โรงไฟฟ้าไบโอแก๊ส

           ประเทศไทยจัดเป็นประเทศกำลังพัฒนา โดยเฉพาะการพัฒนาด้านอุตสาหกรรม ดังจะเห็นได้ว่ามีโรงงานการผลิตทั้งขนาดเล็กขนาดใหญ่เกิดขึ้นมากมายตามการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศ เมื่อมีโรงงานเกิดขึ้นประเทศไทยย่อมมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความสามารถของปริมาณการผลิตยังไม่สามารถเพิ่มอัตราการผลิตได้ จึงมีแนวโน้มสูงว่าประเทศไทยอาจจะเกิดวิกฤติการณ์ทางพลังงานไฟฟ้าได้ในอนาคต เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2556 เวลา 14.00 ประเทศไทยมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ 26,598.14 เมกะวัตต์ และมีการประมาณการณ์ช่วงกลางเดือนเมษายน 2557 จะมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ 27,250 เมกะวัตต์

ขอบคุณรูปภาพจาก http://www.egat.co.th

              ปัจจุบันประเทศไทยมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นปีละ 1,200 เมกะวัตต์ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่ประเทศไทยต้องสร้างโรงไฟฟ้าใหม่เพิ่มขึ้น และเนื่องจากปัจจุบันมีการใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงการผลิตในอัตราที่สูง ประมาณร้อยละ 70 ของเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าทั่วประเทศ รองลงมาคือลิกไนท์และถ่านหินที่ร้อยละ 20 ที่เหลือเป็นพลังงานหมุนเวียนและซื้อไฟจากประเทศเพื่อนบ้าน เพื่อเป็นการเพิ่มเสถียรภาพในการผลิตไฟฟ้า ประเทศไทยต้องลดการซื้อเชื้อเพลิงจากต่างประเทศพร้อมทั้งลดการใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติและเพิ่มเชื้อเพลิงชนิดอื่นในการผลิต
              ตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทน 15 ปี พ.ศ.2551-2565 โดยกระทรวงพลังงาน ให้เพิ่มสัดส่วนการใช้พลังงานทดแทนให้เป็นร้อยละ 20 ของการใช้พลังงานขั้นสุดท้ายของประเทศ ในปี 2565 โดยมีเป้าหมายการผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพ 120 เมกะวัตต์ 
              ก๊าซชีวภาพ (Biogas หรือ Digester gas) หรือ ไบโอก๊าซ คือก๊าซที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ได้จากการย่อยสลายสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน โดยทั่วไปจะหมายถึง ก๊าซมีเทน ที่เกิดจากการหมัก(Fermentation) ของอินทรีย์วัตถุ ก๊าซชีวภาพเป็นพลังงานสะอาด เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญ ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจะผ่านกระบวนการบำบัด หรือทำให้ก๊าซมีความสะอาดปลอดภัยมากขึ้น โดยการกำจัดความชื้นและก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟล์ออกไป

ก๊าซชีวภาพประกอบด้วย 
         - ก๊าซมีเทน 75% มีคุณสมบัติจุดไฟได้ดี 
         - ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 20% เป็นก๊าซเฉื่อย ไม่ติดไฟ
         - ก๊าซอื่นๆ 5% เช่น ก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ก๊าซไนโตรเจน

        ขั้นตอนและปฏิกิริยาการเกิดก๊าซชีวภาพ
ปฏิกิริยาชีวเคมีของกระบวนการย่อยสารอินทรีย์โดยแบคทีเรียในสภาวะไร้ออกซิเจน แบ่งออกได้ 4 ขั้นตอน ซึ่งในแต่ละขั้นตอนจะอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ต่างชนิดกัน ดังนี้
         ขั้นที่ 1 การสลายสารโมเลกุลใหญ่ (Hydrolysis)
         สารอินทรีย์ต่างๆที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรท และไขมัน จะถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์ ทำให้แตกตัวมีขนาดเล็กลงอยู่ในรูปที่ละหลายน้ำได้ 
          ขั้นที่ 2 การหมัก (Fermentation)
          จุลินทรีย์จะเปลี่ยนสารอินทรีย์ละลายน้ำกลายเป็นกรดอินทรีย์ระเหย (Volatile fatty acid)
          ขั้นที่ 3 การผลิตกรดอินทรีย์ (Acidogenesis)
          แบคทีเรียที่สร้างกรด (acid forming bacteria) จะย่อยสลายกรดอินทรีย์กลายเป็นกรดอะเซติก  (Acetic Acid) หรือที่รู้จักกันคือ กรดน้ำส้ม ก๊าซไฮโดรเจน และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
          ขั้นที่ 4 การผลิตก๊าซมีเทน (Methanogenesis)
          กรดอินทรีย์ระเหยง่ายจะถูกย่อยสลายเป็นก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ อาจมีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไนโตรเจน ไฮโดรเจนและไอน้ำผสมอยู่ด้วย ซึ่งรวมกันเรียกว่า "ก๊าซชีวภาพ"
          หลังจากที่ได้รู้ขั้นตอนและกระบวนการการเกิดก๊าซชีวภาพแล้ว
ต่อไปจะนำเสนอกระบวนการทั้งหมดของโรงไฟฟ้าไบโอแก๊ส  เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ครอบคลุมและภาพประกอบที่สมจริง ผู้เขียนขออนุญาตใช้บริษัทปาล์มพัฒนาชายแดนใต้เป็นกรณีศึกษา ซึ่งเป็นบริษัทที่ผู้เขียนกำลังปฏิบัติหน้าที่เป็นโอเปอเรอเตอร์อยู่
           โรงไฟฟ้าไบโอแก๊สเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า โดยก๊าซชีวภาพได้มาจากการหมักน้ำเสีย

ภาพรวมของโครงการทั้งหมด

              เริ่มต้นจากน้ำเสียที่ได้จากการบีบปาล์มเพื่อสกัดเอาน้ำมัน น้ำเสียที่ได้จะมีอุณหภูมิร้อน ประมาณ 60 - 70 องศาเซลเซียส ก่อนที่จะเอาน้ำเสียไปหมักจะต้องทำการลดอุณหภูมิของน้ำเสียก่อน เพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิในบ่อหมัร้อนเกินจนไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้และเพื่อป้องกันไม่ให้แบคทีเรียในบ่อหมักตาย การลดอุณหภูมิของบ่อหมักใช้หลักการง่ายๆ คือ ปล่อยน้ำเสียลงในบ่อที่มีขนาดใหญ่ เพื่อให้พื้นผิวน้ำสัมผัสกับอากาศภายนอก เมื่อลดอุณหภูมิได้ระดับหนึ่งแล้ว ก็ส่งน้ำเสียเข้าบ่อหมักโดยผ่านอาคารกระจ่ายน้ำ

อาคารกระจายน้ำ

 น้ำเสียที่เติมลงในบ่อจะทำปฏิกิริยากับแบคทีเรียที่อยู่ในบ่อจนเกิดก๊าซ จากนั้นจึงนำก๊าซที่อยู่ในบ่อป้อนเข้าเครื่องผลิตไฟฟ้า แต่เนื่องจากก๊าซที่ได้จากการหมักมีทั้งก๊าซพึ่งประสงค์เช่น มีเทน(CH4) และไม่พึงประสงค์ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) จึงจะต้องทำการลดหรือดักก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้หมดไปหรือให้ลดลงได้มากที่สุดตามจำนวนที่อนุโลมได้ เนื่องจากว่าเมื่อก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ไปสัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำจะเปลี่ยนสภาพเป็นกรดซัลฟิวริกซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ถ้าหลุดเข้าไปในเครื่องจะทำให้อายุการใช้งานของเครื่องสั้นลง วิธีการดักหรือกรองก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ใช้สครับเบอร์ (Scrubber) เป็นตัวดักกรอง

ถัง Scrubber (สีเขียว)

ก๊าซที่ได้จากการหมักในบ่อและผ่านการดักกรองโดยสครับเบอร์จะมีความชื่นมาก จึงต้องมีการลดความชื่นและลดอุณหภูมิของก๊าซด้วยชิลเลอร์ (Chiller) ก่อนที่ก๊าซจะเข้าชิลเลอร์อุณหภูมิของก๊าซจะอยู่ที่ 35 องศา หลังออกจากชิลเลอร์อุณหภูมิจะลดลงเหลือประม่ณ 16 องศา พร้อมด้วยน้ำที่ได้จากการดักความชื่น จากนั้นจะใช้ บลอเวอร์ (Blower) เพื่อดูดก๊าซและเพิ่มแรงดันให้ก๊าซเคลื่อนไปสะสมที่ถังพักก๊าซ (Buffer Tank) และก๊าซที่อยู่ในถังก็จะไหลเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator) เป็นเชื้อเพลิงเพื่อทำการปันไดนาโมผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาปริมาณตามขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไฟฟ้าที่ออกจากเครืองกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งไปตู้ควบคุมไฟฟ้าต่างๆ GCP, MDB, MCC ในระดับแรงดัน 300 - 400 โวลต์ พลังงานไฟฟ้าบางส่วนจะถูกนำไปใช้ในส่วนต่างของแพลนต์(Plant)โดยรับไฟจากตู้ MCC จุดนี้ พลังงานไฟฟ้าที่เหลือก็จะถูกขายให้การไฟฟ้า ก่อนที่จะส่งขายไฟให้การไฟฟ้า ต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับเดียวกับระบบสายส่งไฟฟ้าแรงสูงของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค คือ 33 กิโลโวลต์(33,000 โวลต์) โดยอัพแรงดันผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า

แล้วส่งไฟผ่านสวิตช์เกียร์ 33 เควี และโหลดเบรคสวิตช์(SF6 Load Break Switch) แล้วส่งมอบไฟให้การไฟฟ้า เป็นอันจบสิ้นกระบวนการโรงไฟฟ้าพลังงานไบโอแก๊ส
Reference: 
การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน
กรมพลังงานทหาร

ความท้าทายที่โรงไฟฟ้าไบโอแก๊ส

                      หลังจากตัดสินใจออกจากหน้าที่ความรับผิดชอบในตำแหน่งวิศวกรภาคสนาม (Site Engineer)ของบริษัท วินิธร จำกัด เพื่อมาตามหาความรู้ทางศาสนาที่ปอเนาะ กำลังเรียนอย่างสนุกสนาน เนื้อหากำลังเข้มข้น ก็มีเพื่อนรุ่นพี่ที่เคารพนับถือคนหนึ่งแนะนำให้ไปสมัครงานที่ บริษัทปาล์มพัฒนาไบโอแก๊ส อันที่จริงก็รู้มาก่อนแล้วว่าที่บริษัทปาล์มพัฒนาไบโอแก๊สต้องการตำแหน่งวิศวกรไฟฟ้า แต่ไม่สนใจ ตั้งใจจะเรียนศาสนาให้เต็มที่เสียก่อน ชีวิตในตอนนั้นหลักๆคือเรียนเอาความรู้ศาสนา เรียนกีตาบ เรียนกุรอาน ส่วนงานรองอ่านหนังสือเตรียมสอบการไฟฟ้า โทอิค เป็นต้น ชีวิตก็ดำเนินอย่างนี้ไปเรื่อย แทบจะไม่มีเวลาว่างเพราะเอาเวลาว่างไปอ่านหนังสือสอบ เย็นๆก็มีเวลาเตะบอล งานไม่ทำแต่ก็ไม่มีปัญหาเรื่องเงิน เพราะอยู่ปอเนาะค่าใช้จ่ายน้อย เมื่อมีเพื่อนมาแนะนำให้ไปสมัครงานเป็นวิศวกรที่โรงงานใกล้ๆบ้าน แนวคิดใหม่ก็เริ่มเข้ามา ถ้าหากว่าทำงานควบคู่กับการเรียนมันเป็นอะไรที่หนักมาก อยากจะลองดูเหมือนกัน มันเป็นความท้าทาย ใจหนึ่งก็อยากเรียนศาสนาให้ได้ความรู้อย่างเต็มที่เสียก่อน แต่อีกใจหนึ่งก็อยากจะลองความท้าทายนั้นคือทำงานและเรียนศาสนาไปพร้อมกัน สุดท้ายเลือกความท้าทายเพื่อหาประสบการณ์เข้ามาในชีวิต นั้นก็หมายความว่าจะต้องเหนื่อยมากกว่าสองเท่า ก็รู้อยู่ว่าวันข้างหน้าต้องเจออะไรบ้าง เวลาพักผ่อน เวลาพบป่ะเพื่อนฝูง เวลาทำธุระส่วนตัว ทุกอย่างจะมีน้อยลง มีข้อดีอย่างเดียวคือมีเวลาทำเรื่องไร้สาระน้อยลง

ลักษณะบ่อหมักก่อนคลุมผ้าใบ

         30 พฤศจิกายน 2556 เป็นวันแรกที่ผมก้าวเท้าเข้ามาหาความท้าทายในบริษัทปาล์มพัฒนา ไบโอแก๊ส ตอนแรกผมเข้าใจว่าผมเข้ามารับตำแหน่งวิศวกรธรรมดาๆคนหนึ่งดูแลควบคุมระบบไฟฟ้าในโรงงานผลิตน้ำมันปาล์ม และคิดว่าลักษณะงานคงจะเป็นการดูแลควบคุมระบบไฟฟ้าทั้งโรงงาน อาจจะมีการซ่อมไฟตามจุดต่างๆกรณีที่เกิดปัญหา หรือการซ่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ขัดข้อง เช่น ปั้มน้ำเป็นต้น ซึ่งคิดว่าพอที่จะรับภาระ ความกดดันในจุดนี้ได้ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ต้องเป็นมากกว่านั่น ไม่ใช่เป็นวิศวกรโรงงาน แต่เป็นวิศวกรโรงไฟฟ้าไบโอแก๊ส และเป็นมากกว่าวิศวกรที่ต้องดูแลไฟฟ้าแรงต่ำ 230-400 โวลต์ และไฟฟ้าแรงสูง 33 กิโลโวลต์(33,000 โวลต์) นั้นคือ ต้องเป็นคนโอเปอเรต(Operate) ด้วย โอเปอเรต คือ อะไร? แล้วต้องทำอย่างไรบ้าง?ก็ยังไม่รู้เลย...พรุ่งนี้นี้เรามารู้จักคำว่า "โอเปอเรต" กัน
                   โอเปอร์เรต (Operate) คำว่า Operate ในภาษาอังกฤษแปลว่า ปฎิบัติ หรือปฎิบัติงาน หรือ ปฎิบัติการ หรือก่อให้เกิดผล นั้นคือความหมายของคำทางหลักภาษา แต่ความหมายทางตำแหน่งหน้าที่การงาน คือ ผู้ที่ปฎิบัติและควบคุมงานทั้งระบบ ถ้าจะเปรียบเทียบเพื่อให้มองเห็นภาพ หัวหน้าฝ่ายบริหาร คือ ผู้จัดการ หัวหน้าฝ่ายปฎิบัติ คือ โอเปอร์เรต การโอเปอร์เรตโรงไฟฟ้าไบโอแก๊ส คือการนำน้ำเสียจากโรงงานมาหมักเป็นก๊าซชีวภาพ จากน้ำเสียกว่าจะได้ออกมาเป็นก๊าซต้องผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน เช่น การลดอุณหภูมิน้ำเสียจากโรงงาน การควบคุมความเป็นกรด-ด่าง (pH) อุณหภูมิภายในบ่อ การเลี้ยงเชื้อแบคทีเรีย การทำความสะอาดก๊าซ การคัดแยกก๊าซเพื่อให้ได้ก๊าซมีเทน การลดความชื้นของก๊าซ การอัดความดันก๊าซ เป็นต้น ซึ่งทั้งหมดต้องปฎิบัติงานอย่างละเอียดรอบคอบ เพื่อไม่ให้ระบบล่ม ถ้าระบบล่มขึ้นมาก็ต้องนับศูนย์กันใหม่ กว่าระบบจะเสถียรและได้ก๊าซขึ้นมาใหม่ก็ต้องใช้เวลาหลายเดือน ในเมื่อไม่มีก๊าซป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็ต้องหยุดเดินเครื่องผลิตไฟฟ้า บริษัทก็จะขาดรายได้ ถ้าขาดรายได้เป็นเดือนก็จะขาดทุน อีกทั้งยังต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นลำดับแรก การทำงานกับแก๊สมีความเสี่ยงมาก พร้อมที่จะเกิดอุบัติเหตุได้ทุกเมื่อถ้าอยู่ในความประมาท หรือถ้าไม่ประมาทก็อาจเกิดได้เช่นกันเพราะมีปัจจัยเสี่ยงหลายอย่าง เช่นฟ้าผ่า อุปกรณ์ชำรุด เป็นต้น อุบัติเหตุแต่ละครั้งอาจถึงขั้นรุนแรงถึงรุนแรงมาก เพราะมีแก๊สมหาศาลที่พร้อมจะระเบิด รัศมีการระเบิดอาจกินพื้นที่เป็นร้อยๆเมตร นอกจากเรื่องไบโอแก๊สแล้วยังมีเรื่องระบบไฟฟ้าที่จะต้องดูแล ทั้งระบบไฟฟ้าแรงสูง และไฟฟ้าแรงต่ำ โดยเฉพาะไฟฟ้าแรงสูงที่ต้องใช้เทคนิคทางวิศวกรรมมาควบคุม วันไหนมีการฟอลต์(ลัดวงจร)เกิดขึ้น วันนั้นผู้ดูแลควบคุมหัวหมุนแทบตาย ทั้งเรื่องการหาสาเหตุการฟอลต์ ซึ่งมีหลายสาเหตุ เช่น อันเดอร์/โอเวอร์โวลเตจ (Under/Over Voltage) อันเดอร์/โอเวอร์เคอร์เรนท์ (Under/Over Current) อันเดอร์/โอเวอร์ฟรีเควนซี่ (Under/Over Frequency) ไดเรกชันนอลโอเวอร์เคอร์เรนท์ (Directional Over Current) ทรีเฟสฟอลต์ (Three phase fault) ซิงเกิ้ลไลน์ ทู กราวนด์ ฟอลต์ (Single line to ground fault) เป็นต้น การประสานงานกับการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคเพื่อซิงค์เข้าระบบ ส่วนงานที่รับเพิ่มมาล่าสุด คือ ต้องดูแลคนงานต่างชาติ(พม่า กัมพูชา) ลำพังดูแลชีวิตตัวเองก็ไม่รอด ต้องมานั้งท่องชื่อ หัดพูด เพื่อจ่ายงานให้พวกเขาทำ
                     ความท้าทายมันอยู่ตรงที่ขอบเขตงานที่กว้างและหน้าที่ความรับผิดชอบที่ใหญ่หลวง จะแบกรับภาระหน้าที่และความรับผิดชอบต่างๆได้หรือไม่ จะผ่านไปได้ไหม จะไหวสักกี่เดือน ทุกอย่างมันก็อยู่กับตัวเราคนเดียวที่จะจัดการตัวเองอย่างไร งานยากงานหนักเป็นเครื่องมือวัดคุณภาพคน ต่อไปคงได้นำทฤษฎีโจโฉนำออกมาใช้แล้วล่ะ
.
.
.
                เล่าถึงเรื่องส่วนตัวเยอะแล้ว บทความต่อไปจะเขียนเรื่อง โรงไฟฟ้าพลังงานไบโอแก๊ส เพื่อเป็นบทความต่อเนื่องจากบทความนี้