‘ญี่ปุ่น’ เปิด ‘โรงไฟฟ้าออสโมติก’ แห่งแรกของเอเชีย ใช้พลังงานความเค็มผลิตไฟฟ้า
“โรงไฟฟ้าพลังน้ำออสโมติก” (Osmotic power) แห่งแรกของประเทศญี่ปุ่นได้เริ่มเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าในเมืองฟุกุโอกะแล้ว โดยผลิตไฟฟ้าด้วยการใช้ความแตกต่างของความเข้มข้นของเกลือระหว่างน้ำทะเลและน้ำจืด
คาดว่าจะผลิตไฟฟ้าสุทธิประมาณ 110 กิโลวัตต์ โดยมีกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดต่อปีอยู่ที่ 880,000 กิโลวัตต์ชั่วโมง เทียบเท่ากับการจ่ายไฟฟ้าให้กับครัวเรือนชาวญี่ปุ่นประมาณ 220 ครัวเรือน ตามที่ ดร. อาลี อัลตาอี จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์ (UTS) ผู้เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาแหล่งน้ำทางเลือก กล่าว
พลังงานออสโมติก หรือที่รู้จักกันในชื่อพลังงานความเค็ม หรือพลังงานสีน้ำเงิน เป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่กำลังเติบโต ซึ่งคาดว่าจะผลิตไฟฟ้าได้โดยไม่ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ มีข้อได้เปรียบเหนือพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ ตรงที่สามารถใช้งานได้ตลอด 24 ชั่วโมง ไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องและคาดการณ์ได้
เทคโนโลยีนี้อาศัยการผสมน้ำจืดและน้ำเค็มเข้าด้วยกัน ทำให้พลังงานสามารถไหลเวียนได้อย่างต่อเนื่องทั้งกลางวันและกลางคืน เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่คงที่
พลังงานออสโมติกคืออะไร?
“ออสโมซิส” (Osmosis) เป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่น้ำเคลื่อนที่ผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่าน จากสารละลายที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นมากกว่า เพื่อพยายามรักษาสมดุลของความเข้มข้นทั้งสองด้าน เป็นกระบวนการเดียวกับที่ทำให้พืชสามารถดูดน้ำจากดินเพื่อดูดซับความชื้น
ลองนึกภาพถ้วยที่ถูกแบ่งตามแนวตั้งโดยชั้นบาง ๆ ที่ซึมผ่านได้ หากด้านหนึ่งบรรจุน้ำเค็ม และอีกด้านหนึ่งบรรจุน้ำจืดบริสุทธิ์ น้ำจะไหลไปยังด้านที่มีเกลือเพื่อเจือจาง เนื่องจากเกลือไม่สามารถผ่านเยื่อได้
โรงไฟฟ้าพลังน้ำออสโมติกแห่งแรกของญี่ปุ่น
เครดิตภาพ: Fukuoka Area Waterworks Agency
โรงไฟฟ้าพลังออสโมติกใช้หลักการเดียวกันนี้ โมเลกุลของน้ำจะไหลตามธรรมชาติจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำสูง (เช่น น้ำจืด) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของน้ำต่ำ (เช่น น้ำทะเลเค็ม) ผ่านเยื่อกึ่งซึมผ่านได้
ในกรณีของการผลิตพลังงาน การเคลื่อนที่ของน้ำนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์เพื่อหมุนกังหันที่ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ โรงงานในเมืองฟุกุโอกะจะมีกำแพงกั้นบาง ๆ แยกน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดและน้ำทะเลเข้มข้นออกจากกัน เมื่อน้ำไหลเพื่อรักษาสมดุลของความเข้มข้น จะสร้างแรงดันที่ขับเคลื่อนกังหัน
“ผมรู้สึกประทับใจมากที่เราสามารถนำสิ่งนี้ไปใช้งานได้จริง ผมหวังว่ามันจะแพร่หลายไปทั่วโลก ไม่ใช่แค่ในญี่ปุ่นเท่านั้น” อากิฮิโกะ ทานิโอกะ ศาสตราจารย์กิตติคุณประจำสถาบันวิทยาศาสตร์โตเกียวและผู้เชี่ยวชาญด้านพลังออสโมซิส กล่าว ตามรายงานของ Kyodo News
โรงไฟฟ้าฟุกุโอกะเป็นโรงไฟฟ้าแห่งที่สองในโลกที่ใช้พลังงานออสโมติก สำหรับโรงไฟฟ้าแห่งแรกที่ใช้พลังงานนี้ อยู่ที่เมืองมาเรียเกอร์ ประเทศเดนมาร์ก สร้างขึ้นเมื่อปี 2023 โดยบริษัทร่วมทุน SaltPower ศ.แซนดรา เคนทิช จากมหาวิทยาลัยเมลเบิร์นกล่าว
โรงไฟฟ้าในญี่ปุ่นมีขนาดใหญ่กว่าโรงไฟฟ้าในเดนมาร์ก แม้ว่าจะมีกำลังการผลิตใกล้เคียงกันก็ตาม นอกจากนี้ยังมีการสาธิตนำร่องในประเทศต่าง ๆ เช่น นอร์เวย์ เกาหลีใต้ สเปน และกาตาร์ ส่วนในออสเตรเลียก็มีการทำโครงการนี้ตั้งแต่ช่วงโควิด-19 แต่ไม่ประสบความสำเร็จ
ถึงแม้แนวคิดนี้จะเรียบง่าย แต่ก็มีข้อเสีย เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ มากมาย เพราะเทคโนโลยีนี้ทำงานได้ดีในห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก แต่การนำมาใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงที่มีสเกลใหญ่โดยที่ยังคงประสิทธิภาพไว้ทำได้ยาก ศ.เคนทิชกล่าวว่า พลังงานจำนวนมากสูญหายไปจากการสูบน้ำเข้าสู่โรงไฟฟ้าและเมื่อน้ำไหลผ่านเมมเบรน
“แม้ว่าพลังงานจะถูกปล่อยออกมาเมื่อน้ำเกลือผสมกับน้ำจืด แต่พลังงานจำนวนมากจะสูญเสียไปในการสูบน้ำทั้งสองสายเข้าสู่โรงไฟฟ้า และจากการสูญเสียแรงเสียดทานผ่านเมมเบรน ซึ่งหมายความว่าพลังงานสุทธิที่ได้รับนั้นน้อยมาก” ศ.เคนทิช จากภาควิชาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยเมลเบิร์น กล่าวกับเดอะการ์เดียน
งานวิจัยบางชิ้นยังชี้ว่าเทคโนโลยีการผลิตพลังงานรูปแบบนี้ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ เนื่องจากมีความสามารถในการแข่งขันต่ำกว่าพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ อย่างเห็นได้ชัด เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์
แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเมมเบรนและปั๊มกำลังช่วยลดปัญหาเหล่านี้ เคนทิชเสริมว่า “สิ่งที่น่าสังเกตอีกอย่างคือโรงงานในญี่ปุ่นใช้น้ำทะเลเข้มข้น ซึ่งเป็นน้ำเกลือที่เหลือจากการกำจัดน้ำจืดในโรงงานแยกเกลือ เป็นวัตถุดิบป้อน ช่วยเพิ่มความแตกต่างของความเข้มข้นของเกลือและพลังงานที่มีอยู่”
เคนทิชและอัลตาอีเห็นพ้องต้องกันว่าโรงไฟฟ้าในญี่ปุ่นแห่งนี้ถือเป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับพลังงานออสโมติก เพราะเป็นเครื่องพิสูจน์เพิ่มเติมว่าเทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานขนาดใหญ่ได้
อัลตาอีกล่าวว่า โรงไฟฟ้าต้นแบบที่มหาวิทยาลัยออสเตรเลีย (UTS) อาจกลับมาดำเนินการได้อีกครั้ง หากมีเงินทุนสนับสนุนจากรัฐบาล ซึ่งจะช่วยเพิ่มศักยภาพในการนำไปใช้งานในวงกว้างขึ้นในออสเตรเลีย เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าในฟุกุโอกะ
หากสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้ พลังงานออสโมติกมีศักยภาพที่จะตอบสนองความต้องการไฟฟ้าทั่วโลกได้ถึง 15% ภายในปี 2050 หากได้รับการใช้ประโยชน์อย่างเพียงพอ
ในโลกที่กำลังแสวงหาพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แหล่งพลังงานสะอาดนี้ถือเป็นโอกาสที่ยังไม่ได้รับการใช้ประโยชน์มากนัก ซึ่งอาจช่วยเสริมพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ ในขณะที่โลกกำลังลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล