พลังงานความร้อนใต้พิภพ

“พลังงานความร้อนใต้พิภพ” พลังงานธรรมชาติของโลกที่เกิดจากความร้อนที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลก (Geo = โลก ,Thermal = ความร้อน) ความร้อนจะไหลออกมาจากภายในโลก เปลือกโลกจะทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน Inner core เป็นของแข็ง Outer core เป็นของเหลว Mantle มีสภาพกึ่งเหลวกึ่งแข็ง Crust เป็นของแข็ง

ยิ่งลึกลงไปจากเปลือกโลก อุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น โดยปกติจะเพิ่ม 30 ํC ต่อ ความลึก 1 กม. เปลือกโลกแตกออกเป็นเพลท (Plate) ซึ่งอาจเคลื่อนที่ออกจากกัน หรือผ่านซึ่งกันและกันหรือชนกันตามแนวแตกก็จะมีหินหนืด (Magma) ดันแทรกขึ้นมา

เปลือกโลกใหม่เกิดขึ้นตามแนวแตกของพื้นมหาสมุทร เมื่อเพลทสองเพลทมาเจอกันเกิดการมุดตัว (Subduction) เปลือกโลกส่วนที่มุดลงไปได้ความร้อนสูงมากก็จะหลอมละลายและจะดันแทรกตัวขึ้นมาตามขอบของเพลทส่วนที่มุดลงไป เปลือกโลกที่บาง หรือ แตกทำให้หินหนืดดันแทรกขึ้นมาที่ผิวดินเรียกว่า ลาวา (Lava) ปกติหินหนืดจะไม่โผล่ที่ผิวดินแต่จะอยู่ข้างล่างลงไป และให้ความร้อนแก่หินข้างเคียงเป็นบริเวณกว้าง น้ำฝนสามารถไหลซึมลงไปตามรอยแตกได้ลึกหลายกิโลเมตร หลังจากถูกทำให้ร้อนจัดก็จะไหลกลับขึ้นมาที่ผิวโลกในรูปของไอน้ำร้อน หรือ น้ำร้อน

ลักษณะผืนดินที่ร้อนระอุด้วยไอน้ำร้อนแสดงว่าด้านล่างมีความร้อนมหาศาล (ในประเทศฟิลิปปินส์) เมื่อน้ำร้อนและไอน้ำร้อนดันขึ้นมาที่ผิวดิน อาจอยู่ในรูปของน้ำพุร้อน (Hot Springs) โคลนเดือด (Mud Pots) ไอน้ำร้อน (Fumaroles) และอื่นๆ น้ำร้อนที่ดันแทรกขึ้นมา จะถูกกักเก็บไว้ในชั้นหินเนื้อพรุน กลายเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานความร้อนใต้พื้นพิภพ (Geothermal Reservoir)

แหล่งกักเก็บพลังงานความร้อนใต้พื้นพิภพเป็นแหล่งพลังงานอันมหาศาลอุณหภูมิของแหล่งกักเก็บอาจสูงถึง 370 ํC

การสำรวจ และการขุดเจาะ

แหล่งพลังงานความร้อนใต้พื้นพิภพจะเป็นแนวที่ชัดเจนเปลือกโลกมีลักษณะพิเศษแตกหักอ่อนแอ การไหลของความร้อนสูงมีภูเขาไฟ และแผ่นดินไหวเกิดขึ้นบ่อย วิธีสำรวจประกอบด้วยการแปลภาพถ่ายดาวเทียมภาพถ่ายทางอากาศการศึกษาภูเขาไฟ การสำรวจทางธรณี ทางเคมี ทางธรณีฟิสิกส์ หลุมเจาะเพื่อวัดอุณหภูมิ การสำรวจมักจะเริ่มต้นด้วยการแปลภาพถ่ายดาวเทียม และภาพถ่ายทางอากาศ ภูเขาไฟเป็นตัวบ่งบอกว่ามีพลังงานความร้อนมหาศาลกักเก็บอยู่ด้านล่าง

การสำรวจของนักธรณีวิทยา มีดังต่อไปนี้

สำรวจในบริเวณภูเขาไฟเพื่อหาพื้นที่ที่เหมาะสมที่จะสำรวจในรายละเอียดต่อไป ตัวอย่างเช่น พื้นที่ที่มีไอน้ำร้อนสูงในนิคารากัว
สำรวจทำแผนที่ธรณี แสดงลักษณะภูมิประเทศโครงสร้างธรณี เช่น รอยเลื่อน รอยแตก ประเภทของหินที่พบ
ศึกษา และตรวจสอบ ชนิด ลักษณะ และคุณสมบัติของหินอย่างละเอียด

ข้อมูลทางธรณีต่างๆจะถูกนำเสนอในรูปของแผนที่ธรณีวิทยา โครงสร้างธรณี ชนิดและคุณสมบัติของหินจะแสดงโดยเครื่องหมายและสีที่แตกต่างกัน ข้อมูลที่ได้จากการสำรวจภาคสนามจะถูกนำเสนอด้วยรูปแบบต่างๆ และนำมาวิเคราะห์ต่อไป

การผลิตกระแสไฟฟ้า

ไอน้ำร้อนจากหลุมผลิตจะไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า ไอน้ำที่เหลือจะควบแน่นในหอควบแน่นเป็นน้ำเย็น และถูกปั๊มคืนลงไปในแหล่งกักเก็บเพื่อหมุนเวียนใช้

แรงดันจากไอน้ำร้อนจะหมุนกังหันไอน้ำ ซึ่งจะไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยไม่ต้องมีการใช้เชื้อเพลิงมาต้มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำร้อนก่อน

ลักษณะของกังหันไอน้ำของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ

รูปแบบโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พื้นพิภพ

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พื้นพิภพมี 3 แบบ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของน้ำร้อน และไอน้ำร้อนของแหล่งกักเก็บพลังงานเป็นสำคัญ

โรงไฟฟ้าใช้ไอน้ำร้อนแห้ง (Dry Steam) กรณีแหล่งกักเก็บมีอุณหภูมิสูงมากมีแต่ไอร้อนแห้ง (Dry steam) ไอร้อนนี้จะถูกนำไปหมุนกังหันไอน้ำเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยตรงผลิตไฟฟ้าไอที่เหลือจะถูกควบแน่นเป็นน้ำแล้วอัดคืนลงแหล่ง Prince Piero Ginori Conti สร้างโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพขึ้นเป็นแห่งแรกในปี ค.ศ.1904 ที่ Larderello, Italy ซึ่งเป็นแหล่งแบบไอน้ำร้อนแห้ง โรงไฟฟ้าที่ Lardello, Italy ถูกทำลายในสงครามโลกครั้งที่สองแต่ได้ก่อสร้างขึ้นใหม่ ปัจจุบันยังผลิตไฟฟ้าหลังจากผลิตไฟฟ้ามาได้กว่า 90 ปี

โรงไฟฟ้าใช้ไอน้ำร้อนที่แยกมาจากน้ำร้อน (Flash Steam) โรงไฟฟ้าแบบ Flash Steam ใช้น้ำร้อนจากแหล่งกักเก็บที่เป็นน้ำร้อนส่วนใหญ่ส่งเข้า Flash Tank น้ำร้อนนี้จะแปรสภาพเป็นไอน้ำร้อนหมุนกังหันไอน้ำและผลิตไฟฟ้าต่อไป Flash Technology ค้นพบในนิวซีแลนด์ เนื่องจากมีแหล่งกักเก็บส่วนใหญ่เป็นน้ำร้อนโรงไฟฟ้า Flash Steam นี้อยู่ที่ East Mesa, California

โรงไฟฟ้าระบบสองวงจร (Binary Cycle) โรงไฟฟ้าระบบสองวงจรใช้ความร้อนจากแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพมาทำให้ของเหลวพิเศษ (Working Fluid) กลายเป็นไอและส่งไอนี้ไปหมุนกังหันไอน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อไป ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) ของโรงไฟฟ้าระบบสองวงจร ความร้อนจากน้ำร้อน (Geothermal Water) จะถูกถ่ายให้ของเหลวพิเศษที่ใช้โดยน้ำร้อนจะไม่มีโอกาสสัมผัสอากาศเลย และจะถูกอัดกลับลงไปในดิน