Golden tulip28nov25551. แนวทางการศึกษา และ พัฒนาระบบ โรงไฟฟาชุมชน
พลังงานความรอนแสงอาทิตย แบบยั่งยืน
สําหรับราชอาณาจักรไทย
เรื่อง แนวทางการศึกษา และ การพัฒนา
Solar Collector System, Low Pressure Turbine, Multifunction Tank
โดย
นายสุรวุฒิ สนิทวงศ ณ อยุธยา
ที่ปรึกษา อนุกรรมาธิการ พิจารณาศึกษาศักยภาพ และ ความคุมคาของพลังงานแสงอาทิตย
ของราชอาณาจักรไทย, คณะกรรมาธิการ การพลังงาน วุฒิสภา
รวมกับ
กระทรวงพลังงาน, กระทรวงวิทยาศาสตร และ เทคโนโลยี, กระทรวงอุตสาหกรรม
วันพุธที่ ๒๘ พฤศจิกายน ๒๕๕๕
ณ โรงแรมโกลเดน ทิวลิป ซอฟเฟอริน กรุงเทพมหานคร
2. ความเปนมา
ราชอาณาจักรไทย ตั้งอยูใกลเสนศูนยสูตร ในเขตรอนชื้น ซึ่งดูเสมือนวามี
คาพลังงานแสงอาทิตยอยูมาก แตเนื่องจากมีความชื้นในอากาศสูง และ ความชื้น
เหลานั้น ไดดูดซับพลังงานแสงอาทิตยไปเปนจํานวนมาก ทําใหราชอาณาจักร
ไทย มีคาความเขมของรังสีตรงแสงอาทิตยเพียง 500-550 w/m2 (ความเขม
แสงปานกลาง) แทนที่จะเปน 900 – 1,000 w/m2 (ความเขมแสงสูง) อยาง
ในประเทศที่อยูในเขตทะเลทราย
การออกแบบระบบพลังงานความรอนแสงอาทิตย สําหรับราชอาณาจักรไทย
ใหทํางานไดอยางมีประสิทธิภาพสูงสุด มีความจําเปนตองออกแบบระบบ ให
เหมาะสมตอสภาพแวดลอม, คาพลังงานแสงอาทิตย และ วัตถุดิบ ที่มีอยูในทองที่
จะนําอุปกรณ และ เครื่องจักร ที่ถูกออกแบบสําหรับสภาพแวดลอม, คาพลังงาน
แสงอาทิตย และ วัตถุดิบ ของทองที่อื่นมาใชไมได
จึงไดมีการศึกษา และ การพัฒนา Solar Collector System, Low
Pressure Turbine, Multifunction Tank ขึ้นเพื่อใหเหมาะสมตอ
สภาพแวดลอม, คาพลังงานแสงอาทิตย และ วัตถุดิบ ในราชอาณาจักรไทย
3. ภาระกิจ
พัฒนา แกไข ปรับปรุง และ จัดสราง เทคโนโลยีโรงไฟฟาพลังงาน
ความรอนจากแสงอาทิตย เพื่อใหเหมาะสมตอสภาวะแวดลอมของลูกคาแต
ละประเทศ ในเขตรอนชื้นที่มีความเขมรังสีตรงจากดวงอาทิตย ปานกลาง,
ดินออนนุม เพื่อใหไดระบบที่มีความเสถียร สามารถแขงขันในเชิง ราคา
ตนทุน, ราคาคาไฟฟา, ราคาคาบํารุงรักษา และ เปนมิตรตอสิ่งแวดลอม
อยางยั่งยืน
4. วัตถุประสงค
๑. โรงไฟฟาชุมชนที่มีเสถียรภาพ สามารถใชงานรวมกับเชื้อเพลิงชุมชนได
๒. ใชเทอรไบรขนาดเล็ก ที่สามารถผลิตไดในประเทศ ใชกับอุณหภูมิ และ
แรงดันไอน้ําต่ํา สามารถขยายกําลังการผลิตไดโดยระบบโมดูล
๓. สามารถทํางานดวยความรอนจากแสงอาทิตยไดไมต่ํากวา ๑๒ ชั่วโมง
๔. ใชวิศวกรไทย และ ชิ้นสวน ภายในประเทศไมต่ํากวา ๘๕ %
๕. ใชอินดักชั่นมอเตอร แทนการใชซินโครนัสเจนเนอเรเตอร เพื่อใหการตอ
เขากับระบบของการไฟฟา ทําไดงายขึ้น
๖. ระบบโครงสราง ระบบสะทอนพลังงาน และ ตัวรับพลังงาน ผลิตขึ้นใน
ราชอาณาจักรไทย
5. ปญหา และ อุปสรรค
ระบบพลังงานแสงอาทิตย ที่ผานมาในอดีตมีปญหา และ อุปสรรค ดังนี้
๑. มีระยะเวลาทํางานที่สั้น ประมาณ ๔ – ๕ ชั่วโมง ทั้งที่มีระยะเวลาแสงแดดคอนขางมาก
๒. ไมสามารถทํางานได ๒๔ ชั่วโมง ดวยพลังงานแสงอาทิตยเพียงอยางเดียว
๓. พลังงานทดแทนบางตัวกอใหเกิดมลภาวะ
๔. ตองพึ่งพาองคความรูจากตางประเทศ
๕. ตองนําเขาอุปกรณ และ เครื่องจักร ที่มีราคาแพงจากตางประเทศ ทําใหไมคุมคาตอการ
ลงทุน
๖. คาพลังงานแสงอาทิตยต่ํากวามาตรฐาน เพราะมีความชื้น และ เมฆมาก
๗. การออกแบบที่ใชคาการออกแบบไมเหมาะสมทําใหระบบมีประสิทธิภาพต่ํา
๘. ควรเลือกประเภทของระบบใหเหมาะตอภูมิประเทศ Solar Dish, Solar Trough,
Solar Tower, Compact Linear Fresnel Reflector (CLFR)
๙. ระเบียบ, กฎเกณฑ และ การสงเสริม ของรัฐ ที่ไมเหมาะสม และ เอื้ออํานวยตอโครงการ
๑๐. ตองขอรับเงินสนับสนุนจากทางรัฐบาล เปนการเพิ่มราคาของคาไฟฟา
6. ขอเปรียบเทียบ
ใชเนื้อที่ไดประสิทธิผลสูงสุด, เปนระบบพลังงานความ
รอนแสงอาทิตยที่มีราคาต่ําที่สุด
ราคาคาที่ดินต่ํา และ คาปรับปรุงพื้นที่นอยกวา
สามารถติดตั้งไดในพื้นที่ราบ และ ลาดเอียงไมเกิน 3 %
เปนมิตรตอสิ่งแวดลอม เพราะไมใชน้ํามันถายเทความ
รอนในระบบ และ มีเงานบังระบบนอยกวา
งายตอการติดตั้ง, งายตอการควบคุม, งายตอการซอม
บํารุง คาบํารุงรักษาต่ํา
สามารถขยายกําลังผลิตไดงาย โดยการเพิ่มเทอรไบร
และ เครื่องกําเนิดไอน้ํา
CSP Reference Plant @ 1,000 w/m2
1 MW = 12,800 Sqm = 8 Rai
= 1.3 Hectares
Rais Sqm
Solar Cell 16 25,600
Thin Film 24 38,400
Solar Trough 12 19,200
CLFR 8 12,800
Solar Tower 16 25,600
8. CLFR Trough
Area 1 1.5
Solar Receiver Linear Multi Tube
Method HTF Direct Steam
Tracking Power Lowest Medium
Structure Lightest Medium
Pipe Length Shortest Long
Insulator Min Moderate
Heat Losses Lowest Medium
Universal Joint Leakage None Yes
Receiver Glass Break None Yes
Reflector Twisting None Yes
Operation Time hrs 12 6
Minimum Working
Insolation
500 650
Price Lowest Medium
CLFR Chonburi, Thailand
Karnchanaburi, Thailand
การเปรียบเทียบ CLFR VS Trough
10. การแกไข
๕. มีระบบควบคุมที่ฉลาด และ วองไวในการทํางาน สามารถสื่อสารกับโลกภายนอกได
๖. ออกแบบ และ พัฒนา ระบบดวยคนไทย
๗. พยายามจัดหา และ สราง อุปกรณ, เครื่องจักร และ ชิ้นสวน ในประเทศใหไดมากที่สุด
๘. ใชคาการออกแบบใหเหมาะสมตอสภาพภูมิอากาศของทองที่นั้นๆ
๙. แกไข ระเบียบ, กฎเกณฑ และ การสงเสริม ของรัฐ ที่เหมาะสม และ เอื้ออํานวยตอโครงการ
๑๐. หากเปนไปได ถาตนทุนการผลิตลดลง อาจไมจําเปนตอง ขอรับเงินชดเชย จากทางรัฐบาล ทําให
ไมตองขึ้นราคาคาไฟฟา
13. 15
16
1. สายพานแยกขยะ
2. เครื่องบดขยะ
3. ประตูรับขยะ
4. ยอเก็บขยะ
5. หองควบคุม
6. เครนปอนขยะ
7. เตาเผาขยะระบบ VCI
8. ระบบนําเถาออกอัตโนมัติ
9. หมอไอน้ํา
10. เครื่องผลิตไฟฟา
11. เครื่องควบแนน
12. หอระบายความรอน
13. ถังพักน้ํา
14. เครื่องบําบัดกาซแบบเปยก
15. เครื่องผลิตกาซไฮโดรเจน
16. Compact Linear Fresnel Reflector
CLFR, Water (H2), ระบบเตาเผาขยะ
14. การศึกษา และ พัฒนา
๑. ระบบดูดรับพลังงาน Solar Collector System
๒. เทอรไบร แรงดันต่ํา Low Pressure Turbine
๓. ระบบถังอเนกประสงค Multifunction Tank System
๔. การออกแบบโครงสราง Structure
15. ระบบดูดรับพลังงาน Solar Collector
ในอดีตหลอดรับพลังงานแสงอาทิตย (Solar Collector Tube) ตัวสะทอนพลังงานแสงอาทิตย
(Solar Reflector) ตองนําเขาจากตางประเทศ เพราะ ไมสามารถผลิตไดเองในประเทศ
ในปจจุบันหลอดรับพลังงานแสงอาทิตย (Solar Collector Tube) บางประเภท, ตัวสะทอน
พลังงานแสงอาทิตย (Solar Reflector) ทั้งโครงสราง และ แผนกระจก สามารถผลิตไดเองในประเทศ ถึง
จะมีประสิทธิภาพไมสูงมาก แตก็คุมคาตอการลงทุน เพราะมีราคาต่ํา และ อายุการใชงานคงทน สามารถ
ทําอุณหภูมิ และ ความดัน ไดเฉลี่ย 450 C 450 PSI
16. Solar Linear Receiver Specification
Surface Emittance ε 0.03
Surface Absorption αr
0.87
Specular Reflectance ρ 0.95
Transmittance of Glass Cover τg
0.90
Max. Temperature C 600
Max. Working Pressure PSI 400
Insulation Thermal Conductivity W/mK 0.05
Min. Direct Insolation 400 W/m2
Max. Direct Insolation 1,100 W/m2
Max. Wind Speed 160 Km/hr
Overall Efficiency 80 %
17. เทอรไบร แรงดันต่ํา Low Pressure Turbine
เนื่องจากคาพลังงานแสงอาทิตยของราชอาณาจักรไทยมีคาปานกลาง 550 w/m2 จึงไม
สามารถผลิตความรอนไดสูงมาก หากเลือกใชเทอรไบร ที่ใชแรงดันไอน้ําสูง จะทําไดยาก จึงมี
ความจําเปนที่จะตองใช เทอรไบร ที่ใชแรงดันไอน้ําต่ํา แทน (180 C @ 150 PSI) อีกทั้งเทอร
ไบร ขนาดเล็กสวนมากจะมีราคาสูงมาก ไมคุมคาตอการลงทุน และ ตองนําเขาจากตางประเทศ
ปจจุบันไดมีการศึกษา และ พัฒนา เทอรไบร ที่ใชแรงดันไอน้ําต่ํา ขนาดเล็ก 10, 50, 100,
250, 350 kW ซึ่งมีราคา และ อายุการใชงาน ที่คุมคาตอการลงทุน
23. การออกแบบโครงสราง • Delta Truss
• Software Analysis
- Linear First Order
- Linear Second Order
- Non-linear First Order
- Non-linear Second Order
- Dynamic Harmonic
- Dynamic Seismic
- Dynamic Modal
- Bucking
- Stiffness
- Own weight
- Shell Stress
- Torsion
- Thermal expansion
- Moment
• Antirust treatment
• Easy to transport and erection
24. ระบบถูกออกแบบตามความตองการของทองถิ่น
Solar Steam Performance @ 1 MW
Temperature Up to 750 F (180 C)
Up to 900 F (200 C)
Pressure Up to 150 PSIa (10 BARa)
Up to 230 PSIa (16 BARa)
Annual Energy per
8 Rais (12,800 Sq.m)
1,500 MWh
@ 1,000 W/m2
สมรรถนะสูง
งายตอการกอสราง
มีความเสถียรสูง
งายตอการเพิ่มกําลังผลิต
งายตอการใชงาน
ใชรวมกับน้ํา (Hydrogen)
ใชรวมกับเชื้อเพลิงชุมชน
ไรมลภาวะ
System Efficiency 15 %
1,500 MWhr/300 = 5 MWhr/day = 1 MW for 5 hr
12,800 m2 @ 1 kW/m2 = 12.8 MWhrThermal = 2 MWhrelectric
Equivalent to 1 MWhrelectric for 10 hours
With Hydrogen Feed could increase fuel consumption 30 %
At Night Time Thermal Energy will use as fuel economizer to
preheat feed water from 80 C to 120 C
Use Back Up fuel 25 % for 8 hours 120 C to 180 C
Use Back Up fuel 100 % for 6 hours 120 C to 180 C
25. รูปแบบของการออกแบบ และ พัฒนา
ระบบไดถูกออกแบบดังนี้
ใชเนื้อที่ใหมีประสิทธิภาพสูงสุด
มีการสูญเสียพลังงานในระบบต่ํา
เปนระบบที่มีความเสถียรสูง
เปนระบบโมดูล สามารถติดตั้ง และ ขยายกําลังการผลิตไดงาย
สามารถใชงานไดคงทน โดยมีการบํารุงรักษาอยางสม่ําเสมอ
ใชงาน และ ซอมบํารุงไดงาย
คาบํารุงรักษา และ คาดําเนินการ ต่ํา
เก็บพลังงานดวยเกลือรอน
ไอน้ําเปยก หรือ ไอน้ําอิ่มตัว
ใชพลังงานในการติดตามดวงอาทิตยต่ํา
โครงสรางมีน้ําหนักเบา แตแข็งแรงมั่นคง
โครงสรางถูกออกแบบใหรับแรงลม และ แผนดินไหว
หัวรับพลังงานประสิทธิภาพสูง
สามารถใชงานรวมกับเชื้อเพลิงเสริม Biomass, Biogas, LPG, CNG, Hydrogen (Water)
สามารถทํางานได 24/7 365 วัน/ป
ลดตนทุนการผลิต และ อาจไมจะเปนตองขอรับเงินสนับสนุนจากรัฐบาล
ออกแบบเพื่อภูมิอากาศแบบรอนชื้น มีความเขมรังสีตรงจาดดวงอาทิตย 500 – 1,000 w/m2 และ มีพื้นที่ออนนุม