
นับจากนี้เป็นต้นไป พื้นที่อันมีค่าตรงนี้จะถูกใช้เพื่อเป็นการนำคุณผู้อ่านไปตาม "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" เราจึงอยากจะขอชักชวนคุณติดตามการเดินทางครั้งนี้ที่มีจุดมุ่งหมาย... ในการนำไปพบกับเรื่องราวอันเป็นสาระน่ารู้ด้าน "พลังงานสะอาด" พลังงานที่กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก และหากเรามาร่วมใจกันให้ความสำคัญ ไม่มองเห็นเป็นเรื่องไกลตัว ก็คงจะเป็นข่าวดีสำหรับประเทศไทยที่จะได้มีแหล่งพลังงานใหม่ๆ จากธรรมชาติ ซึ่งสะอาด ปราศจากมลพิษใดๆ รวมถึงไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
พลังงานมาจากไหน
การที่จะไปค้นหาคำตอบให้ได้นั้น ต้องมาทำความเข้าใจในคำว่า "พลังงาน" เสียก่อน เพื่อจะได้ไม่สับสนในที่มาที่ไปของพลังงาน ซึ่งในตอนต่อๆ ไปจะได้รู้ว่า มีพลังงานอีกมากมายหลายประเภทด้วยกัน ให้คุณลองสังเกตสิ่งต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัว เช่น รถยนต์ที่ขับเคลื่อนบนท้องถนน สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน อาหารที่รับประทานทุกวันก็เป็นแหล่งพลังงาน โดยเมื่อรับประทานเข้าไปร่างกายจะแปลงเป็นพลังงานให้เรานำไปใช้ยามทำกิจกรรมต่างๆ จากตัวอย่างเหล่านี้ พอจะนิยามได้ว่า พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงาน (the ability or capacity to do work)1 นั่นเอง
พลังงาน มีหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็น พลังงานความร้อน, พลังงานแสง, พลังงานไฟฟ้า และพลังงานเคมี เป็นต้น โดยสามารถจัดได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ พลังงานศักย์2และพลังงานจลน์3
พลังงานไม่มีการสูญหายไปไหน แต่มีการเปลี่ยนรูปได้ โดยจะเปลี่ยนรูปจากพลังงานรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบอื่น ตัวอย่างของการเปลี่ยนรูปพลังงาน เช่น รถยนต์ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่อยู่ในรูปของพลังงานเคมี จากนั้นเครื่องยนต์จะเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อนและพลังงานจลน์ เพื่อให้พลังงานแก่รถยนต์ อาหารสะสมพลังงานไว้ในรูปของพลังงานเคมีซึ่งเป็นพลังงานศักย์ เมื่อรับประทานเข้าไปจะเก็บสะสมพลังงานไว้จนกระทั่งมีการทำกิจกรรม พลังงานจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ในที่สุด   
 

 
___________________ ___________________ __
บน:    เครื่องยนต์เปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานความร้อนและพลังงานจลน์
ล่าง:    ร่างกายเปลี่ยนพลังงานเคมีในอาหารให้เป็นพลังงานที่ร่างกายต้องการ

พลังงานก็มีหน่วยวัดเช่นเดียวกัน พลังงานชนิดต่างๆ มีหน่วยวัดที่แตกต่างกันออกไป เช่น บาร์เรล (barrels) หรือแกลลอน (gallons) เป็นหน่วยของน้ำมันเชื้อเพลิง, พลังงานไฟฟ้ามีหน่วยเป็น กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kilowatt-hours) และหน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน ได้แก่ บีทียู4 (Btu) เป็นระบบอังกฤษ, จูล5 (Joules;J) เป็นระบบเอสไอ และแคลอรี่6 (Cal) เป็นระบบเมตริก
ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน เป็นดังนี้ 1 Btu = 252 Cal และ 1 Cal = 4.2 J

ความสำคัญของดวงอาทิตย์ ไม่เพียงแต่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยจักรวาล ดวงอาทิตย์ยังเป็นแหล่งพลังงานสำคัญของโลกอีกด้วย เป็นต้นกำเนิดพลังอันมหาศาล ดวงอาทิตย์ที่มีลักษณะคล้ายลูกบอลกลมๆ ใหญ่ๆ เกิดพลังงานได้อย่างไร?
ภายในดวงอาทิตย์ประกอบด้วยก๊าซ 2 ชั้น คือ ก๊าซไฮโดรเจนอยู่ชั้นในแกนกลาง มีถึง 71% และชั้นนอกเป็นก๊าซฮีเลียม 27% เป็นเวลานานหลายล้านปีมาแล้วที่แกนกลางซึ่งมีก๊าซไฮโดรเจนเกิดการเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วของอะตอม วิ่งชนกันบ้าง รวมตัวกันบ้างจนเกิดเป็นก๊าซฮีเลียมอยู่ชั้นนอก กระบวนการนี้เรียกว่า Nuclear fusion ในขณะที่มีการรวมตัวเข้าด้วยกัน จะมีมวลบางส่วนหายไป และได้เปลี่ยนเป็นพลังงานอันมหาศาล   
 

ดวงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานได้ถึง 3.8 x 1023 กิโลวัตต์ แพร่กระจายออกมายังอวกาศในทุกทิศทางในรูปของรังสีดวงอาทิตย์ (Solar radiation) ระยะห่างของโลกกับดวงอาทิตย์มากถึง 1.5 x 108 กิโลเมตร แต่พลังงานเดินทางมาด้วยเวลาเพียง 8 นาทีเท่านั้น พลังงานจากดวงอาทิตย์ส่งมายังโลกประมาณ 1.8 x 1014 กิโลวัตต์ (1.4 กิโลวัตต์/ตารางเมตร) และดูดซับโดยพื้นผิวโลกประมาณ 0.85 x 1014 กิโลวัตต์หรือ 47% พื้นที่ต่างๆ ทั่วโลกจะได้รับรังสีดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองศาจากเส้นศูนย์สูตร, ระดับความสูง และฤดูกาลของพื้นที่นั้นๆ เป็นที่เชื่อกันว่า ดวงอาทิตย์ได้ทำการผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาถึง 5 ล้านล้านปีแล้ว แต่ทว่าปริมาณพลังงานที่ผลิตได้นั้นไม่คงที่เสมอไปเนื่องด้วยปัจจัยต่างๆ
 
พลังงานจากดวงอาทิตย์มายังโลก 100%, ดูดซับโดยพื้นผิวโลก 47%, สะท้อนกลับชั้นบรรยากาศ 30% และ 23% ดูดซับเกิดเป็นวัฏจักรน้ำ, ทะเล และลม
   พลังงานความร้อนและแสงสว่างถูกปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์มายังพื้นผิวโลกในรูปของคลื่นต่างๆ7 เมื่อโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ จะแผ่รังสีสะท้อนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเรียกว่า รังสีโลก (Terrestrial radiation) แบ่งออกเป็น ขณะอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลก จะสะท้อนกลับไปโดยกลุ่มเมฆและไอน้ำ และขณะตกกระทบพื้นผิวโลกที่มีหลายลักษณะ (เช่น หิน ดิน ทรายและแม่น้ำ ฯลฯ) จึงมีผลให้ความสามารถในการดูดซับและสะท้อนพลังงานจากดวงอาทิตย์แตกต่างกันด้วย นอกจากนี้ ผลกระทบจากพลังงานจากดวงอาทิตย์และชั้นบรรยากาศของโลกก็เป็นตัวกำหนดปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น สภาพอากาศ, อุณหภูมิ, วัฏจักรของน้ำ (Water cycle) เมื่อน้ำดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ จะระเหยกลายเป็นไอ และตกลงมาเป็นฝนและหิมะ, ลม ซึ่งเกิดจากรังสีดวงอาทิตย์ที่ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้นและแผ่ปกคลุมอากาศโดยรอบ กระแสลมร้อนจะลอยตัวขึ้นไปด้านบน และอากาศเย็นจะเคลื่อนต่ำลงเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดลม, พืชสีเขียวและสัตว์เซลล์เดียวบางชนิด อาศัยแสงอาทิตย์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) รวมถึงการเอียงของโลกเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยองศาที่ต่างกัน ส่งผลให้เกิดฤดูกาลที่แตกต่างกันไป

พลังงานจากดวงอาทิตย์ถือเป็นรากฐานของพลังงานทั้งมวลในโลก ซึ่งมีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก อาจกล่าวได้ว่า "ดวงอาทิตย์เป็นบ่อเกิดของทุกการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตบนโลก" ตอนหน้ามาติดตามกันต่อไป... พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร? จะเกี่ยวข้องกับกระบวนการ Nuclear fusion หรือไม่?
 
___________________ ___________________ __
1   ที่มา: www.encyclopedia.co m

2   พลังงานศักย์ (Potential energy) ได้แก่ พลังงานที่มีสะสมอยู่ในตัว อันเนื่องมาจากตำแหน่งหรือสภาวะของวัตถุ เช่น พลังงานเคมีและพลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ
3   พลังงานจลน์ (Kinetic energy) ได้แก่ พลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ เช่น พลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน ฯลฯ
4   Btu คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 ปอนด์มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °F
5   Joules คือ ปริมาณความร้อนที่มีขนาดเท่ากับงานที่เกิดจากแรง 1 นิวตัน กระทำต่อวัตถุ แล้วมีผลให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงกระทำเป็นระยะทาง 1 เมตร
6   Cal คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °C
7   คลื่นต่างๆ ได้แก่ รังสีคอสมิก (Cosmic ray), รังสีแกมมา (Gamma ray), รังสีเอ็กซ์ (X-Ray), คลื่นวิทยุ (Radio wave), รังสีอินฟราเรด (Infrared), รังสีอัลตร้าไวโอเลต (Ultraviolet) และรังสีที่มองเห็นได้ (Visible rays)





 
ตอน พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร
     
หากคุณผู้อ่านที่ได้ติดตาม "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ตอนที่ผ่านมา คงจะได้ทราบคำตอบแล้วว่า "พลังงานมาจากไหน" พลังงานมาจากดวงอาทิตย์นั่นเอง เราได้มีการกล่าวถึงกันไปบ้างเล็กน้อยแล้วว่า ดวงอาทิตย์ผลิตพลังงานขึ้นมาอย่างไร แต่จะด้วยวิธีไหน มีขั้นตอนใดบ้าง ต้องติดตามกันต่อไปในฉบับนี้... ทำไมดวงอาทิตย์ขนาดมหึมา จึงสามารถผลิตพลังงานได้มากมายมหาศาล แล้วใช้กระบวนการอะไรในการผลิตพลังงาน
 
พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร
ดวงอาทิตย์ทรงกลมขนาดใหญ่นี้ เกิดขึ้นเมื่อราว 5 ล้านล้านปีที่ผ่านมา เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ เช่น ออกซิเจน, คาร์บอน, ไนโตรเจน, ซิลิคอนและแมกนีเซียม เป็นต้น

ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร ใหญ่กว่าโลกของเรามากมายหลายเท่าทีเดียว (1.3 ล้านเท่า) ดวงอาทิตย์อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร เราทบทวนถึงความรู้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์กันพอสังเขปแล้ว เพื่อให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เราจะขออธิบายถึง "โครงสร้างของดวงอาทิตย์" ต่อไป
หากนับจากด้านในสุดของดวงอาทิตย์ออกมา จะสามารถแบ่งโครงสร้างของดวงอาทิตย์ออกเป็นชั้นต่างๆ ได้ดังนี้ ใจกลางดวงอาทิตย์ (Solar core) บริเวณนี้มีขนาดประมาณ 25% ของรัศมีดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิสูงถึง 10,000,000-20,000,0001 เคลวิน2 ชั้นถัดออกมา คือ โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) เป็นส่วนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่เราสามารถมองเห็นเป็นแสงสว่างจ้าของดวงอาทิตย์ ที่ชั้นนี้มีอุณหภูมิเกือบ 6,00011 เคลวิน ลำดับต่อไปเป็นชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งแบ่งเป็น โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) เป็นบรรยากาศชั้นกลางของดวงอาทิตย์ ที่เราเห็นเป็นแสงสีแดงตามขอบของดวงอาทิตย์เมื่อเวลาเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง อุณหภูมิที่ชั้นนี้อยู่ระหว่าง 6,000-1,800,0001 เคลวิน และคอโรนา (Corona) เป็นบรรยากาศชั้นบนสุดของดวงอาทิตย์ สามารถมองเห็นได้เป็นแสงสีขาว โดยจะเห็นได้เมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น ชั้นนี้มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000,0001 เคลวิน   

กุญแจสำคัญของการเกิดพลังงานมากมายเหลือคณาของดวงอาทิตย์มาจากอุณหภูมิที่สูงมากภายในดวงอาทิตย์ นั่นหมายถึง พลังงานได้เกิดขึ้นบริเวณใจกลางดวงอาทิตย์ และกระบวนการที่ทำให้เกิดพลังงานปล่อยออกมาสู่ภายนอกให้สิ่งมีชีวิตบนโลกได้ใช้อย่างเพียงพอ เรียกว่า Nuclear fusion reaction3 หรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น

ไฮโดรเจนได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงมากๆ จนเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนที่ร้อนจัด ทำให้อิเล็กตรอน (ประจุลบ) แยกออกจากนิวคลิไอ (อิออนมีประจุบวก) โดยทั่วไป การรวมตัวของนิวคลิไอจะเกิดขึ้นไม่ได้ เพราะนิวคลิไอ 2 ตัว มีประจุเหมือนกันจะเกิดการผลักกัน แต่ด้วยอุณหภูมิสูงมาก ทำให้นิวคลิไอเคลื่อนที่เร็วขึ้นและชนกันที่ความเร็วสูงพอที่จะหักล้างแรงผลักได้ นิวคลิไอจึงสามารถหลอมรวมเข้ากันได้ และปล่อยพลังงานออกมา
 
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นภายในดวงอาทิตย์ประกอบไปด้วย อะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งมี 2 ชนิด คือ ดิวเทียเรียม (2H) และทริเทียม (3H) รวมตัวกันเกิดเป็นฮีเลียม (4He) 4 อะตอม, นิวตรอน (n) 1 อะตอม และพลังงานจำนวนหนึ่ง
[2H + 3H  4He + n + Energy] ซึ่งพลังงานที่ปล่อยออกมามีความสัมพันธ์กับสมการมวล-พลังงานของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Einstein's mass-energy equation)
E = mc2
โดย E หมายถึง จำนวนพลังงานซึ่งเปลี่ยนรูปมาจากมวลสาร (หน่วยเป็น จูล), m หมายถึง มวลสาร (หน่วยเป็น กิโลกรัม) และ c หมายถึง ความเร็วแสง ซึ่งมีค่าเท่ากับ 3 x 108 เมตรต่อวินาที
พลังงานภายในดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ประมาณ 386 ล้านล้านเมกะวัตต์ เท่ากับว่า ทุกๆ วินาทีที่ส่วนลึกที่สุดของดวงอาทิตย์ ไฮโดรเจน 700 ล้านตันถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียม 695 ล้านตัน ผลต่างของมวลทั้งสองทำให้ทราบได้ว่า มีมวลหายไปในกระบวนการถึง 5 ล้านตัน ซึ่งก็คือพลังงาน พลังงานเกิดขึ้นที่ใจกลางดวงอาทิตย์ ถ่ายทอดโดยการแผ่รังสีออกสู่ภายนอกผ่านชั้นแผ่รังสี (Radiation zone) และเปลี่ยนเป็นถ่ายเทความร้อนเมื่อเข้าใกล้พื้นผิวดวงอาทิตย์ที่บริเวณชั้นพาพลังงาน (Convection zone) แต่กว่าพลังงานที่เกิด ณ ใจกลางดวงอาทิตย์จะเดินทางออกสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์ได้ ต้องใช้เวลาถึง 1 ล้านปี หลังจากนั้นกลายเป็นพลังงานความร้อน แสงสว่าง และรังสีอื่นๆ พุ่งออกมา และส่งมาถึงโลกของเราในเวลา 8 นาทีต่อมา

นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณจากอัตราการเผาไหม้กับปริมาณไฮโดรเจนและฮีเลียมที่มีอยู่ในดวงอาทิตย์พบว่า ดวงอาทิตย์มีอายุถึง 4.6 ล้านล้านปี และใช้ไฮโดรเจนไปแล้วประมาณครึ่งหนึ่ง ดังนั้น ไฮโดรเจนที่เหลืออยู่จะสามารถเผาไหม้และเกิดเป็นพลังงานได้อีกนานถึง 5 ล้านล้านปีทีเดียว หรือจนกว่าไฮโดรเจนจะหมดไปจากดวงอาทิตย์

จะเห็นได้ว่า พลังงานถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องจากดวงอาทิตย์ และจะยังคงดำเนินต่อไปอีกหลายชั่วอายุคน... แม้จะเป็นพลังงานเพียงส่วนเล็กน้อยจากดวงอาทิตย์ที่ส่งมายังโลก แต่ทว่ากลับกลายเป็นค่ามหาศาล แหล่งพลังงานทั้งหลายที่สิ่งมีชีวิตบนโลกนำมาใช้ ล้วนมาจากดวงอาทิตย์เกือบทั้งสิ้น สิ่งที่น่าสนใจที่จะนำเสนอในตอนต่อไป คือ พลังงานจากดวงอาทิตย์มายังโลกได้อย่างไร และเกิดเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานอะไรบ้าง
___________________ ___________________ __
1   ที่มา: www.encyclopedia.co m และ Wikipedia encyclopedia

2   เคลวิน หรือ K เป็นหน่วยวัดความร้อนและสี มีจุดน้ำแข็งที่ 273 K (= 0°C = 32°F) และมีจุดน้ำเดือดที่ 327 K (= 100°C = 212°F)
3   Nuclear fusion reaction เป็นกระบวนการที่นิวคลิไอ (nuclei) ขนาดเล็ก (จำนวนมากกว่า 1 นิวเคลียส) รวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ขึ้น และมีการปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งกระบวนการนี้จะถูกทำให้เกิดขึ้นได้ด้วยอุณหภูมิสูงมากๆ


 
ตอน พลังงานหมุนเวียนจากภายในโลก
     
จากเวลาที่ผ่านมา "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ได้นำเสนอหลากหลายเรื่องราวเกี่ยวกับพลังงาน แต่นับจากนี้เราจะมุ่งหน้าไปสู่พลังงานสีเขียวเพียงอย่างเดียวเท่านั้น และที่กำลังจะกล่าวถึงต่อไปก็คือ พลังงานหมุนเวียน อันเป็นแหล่งพลังงานที่มาจากภายในโลกนี่เอง คุณพร้อมหรือไม่ที่จะเดินทางไปกับเรา
พลังงานจากใต้พื้นดินกลายเป็นไฟฟ้า
พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal energy)
เกิดจากความร้อนที่เก็บสะสมอยู่ภายใต้ผิวโลก หากนับจากใต้เปลือกโลก (Crust) ลงไปชั้นแรก คือ ชั้นที่ห่อหุ้มแกนกลางอยู่ (Mantle) เป็นชั้นของหินและหินที่หลอมละลายจนเหลวเรียกว่า "Magma" ปกติแล้วยิ่งลึกลงไปภายใต้ผิวดิน อุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นๆ ชั้นเปลือกโลกหรือที่ความลึกราว 25-30 กิโลเมตร มีอุณหภูมิ 250-1,000 °C ในขณะที่แกนกลางอุณหภูมิสูงถึง 3,500-4,500 °C ด้วยเหตุนี้ หินภายใต้ผิวโลกร้อนมากจึงทำให้น้ำที่อยู่ในชั้นหินนี้เป็นน้ำร้อนหรือไอน้ำได้ เมื่อความร้อนออกมาตามรอยแตกของเปลือกโลกจะเป็นในลักษณะของน้ำพุร้อน, ไอน้ำร้อนและบ่อน้ำร้อน ฯลฯ

พลังงานความร้อนใต้พิภพมักพบในบริเวณที่มีการไหลหรือการแผ่กระจายของความร้อนจากใต้ผิวโลกขึ้นสู่ผิวดินมากกว่าปกติและมีค่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึกมากกว่าปกติ 1.5-5 เท่า ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน เมื่อฝนตกในบริเวณนั้นจะมีน้ำบางส่วนไหลไปตามรอยแตกซึมลงใต้เปลือกโลก รวมตัวกันและรับความร้อนจากชั้นหินที่ร้อนจนกลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำ จากนั้นแทรกออกมาตามรอยแตกของเปลือกโลก บริเวณที่พบพลังงานนี้ ได้แก่ บริเวณที่เปลือกโลกมีการเคลื่อนไหว มีแนวภูเขาไฟอย่างต่อเนื่อง หรือมีชั้นเปลือกโลกบาง เช่น แถบตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้, อิตาลี, ออสเตรเลีย, นิวซีแลนด์, จีน, ญี่ปุ่น, ฟิลิปปินส์และอินโดนีเซีย ฯลฯ ส่วนในประเทศไทยพบแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อำเภอสันกำแพงและอำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ และได้มีการตั้งโรงไฟฟ้าสาธิตการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งแรกที่อำเภอฝาง

การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ต้องเจาะหลุมลึกลงไปใต้เปลือกโลกและให้ความร้อนไหลออกมาโดยต่อท่อไปยังสถานที่ใช้งานซึ่งจะแยกน้ำร้อนและไอน้ำ การใช้ประโยชน์จากความร้อนโดยตรง น้ำร้อนและไอน้ำนำมาให้ความร้อนแก่บ้านพักอาศัยและอาคาร ใช้ในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เช่น เพาะต้นไม้ในเรือนกระจก, เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ, พลาสเจอร์ไรซ์น้ำนม, ทำน้ำร้อนในสระและสปาเพื่อสุขภาพ ฯลฯ การผลิตไฟฟ้า จะนำไอน้ำไปหมุนกังหันโดยตรงเพื่อหมุนไดนาโมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนน้ำร้อนจะนำไปต้มจนเดือดเป็นไอจึงนำไปหมุนกังหัน นอกจากนี้ยังใช้แหล่งหินร้อนแห้ง (Hot dry rock) ในการผลิตไฟฟ้าอีกด้วย    

 


 

พลังงานเชื้อเพลิง เทคโนโลยีแห่งความหวัง
พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen energy)
ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในระบบจักรวาล แต่พบมากเป็นอันดับ 3 บนโลก สามารถพบอยู่ในสารประกอบอื่น เช่น น้ำ, สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมันเบนซิน, ก๊าซธรรมชาติ, โพรเพนและเมธานอล ฯลฯ

การผลิตไฮโดรเจนสามารถทำได้หลายวิธี อาทิ "Electrolysis" เป็นการผ่านกระแสไฟฟ้าลงในน้ำเพื่อแยกไฮโดรเจนที่ขั้วประจุลบและออกซิเจนที่ขั้วประจุบวก ซึ่งอาจใช้กระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นได้ เช่น แสงอาทิตย์, ลมและน้ำ ฯลฯ "Natural Gas Steam Reforming" ที่ใช้ไอน้ำอุณหภูมิสูงแยกไฮโดรเจนออกจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (ก๊าซธรรมชาติ) และ "Photoelectrolysis" เป็นการใช้แสงอาทิตย์แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นต้น

การใช้ประโยชน์จากไฮโดรเจน นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือแปลงเป็นไฟฟ้าให้กำลังงานแก่รถยนต์และยานยนต์อื่นๆ, ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับกระสวยอวกาศ จรวด รวมถึงให้ความร้อน ไฟฟ้าและทำน้ำบริสุทธิ์ให้นักบินอวกาศ, เป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงให้เครื่องมือชนิดพกพา เช่น คอมพิวเตอร์กระเป๋าหิ้วและโทรศัพท์มือถือ, นำไปหมุนกังหันหรือเซลล์กำเนิดไฟฟ้า, เป็นแหล่งให้ความร้อนและไฟฟ้าแก่บ้านพักอาศัย อาคาร รวมถึงใช้ในอุตสาหกรรมผลิตปุ๋ย, แอมโมเนีย, กลั่นน้ำมันปิโตรเลียมและสังเคราะห์เมธานอล ฯลฯ ปัจจุบัน มีการตั้งโรงงานผลิตไฮโดรเจนขนาดใหญ่และขนส่งไปยังผู้ใช้ ตลอดจนผลิตใช้ในท้องถิ่นและมีสถานีเติมไฮโดรเจน    
 

 


 

เซลล์กำเนิดไฟฟ้า (Fuel cell) เป็นเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง อาศัยการกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งให้ไฟฟ้าและน้ำร้อน เซลล์กำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าคือ ขั้วลบและขั้วบวก มีสารละลายที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (Electrolyte) อยู่ตรงกลาง เมื่อถูกกระตุ้นจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า อะตอมของไฮโดรเจนจะแตกตัวเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งอิเล็กตรอนจะไหลไปที่วงจรด้านนอกไปยังขั้วบวกและเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น ส่วนโปรตอนจะไหลผ่านสารละลายไปที่ขั้วบวก ที่ซึ่งรวมตัวกับออกซิเจนและอิเล็กตรอนเกิดเป็นน้ำและความร้อน
เซลล์กำเนิดไฟฟ้าแบ่งตามชนิดของอิเล็กโตรไลต์ ดังนี้ Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell หรือ PEMFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือโพลิเมอร์เมมเบรน ทำงานที่อุณหภูมิต่ำราว 60-100 °C นำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับยานพาหนะและเป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงแบบพกพา Direct Methanol Fuel Cell หรือ DMFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือสารละลายเมธานอล ได้รับการพัฒนาจาก PEMFC สามารถทำให้อยู่ในรูปทรงกะทัดรัดได้ Alkaline Fuel Cell หรือ AFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือโปแตสเซียมไฮดรอกไซด์เหลว ซึ่งทำงานได้ภายใต้อุณหภูมิห้อง คือ 90-100 °C ถูกนำไปใช้ด้านการทหารและอวกาศ Phosphoric Acid Fuel Cell หรือ PAFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือกรดฟอสฟอริก จะทำงานที่อุณหภูมิ 175-200 °C นำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าและใช้กับยานพาหนะขนาดใหญ่ Molten Carbonate Fuel Cell หรือ MCFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือพวกเกลือคาร์บอเนตของลิเธียม, โซเดียมและโปแตสเซียม ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิ 600-650 °C นำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าขนาดเมกะวัตต์ Solid Oxide Fuel Cell หรือ SOFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือสารประกอบของเซอร์โคเนีย อุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ 600-1,000 °C ถูกพัฒนาให้ใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กไปจนถึงขนาดย่อม Regenerative or Reversible Fuel Cell ผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งให้ความร้อนและน้ำด้วย สามารถใช้กระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอื่นในการแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

จะเห็นว่า วิทยาการต่างๆ ถูกนำมาประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาดให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ ทั้งนี้เพื่อผลิตพลังงานให้เพียงพอต่อความต้องการและยังช่วยลดปัญหามลพิษด้วย ดังนั้นจะต้องมาติดตามกันต่อไปว่าแหล่งพลังงานหมุนเวียนจากนอกโลกทั้งหลายจะได้รับการพัฒนาอย่างไรและนำมาใช้ประโยชน์อะไรบ้าง
___________________ ___________________ __ภาพจาก NREL, NASA และ NHAA


 
ตอน พลังงานหมุนเวียนนอกโลกจากดวงอาทิตย์ทางอ้อม
     
จุดหมายต่อไปของเส้นทางสู่พลังงานสีเขียว คือ พลังงานหมุนเวียนจากนอกโลก ซึ่งเป็นพลังงานที่รับมาจากดวงอาทิตย์ ได้เคยพูดถึงไปแล้วว่าพลังงานมีทั้งที่เป็นผลจากดวงอาทิตย์ทางตรงและทางอ้อม เราจะมาเริ่มด้วยพลังงานอันเป็นผลทางอ้อมจากดวงอาทิตย์กันก่อน
แรงลมนำมาใช้ได้ไม่มีวันหมด
พลังงานลม (Wind energy)
พลังงานลมที่ถูกนำมาใช้ผลิตแรงกลหรือไฟฟ้าต้องอาศัยกังหันลม (Wind turbine) ทำการแปลงพลังงานจลน์ในแรงลมให้เป็นแรงกลใช้ในงานต่างๆ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เปลี่ยนรูปแรงกลให้เป็นไฟฟ้า การทำงานของกังหันลม คือ ใช้แรงลมหมุนใบพัด ซึ่งจะไปหมุนก้านที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตไฟฟ้าได้ กังหันลมมีหลายชนิด แต่กังหันลมแบบสมัยใหม่ที่ใช้ในปัจจุบัน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กังหันแบบ Horizontal axis เป็นที่นิยมใช้มากที่สุดและกังหันลมแบบ Vertical axis

การใช้ประโยชน์จากกังหันลมทำได้มากมาย เช่น การใช้งานแบบติดตั้งอิสระ (Stand-alone applications) ในด้านโทรคมนาคม, สูบน้ำ, ประจุแบตเตอรี่, บ้านพักอาศัยและหมู่บ้านที่อยู่ห่างไกล ฯลฯ มีขนาดการผลิตต่ำกว่า 50 kW ในการผลิตไฟฟ้าที่ขนาดการผลิตตั้งแต่ 50 kW ขึ้นไปจะใช้กังหันลมขนาดใหญ่หลายตัวรวมกันเป็นทุ่งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้าให้กับสายส่งการไฟฟ้า นอกจากนี้ยังใช้ในลักษณะผสมผสานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล, แบตเตอรี่ หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้อีกด้วย    

 

กระแสน้ำนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า
พลังน้ำ (Hydro energy)
พลังน้ำสร้างประโยชน์มหาศาลในการให้กำลังแก่เครื่องจักรหรือผลิตไฟฟ้า โดยกระแสน้ำมีพลังงานจลน์ที่สามารถนำไปหมุนกังหันน้ำ (Hydro turbine) ซึ่งถ้าต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะแปลงพลังงานเป็นไฟฟ้า

การสร้างโรงผลิตไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่ต้องสร้างเขื่อนกั้นลำน้ำเพื่อกักเก็บน้ำไว้และปล่อยให้ไหลผ่านท่อขนาดใหญ่ไปยังที่ตั้งกังหันน้ำ แรงดันจากน้ำที่ตกลงมาจะไปหมุนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อทำการผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีตั้งแต่ขนาดเล็กมาก กำลังการผลิตต่ำกว่า 100 kW, ขนาดเล็ก กำลังการผลิต 100 kW- 30 MW เพื่อผลิตไฟฟ้าใช้ภายในครัวเรือน, หมู่บ้าน, ฟาร์ม หรือขายคืนให้สายส่งการไฟฟ้า (ซึ่งกำลังการผลิต 10 kW ถือว่าเพียงพอสำหรับบ้านขนาดใหญ่ 1 หลังแล้ว) ไปจนถึงขนาดใหญ่ กำลังการผลิตมากกว่า 30 MW เพื่อเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้กับภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม1    

 

วัตถุดิบเหลือใช้จากการเกษตรกลายเป็นพลังงานมากมาย
พลังงานชีวมวล (Biomass energy หรือ Bioenergy)
ชีวมวลที่นำมาผลิตพลังงานได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ผลิตผลทางการเกษตร สิ่งที่เหลือทิ้งจากการเกษตรและของเสียจากโรงงานแปรรูปทางการเกษตร ซึ่งมีทั้งแกลบ ซัง-เปลือกข้าวโพด กากอ้อย ไม้ฟืน เศษไม้และมูลสัตว์ ฯลฯ

ชีวมวลสามารถนำมาแปลงรูปเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงได้โดยตรง ผลผลิตที่สำคัญคือ น้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuel) ผลิตได้จากน้ำมันถั่วเหลือง น้ำมัน-ไขมันจากสัตว์ น้ำมันเหลือใช้จากการปรุงอาหาร ฯลฯ ผ่านกรรมวิธีเปลี่ยนให?เป?นเอสเธอร? โดยน้ำมันจะถูกกรองและผสมให้ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ มีตัวเร่ง (Catalyst) เพื่อเปลี่ยนเป็นเอทธิลหรือเมทธิลเอสเตอร์ นำไปเป็นเชื้อเพลิงในยานพาหนะ, เซลล์กำเนิดไฟฟ้าและเป็นเชื้อเพลิงให้กับหม้อต้ม (Boiler) เพื่อผลิตไฟฟ้าหรือให้ความร้อนแก่อาคาร
การผลิตไฟฟ้าพลังงานชีวมวล (Biopower) โรงไฟฟ้ามีการใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น Direct-combustion เป็นการเผาชีวมวลพวกวัตถุดิบหมุนเวียนในหม้อต้มให้กลายเป็นไอเพื่อไปหมุนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, Cofiring นำวัตถุดิบหมุนเวียนหรือหญ้าผสมกับถ่านหินและเผาในหม้อต้ม, Gasification เศษไม้ วัตถุดิบหมุนเวียนถูกเปลี่ยนรูปให้เป็นก๊าซชีวภาพ (Biogas) ที่อุณหภูมิสูงในสภาวะไร้ออกซิเจน ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แก่กังหันเพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือนำกระดาษ ขี้เลื่อย ซากและของเสียจากสัตว์หรืออื่นๆ ฝังในหลุมและหมักทิ้งไว้ให้คายก๊าซมีเธน ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับหม้อต้ม นอกจากนี้ยังนำมาเผาในหม้อต้มให้กลายเป็นไอเพื่อผลิตไฟฟ้า และ Anaerobic digestion จะใช้แบคทีเรียในการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปทางการเกษตรและเลี้ยงสัตว์ที่สภาวะไร้อากาศ ในการผลิตไฟฟ้าจ่ายให้ภาคอุตสาหกรรมมักเป็นระบบ Combined Heat and Power (CHP) ที่สามารถผลิตได้ทั้งความร้อน (ไอและน้ำร้อน) และไฟฟ้าจากการเผาชีวมวลพวกเศษไม้
   

 

มหาสมุทร อีกแหล่งพลังงานนานาประโยชน์
พลังงานจากมหาสมุทร (Ocean energy)
เราสามารถเก็บเกี่ยวประโยชน์จากมหาสมุทรที่มีถึง 70% ของพื้นผิวโลกได้ในรูปแบบของพลังงานคลื่น พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงและการแปลงพลังงานความร้อนของมหาสมุทร
•   พลังงานคลื่น (Wave energy)
กระแสคลื่นในทะเลหรือมหาสมุทรสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้โดยอาศัยอุปกรณ์ที่ดึงพลังงานจากคลื่นมาใช้โดยตรง ซึ่งจะทำการแปลงการเคลื่อนไหวในแนวตั้งของคลื่นและการพองตัวเป็นแรงกดอากาศไปผลักดันให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานคลื่นสามารถทำได้ทั้งแบบระบบที่ติดตั้งไปตามชายฝั่งและระบบที่ติดตั้งนอกฝั่งที่น้ำลึกกว่า 40 เมตร    

•   พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal energy)
การต่างระดับของน้ำขึ้นน้ำลงนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าได้ ซึ่งควรมีพิสัยน้ำขึ้นน้ำลงมากกว่า 5 เมตร และต้องสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าวเพื่อเป็นอ่างเก็บน้ำ เมื่อน้ำขึ้นน้ำจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ การไหลเข้าและออกของน้ำนี้นำไปหมุนกังหันที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ กังหันน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal turbine) ยังถูกใช้ผลิตไฟฟ้า โดยจะเรียงตัวเป็นแถวอยู่ใต้น้ำริมชายฝั่งที่ความลึก 20-30 เมตร    

•   การแปลงพลังงานความร้อนของมหาสมุทร (Ocean Thermal Energy Conversion หรือ OTEC)
การผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นได้โดยใช้อุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างพื้นผิวและความลึกของมหาสมุทร ควรมีความแตกต่างกันอย่างน้อย 20 °C ระบบนี้อาศัยสารที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น แอมโมเนียเหลว ซึ่งเมื่อปะทะกับความร้อนของพื้นผิวมหาสมุทร จะระเหยเป็นไออย่างรวดเร็ว ไอที่ขยายตัวจะไปขับเคลื่อนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า   


และแล้วก็ดำเนินมาถึงตอนท้ายท้ายตอนจนได้ แต่เรื่องของพลังงานหมุนเวียนจากนอกโลกไม่ได้มีเพียงเท่านี้ เราจะต้องมาติดตามเรื่องราวที่เหลืออยู่เกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียนที่เป็นผลจากดวงอาทิตย์โดยตรงในฉบับหน้า
___________________ ___________________ __
1 ที่มา: www.eere.energy.gov
* ภาพจากเว็บไซต์ NREL, Wavegen และ Blue energy


 
ตอน จากแหล่งพลังงานมหาศาลสู่โลก
     
มาติดตามกันต่อไปใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" เราได้เดินทางผ่านเรื่องราวในตอน พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไรและพลังงานมาจากไหน ซึ่งก็ได้ให้ความกระจ่างกันไปพอสมควรแล้ว ทีนี้มาถึงตอนสำคัญ... โลกได้รับพลังงานที่มีอย่างมากมายจากดวงอาทิตย์ได้อย่างไร ด้วยวิธีการใด และเกิดอะไรขึ้นบ้างหลังจากนั้น... น่าสนใจทีเดียว
พลังงานเดินทางอย่างไร
พลังงานที่เกิดขึ้นภายในใจกลางดวงอาทิตย์นั้นมีจำนวนมหาศาล เกิดการแผ่รังสีและถ่ายเทความร้อนออกสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์ จากนั้นกลายเป็นพลังงานความร้อน แสงสว่าง และรังสีชนิดต่างๆ1 แพร่กระจายในทุกทิศทาง ผ่านอวกาศตกกระทบดาวเคราะห์ต่างๆ รวมถึงโลกของเรา พลังงานเหล่านี้เรียกว่า รังสีดวงอาทิตย์ (Solar radiation)
พลังงานจากดวงอาทิตย์ถูกปล่อยออกมาในเป็นอนุภาคเล็กๆ เรียกว่า โฟตอน (photon) การเดินทางจะเป็นลักษณะคลื่นที่มีโฟตอนรวมอยู่ด้วย โดยมีความยาวคลื่นระหว่าง 160-1,500 นาโนเมตร2 คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นมากๆ จะพาโฟตอนไปได้ปริมาณมาก ส่วนคลื่นที่มีความยาวคลื่นยาวจะนำพาโฟตอนไปได้ปริมาณต่ำกว่า โดยทั่วไป รังสีดวงอาทิตย์ที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้มีความยาวคลื่นระหว่าง 400-780 นาโนเมตร

รังสีดวงอาทิตย์ที่เดินทางมายังโลกต้องผ่านชั้นบรรยากาศโลกและตกบนพื้นผิวโลกที่มีหลายลักษณะในเวลาที่แตกต่างกันไปแต่ละปี อาจกล่าวได้ว่า ชั้นบรรยากาศโลกเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้พื้นที่ต่างๆ บนโลกได้รับรังสีดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ส่วนปัจจัยอื่นที่มีผล เช่น ฤดูกาล, องศาจากเส้นศูนย์สูตรและระยะจากพื้นผิวโลกกับชั้นบรรยากาศ ฯลฯ นอกจากนี้ ยังมีรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนสะท้อนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ จากการปะทะกับกลุ่มเมฆ ไอน้ำ อนุภาคฝุ่นและโมเลกุลก๊าซ แต่สุดท้าย รังสีดวงอาทิตย์ก็ตกบนพื้นผิวโลกโดยตรงและมีผลกระทบต่อโลกในทันที คือ พลังงานความร้อน, แสงสว่าง รวมถึงคลื่นวิทยุ สำหรับรังสีดวงอาทิตย์ที่ถูกทำให้หักเหก่อนที่จะตกกระทบพื้นผิวโลก จะมีผลกระทบต่อโลกในเวลาต่อมา ได้แก่ รังสีคอสมิก (Cosmic ray)   

 
"ทำไมท้องฟ้าเป็นสีฟ้า..." อธิบายอย่างนี้แล้วกันว่า แสงจากดวงอาทิตย์ (แสงสีม่วงและสีน้ำเงิน) เกิดการสะท้อนกลับสู่บรรยากาศเมื่อปะทะกับโมเลกุลก๊าซและอนุภาคฝุ่น ยิ่งมีก๊าซและฝุ่นใกล้พื้นผิวโลกมาก จะทำให้ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าอ่อนมากขึ้น ขอขยายความต่อ ดังนี้ คลื่นที่ความยาวต่างๆ ที่ตามนุษย์มองเห็นและแยกออกได้ 7 สี ตั้งแต่ แดงที่มีความยาวคลื่นยาวที่สุด จากนั้นเป็นแสด เหลือง เขียว น้ำเงิน ครามและม่วงที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด (รุ้งกินน้ำ เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เราได้เห็นแสงครบถ้วนทั้งเจ็ดสี) แล้วยังมีคลื่นที่ตามนุษย์ไม่สามารถเห็นได้ คือ รังสีอัลตราไวโอเล็ต ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้น และรังสีอินฟราเรด ที่มีความยาวคลื่นยาว

เกิดอะไรขึ้นเมื่อพลังงานจากดวงอาทิตย์มาถึงโลก
เป็นเวลานานกว่าหลายล้านปีแล้ว พลังงานและแสงสว่างที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้ และเกิดเป็นวัฎจักรต่างๆ นับตั้งแต่ พืชสีเขียว ใช้กระบวนการสังเคราะห์แสงในการสร้างอาหาร ซึ่งอาศัยแสงจากดวงอาทิตย์, กระบวนการทางเคมีและกายภาพสามารถทำการเปลี่ยนพืชและสัตว์ที่ตายแล้วเป็นถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันเชื้อเพลิง, วัฎจักรน้ำ เกิดจากน้ำที่ดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ ระเหยกลายเป็นไอและตกมาเป็นฝนหรือหิมะ นอกจากนี้ การเคลื่อนตัวของอากาศประกอบกับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ยังสามารถทำให้เกิดลม

โลกมีสภาพอากาศหลายรูปแบบ ทั้งนี้ เป็นเหตุจากปัจจัยมากมาย ที่สำคัญคือ ความสัมพันธ์ระหว่างชั้นบรรยากาศโลกและพลังงานจากดวงอาทิตย์ รวมถึงอุณหภูมิบนโลกก็ขึ้นอยู่กับพลังงานจากดวงอาทิตย์เช่นเดียวกัน ซึ่งพลังงานนี้ไม่ได้กระจายไปทั่วทุกพื้นที่ แต่จะแตกต่างกันไปตามละติจูด ดังนั้น พื้นที่ต่างๆ บนโลกมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน

พลังงานที่เราใช้อยู่บนโลกนี้ ส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น มีการนำพลังงานจากดวงอาทิตย์ไปใช้อย่างแพร่หลาย รวมถึงมีการคิดค้นเทคโนโลยีเพื่อนำมาซึ่งประโยชน์จากพลังงานเหล่านั้น พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar energy) และพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar thermal) ถือเป็นพลังงานจากดวงอาทิตย์โดยตรง ส่วนพลังงานลม (Wind power), พลังงานน้ำ (Hydropower), พลังงานชีวมวล (Biomass energy), พลังงานคลื่นในทะเล (Wave energy), พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal energy), ถ่านหิน, น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ จัดเป็นพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์ทางอ้อม
จะเห็นได้ว่า พลังงานมีมากมายหลายรูปแบบ แต่ทว่า พลังงานทั้งหมดไม่ได้มาจากดวงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ในโลกของเราก็มีพลังงานที่สามารถนำมาใช้ได้ เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal) และพลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen energy) แม้พลังงานจากภายในโลกจะมีน้อยมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ แต่นี่คืออีกทางเลือกหนึ่ง ซึ่งเมื่อมีการพัฒนาต่อไป จะกลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในอนาคตได้

ความเข้มข้นของเนื้อหาสาระใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" กำลังเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในตอนต่อไป เราจะให้คุณได้รู้จักกับพลังงานทั้งหลายทั้งปวงที่มีอยู่บนโลก และนั่นจะทำให้คุณเกิดความรู้และเข้าใจเรื่องพลังงานอย่างแท้จริง   

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานต่างๆ 1 ถ่านหิน, 2 พลังงานนิวเคลียร์, 3 พลังงานชีวมวล,4 พลังงานแสงอาทิตย์, 5 พลังงานลม, 6 พลังงานความร้อนใต้พิภพ, 7 พลังงานน้ำในเขื่อน, 8 พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง และ 9 พลังงานคลื่น
___________________ ___________________ __
1   ตัวอย่างของรังสี เช่น รังสีแกมมา (Gamma ray), รังสีเอ็กซ์ (X-ray), คลื่นวิทยุ (Radio wave), รังสีอินฟราเรด (Infrared), รังสีอัลตร้าไวโอเลต (Ultraviolet) และรังสีคอสมิก (Cosmic ray) ฯลฯ
2   นาโนเมตร (nanometer) เท่ากับ 1 พันล้านเมตร




บันทึกการเข้า

ถึงเมาเหล้า เช้าสายก็หายไป...แต่เมาใจเป็นประจำ ทุกค่ำคืน

หน้า: [1]   ขึ้นบน
  พิมพ์  
 
กระโดดไป:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1 RC2 | SMF © 2001-2006, Lewis Media

lsv2555Please follow the new website at https://www.pohchae.com

Valid CSS!