เทคโนโลยีพลังงาน

เนื้อเรื่อง

 พลังงานทดแทน
                จากภาวะวิกฤติการณ์น้ำมัน ทำให้บรรดาประเทศผู้บริโภคน้ำมันเกิดการตื่นตัวในการหาพลังงานอื่น
มาทดแทนพลังงานจากน้ำมันรวมถึงการปรับปรุงประสิทธิ์ภาพของอุปกรณ์ปลี่ยนพลังงานให้มีสมรรถนะสูงขึ้นด้วย 
พลังงานทดแทนที่อยู่ระหว่างการวิจัย-พัฒนาและใช้อยู่ในปัจจุบันได้แก่ พลังงานเชื้อเพลิง (Fuel cell) 
พลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear energy) พลังงานแสงอาทิตย์ ( Solar energy) พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง (Tidal energy)
พลังงานลม ( Wind energy) พลังงานชีวมวล (biomass) และพลังงานความร้อนใต้ธรณี(geothermal) เป็นต้น
              พลังงานดังกล่าวข้างต้น สามารถจำแนกได้เป็นกลุ่มได้ดังนี้
              1.พลังงานภูมิอากาศ(weather energy) เป็นพลังงานที่ต้องอาศัยอิทธิพลของภูมิอากาศ อันได้แก่
พลังงานน้ำ (hydro-electric power) และพลังงานลม เป็นต้น พลังงานพวกนี้จะมีดวงอาทิตย์เป็นตัวการสำคัญที่ทำให้
เกิดการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ
              2.พลังงานนิวเคลียร์ เป็นพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ได้แก่ ปฏิกิริยาแตกตัว (fission) และ
ปฏิกิริยาหลอมตัว (fusion) โดยมวลของอะตอมส่วนหนึ่งในขณะเกิดปฏิกิริยาจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน ซึ่งจะได้
อย่างมากมาย ดังนั้นพลังงานนิวเคลียร์จึงเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สำคัญมากอันหนึ่ง
              3.พลังงานเคมี เป็นพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาเคมี ได้แก่ปฏิกิริยาการสันดาป และปฏิกิริยาการหมัก
เป็นต้น พลังงานที่ได้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปความรูปความร้อน
              4.พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง เป็นพลังงานที่อาศัยอิทธิพลของแรงดึงดูดโน้มถ่วงของดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ที่
กระทำต่อน้ำในทะเลและมหาสมุทรบนผิวโลก พลังงานที่ได้นี้จะได้โดยไม่รู้หมดสิ้นดังนั้นจึงเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่
สำคัญอันหนึ่ง
              5.พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่ได้จากดวงอาทิตย์ ซึ่งแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาสู่โลก พลังงาน
แสงอาทิตย์ก็เป็นพลังงานหนึ่งที่โลกได้รับไม่รู้หมดสิ้น จึงเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สำคัญอันหนึ่ง

.................................................................................................................................................................................

พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์

           พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่ได้จากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานจำนวนมหาศาล
ที่โลกได้รับอย่างต่อเนื่องตลอดเวลาโดยไม่ต้องลงทุนผลิต  พลังงานที่ดวงอาทิตย์แผ่ออกมาจะอยู่ในรูป
ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังนั้นการที่จะใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องมี  ตัวแปลงเปลี่ยน
 (converter) เช่นใช้ เซลล์แสงอาทิตย์(solar cell) เปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์มาเป็น
พลังงานไฟฟ้าเป็นต้น ในปัจจุบันได้มีการค้นคว้าวิจัยและพัฒนาสร้างตัวแปลงเปลี่ยนและ ตัวรวบรวม
พลังงาน (collector)   ให้มีประสิทธิสูงๆ โดยหวังที่จะใช้ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานทดแทนใน
อนาคต

           เซลล์แสงอาทิตย์เป็นสิ่งประดิษฐ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแปลงพลังงานแสงให้เป็น
พลังงานไฟฟ้า ด้วยปรากฏการณ์โฟโตโวลทาอิก
           เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแรกได้แก่เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนซึ่งได้พัฒนาขึ้นในปี ค.ศ. 1954 
การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์เริ่มจากการใช้งานในยานอวกาศใน ค.ศ. 1958 และเมื่อเกิดเหตุการณ์วิกฤตน้ำมัน
ในต้นทศวรรษ ที่ 1970 เซลล์แสงอาทิตย์จึงเริ่มได้รับความสนใจมากขึ้น
           เซลล์แสงอาทิตย์ที่พัฒนาและใช้งานในปัจจุบันนั้นแทบทั้งหมดทำจากธาตุ silicon ซึ่งเป็นธาตุที่มี
มาก เป็นอันดับสองบนโลก รองจากอ๊อกซิเจน ทรายตามชายหาด ท้องทะเล หินต่างๆ ที่เห็นรอบตัวเรา ก็มี
ซิลิคอนเป็นส่วนประกอบหลักๆ นั้นคือ เป็นธาตุที่มีมากมายเหลือใช้
           ปัจจุบันนักวิจัยได้ให้ความสนใจเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด a-Si:H มากเนื่องจากคุณสมบัติเด่นใน
หลายๆอย่าง โดยได้มีการนำมาใช้งานตั้งแต่สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าให้เครื่องคิดเลขที่มีขนาดเล็กๆ
 ไปจนถึงการ ผลิตกระแสไฟฟ้าให้ระบบสายส่งกระแสไฟฟ้าปริมาณมากๆ
          เนื่องจากคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของ a-Si:H แตกต่างไปจากกรณีของ ผลึกซิลิคอน (c-Si)ในหลายๆ
ด้าน เช่น สัมประสิทธิการดูดกลืนแสง ความคล่องตัว แก็ปสเตต ฯลฯ ดังนั้นการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์
ชนิด a-Si:H จึงต้องแตกต่างไปจากกรณีเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึก Si 

................................................................................................................................................................................

  Fuel cell คืออะไร

                 Fuel cell คือ อุปกรณ์ชนิดหนึ่งซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าแบบ low voltage,
 DC current ได้โดยใช้กระบวนการ Oxidation ซึ่ งกระบวนการของ Fuel cell นี้จะตรงกันข้ามกับกระบวนการ
Electrolysis กระบวนการที่ได้นี้นอกจากมีกระแสไฟฟ้าแล้วเรายังได้นํ้ า และความ ร้อนเกิดขึ้นอีกด้วย
นอกจากนี้ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าจาก Fuel cell ยังแทบไม่มีมีก๊าซ NOx , COx , HC และ Sox
อันเป็นก๊าซ ที่เป็นอันตรายและก่อให้เกิดมลพิษเกิด ขึ้ น เนื่องจากในกระบวนการที่เกิดใช้อุณหภูมิตํ่ า(ประมาณ 200 - 500 
องศาเซลเซียส )จึงนับเป็นพลังงานที่สะอาด อีกทั้งในทางทฤษฎี Fuel cell  จะมีประสิทธิภาพในการกำเนิ ดไฟฟ้า
สูงกว่า 75 % เลยทีเดียว ซึ่งมากกว่าระบบที่ใช้ Mechanical มาก เนื่องจากไม่มีการเคลื่อนไหวของชิ้นส่วนต่างๆ
และยังไม่ถูกจํ ากัดด้วย วัฎจักรคาร์โนต์ (Carnot cycle) ปัจจุบัน สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และประเทศทางแถบยุโรป
ได้มีการศึกษาและพัฒนาเกี่ยว กับ Fuel cell อย่างมาก

รูปที่ 1 แบบจํ าลองการทํ างานของ Fuel cell
        

  ข้อดี – ข้อเสียของ Fuel cell มีอย่างไรบ้าง

เช่นเดียวกับแหล่งพลังงานอื่นๆทั่วไป Fuel cell ก็มีทั้งข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ดังข้อมูลที่แสดงต่อไปนี้
          ข้อดีของ Fuel cell
         1 Fuel cell มีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยทั่วไป เพราะว่า Fuel cell ไม่ได้เปลี่ยนรูป
พลังงานไปในรูปความร้อน หรือการเผาไหม้ ดังนั้น Fuel cell จึงไม่ได้ถูกกํ าหนดด้วยวัฎจักรคาร์โนต์
(Carnot cycle)และไม่เกิดการสูญเสียความร้อน (Heat lost) อีกด้วย
         2 เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตํ่ าเนื่องจากในกระบวนการที่เกิดขึ้นมีเพียง กระแสไฟฟ้า น้ำ และความร้อน
เท่านั้น ต่างจากการผลิตไฟฟ้าด้วยวิธีอื่นๆ ซึ่งจะมีมลพิษต่างๆ เกิดขึ้น เช่น ก๊าซ S0x , NOx , COx , และ HC เป็นต้น
         3 Fuel cell ง่ายต่อการดูแลรักษา และไม่เกิดเสียงดังขณะทํ างาน
         4 สามารถเพิ่มพลังงานทางไฟฟ้าได้โดยการต่อ Fuel cell แบบอนุกรม ซึ่งการผลิต Fuel cell
สามารถทํ าเป็น โมดูล (Module) เล็กๆ แล้วนํ ามาต่ออนุกรมกัน
         5 มีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าสูงและใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยเมื่อเทียบกับขนาดกำลังไฟฟ้าที่ได้ เช่น
ในพื้นที่ขนาดเท่าสนามเทนนิสสามารถที่จะติดตั้ง Fuel cell ที่มีกํ าลังการผลิต 2 เมกะวั ตต์ได้
         6 สามารถใช้เชื้อเพลิงที่มีราคาถูกกับ Fuel cell ที่ทํ างานที่อุณหภูมิสูงได้
         7 สํ าหรับ Fuel cell ชนิดที่ทํ างานที่อุณหภูมิสูง สามารถนํ าความร้อนที่ได้มาผลิตกระแสไฟฟ้าได้ และทำให้
ประ สิทธิภาพทางไฟฟ้าเพิ่มขึ้นด้วย
         8 มีการใช้งานเป็นระบบการกักเก็บพลังงานในยานอวกาศ โดยใช้ระบบก็าซไฮโดรเจน -ออกซิเจน
         9 ใช้เวลาในการเริ่มต้นเดินเครื่อง (Start up) สั้น สำหรับ Fuel cell ที่มีอุณหภูมิต่ำ
      
          ข้อเสียของ Fuel cell
         1 มีค่าใช้จ่ายในการสร้างสูง
         2 ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่ใช้ปัจจุบันยังมีราคาสูง

  Fuel cell ทํ างานอย่างไร

         
          Fuel cell จะมีลักษณะการทำงานคล้ายกับแบตเตอรี่คือเปลี่ยนรูปพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยการ
ทำงาน ของมันจะตรงกันข้ามกับกระบวนการ electrolysis กล่าวคือใน Fuel cell ก็าซไฮโดรเจน (Hydrogen
rich Fuel) และก็าซออกซิเจน (Oxidant gases) จะไหลผ่านแผ่นโลหะพรุน (Porous metal plate)
ที่วางประกบElectrolyteอยู่คนละด้าน โดยแต่ละด้านของ Plate จะต่อกับสายไฟออกมาเพื่อให้เป็นทางเดินของ
อิเล็กตรอนดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 กลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีของ Fuel cell ชนิด Phosphoric acid

แผ่น Plate ด้านที่ก็าซไฮโดรเจนไหลเข้าจะถูกเรียกว่า Anode เมื่อก็าซไฮโดรเจนไหลผ่านที่ Anode plate จะเกิด
การแตกตัวได้ ไฮโดรเจนอิออน (H + ) และ อิเล็กตรอน (e - ) ขึ้นมาอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะไหลไปตามสายไฟเข้าสู่ 
Cathode plate ในขณะที่ไฮโดรเจนอิออนจะไหลเข้าสู่ Electrolyte ทำให้เกิดกระแสขึ้นมา เช่นเดียวกันที่แผ่น Plate
ด้านที่ ก็าซออกซิเจนไหลเข้า จะถูกเรียกว่า Cathode plate ก็าซออกซิเจนที่ไหลเข้าไปที่บริเวณนี้จะแตกตัวเป็น
ออกซิเจนอะตอม (O) ซึ่งจะรวมตัวกับไฮโดรเจนอิออน และอิเล็กตรอนที่ไหลมาจาก Anode plate ได้เป็นน้ำ และ
ความร้อน ดังตัวอย่างสมการเคมีดังต่อไปนี้

                             Anode  :                 H2   --------->  2H+     +     2e -                          (1)
                             Cathode   :  1/2O2  +   2H+    +     2e -     --------->  2H2O             (2)

สุดท้ายจะได้สมการดังนี้คือ

                                             H2  + 1/2O2 --------->  2H2O                                              (3)

           กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นสามารถตรวจสอบได้จากอุปกรณ์หรือโหลดที่เชื่อมต่อระหว่างขั้ว Anode และ Cathode
ส่วนน้ำและความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกขับออกจาก Electrolyte ต่อไป สำหรับกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้จะเป็นสัดส่วนโดยตรง
กับขนาดพื้นที่ของ Plate หรือ Electrode ที่ใช้ ส่วนแรงดันไฟฟ้าที่ได้จะถูกจํ ากัดด้วยปฏิกิริยา Electrochemically
ทำให้มีค่าประมาณ 1 .23 โวลต์ ต่อหนึ่งเซลล์เท่านั้น

รูปที่ 3 แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและไฮโดรเจนอิออนที่เกิดขึ้น

 Fuel cell มีกี่ชนิด และมีการประยุกต์ใช้งานอย่างไร

    


   Fuel cell มีด้วยกันหลายชนิด และมีการประยุกต์ใช้งานอย่างกว้างขวาง ดังข้อมูลในตารางต่อไปนี้

Type of Fuel cell Technology	Application
Alkaline Fuel Cell (AFC)	• Submarines; • Manned space flights (Colombia); • Urban transit bus , London taxi.
Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)	• Submarines; • Personal computers , Video cameras; • Fork lift truck , Four wheel drives , multi-purpose minivans , Urban    transit    bus; • Boat; • CHP-unit being tested in laboratory , First field experiments
Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)	• CHP-unit at a military basis; • Fork lift truck and Urban transit bus; • CHP & UPS-units Fueled with natural gas and methane from sewage water    purification from hotels , hospitals , laboratories , etc; • Dispersed electricity production.
Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)	• Dispersed electricity production and heat utilization , natural gas Fueled
Solid Oxide Fuel cell (SOFC)	• Laboratory test unit (flat plate & tubular stack); • Residential CHP (flat plate); • Dispersed CHP (tabular).

                                                         

  (a)

(b)

รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน Fuel cell แบบต่างๆ   (a)-(b) ใช้ในยานพาหนะ เช่น รถยนต์

  สำหรับข้อดี -ข้อเสียและความแตกต่างกันของ Fuel cell แต่ละชนิดมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

           
           1  Alkaline Fuel Cell (AFC) Fuel Cell ชนิดนี้ ใช้ Alkaline potassium hydroxide เป็น Electrolyte
ทำให้มีประ สิทธิภาพสูงถึง 70%และเป็นชนิดที่ NASA เลือกใช้ในงานด้านอวกาศ มีอุณหภูมิขณะทำงานประมาณ 50-100 
องศาเซลเซียสสำหรับข้อเสียของเซลล์ชนิดนี้คือมีค่าใช้จ่ายสูงมากในการประยุกต์ใช้งานทั่วไปแต่อย่างไรก็ตามมีหลาย
บริษัท กำลังหาทางที่จะลดค่าใช้จ่ายให้ตํ่ าลงและปรับปรุงกระบวนการให้มีความเหมาะสม
           2  Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) หรือมีอีกชื่อหนึ่งคือ “Solid Polymer Fuel Cell”
Fuel Cell ชนิ ดนี้มีอุณหภูมิใช้งานต่ำ(ประมาณ 80-90 องศาเซลเซียส)แต่ข้อดีของมันคือมีความหนาแน่นกํ าลังสูง
(High power density) ทำให้สามารถที่จะเปลี่ยนแปลง Out put ได้ทันทีตามความต้องการการใช้กํ าลังไฟฟ้า ดังนั้น
Fuel Cell ชนิดนี้มีความเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้งานทางรถยนต์ (ที่ต้องการการเริ่มต้นทำงานอย่างรวดเร็ว)
สอด คล้องกับคำกล่าวของ U.S. Department of Energy ประเทศสหรัฐอเมริกาที่ว่า เซลล์ชนิดนี้เป็นตัวเลือกหลัก
ของ การใช้งานในรถยนต์ขนาดเบา อาคารสำนักงาน และการประยุกต์ใช้งานสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก ตัวอย่าง
เช่นแบตเตอรี่ชนิดชาร์จไฟได้ในกล้องวีดีโอ เป็นต้น
            3  Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) เป็นชนิดที่ได้รับการพัฒนามากที่สุดในบรรดา Fuel Cell ด้วยกัน
ทั้งหมด เพื่อให้ใช้งานทางอุตสาหกรรม โดยมันสามารถประยุกต์ใช้งานในโรงพยาบาล สถานพยาบาล โรงแรม
อาคารสำนัก งาน โรงเรียน โรงไฟฟ้า สนามบิน ฯลฯ Fuel Cell ชนิดนี้มีประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้ามากกว่า
40% และ อาจสูงถึง 85% ถ้านํ าเอาไอน้ำที่เกิดขึ้นไปใช้สำหรับขั้นตอนการ Cogeneration (เปรียบเทียบประสิทธิ
ภาพสูงสุดของเครื่องยนต์ที่มีการเผาไหม้ภายในประมาณ 30% ) อุณหภูมิขณะใช้งานมีค่าประมาณ 200 องศา
เซลเซียส Fuel Cell ชนิดนี้มักจะถูกใช้ในยานพาหนะที่มี ขนาดใหญ่ เช่น รถบัส หรือรถจักร เป็นต้น
          4  Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) Fuel Cell ชนิดนี้มีประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าสูงประมาณ
50-60% สามารถที่จะใช้ทดแทนการเผาผลาญเชื้อเพลิงเช่น ถ่านหิน อุณหภูมิใช้งานของเซลล์ชนิดนี้มีค่าสูงถึง
650 องศาเซลเซียส Fuel Cell ตัวแรกของชนิดนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบเป็นครั้งแรกในปี 1996 ที่ California
         5  Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) เป็นชนิดหนึ่งที่ถูกใช้ในงานขนาดใหญ่ เช่น โรงงานอุตสาหกรรมที่ต้อง
การ กำลังไฟฟ้าเป็นจํ านวนมาก สถานีกำเนิ ดไฟฟ้าขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาใช้งาน Solid oxide
ชนิดนี้ใน มอเตอร์ของยานพาหนะต่างๆ มีการศึกษาเกี่ยวกับ Solid Oxide Fuel Cell ขนาด 100 kW ในประเทศ
ทางแถบ ยุโรป และ 25 kW ในประเทศญี่ปุนจํ านวน 2 โรง ระบบของ Solid oxide ส่วนมากแล้วจะใช้เซรามิก
(Ceramic) แทนอิเล็กตรอไลท์ชนิดเหลว (Liquid electrolyte) อุณหภูมิใช้งานของ Fuel Cell ชนิ ดนี้มีค่าสูงถึง
1 ,000 องศาเซลเซียส โดยประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าอาจสูงถึง 60% Solid Oxide Fuel Cell บางชนิดที่ใช้
มีลักษณะ เป็นท่อยาวๆ วางเรียงกัน หรือเป็นแผ่นบางๆ เช่นเดียวกั บฝากระป๋อง
       6 Fuel Cell ชนิดอื่นๆ
                  • Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) เป็น Fuel Cell ชนิ ดใหม่ โดยมันจะมีลักษณะคล้ายกับ Fuel Cell
ชนิด PEFC ตรงที่ทั้งสองชนิดใช้เป็น Membrane ชนิด Polymer เป็นอิเล็กตรอไลท์ อย่างไรก็ตามใน Fuel Cell
ชนิดนี้ตัวมั นเองจะเป็น Anode catalyst ดึงไฮโดรเจนออกจากเมททานอลเหลว (Liquid Methanol) Fuel Cell
ชนิดนี้ถูกคาดว่าจะมีประสิทธิภาพประมาณ 40% อุณหภูมิใช้งานประมาณ 50-80 องศาเซลเซียส และหากต้อง
การให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นต้องเพิ่มอุณหภูมิใช้งานให้สูงขึ้น
                  • Regenerative Fuel Cell เป็น Fuel Cell ชนิดใหม่อีกชนิดหนึ่ง สิ่งที่น่าสนใจของ Fuel Cell ชนิดนี้คือการ
เกิดวัฎจักรปิด (Closed loop) ในขั้นตอนการกำเนิ ดกํ าลังงาน (Power generation) กล่าวคือ นํ้ าจะถูกทำ ให้แตกตัว
เป็นไฮโดรเจนและออกซิ เจนด้วย Solar-powered electrolyser จากนั้นทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน จะถูกปล่อย
เข้าไปที่ตัวเซลล์ เกิดปฏิกิริยาเกิดเป็นน้ำ ความร้อน และกระแสไฟฟ้าขึ้นมา น้ำที่ได้ก็จะถูกส่งย้อนกลับไปที่
Solar-powered electrolyser อีกเพื่อทำให้แตกตัว เกิดกระบวนการเหมือนที่กล่าวมาข้างต้น

ปัจจุบัน เซลล์ชนิดนี้ NASA และกลุ่มวิจัยอื่นๆทั่วโลกสนใจศึกษาอยู่ โดยทั่วไปแล้วในปัจจุบันมี Fuel Cell มี
อยู่เพียง 5ชนิดแรกเท่านั้นที่ได้รับการประยุกต์ใช้งานต่างๆ กันไปตามคุณสมบัติเฉพาะตัวของมันส่วนชนิด
ที่เหลือยังอยู่ในระหว่างการวิจัยเพื่อใช้งานอุตสาหกรรม ซึ่งหากเราพิจารณาในแง่ของ อุณหภูมิขณะทำงานของ
Fuel Cell และความเหมาะสมในการใช้งานของ Fuel Cell แต่ละชนิด สามารถจํ าแนกได้ดังตารางต่อไปนี้

                                                                                             *CHP : Combined Heat and Power

ชนิด	อุณหภูมิ ขณะทำงาน(C)	ประสิทธิภาพ	ความเหมาะสมในการใช้งาน
1 . Alkaline Fuel Cell (AFC)	50-100	>70%	มักจะถู กใช้ในเครื่องยนต์ของยานอวกาศ (Apollo, Shuttle) แต่ก็สามารถใช้ใน เครื่องยนต์ทั่วไปและในเรือดำน้ำได้เช่นกัน
2. Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)	50-100	40-50%	ดีที่สุดสำหรับการใช้งานในรถยนต์และรถบัสคาดว่าน่าจะก้าวสู่ระดับอุตสาหกรรม ได้ประมาณปี ค.ศ 2000
3. Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)	~200	40-50%	ใช้ในระบบ CHP* เพื่ อเป็นแหล่งกำเนิด ไฟฟ้าขนาดกลาง (เช่น สถานีไฟฟ้าขนาด 200 kW.ของ IFC Corp. USA.)
4. Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)	~600	50-60%	ใช้ในระบบ CHP* เพื่ อเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ (1-2 MW ในระบบของรถพ่วงกํ าลังอยู่ในขั้นตอนการ ติดตั้งและทดสอบ )
5. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)	500-1000	50-60%	ใช้ในระบบ CHP* เพื่ อเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้ทุกขนาด (ตั้งแต่ 2 kW จนถึ ง หลายๆ MW) มีศักยภาพในการใช้งานสูง

สถานะภาพของ Fuel Cell ในปัจจุบัน ปัจจุ บันทั่วโลกให้ความสนใจศึกษาเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ Fuel cell อย่างแพร่หลายมากขึ้น มีทั้งใช้เป็นแหล่ง กำเนิดพลังงานในรถยนต์ทั้งขนาดเล็กจนไปถึงขนาดใหญ่ เช่น รถบัส เป็นต้น หรือใช้เป็นสถานีกำเนิดไฟฟ้าตั้งแต่ขนาดเล็กๆ ไม่กี่กิโลวัตต์จนถึงขนาดใหญ่ระดับเมกะวัตต์ได้

....................................................................................................................
.

พลังงานชีวมวล (Biomass Energy)

             พลังงานชีวมวลเป็นพลังงานที่ได้จากพืชและสิ่งปฏิกูลของสัตว์  พลังงานชีวมวลมีทั้งที่เป็นของแข็ง
ของเหลว  และก๊าซ เช่น ไม้ฟืน แอลกอฮอล์(alcohol) และชีวก๊าซ(biogas) เป็นต้น ไม้ฟืนเป็นพลังงานชีวมวล
ชนิดแรกที่มนุษย์นำมาใช้  ในการหุงต้มอาหารตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ มีการใช้แอลกอฮอล์ซึ่งได้จาก การหมัก
ผลไม้เป็นเครื่องดื่มเมื่อประมาณ 4500 ปีที่แล้ว  จนกระทั้งเกิดภาวะวิกฤตการณ์พลังงานในปี พ.ศ. 2516 จึง
ได้มี การนำสิ่งปฏิกูลอันได้แก่มูลสัตว์มาผลิตก๊าซชีวมวลในการหมัก ดังจะกล่าวในรายละเอียดต่อไป

          

1 พลังงานจากไม้

         ไม้เป็นวัสดุที่มีความสำคัญแก่มนุษย์มากที่สุด  ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบันและต่อไปในอนาคตซึ่งมีทั้ง
นำไปสร้างที่อยู่อาศัย ทำเฟอร์นิเจอร์และเครื่องใช้ ทำกระดาษและใช้เป็นไม้ฟืน เป็นต้น ไม้ที่ตัดได้ในแต่
ละปีทั่ว โลกจะถูกใช้เป็นไม้ฟืนเสียประมาณ 50 %
        
องค์ประกอบของไม้
          เนื้อไม้ประกอบด้วยสารประกอบต่างๆ มากมายซึ่งจะแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยที่สำคัญได้ดังนี้
      1.เซลลูโลส(cellulose) เป็นสารประกอบที่มีมากที่สุดของเนื้อไม้ คือประมาณ 50 % โดยมวล 
เซลลูโลสจะไม่ละลายในน้ำ ตัวทำละลายอินทรีย์สะเทิน(neutral organic solvent) เช่น เบนซีน 
แอลกอฮอล์และอิเธอร์ เป็นต้นแต่จะละลายได้ดีในกรดเลือและกรดกำมะถันเข้มข้น
      2.ลิกนิน(lignin) เป็นสารประกอบที่มีมากรองจากเซลลูโลสคือจะมี 23-33 % โดยมวลในไม้เนื้ออ่อน
และจะมี 16 - 25 %โดยมวลในไม้เนื้อแข็ง
      3.สารพิเศษ(extractive) เป็นสารประกอบที่เป็นคุณสมบัติของพันธ์ไม้แต่ละชนิด ได้แก่พวกน้ำมัน
หอม ไขมัน ยาง แป้ง เป็นต้น สารประกอบพวกนี้จะทำให้พืชแต่ละชนิดมีสี กลิ่น รส และความแข็งที่แตก
ต่างกันออกไป สารพวกนี้มีประมาณ 5 - 30 % โดยมวล
      4.สารส่วนน้อย(minor constrituent) เป็นสารประกอบที่ก่อให้เกิดเถ้าอันได้แก่สารประกอบพวก
 แคลเซียม โปแตสเซียม   ฟอสเฟส และซิลิกา เป็นต้น สารพวกนี้มีประมาณ 0.1 - 3 % โดยมวล

ขบวนการโพโลไรซิส (pyrolysis)
       เนื่องจากในเนื้อไม้มีน้ำ สารระเหย และน้ำมันยางอยู่เป็นจำนวนมาก ดังนั้นในการนำไม้สดไปใช้
เป็นไม้ฟืนโดยตรงจึงได้ความร้อนออกมาน้อยคือมีค่าความร้อนต่ำและยิ่งกว่านั้นยังทำให้เกิดปัญหาทาง
มลภาวะอากาสอย่างมากอีกด้วย

ตารางแสดงค่าความร้อนที่ได้จากไม้ที่มีค่าความชื้นต่างๆ กัน

ค่าความชื้น (%)	0	20	40	50	60	70	80	90
ค่าความร้อน(x10E4 kJ/kg)	2.03	1.63	1.22	1.02	0.82	0.61	0.41	0.18

        ในการแก้ไขปัญหาดังกล่าวสามารถทำได้โดยการนำไม้สดไปเผาที่อุณหภูมิ 160-430 องศาเซลเซียส
ในที่ปราศจากอากาศ ผลิตผลที่ได้เป็นของแข็งก็คือถ่านไม้ และที่เป็นของเหลวและก๊าซก็คือ กรดน้ำส้ม
(acetic acid) เมธานอล(methanol) ,อะซีโตน(acetone) และ เอสเตอร์(ester) เป็นต้น ขบวนการดัง
กล่าวข้างต้นเรียกว่าไพโรไลซีส

ขบวนการคาร์บอกซิโลไลซิส (Carboxylolysis)
           วิธีหนึ่งของการผลิตน้ำมันจากไม้เรียกว่า คาร์บอกซิโลไลซิส ซึ่งทำได้โดยการใช้ก๊าซคาร์บอนมอนอก
ไซด์ดึงออกซิเจนออกจากสารประกอบเซลลูโลส(C6H10O5)จนหมดคือ

                              C6H10O5  + CO      ---------->  C6H10O4  + CO2
                              C6H10O5  + 5CO     -----------> C6H10  + SCO2

2 พลังงานจากแอลกอฮอล์

          แอลกอฮอล์เป็นสารประกอบอินทรีย์ชนิดหนึ่งที่มีสถานะเป็นของเหลวที่ระเหยง่ายโดยมีสูตร
โครงส้รางเป็น CnH2n+1OH  แอลกอฮอล์ที่นิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงได้แก่เมธิลแอลกอฮอล์ หรือ เรียกว่า
เอธานอล (methanol,CH3OH) และเอธิลแอลกอฮอล์ หรือเรียกว่า (ethanol,C2H5OH) แอลกอฮอล์
อาจทำได้จากขบวนการกลั่นเชื้อเพลิงปิโตรเลียมหรือถ่านหินและขบวนการหมักผลิตผลจากพืช

การผลิตเมธานอล
       การผลิตเมธานอลแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามวัตถุดิบที่ใช้ในขบวนการผลิตคือ
      1.ผลิตจากก๊าซธรรมชาติและก๊าซสังเคราะห์ การผลิตเมธานอลจากวัตถุดิบกลุ่มที่นิยมใช้กันมากที่สุด
 กล่าวคือเมธานอลที่ผลิตได้ทั่วโลกส่วนใหญ่จะได้จากวัตถุดิบกลุ่มนี้ การผลิตจากก๊าซสังเคราะห์จะทำได้โดย
การผ่านก๊าซสังเคราะห์ไปยังเตาปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิประมาณ 400 องศาเซลเซียส ความดวามดัน 6-35 bar
ซึ่งจะมีลักษณะการเกิดเมธานอล 2 แบบ ดังสมการต่อไปนี้

                              CO2 + 3H2   -------------->  CH3OH + H2
                                       และ      CO + 2H2    -------------->   CH3OH
         สำหรับการผลิตเมธานอลจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งมีก๊าซมีเธนเป็นส่วนประกอบหลัก จะทำได้โดยการ
ออกซิไดซ์ (Oxidized) ก๊าซมีเธน คือ

                               2CH4 + O2 --------------> 2CH3OH

         และนอกจากนี้ก๊าซมีเธนยังสามารถใช้ในการผลิตก๊าซสังเคราะห์ได้อีกด้วยคือ

                               CH4 + H2O    ------------>  CO + 3H2
                               CH4 + 2H2O  ------------->  CO2 + 4H2
                               CO + H2O     ------------->  CO2 + H2
2. ผลิตจากไม้ การผลิตเมธานอลจากไม้ทำได้โดยการสังเคราะห์ไม้ในเตาปฏิกรณ์ ที่มีอุณหภูมิประมาณ 
330 องศาเซลเซียส ความดัน 100-200 bar เนื่องจากในเนื้อไม้ประกอบด้วยธาตุ C,F และ O เป็นส่วน
ใหญ่ ดังนั้นภายใต้ขบวนการสังเคราะห์ ไม้จะได้เมธานอลดังสมการคือ

                                2H2 + CO2 --------->  CH3OH

การผลิตเอธานอล
      การผลิตเอธานอลทำได้โดยใช้ขบวนการหมักผลิตผลจากพืชซึ่งมีสารคาร์โบไฮเดรต(carbohydrate) 
อันได้แก่พวก น้ำตาล แป้ง และเซลลูโลส ขบวนการหมักจะแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนคือ
          1. การเตรียมวัตถุดิบ วัตถุดิบที่ใช้อาจเป็นพวกน้ำตาล แป้ง หรือ เซลลูโลส ก็ได้ โดยการนำวัตถุดิบ
มาบดให้ละเอียดซึ่งมีขนาดประมาณเม็ดทรายหยาบหลังจากนั้นก็เติมน้ำลงไปด้วยอัตราส่วนน้ำต่อวัตถุดิบป่นเป็น
10 ต่อ 1 แล้วกวนให้ผสมจนเป็นเนื้อเดียวกัน ของผสมที่ได้นี้เรียกว่าน้ำเชื้อ(mash) นำน้ำเชื้อที่ได้ไปต้มโดย
ให้มีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 180-220 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาที สำหรับน้ำเชื้อที่ทำจากแป้งจะต้องเติม
มอลต์(malt) ลงไปด้วย เพื่อให้เอนไซม์ (alpha amylase enzyme) จากมอลต์ทำการย่อยสลายแป้งให้เป็น
น้ำตาล ส่วนน้ำเชื้อที่ทำจากเซลลูโลสจะต้องเติมกรดเจือจางเช่น กรดกำมะถันลงไปประมาณ8-10 % เพื่อทำ
ให้โครงสร้างโมเลกุลของเซลลูโลสแตกย่อยออกเป็นโครงสร้างโมเลกุลพวกน้ำตาลซึ่งง่ายแก่การที่จะย่อยสลาย
ในขั้นตอนต่อไป ระหว่างขบวนการย่อยสลายโครงสร้างของแป้งหรือเซลลูโลสให้เป็นพวกน้ำตาลนั้นจะต้องควบคุม
ความเป็นกรด-ด่างด้วยโดยให้มีค่า pH อยู่ระหว่าง 5.4-5.6 เพื่อป้องกันจุลินทรีย์ (micro organixm) พวก
แบคทีเรีย(bacteria) ปะปนลงไปเจริญเติบโต และขณะขบวนการย่อยสลายแป้งเป็นน้ำตาลจะต้องควบคุมอุณหภูมิ
ไว้ไม่ให้เกิน 75 องศาเซลเซียส เพราะจะทำให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายไม่ดี
          2. การหมัก ก่อนนำน้ำเชื้อที่ได้ข้างต้นมาทำการหมัก จะต้องตรวจสอบปริมาณน้ำตาลที่อยู่ในน้ำเชื้อ
เสียก่อนโดยการใช้ไฮโดรมิเตอร์ (Hydrometer) แล้วนำค่าที่อ่านได้มาหาปริมาณน้ำตาลจากตาราง 11.2

Specific gravity	Sugar Content(%)
1.000	0
1.0039	1
1.0078	2
1.0117	3
1.0156	4
1.0196	5
1.0236	6
1.0277	7
1.0317	8
1.0358	9
1.0400	10
1.0441	11
1.0483	12
1.0525	13
1.0568	14
1.0610	15
1.0653	16
1.0697	17
1.0741	18
1.0785	19
1.0829	20
1.1290	30
1.1785	40
1.2371	50

ตารางที่ 11.2 ปริมาณน้ำตาลที่อ่านจากไฮโดรมิเตอร์ ที่อุณหภูมิ 68 F

       ปริมาณน้ำตาลที่เหมาะกับการหมักที่สุดจะอยู่ในช่วง 10 - 19 % ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส
ในการหมักจะนำน้ำเชื้อที่เหมาะสมดังกล่าวข้างต้นมาใส่ยิสต์ (Yeast) ซึ่งยีสต์จะทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาล
ให้เป็นเอธานอลและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยการปล่อยเอนไซม์ (Zymase enzyme) เช่นการย่อย
สลายน้ำตาลกลูโคส (Glucose, C6H12O6) ดังสมการ

                        C6H12O6 + Zymase 2C2H5O + 2CO2

       เพื่อให้การหมักมีประสิทธิภาพสูง จะต้องควบคุมให้มีค่า pH อยู่ระหว่าง 4.5-5.0 และอุณหภูมิอยู่
ระหว่าง 25-30 องศาเซลเซียส ขณะเกิดการหมักปริมาณยิสต์และฟองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้น
ซึ่งก็หมายถึงปฏิกิริยาสลายน้ำตาลเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว อันจะทำให้น้ำเชื้อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นด้วย  เพื่อให้
ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ด้วยดี จึงต้องมีการระบายความร้อนออกไปด้วย เนื่องจากการหมักเพื่อให้ได้
แอลกอฮอล์โดยใช้ยีสต์นี้ จะเป็นการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Fermentation) ดังนั้น
ภาชนะที่ใช้ในการหมักจะต้องปกปิดเพื่อไม่ให้ถูกกับอากาศภายนอก แต่จะต้องให้มีการระบายก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นออกสู่ภายนอกได้ด้วย
      ยีสต์ที่ใช้ในการหมักโดยทั่วไปจะมี 2 ประเภทคือ ยีสต์ทำขนมปัง (Baker's Yeast) และยีสต์ทำ
เครื่องดื่ม (Brewer's Yeast) ยีสต์ประเภทหลังจะนิยมใช้มากกว่าเพราะให้ผลผลิตแอลกอฮอล์สูง เมื่อไม่
นานมานี้เองได้มีการพบแบคทีเรียชนิดไม่ใช้ออกซิเจน (Thermoanaerobactor ethanolicus) ซึ่งอาศัย
อยู่ในบ่อน้ำพุร้อนที่สวนสาธารณะแห่งชาติเยลโลสโตน์ ประเทศสหรัฐอเมริกา เนื่องจากแบคทีเรียชนิดนี้
สามารถเจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ดังนั้นเมื่อนำแบคทีเรียชนิดนี้มาใช้ในกระบวนการ
หมักจึงไม่ต้องมีการระบายความร้อนเลย ซ้ำยังมีประสิทธิภาพในการสลายน้ำตาลในช่วง pH ที่กว้างด้วย
นอกจากนี้ยังมีศักยภาพสูงในการย่อยสลายเซลลูโลสด้วย

      3. การกลั่น เนื่องจากผลิตผลที่เกิดจากการหมัก จะมีทั้งกากของแข็ง น้ำ และ แอลกอฮอล์ กากของแข็ง
สามารถแยกออกได้โดยการกรอง ส่วนน้ำและแอลกอฮอล์ซึ่งมีคุณสมบัติผสมกันได้ดีเป็นเนื้อเดียวกัน จะแยก
ออกจากกันได้โดยวิธีการกลั่นเท่านั้น โดยการอาศัยคุณสมบัติที่สารทั้ง 2 มีจุดเดือดต่างกัน คือ น้ำเดือดที่ 100
องศาเซลเซียส ส่วนเอธานอลเดือดที่ 80 องศาเซลเซียส เพื่อลดต้นทุนการผลิต อาจทำได้โดยใช้พลังงานความ
ร้อนจากดวงอาทิตย์ในกระบวนการกลั่น
        เพื่อให้ได้แอลกอฮอล์ที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นก็สามารถทำได้โดยการนำไปกลั่นซ้ำอีกหลายวิธีเช่น วิธีดูดซึม
(absorption) การสลายน้ำ(dehydration) และการสกัด(extraction)
           1.วิธีดูดซึม ทำได้โดยการผ่านไอที่ได้จากการต้มไปยังสารที่มีคุณสมบัติดูดซึมน้ำ เช่น แคลเซียมซัล
เฟต (calcium sulphate,CaSO4)หลังจากนั้นก็ผ่านไปยังหอควบแน่นต่อไป
           2.วิธีสลายน้ำ ทำได้โดยการผ่านของเหลวที่ได้จากการกลั่นไปยังสารสลายน้ำ อันได้แก่ปูนขาว(line,CaO)
ซึ่งปูนขาวจะทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วกลายเป็นแคลเซียมไฮดรอกไซด์(calcium hydroxide,Ca(OH)2) ที่ไม่ละลาย
ในแอลกอฮอล์ หลังจากเทแอลกอฮอล์บริสุทธิ์ที่ได้ออกไปแล้ว ก็นำ Ca(OH)2ไปเผารที่อุณหภูมิ 155-175 
องศาเซลเซียส ก็จะได้ CaO กลับคืนมา
           3.วิธีสกัด ทำได้โดยการผ่านของเหลวที่ได้จากการกลั่นไปยังสารแยกน้ำออกจากแอลกอฮอล์ เช่น
 เบนซิน หลังจากทิ้งไว้สักครู่ก็จะเกิดรอยแยกระหว่างชั้นของเหลวผสม 2 กลุ่มคือ เบนซินกับแอลกอฮอล์ซึ่ง
เรียกว่า กาโซฮอล(gasohal) และน้ำกับแอลกอฮอล์โดยกาโซฮอลจะอยู่ตอนบนซึ่งสามารถเทแยกออกไปใช้
เป็นเชื้อเพลิงต่อไปได้เลย


     

3 พลังงานจากชีวก๊าซ

          ชีวก๊าซเป็นผลิตผลที่เกิดจากการสลายตัวของสารอินทรีย์ ภายใต้การหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน 
ชีวก๊าซจะประกอบด้วยมีเธน 50-70 % คาร์บอนไดออกไซด์ 25-45 % นอกนั้นเป็นส่วนประกอบจำนวน
เล็กน้อยได้แก่ไฮโดรเจน,ไนโตรเจน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ โดยมีสมการการเกิดเป็น

สมการการหมักข้างต้น จะประกอบขึ้นด้วย 2 ขบวนการคือ ขบวนการเกิดกรด(acid- forming) และตาม
ด้วย ขบวนการเกิดก๊าซ(gas-forming) เช่นขบวนการย่อยสลายน้ำตาลกลูโคส ดังสมการต่อไปนี้


การที่จะผลิตชีวก๊าซให้ได้ผลดีจะต้องคำนึงถึงปัจจัยที่สำคัญต่อไปนี้คือ

         1. สารอินทรีย์ที่ใช้เป็นวัตถุดิบในขบวนการหมักจะเป็นพวกสิ่งปฏิกูลได้แก่พวกมูลสัตว์จากโรง
เลี้ยงสัตว์เช่น สุกรโค และกระบือ เป็นต้น
         2.จุลินทรีย์ที่ใช้ในการย่อยสลายเป็นพวกแบคทีเรียที่ผลิตมีเธน(bacteria)
         3.จะต้องป้อนวัตถุดิบเข้าไปอย่างต่อเนื่องหรือสม่ำเสมอ และกวนผสมให้เข้ากับของเดิมเพื่อให้
สัมผัสกับแบคทีเรีย
         4.ภายใต้ภาชนะหมักจะต้องอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมคือ ไม่มีสารที่เป็นพิษแก่แบคทีเรีย มีอุณหภูมิ
อยู่ระหว่าง 29-35 องศาเซลเซียส และมี pH อยู่ระหว่าง 6.8-7.2
         5.ระยะเวลาสิ้นสุดของการเน่าสลาย(detention time)จะอยู่ระหว่าง 2- วันขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่ง
ปฏิกูล และรูปแบบของการหมัก


          รูปแบบของการหมักที่นิยมใช้กันมากที่สุดมี 3 แบบคือแบบถังเดี่ยวชนิดย่อยมาตราฐาน
(standard-rate digestion,single-stage) แบบถังเดี่ยวชนิดย่อยเร็ว(high-rate digestion,
single-stage)และแบบถังคู่(two-stage)
           1 แบบถังเดี่ยวชนิดย่อยมาตราฐาน เป็นแบบที่ใช้ถังหมักเพียง 1 ใบวัตถุดิบที่ใส่เข้าไปไม่
ต้องให้ความร้อนและกวนผสม การหมักแบบนี้จะใช้เวลาเนาสลาย 30-60 วัน ระหว่างการหมักจะแบ่ง
พื้นที่ภายในถังออกเป็น 3 เขตคือ ชั้นไข(scum layer) เป็นเขตที่ประกอบด้วยไขมันและน้ำมันลอยอยู่
ด้านบน แต่จะปล่อยให้ก๊าซมีเธนทะลุผ่านไปได้ ชั้นกากปฏิกูลแห้ง(supernatant zone) เป็นเขตที่
ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งที่เกิดจากการย่อยสลาย วัตถุดิบใหม่จะถูกใส่เข้ามาในถังที่ชั้นนี้ ชั้นย่อย
สลาย(active digestive zine) เป็นชั้น ที่เกิดปฏิกิริยาย่อยสลาย
          2. แบบถังเดี่ยวชนิดย่อยเร็ว เป็นแบบที่ใช้ถังหมักเพียง 1 ใบ วัตถุดิบที่ใส่เข้าไปจะถูกกวนให้
ผสมกับของเดิมอยู่ตลอดเวลาพร้อมกับให้ความร้อนด้วยคือให้มีอุณหภูมิระหว่าง 29-35 องศาเซลเซียส 
การหมักแบบนี้จะใช้เวลาเน่าสลายประมาณ 15 วัน หรือน้อยกว่านี้การหมักแบบนี้จะให้ผลผลิตดีกว่าแบบ
ชนิดย่อยมาตราฐานประมาณ 3-5 เท่า
          3.แบบถังคู่ เป็นแบบที่ใช้ถังหมัก 2 ใบ ถังแรกใช้สำหรับการหมักซึ่งจะใช้รูปแบบของถังเดียว
ชนิดย่อยเร็ว ส่วนอีกถังหนึ่งจะนำวัตถุดิบจากถังแรกมาทำให้มีความเข้มข้นขึ้นแล้วทำการหมักต่อไปอีกซึ่ง
จะใช้รูปแบบของถังเดี่ยวชนิดย่อยมาตราฐาน

        ในการออกแบบถังหมักย่อยชนิดเร็วจะต้องคำนึงถึง
          1.การให้ความร้อนและการกวนวัตถุดิบ ซึ่งจะต้องกระทำไปพร้อมๆกัน ในการออกแบบถังจะมีทั้ง
แบบให้ความร้อนภายนอกและภายในหรือจะใช้ก๊าซร้อนผ่านเข้าไปในถังหมักก็ได้
          2.การระบายก๊าซและกากจากการหมัก เนื่องจากถังหมักจะต้องปิดสนิทไม่ให้อากาศเข้าได้ในการ
ออกแบบถังจะมีทั้งแบบฝายึด(fixed cover) และฝาลอย(floating cover) ก็ได้

โครงการวิจัยและพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่เหมาะกับภูมิอากาศเขตร้อนชื้น

วัตถุประสงค์

      เพื่อสนับสนุนให้มีการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้งานภายในประเทศและในกลุ่มประเทศอาเซียนมากขึ้น
        โดยการพัฒนาเซลล์และแผงเซลล์ที่เหมาะสมกับการใช้งานในสภาวะอากาศร้อนและชื้นอย่างประเทศ
        ไทย
      เพื่อการวิจัยเซลล์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิกอน ให้ราคาต้นทุนการผลิตต่ำลง และมีประสิทธิภาพการทำงาน
        เพิ่มขึ้นภายใต้การใช้งานในเขตร้อนชื้น
      เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตเซลล์อะมอร์ฟัสซิลิกอน โดยผลงานวิจัยเบื้องต้นเป็นพื้นฐานในการ
        ผลิตเซลล์ให้คงมีประสิทธิภาพการทำงานดีเช่นเดียวกับเซลล์จากงานวิจัย
      เพื่อวิจัยและพัฒนาแผงในเรื่องของโครงสร้างและวัสดุ ที่เหมาะสมกับการใช้งานในเขตร้อน เพื่อเพิ่ม
        ความคงทนและขยายอายุการใช้งานวัสดุที่ต้องปรับปรุงใหม่
      เพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมการประกอบแผงเซลล์ โดยร่วมมือกับบริษัทเอกชนรายหนึ่งในโครงการ
        โดยใช้เทคโนโลยีที่ได้พัฒนาขึ้นจากผลการวิจัยของโครงการ

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิกอน ที่ใช้เป็นต้นแบบของงานวิจัยของโครงการฯ

นักวิจัย         

1. ดร. พอพนธ์   สิชฌนุกฤษฏ์	สวทช.
2. นายชาตรี   ตั้งอมตะกุล	สวทช.
3. นายกอบศักดิ์   ศรีประภา	สวทช.
4. นายปกรณ์   สุพานิช	สวทช.
5. นายธานินทร์   วรรณะ	สวทช.
6. นายชาญณรงค์  ภิรมย์จิตร	สวทช.

ที่ปรึกษาโครงการ

          รศ.ดร.ดุสิต เครืองาม อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

แผนงานโดยย่อ

          เป็นโครงการที่เน้นด้านการวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ การประกอบเป็นแผง การพัฒนาเทคโนโลยี
การผลิตขนาดย่อมเชิงสาธิต (Pilot Plant) ประมาณการผลิต 150 กิโลวัตต์ตลอดระยะการ เพื่อเป็นแนว
ทางการผลิตเต็มรูปแบบในเชิงพาณิชย์เผยแพร่สู่สาธารณชนต่อไปในอนาคต โดยมีการดำเนินโครงการ
ดังนี้

ปีที่ 1	เน้นการสร้างเสริมบุคลากร ผู้มีความสามารถตรงตามความต้องการพร้อมไปกับการ เตรียมสถานที่ ห้องวิจัยทดลอง การจัดซื้อเครื่องมือให้เสร็จทันกับการปฏิบัติงานของ เจ้าหน้าที่ ที่จะกลับมาจากการไปฝึกอบรม
ปีที่ 2-4	การทำการวิจัยสร้างต้นแบบเซลล์ และพัฒนาแผงเซลล์ให้ได้ตามวัตถุประสงค์
ปีที่ 3-4	พัฒนาระบบการผลิตแบบต่อเนื่องด้วยอัตราการผลิต 75 กิโลวัตต์ต่อปี และถ่ายทอดเทค โนโลยีการประกอบแผงเซลล์ให้กับหน่วยงานที่รับดำเนินงาน

งบประมาณ

          งบประมาณรวมตลอดโครงการ เป็นเงิน 205 ล้านบาท ส่วนที่ขอรับการสนับสนุนจากกองทุนฯ
เฉพาะในส่วนค่าครุภัณฑ์ เป็นจำนวนเงินทั้งสิ้น 90 ล้านบาท

ระยะเวลาโครงการ

          4 ปี นับตั้งแต่วันที่ลงนามในหนังสือยืนยัน

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

ประโยชน์ทางด้านเทคโนโลยี
สามารถสร้างต้นแบบเซลล์ที่เหมาะสมกับการใช้งานในประเทศไทย โดยใช้เทคโนโลยี
     ของตนเองได้
เพิ่มขีดความสามารถด้านการวิจัย พัฒนาและวิศวกรรมทางเทคโนโลยีสาขาเซลล์แสงอาทิตย์
    ให้กับ ภาครัฐและเอกชน
การพัฒนากำลังคนสำหรับงานวิจัยพัฒนาและวิศวกรรมทางเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ อันเป็น
    สาขาขาดแคลน
ผลตอบแทนจากการขายหรือถ่ายทอดเทคโนโลยีและจากสิทธิบัตร

ประโยชน์ต่ออุตสาหกรรม
กระตุ้นให้เกิดอุตสาหกรรมการผลิต การขาย และการส่งออกเซลล์แสงอาทิตย์ ประโยชน์
    ต่อสังคม และสิ่งแวดล้อม
สามารถผลิตพลังงานที่สะอาด เพื่อตบสนองต่อความต้องการของประเทศ อีกทั้งยังช่วยลด
    ภาระของ กฟผ.  ในการจัดหาพลังงานเสริมเพิ่มให้กับผู้บริโภคในช่วงเวลาความต้องการใช้
    ไฟฟ้าสูงระหว่าง 9.00-16.00 น.
มีการสร้างงาน สร้างรายได้ให้กับประชาชน และในระดับประเทศ เป็นการเพิ่มรายได้จาก
    การส่ง ออกของเซลล์ แผงเซลล์ หรืออย่างน้อยก็ลดการนำเข้าน้ำมัน

ประโยชน์จากการผลิตพลังงานโดยไม่ปล่อยสารพิษ

SOx		0.25	บาท/กิโลวัตต์-ชม.
NOx		0.20	บาท/กิโลวัตต์-ชม.
CO2		0.10	บาท/กิโลวัตต์-ชม.
จากการไม่ใช้เชื้อเพลิง		1.50-3.00	บาท/กิโลวัตต์-ชม.
จากการผลิตพลังงาน	250 กิโลวัตต์	600	บาท/กิโลวัตต์
	300 กิโลวัตต์	500	บาท/กิโลวัตต์

(ก) เครื่องจักรที่ใช้ผลิต Solar Cell ชนิด a-Si:H	(ข) เมื่อเกิด Plasma ขณะเคลือบฟิล์มบาง a-Si:H
(ค) Gas Cabinet ใช้บรรจุ gas อันตราย	(ง) เครื่อง Electricใช้ควบคุมเครื่องจักรที่ใช้ผลิต Solar Cell
(จ) เครื่องทดสอบประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์	(ฉ) ฟิล์มบาง a-Si:H ขนาด 30x40 cm2 ที่เคลือบได้