ปัจจุบันทรัพยากรที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้คิดเป็นสัดส่วนใหญ่ของพลังงานที่เราใช้ ซึ่งหมายความว่าทรัพยากรเหล่านี้จะหมดไปในที่สุด นอกจากนี้ พลังงานจำนวนมากนี้ยังก่อให้เกิด ภาวะ โลกร้อน อย่างมีนัยสำคัญ โดยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ
ด้วยเหตุนี้ เราจึงต้องการแหล่งพลังงานทางเลือกอื่น ดังนั้น เราจึงควรพิจารณาถึงข้อดีและข้อเสียของพลังงานจากกระแสน้ำขึ้นลง รวมถึงความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของการเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำขึ้นลงให้เป็นพลังงานสะอาด
นอกเหนือจากเชื้อเพลิงฟอสซิลแล้ว โลกยังมีแหล่งพลังงานหมุนเวียนหลากหลายชนิดที่เราสามารถนำมาใช้ได้ นอกเหนือจากพลังงานจากกระแสน้ำแล้ว ยังรวมถึงแหล่งพลังงานอื่นๆ เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ด้วย
พลังงานแบบดั้งเดิมส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรงดังนั้นเราจึงต้องการวิธีการแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้และยั่งยืนในระยะยาว และการผลิตพลังงานจากกระแสน้ำดูเหมือนจะเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในการตอบสนองความต้องการด้านพลังงานในอนาคตของเรา
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงคืออะไร?
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเป็นพลังงานหมุนเวียนประเภทหนึ่งที่แปลงพลังงานจากกระแสน้ำและระดับน้ำขึ้นน้ำลงในมหาสมุทรให้เป็นกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้ เขื่อนกั้นน้ำขึ้นน้ำลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากกระแสน้ำขึ้นน้ำลง และประตูควบคุมน้ำขึ้นน้ำลง เป็นเพียงตัวอย่างของเทคโนโลยีต่างๆ ที่สามารถนำมาใช้เพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงได้
โรงงานพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงหลายประเภททั้งหมดใช้กังหันน้ำขึ้นน้ำลง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่ากังหันสามารถควบคุมพลังงานจลน์ของน้ำขึ้นน้ำลงเพื่อสร้างพลังงานได้อย่างไร
คล้ายกับวิธีที่กังหันลมเก็บเกี่ยวพลังงานลม กังหันน้ำขึ้นน้ำลงควบคุมพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง ใบพัดของกังหันถูกขับเคลื่อนโดยกระแสน้ำเมื่อกระแสน้ำขึ้นลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกหมุนโดยกังหันซึ่งจะสร้างพลังงาน
ข้อดีและข้อเสียของพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง เช่นเดียวกับพลังงานรูปแบบอื่นๆ นี่คือประโยชน์หลักและข้อเสียของพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
ข้อดีของการ Tพลังงานในอุดมคติ
- เพื่อความยั่งยืน
- การปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์
- ความสามารถในการคาดการณ์สูง
- กำลังขับสูง
- ผลิตพลังงานในอัตราที่ช้า
- อุปกรณ์ที่ทนทาน
1. ยั่งยืน
พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน ซึ่งหมายความว่าพลังงานจะไม่หมดไปเมื่อถูกนำไปใช้ ดังนั้น การใช้พลังงานที่กระแสน้ำสร้างขึ้นในขณะที่กระแสน้ำเปลี่ยนแปลง คุณจะไม่ลดความสามารถในการทำเช่นนั้นในอนาคต
เราสามารถใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนนี้อย่างต่อเนื่องเพื่อจัดหาพลังงานที่เราต้องการ ไม่ว่าเราจะใช้เครื่องกำเนิดกระแสน้ำ กระแสน้ำขึ้นน้ำลง และเขื่อนกั้นน้ำ ทะเลสาบที่มีน้ำขึ้นน้ำลง หรือแม้แต่พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงแบบไดนามิก
แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ซึ่งควบคุมกระแสน้ำจะไม่หายไปในไม่ช้า พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนเนื่องจากเป็นพลังงานที่คงที่ ตรงข้ามกับเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งจะหมดไปในที่สุด
2. การปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์
โรงไฟฟ้าน้ำขึ้นน้ำลงผลิตกระแสไฟฟ้าโดยไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ทำให้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน การค้นหาแหล่งพลังงานที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์มีความสำคัญมากกว่าที่เคย เพราะเป็นแหล่งพลังงานหลักที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
3. ความสามารถในการคาดการณ์สูง
กระแสน้ำที่เส้นกระแสสามารถคาดเดาได้มาก เนื่องจากน้ำขึ้นและน้ำลงเป็นไปตามวัฏจักรที่กำหนดไว้อย่างดี จึงง่ายกว่าที่จะคาดการณ์ว่าเมื่อใดจะมีการสร้างพลังงานตลอดทั้งวัน เป็นผลให้เราสามารถออกแบบระบบที่ใช้กระแสน้ำเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ วางระบบพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงซึ่งเราจะสังเกตผลผลิตพลังงานที่ดีที่สุดเป็นตัวอย่าง
เนื่องจากสามารถคาดการณ์ความแรงของกระแสน้ำและกระแสน้ำได้อย่างแม่นยำ ทำให้ง่ายต่อการทราบว่ากังหันจะผลิตพลังงานเท่าใด อย่างไรก็ตาม ขนาดของระบบและความจุในการติดตั้งนั้นแตกต่างกันอย่างมาก
นี่เป็นเพราะความสม่ำเสมอของกระแสน้ำซึ่งบางครั้งไม่มีลม โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในปริมาณมาก แม้ว่าเทคโนโลยีจะทำงานแตกต่างกันก็ตาม
4. กำลังขับสูง
โรงไฟฟ้าที่ใช้กระแสน้ำสามารถผลิตไฟฟ้าได้จำนวนมาก น้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศถึง 800 เท่า ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของสิ่งนี้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อเทียบกับกังหันลมที่มีขนาดเท่ากัน กังหันน้ำจะสร้างพลังงานได้มากกว่ามาก
นอกจากนี้ เนื่องจากความหนาแน่น น้ำสามารถให้พลังงานแก่กังหันได้แม้ในอัตราที่ต่ำ ดังนั้นแม้ในสภาพน้ำที่ไม่สมบูรณ์แบบ กังหันน้ำขึ้นน้ำลงก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจำนวนมหาศาลได้
5. ผลิตพลังงานในอัตราที่ช้า
เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นสูงกว่าอากาศ กระแสน้ำจึงยังสามารถให้พลังงานได้แม้ว่าจะเคลื่อนที่ช้ากว่าก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานเช่นพลังงานลม สิ่งนี้ทำให้มีประสิทธิภาพมากทีเดียว นอกจากนี้ ยังมีโอกาสที่กังหันลมจะไม่ผลิตพลังงานเลยในวันที่ไม่มีลม
6. อุปกรณ์คงทน
สิ่งอำนวยความสะดวกพลังงานน้ำสามารถอยู่รอดได้นานกว่าฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์หรือกังหันลม ในทางตรงกันข้าม พวกมันสามารถอยู่รอดได้นานถึงสี่เท่า เขื่อนกั้นน้ำเป็นป้อมปราการคอนกรีตที่ตั้งอยู่ตามปากแม่น้ำ
อายุการใช้งานของอาคารเหล่านี้อาจถึง 100 ปี La Rance ในฝรั่งเศสเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของเรื่องนี้ เริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 1966 และยังคงดำเนินการตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ผลิตพลังงานสะอาด เมื่อเทียบกับอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ได้ 20 ถึง 25 ปี นี่เป็นสิ่งที่ดี
นอกจากนี้ ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพ อุปกรณ์อาจเสื่อมสภาพและล้าสมัยในที่สุด ดังนั้นในระยะยาว พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่าในแง่ของความคุ้มค่า
ข้อเสียของพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
- สถานที่ติดตั้งจำกัด
- การบำรุงรักษาและการกัดกร่อน
- แพง
- ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
- ความต้องการพลังงาน
1. สถานที่ติดตั้งจำกัด
สถานที่ติดตั้งที่เสนอสำหรับโรงไฟฟ้ากระแสน้ำต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดหลายประการก่อนที่จะเริ่มการก่อสร้างได้ จะต้องตั้งอยู่บนแนวชายฝั่ง ซึ่งจำกัดรัฐที่อยู่ตามชายฝั่งเป็นที่ตั้งสถานีในอนาคต
ไซต์ที่เหมาะสมจะต้องเป็นไปตามเกณฑ์อื่นๆ ด้วย ตัวอย่างเช่น ต้องเลือกตำแหน่งที่ตั้งซึ่งความแตกต่างของความสูงระหว่างน้ำขึ้นและน้ำลงเพียงพอที่จะขับเคลื่อนกังหันสำหรับสถานีพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
สิ่งนี้จำกัดตำแหน่งที่สามารถสร้างโรงไฟฟ้าได้ ทำให้การใช้พลังน้ำขึ้นน้ำลงโดยทั่วไปมีความท้าทาย ปัจจุบันพลังงานเป็นเรื่องยากและมีราคาแพงในการจัดส่งในระยะทางที่ไกลขึ้น เนื่องจากกระแสน้ำขึ้นน้ำลงอย่างรวดเร็วจำนวนมากเกิดขึ้นใกล้กับช่องทางเดินเรือ และบางครั้งอาจไกลจากโครงข่ายไฟฟ้ามากเกินไป
นี่เป็นอุปสรรคอีกประการหนึ่งของการใช้แหล่งพลังงานนี้ อย่างไรก็ตาม มีความหวังว่าเทคโนโลยีจะก้าวหน้า และอุปกรณ์พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะสามารถติดตั้งนอกชายฝั่งได้ ในทางกลับกัน พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงจะไม่ทำให้น้ำท่วมแผ่นดิน
2. การบำรุงรักษาและการกัดกร่อน
เครื่องจักรสามารถเกิดสนิมได้เนื่องจากการเคลื่อนตัวของน้ำบ่อยครั้งและน้ำเค็มเอง อุปกรณ์ของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำ
ระบบอาจมีราคาแพงเนื่องจากต้องใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนในการออกแบบ การผลิตพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลงต้องใช้อุปกรณ์ที่สามารถอยู่รอดได้เมื่อสัมผัสกับน้ำอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่กังหันไปจนถึงสายเคเบิล
เป้าหมายคือทำให้ระบบพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเชื่อถือได้และไม่ต้องบำรุงรักษามากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากระบบเหล่านี้มีราคาแพงและใช้งานยาก ถึงกระนั้น การบำรุงรักษาก็ยังจำเป็น และการทำงานกับทุกสิ่งที่จมอยู่ใต้น้ำนั้นยากยิ่งกว่า
3. ราคาแพง
ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่สูงของพลังงานคลื่นเป็นหนึ่งในข้อเสียเปรียบหลัก เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นสูงกว่าอากาศ กังหันพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจึงต้องมีความทนทานมากกว่ากังหันลมมาก ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงแต่ละแห่งมีต้นทุนการก่อสร้างที่แตกต่างกัน
เขื่อนกั้นน้ำขึ้นน้ำลงซึ่งเป็นเขื่อนที่มีกำแพงต่ำเป็นหลัก เป็นวัสดุก่อสร้างหลักของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงส่วนใหญ่ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน เนื่องจากความจำเป็นในการติดตั้งโครงสร้างคอนกรีตขนาดใหญ่และกังหัน การสร้างเขื่อนกั้นน้ำขึ้นน้ำลงจึงมีราคาแพงมาก
สาเหตุหลักประการหนึ่งที่ทำให้พลังน้ำขึ้นน้ำลงช้าลงคืออุปสรรคด้านต้นทุน
4. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงไม่ได้มีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมทั้งหมดแม้ว่าจะเป็นพลังงานหมุนเวียนก็ตาม ระบบนิเวศในพื้นที่ใกล้เคียงอาจได้รับผลกระทบอย่างมากจากการสร้างโรงงานสร้างพลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง กังหันน้ำประสบปัญหาเดียวกันกับการชนกันของสัตว์ทะเลเช่นเดียวกับกังหันลมที่ทำกับนก
สัตว์ทะเลชนิดใดก็ตามที่พยายามว่ายข้ามใบพัดกังหันขณะหมุนจะเสี่ยงต่อการบาดเจ็บสาหัสหรือเสียชีวิตนอกจากนี้ยังเป็นอันตรายต่อพืชน้ำโดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของปากแม่น้ำผ่านการเปลี่ยนแปลงการสะสมของตะกอน กังหันผลิตไฟฟ้าจากพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงยังก่อให้เกิดเสียงใต้น้ำในระดับต่ำซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล เช่น แมวน้ำ
ที่สร้างความเสียหายให้กับระบบนิเวศโดยรอบยิ่งกว่านั้นคือเขื่อนกั้นน้ำขึ้นน้ำลง สิ่งเหล่านี้ไม่เพียงส่งผลให้เกิดปัญหาแบบเดียวกับที่กังหันทำเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบที่เทียบได้กับผลกระทบของเขื่อนอีกด้วย เขื่อนกั้นน้ำทำให้การอพยพของปลาหยุดชะงักและส่งผลให้เกิดน้ำท่วมที่เปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์อย่างถาวร
5. ความต้องการพลังงาน
แม้ว่าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะสร้างปริมาณไฟฟ้าที่คาดการณ์ได้ แต่ก็ไม่ได้ผลิตอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ทราบระยะเวลาที่แน่นอนของการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้ากระแสน้ำ อุปสงค์และอุปทานของพลังงานอาจไม่ตรงกัน
ตัวอย่างเช่น ไฟฟ้ากระแสน้ำจะถูกสร้างขึ้นในเวลาประมาณเที่ยงวัน หากเวลานั้นเป็นช่วงน้ำขึ้นสูง โดยทั่วไปแล้วช่วงเช้าและเย็นจะมีการใช้พลังงานสูงสุด โดยช่วงกลางวันมีความต้องการพลังงานต่ำที่สุด
ดังนั้น แม้จะผลิตไฟฟ้าทั้งหมดนี้ โรงไฟฟ้ากระแสน้ำก็ไม่จำเป็น เพื่อเพิ่มการใช้พลังงานที่สร้างขึ้นได้สูงสุด พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงจะต้องควบคู่ไปกับการจัดเก็บแบตเตอรี่
สรุป
ใช้พลังงานที่เกิดจากกระแสน้ำและกระแสน้ำในมหาสมุทร พลังงานจากกระแสน้ำจะแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีประโยชน์ เขื่อนกั้นน้ำขึ้นน้ำลง เครื่องกำเนิดกระแสน้ำขึ้นน้ำลง และรั้วกั้นน้ำขึ้นน้ำลงเป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ ของเทคโนโลยีต่างๆ ที่สามารถนำมาใช้ควบคุมพลังน้ำขึ้นน้ำลงได้
ประโยชน์หลักๆ ของพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงคือเชื่อถือได้ ปราศจากคาร์บอน นำกลับมาใช้ใหม่ได้ และให้กำลังไฟฟ้ามหาศาล
ข้อเสียเปรียบหลักของพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง ได้แก่ ความจริงที่ว่ามีสถานที่ติดตั้งไม่กี่แห่ง มีราคาแพง กังหันอาจทำร้ายระบบนิเวศ และกำลังไฟฟ้าที่ผลิตออกมาไม่ตรงตามความต้องการพลังงานสูงสุดเสมอไป
พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงมีศักยภาพที่จะแซงหน้าแหล่งพลังงานอื่นๆ เนื่องจากเทคโนโลยีพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงและการจัดเก็บพลังงานมีความก้าวหน้า