แหล่งของพลังงาน

แหล่งของพลังงาน
   

  แหล่งพลังงานเป็นต้นกำเนิดที่ก่อให้เกิดพลังงานในการทำงานได้ แหล่งพลังงาน หมายถึง สสาร หรือวัตถุที่มีพลังงานอยู่ในตัวมัน และจะปล่อยพลังงานออกมาเมื่อผ่านกระบวนการแปรรูปให้ความสามารถในการทำงานได้ เช่น เชื้อเพลิง (ถ่าน น้ำมัน เป็นต้น) เมื่อเผาไหม้เกิดปฏิกิริยาเคมีจะให้พลังงานออกมา แหล่งพลังงานจะมีมวล (Mass) มีตัวตน ในขณะที่พลังงานไม่มีมวล พลังงานที่ได้ออกมาเมื่อผ่านกระบวนการแปรรูปนี้มีหลายรูปแบบ ดวงอาทิตย์เป็นต้นกำเนิดหรือสิ่งผลักดันที่ก่อให้เกิดแหล่งพลังงานต่างๆ พลังงานจากดวงอาทิตย์ก่อให้เกิดทรัพยากรต่างๆ ที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานบนโลกได้ แหล่งพลังงานแบ่งออกได้หลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะความต้องการใช้งาน ความสนใจ ความรู้ หรือพื้นฐานทางด้านเศรษฐศาสตร์ และการพาณิชย์ ดังนี้

1. การจำแนกประเภทตามแหล่งที่มา ได้แก่
        1.1 แหล่งฟอสซิล ( Fossil fuels ) หมายถึง แหล่งพลังงานที่มีต้นกำเนิดมาจากสินแร่ฟอสซิลธรรมชาติ เมื่อนำมาใช้แล้วจะหาหรือผลิตทดแทนไม่ได้ หรือต้องใช้เวลานานมากจึงจะผลิตมาทดแทนได้ เป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป พลังงานประเภทนี้ได้แก่
        1. ถ่านหิน ( Coal ) เป็นสารประกอบคาร์บอนที่เกิดจากการสะสมตัวของซากพืชซากตามธรรมชาติและเกิดปฏิกริยาทางชีววิทยา และทางเคมี ภายใต้ความกดดันสูงจนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารประกอบคาร์บอน ซึ่งสามารถแบ่งเป็นประเภทของถ่านหินชนิดต่างๆ ได้ตามปริมาณคาร์บอนและค่าความร้อนเมื่อถูกเผา ดังนี้
        • พีต ( Peat ) เป็นถ่านหินที่เกิดในลำดับแรก ๆ ของกระบวนการถ่านหินยังคงสภาพการสะสมของซากพืช มักสะสมในที่ลุ่มชื้นแฉะ และถูกแบคทีเรียแปรสภาพเป็นอินทรียวัตถุมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอยู่ประมาณร้อยละ 60 และมีออกซิเจนร้อยละ 30 มีความชื้นสูง แต่เมื่อแห้งจะติดไฟได้ดี
        • ลิกไนต์ ( Lignite ) เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพต่ำ ไม่ค่อยมีโครงสร้างของพืชเหลืออยู่ เนื้อแข็ง มีความชื้นต่ำ สีน้ำตาลเข้มจนถึงดำ มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบร้อยละ 55 – 65 เมื่อเผาจะให้ความร้อนน้อยกว่า 8,300 บีทียู/ปอนด์ แหล่งผลิต เช่น เหมืองแม่เมาะ จังหวัดลำปาง เป็นต้น
( ภาพถ่านหินชนิดต่าง ๆ 5 ชนิด)
        • ซับบีทูมินัส ( Subbituminous Coal) เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพดีกว่าลิกไนต์แต่ต่ำกว่าบิทูมินัส มีสีดำ มีอายุการสะสมนานกว่าลิกไนต์ มีคาร์บอนร้อยละ 65-80 มีความชื้นต่ำกว่าลิกไนต์ เมื่อเผาไหม้จะให้ความร้อน 8,300-13,000 บีทียู/ปอนด์ แหล่งผลิต  เช่น อำเภอราง จังหวัดลำปาง อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน เป็นต้น
        • บิทูมินัส ( Bituminous Coal) เป็นถ่านหินที่มีการแปรสภาพสูงกว่าซับบิทูมินัสมีสีน้ำตาลถึงสีดำ มีคาร์บอนประกอบอยู่ร้อยละ 80-90 มีความชื้นต่ำ มีสารระเหย ( Volatile ) ประกอบด้วย เมื่อเผาจะหึความร้อนตั้งแต่ 10,500 บีทียู/ปอนด์ขึ้นไป แต่จะมีควันมาก แหล่งผลิตได้แก่ อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน อำเภอแม่ระมาด จังหวัดตาก เป็นต้น
        • แอนทราไซต์ ( Anthracite ) เป็นถ่านหินที่มีการแปรสภาพสูงสุด มีสีดำ เนื้อแข็ง มีความวาว มีคาร์บอนประกอบร้อยละ 86 ขึ้นไป ติดไฟยากแต่เมื่อเผาแล้วไม่มีควัน ให้ค่าความร้อนสูงที่สุดถึง 15,500 บีทียู/ปอนด์ เป็นถ่านหินที่มีคุณภาพสูงสุด แหล่งผลิตที่กิ่งอำเภอนาด้วง จังหวัดเลย แต่เป็นชนิดเซมิแอนทราไซต์
( Samianthracite )
         2. ปิโตรเลียม ( Petroleum ) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ และอยู่ในสภาพอิสระ แบ่งเป็น
         • แก๊สธรรมชาติ ( Natural Gas ) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่รวมตัวกันโดยมีสัดส่วนของอะตอมที่แตกต่างกัน แก๊สจำพวกนี้ได้แก่ แก๊สมีเทน แก๊สอีเทน แก๊สโพรเพน แก๊สบิวเทน แก๊สเพนเทน แก๊สเฮกเซน แก๊สเฮปเทน และแก๊สออกเทน จากองค์ประกอบต่างๆ เหล่านี้สามารถจำแนกชนิดแก๊สตามคุณสมบัติ และการใช้ประโยชน์ในปัจจุบันดังนี้
        1. แก๊สแห้ง ( Dry Gas ) มีองค์ประกอบของแก๊สมีเทน สถานะเป็นแก๊สที่มีอุณหภูมิและความดันปกติ ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตแก๊สเหลว ซึ่งสามารถบรรจุถังขนาดใหญ่และขนส่งไปจำหน่ายได้ง่าย
        2. แก๊สชื้น ( Wet Gas ) มีองค์ประกอบของแก๊สโพรเพน และแก๊สบิวเทน สถานะเป็นแก๊สที่มีอุณหภูมิและความดันปกติ ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตแก๊สปิโตรเลียมเหลว
        3. แก๊สธรรมชาติเหลว หรือ แก๊สโซลีนธรรมชาติ ( Condensate ) มีองค์ประกอบของแก๊สเพนเทน แก๊สเฮกเซน แก๊สเฮปเทน และแก๊สออกเทน ( Crude Oil ) มีสถานะเป็นแก๊สเมื่ออยู่ในแหล่งกักเก็บ แต่เมื่อนำขึ้นมาถึงปากบ่อบนแท่นผลิตจะมีสถานะเป็นของเหลวใช้เป็นวัตถุดิบในโรงกลั่นน้ำมัน ใช้เพิ่มออกเทนให้กับน้ำมันเบนซินเพื่อใช้กับรถยนต์
        • น้ำมันดิบ ( Crude Oil ) ประกอบด้วยไฮโดรเจน และ คาร์บอน ยังมีธาตุอื่น ๆ ประกอบอยู่ด้วย เช่นไนโตรเจน ออกซิเจน วาเนเดียม เหล็ก เป็นต้น น้ำมันดิบเมื่อนำมาผ่านกระบวนการกลั่นน้ำมันแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์น้ำมันต่างๆได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันดีเซล น้ำมันเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบิน น้ำมันก๊าด รวมทั้งผลิตเป็นฃแก๊สหุงต้ม ( LPG ) เป็นต้น
3. แร่นิวเคลียร์ ( Nuclear Minerals ) เป็นแร่ที่สามารถนำมาใช้ในกิจการพลังงานปรมาณู เช่น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แร่นิวเคลียร์แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
        • แร่กัมมันตรังสี ( Rechoacleve Minerals ) ที่มีคุณสมบัติสามารถแผ่กัมมันตรังสีออกมาจากตัวเองได้ตลอดเวลา ได้แก่ แร่ในตระกูลยุเรเนียม และตระกูลทอเรียม
        • แร่ที่ไม่สามารถแผ่รังสี แต่ใช้ช่วยในการควบคุมปฏิกิริยาพลังงานปรมาณูที่สำคัญ ได้แก่ แร่ตระกูลเบริล และตระกูลโคลัมเบียน-แทนทาลัม
(รุปภาพ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์)
4. หินน้ำมัน ( Oil Shale ) มีองค์ประกอบเป็นอินทรียสารที่เรียกว่า เคโรเจน ( Kerogen ) ซึ่งเป็นสารน้ำมันในเนื้อหินทำให้สามารถจุดติดไฟได้ บางครั้งเรียกว่า หินติดไฟ ใช้ประโยชน์ในการกลั่นเอาน้ำมันมาใช้เป็นเชื้อเพลิง
       1.2 แหล่งพลังงานหมุนเวียน ( Renewable Energy Source ) หมายถึง แหล่งพลังงานที่สามารถผลิตทดแทนได้เมื่อมีการนำมาใช้ โดยใช้ระยะในการผลิตไม่นาน หรือมีมากจนใช้แล้วไม่หมดไปง่ายๆ ได้แก่ น้ำ ดวงอาทิตย์ ลม ความร้อนใต้พิภพ ชีวมวล เช่น ไม้ แกลบ ชานอ้อย เป็นต้น

2. จำแนกตามกระบวนการผลิต ได้แก่
       2.1 แหล่งพลังงานปฐมภูมิ ( Primary Energy Source ) เป็นแหล่งพลังงานที่มีต้นกำเนิดมาจากธรรมชาติ หรือแหล่งทรัพยากรของโลกโดยไม่ผ่านกระบวนการปรุงแต่ง หรือ แปรรูปที่ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมี เช่น ดวงอาทิตย์ ลม น้ำมันดิบ แก๊สธรรมชาติ ไม้ฟืน มูลวัว ทั้งหมดนี้ เกิดและมีตามธรรมชาติ และเมื่อนำมาใช้งานก็ยังคงอยู่ในสภาพนั้น
       2.2 แหล่งพลังงานทุติยภูมิ ( Secondary Energy Source ) เป็นแหล่งพลังงานที่แปรรูปหรือเปลี่ยนรูปมาจากแหล่งพลังงานพวกแรก และอาจมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสมในการนำไปใช้งาน ได้แก่ น้ำมันปิโตรเลียมต่างๆ เข่น เบนซิน ดีเซล แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน แอลกอฮอล์ เป็นต้น ขั้นตอนของกระบวนการแปรรูปแหล่งพลังงานเหล่านี้จะมีการใช้พลังงาน และเกิดการสูญเสียพลังงานในขั้นตอนการผลิตด้วย

หน่วยพลังงาน     แหล่งพลังงาน หรือเชื้อเพลิงสามารถแสดงค่าปริมาณทางกายภาพได้เช่น ถ่านหินแสดงจำนวนเป็นต้น แก๊สธรรมชาติแสดงเป็นลูกบาศก์ฟุต หรือลูกบาศก์เมตร ในกรณีของพลังงานก็สามารถวัดปริมาณโดยมีหน่วยเป็นจูล ( Joules ) ส่วนกำลัง ( Power ) มีหน่วยวัดเป็นวัตต์ ( Watt )
จะเห็นได้ว่า เชื้อเพลิงแต่ละชนิดมีหน่วยวัดทางกายภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งยากที่จะบอกได้ว่าแต่ละชนิดมีปริมาณพลังงานอยู่ในตัวเท่าใด ปริมาณพลังงานในเชื้อเพลิงโดยทั่วไปจะแสดงในรูปค่าของความร้อน ( Heat Content ) ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นจูล ทั้งนี้อาศัยหลักการที่ว่า แหล่งพลังงานรูปใดก็ตามสามารถแปรรูปเป็นพลังงานความร้อนได้ ปริมาณที่แสดงค่าเป็นจูลนี้สามารถเปลี่ยนเป็นหน่วยอย่างอื่นได้เช่น กิโลแคลอรี ( Kilocalories = Kcal ) บีทียู ( British thermal units = Btu ) หรือวัตต์ ( Watt-hour ) หน่วยที่ใช้วัดปริมาณพลังงานที่นิยมใช้มี 2 หน่วย คือ
• บีทียู เป็นหน่วยวัดปริมาณพลังงานในระบบอังกฤษ 1 บีทียู หมายถึง ปริมาณพลังงานที่ทำให้น้ำหนัก 1 ปอนด์ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 14.5 องศาฟาเรนไฮต์ เป็น 15.5 องศาฟาเรนไฮต์ ที่ระดับน้ำทะเลปกติ
• กิโลแคลอรี หรือ แคลอรี เป็นหน่วยวัดปริมาณพลังงานในระบบเอสโอ 1 กิโลแคลอรี หมายถึง ปริมาณพลังงานที่ทำให้น้ำหนัก 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 15 องศาเซลเซียลเป็น 16 องศาเซลเซียล ที่ระดับน้ำทะเลปกติ

                                               1 บีทียู = 252 แคลอรี

นอกจากหน่วยที่นิยมใช้วัดพลังงานทั้ง 2 หน่วยดังกล่าวแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังใช้หน่วยวัดพลังงานอื่นๆ เช่น ไดน์ ( Dynea ) เอิร์ก ( Ergs ) จูล ( Joules ) วัตต์ ( Watt ) กิโลวัตต์ ( KiloWatt ) แรงม้า ( Horsepower ) เป็นต้น

                                                1,000 จูล  = 0.9484 บีทียู
                                                1 แคลอรี  = 4.184  จูล
                                                1 แรงม้า  = 746 วัตต์
                                                1,000 วัตต์ = 1 กิโลวัตต์
                                                1,000 กิโลวัตต์ = 1 เมกะวัตต์

      ส่วนหน่วยวัดพลังงานไฟฟ้ามีหน่วยเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง หรือยูนิต หมายถึง ความสิ้นเปลืองไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าควบคู่กับระยะเวลาในการทำงาน

                       1 กิโลวัตต์ชั่วโมง = 1 ยูนิต หรือ 1 หน่วย
                                                    = หลอดไฟ 100 วัตต์ เปิดนาน 10 ชั่วโมง
                                                    = อุปกรณ์ไฟฟ้า 1,000 วัตต์ ใช้งาน 1 ชั่วโมง

     จำนวนหน่วยไฟฟ้าที่ใช้ = (จำนวนวัตต์ของเครื่องใช้ไฟฟ้า   x   จำนวนชั่วโมงที่ใช้งาน)/1,000 วัตต์

      ค่าใช้จ่าย ( ค่าไฟฟ้า ) = จำนวนหน่วยไฟฟ้าที่ใช้   x  อัตราค่ากระแสไฟฟ้าต่อหน่วย