2. พลงงาน และสงแวดลอม

ประยร สงสรฤทธกล สาขาวชาฟสกส

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

เนอหา • พลงงานคออะไร?

• Energy Source/แหลงพลงงาน – ซากดกดาบรรพ

• Energy Crisis/สภาวะวกฤตทางพลงงาน

• Green House Effects/ปรากฏการณเรอนกระจก

• Global Warming/สภาวะโลกรอน

• Energy Source/แหลงพลงงาน - พลงงานทางเลอก

เอกสารอางอง สารานกรมพลงงานทดแทน (กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน)

สามารถ download ไดท http://webkc.dede.go.th/testmax/node/1326

The Romance of Energy

กฎขอท 1 : วตถจะคงสภาพการเคลอนทจนกระทงมแรงมากระทา กฎขอท 2 : การเปลยนแปลงการเคลอนทขนตรงกบแรงทกระทา (ทงขนาดและทศทาง) กฎขอท 3 : ทกแรงทกระทาตอวตถจะมแรงกระทากลบในทศตรงกนขามและมขนาดทเทากน

The Romance of Energy

θcosSFSFW =⋅=

S

)2

)(()2

)((22

tvt

tvmatma ==

)2

(2mv

=

งานทกระทา = พลงงานจลน

The Romance of Energy

พลงงาน (Energy)?

• พลงงาน คอ ความสามารถในการทางาน

• พลงงานกอใหเกดแรงหรอความรอน

• พลงงาน เปนทรจกและปรากฎหลากหลายชอหรอ

รปแบบ เชน พลงงานจนล พลงงานศกย ความ

รอน ฯ

หนวยวดพลงงาน

• หนวยในระบบ SI

– จล (Joule หรอชอยอ J)

• หนวยทใชทวไป

– แคลลอร (Calorie, 1 Cal = 4.184 J)

– กาลง x เวลา เชน kW-h

พลงงานเพออะไร?

ความรอน

แสงสวาง

แรง (เชงกล + แมเหลกไฟฟา)

www.energy.co.th

พลงงาน?

พลงงานทดแทน คอ พลงงานทมาจากแหลงธรรมชาตทไมมวนหมดสน (เทยบ

อายของคน) ไดแก ดวงอาทตย ลม ฝน คลน กระแสนาขนนาลง และความรอนใตพภพ

เชอเพลงซากดกดาบรรพ ไดแก ปโตรเลยม (นามนดบ และกาซ

ธรรมชาต) และถานหน

พลงงานสนเปลอง คอ พลงงานทมาจากแหลงธรรมชาตทไมวนหมดสน คอ

พลงงานทไดจาก เชอเพลงซากดกดาบรรพ เชอเพลงนวเคลยร เชอเพลงชวภาพ และ

เชอเพลงชวมวล เปนตน

พลงงานทางเลอก มความหมายทคลมเครอ และเปลยนไปตามสถานการณ ตาม

กาลเวลา เชน ในอตด ถานหนเคยเปนพลงงานทางเลอกของฟน ปโตรเลยมเคยเปน

พลงงานทางเลอกของไขปลาวาฬ ในปจจบน พลงงานทางเลอก หมายถงพลงงานทไดจาก

กระบวนการททาใหเกดผลกระทบตอสงแวดลอมนอย (มการปลดปลอย

คารบอนไดออกไซดในปรมาณทตา)

ปโตรเลยม ปโตรเลยม (Petroleum) มาจากรากศพทภาษาละตน 2 คา คอ เพทรา (Petra)

แปลวา หน และโอลอม (Oleum) แปลวา นามน รวมกนแลวมความหมายวา

นามนทไดจากหน

ปโตรเลยมเปนสารผสมของสารประกอบไฮโดรคารบอนและสารอนทรยหลาย

ชนดทเกดตามธรรมชาตทงในสถานะของเหลวและแกส ไดแก

• นามนดบ (Crude oil) และ

• กาซธรรมชาต (Natural gas)

ปโตรเลยม - การกาเนด

การกาเนดปโตรเลยมเกดขนจากการสลายไฮโดรคารบอนดวย

ความรอนในปฏกรยาดดความรอนเปนหลกทอณหภม และ/หรอ ความดนสง หลายปฏกรยา

ซากดกดาบรรพของอนทรยวตถในชนหนตนกาเนด (source rock)

เคอโรเจน ปโตรเลยม

ความรอน ความดน

ความรอน ความดน

แกส นามน

ปโตรเลยม - การเคลอนยาย ชนหนตนกาเนด

การเคลอนยายครงแรก

แกสธรรมชาต นามนดบ

ชนหนกกเกบ ซงมรพรนมากกวา

โครงสรางปโตรเลยม นา

การเคลอนยายครงทสอง

ชนลางสด

ชนบนสด

ปโตรเลยม - หนปดกน

การเคลอนตวของเปลอกโลกทาใหชนหนททบซอนกนอยโกงตว บางสวนเกดราวเปนรอยเลอน และมโอกาสททาใหเกดชนหนเนอละเอยดทสามารถกนการเคลอนยาย เรยกวาหนปดกน (seal rock) ซงจะปดอยดานบนของหนกกเกบ (reservoir rock) เกดเปนโครงสรางปโตรเลยม

ปโตรเลยม - ระบบปโตรเลยม

หนตนกาเนด หนปดกน หนกกเกบ

โครงสรางปโตรเลยม การเคลอนยาย

ระบบปโตรเลยม

ปโตรเลยม – Crude oil นามนดบ จากแหลงตาง ๆ อาจมสมบตทางกายภาพแตกตางกน เชน

มลกษณะขนเหนยว จนถงหนดคลายยางมะตอย มสเหลอง เขยว นาตาลจนถง

ดา มความหนาแนน 0.79 – 0.97 g/cm3

นามนดบ มองคประกอบสวนใหญเปน

สารประกอบไฮโดรคารบอนประเภทแอลเคน

และไซโคลแอลเคน อาจมสารประกอบของ

N , S และสารประกอบออกไซดอน ๆ

ปนอยเลกนอย

ปโตรเลยม – Natural Gas & Condensate กาซธรรมชาต (Natural gas) มองคประกอบหลกคอ สารประกอบ

ไฮโดรคารบอนทมคารบอนในโมเลกล 1 – 4 อะตอมประมาณรอยละ 95 ทเหลอ

เปนแกสไนโตรเจนและคารบอนไดออกไซดอาจมแกสไฮโดรเจนซลไฟดปนอยดวย

แกสธรรมชาตอาจมสถานะเปนของเหลวเรยกวา กาซธรรมชาตเหลว

(Condensate) ประกอบดวยไฮโดรคารบอนเชนเดยวกบแกสธรรมชาต แตม

จานวนอะตอมคารบอนมากกวา เมออยในแหลงกกเกบใตผวโลกทลกมากและม

อณหภมสงมากจะมสถานะเปนกาซ แตเมอนาขนบนถงระดบผวดนซงมอณหภม

ตากวา ไฮโดรคารบอนจะกลายสภาพเปนของเหลว

ปโตรเลยม – Natural Gas & Condensate

กาซธรรมชาต (Natural gas) กาซมเทน (methane;CH4)

กาซอเทน (ethane; C2H6)

กาซโพรเพน (propane;C3H8)

กาซบวเทน (butane; C4H10)

NGV (Natural Gas Vehicles) หรอ

CNG (Compressed Natural Gas)

LPG (Liquefied petroleum gas)

กาซธรรมชาตเหลว/ กาซโซลนธรรมชาตเหลว (condensate) กาซเพนเทน (pentane; C5H12)

กาซเฮกเทน (hextane; C6H14)

กาซเฮปเทน (heptane; C7H16)

กาซออกเทน (octane; C8H19)

ปโตรเลยม – ชวงเวลาการเกด (ตวอยาง)

ปโตรเลยม - การสารวจ

การสารวจปโตเลยม จาเปนอยางยงทจะตองสารวจวาระบบ

ปโตรเลยมมความสมบรณหรอไม หากบรเวณใดทสารวจพบองคประกอบทงหาของระบบ

ปโตรเลยม จะนาไปสความสาเรจในการสารวจ หากระบบไมสมบรณจะทาใหไมมโอกาสพบปโตรเลยม

หนตนกาเนด หนปดกน หนกกเกบ

โครงสรางปโตรเลยม การเคลอนยาย

ระบบปโตรเลยม

ปโตรเลยม - การสารวจ วธการสารวจธรณฟสกส เพอหาแอง

สะสมตะกอนทมศกยภาพและโครงสราง

ปโตรเลยม • การสารวจเสนแรงโนมถวง (Gravity

Survey)

• การสารวจเสนแรงแมเหลกโลก

(Magnetic Survey)

• การสารวจคลนไหวกระเทอน

(Seismic Survey)

ปโตรเลยม - หลมสารวจ เมอพบแองสะสมตะกอนทมศกยภาพและโครงสรางปโตรเลยม

จาเปนตองเจาะหลมสารวจเพอการพสจน โดยมขนตอนดงน • การกาหนดตาแหนง ซงอาศยทงวทยาศาสตรและโชค โดยทวไป

มกจะกาหนดอยบนสวนทหนาทสดของปโตรเลยม

• ตดตงแทนเจาะ กานเจาะ และหวเจาะ

• ดาเนนการเจาะ โดยจะมการอดน าโคลนลงไปในกานเจาะเพอ

ควบคมความดนภายในหลม และเพอหลอลนและลดความรอนของ

หวเจาะ • นาเอาเศษหนทขนมา และรองรอยของปโตรเลยมทอาจตดขนมา

ปโตรเลยม - การประเมน เมอเจาะถงความลกทกาหนดและพบรองรอยปโตรเลยม จะมการ

ดาเนนการตอไป คอ • ทาการ well logging โดยการวดหาคณสมบตทางกายภาพของชน

หน เพอใหรวาเปนชนปโตรเลยมหรอชนน า

• หากเปนชนปโตรเลยม จะใชเครองวดแรงดนเกบตวอยางปโตรเลยม

และอตราการไหลของปโตรเลยม • เจาะหลมประเมนผล เพอหาขอบเขตของโครงสรางกกเกบทแนนอน

ซงจะนาไปสการประเมนปรมาณสารองและความสามารถในการ

ผลตของแหลงทคนพบ

ปโตรเลยม - หลมผลต เมอไดคนพบแหลงปโตรเลยมทมปรมาณสารองคมคาตอการผลต จะม

การดาเนนผลตในขนตอนตอไปน • วางแผนการผลตกาหนดอตราการผลตและ ออกแบบตดตงอปกรณ

การผลต

• ดาเนนการเจาะหลมผลต ตอทอไปยงศนยผลตเพอการแยก

สวนประกอบ • สาหรบแหลงแกสธรรมชาต ตองแยกสงเจอปน (นา และแกสเหลว)

กอนสงไปตามทอ • สาหรบแหลงนามนดบ ตองแยกสงเจอปน (นา แกสและแกสเหลว)

กอนขนสงนามนดบไปโรงกลน

ปโตรเลยม - หลมผลต การเพมกาลงการผลตทาไดหลายวธ ดงตอไปน • การอดน าหรอแกสธรรมชาตไปในแหลงเกบ (enhanced oil

recovery)

• การใชปมโยกดดนามนดบ และการอดแกสธรรมชาตเขาไปในทอ

ผลตเพอไลน ามนดบขนมา (artificial lift) • การทาใหหนแตกหรอใชกรดไปขยายรอยแยกในชนหน เพอทาให

เกดการไหลของนามนดบดขน

หลมสารวจและหลมผลตปโตรเลยมทเลกผลตตองมการปรบสสภาพเดม

ปโตรเลยม – ในประเทศไทย

พ.ศ. 2461 ชาว อ.ฝางพบนามนดบ เจาหลวงเมองสงขดบอกกนามนเรยกวา “บอเจาหลวง” หรอ “บอหลวง”

พ.ศ. 2464 กรมรถไฟเรมสารวจนามนและถานหนเพอใชแทนถานหน

พ.ศ. 2481 กรมทางหลวงรบโอนงานการสารวจจากกรมรถไฟ และไดกลนนามนเพอเอายางมะตอย

พ.ศ. 2491 กรมโลหกจ(กระทรวงอตสาหกรรม) รบโอนงานจากกรมทางหลวง

พ.ศ. 2497 กรมโลหกจสารวจนามนบรเวณลมนาเจาพระยา

ปโตรเลยม – ในประเทศไทย พ.ศ. 2499 กรมโลหกจโอนแหลงพลงงานฝางใหกรมการพลงงาน

ทหารเพอสรางโรงกลนนามนเพอกจการทหาร

พ.ศ. 2500 กรมโลหกจเจาะหลมสารวจ 3 หลมบรเวณ จ.อยธยา แตไมพบนามน

พ.ศ. 2505 กรมโลหกจยายมาสงกดกระทรวงพฒนาการแหงชาต และเปลยนเปนกรมทรพยากรกรณ และไดใหบรษท Union Oil (Unocal) ไดสทธสารวจนามนในภาคอสาน และภาคใต ภายใตกฎหมายวาดวยการสงเสรมการลงทนและกฎหมายวาดวยเหมองแร

พ.ศ. 2511 กรมทรพยากรธรณใหบรษท Amoco, Gulf Oil, Conoco, Union Oil, BP, Tenneco ไดรบอาชญาบตรพเศษสาหรบการสารวจปโตรเลยมในอาวไทย

ปโตรเลยม – ในประเทศไทย

พ.ศ. 2514 ม พ.ร.บ.ปโตรเลยม และ พ.ร.บ.ภาษเงนไดปโตรเลยม

และไดเปลยนอาชญาบตรพเศษเปนการสมปทาน

พ.ศ. 2514 บรษท Conoco เจาะหลมสารวจ Surat-1 พบนามนและ

แกสธรรมชาตเปนครงแรกในอาวไทย

พ.ศ. 2515 บรษท Union Oil เจาะหลมสารวจ 12-1 (เอราวณ) ใน

อาวไทยพบแกสธรรมชาต

ปจจบน กรมทรพยากรธรณถกแบงเปน 3 กรม และหนวย

ราชการทดแลปโตรเลยมคอกรมเชอเพลงธรรมชาต

สงกดกระทรวงพลงงาน

ปโตรเลยม – ในประเทศไทย

ปโตรเลยม – ในประเทศไทย

ปโตเลยม :หอกลน

ปโตเลยม :หอกลน

ถานหน ถานหน คอ หนตะกอนชนดหนงทเกดจากการตกตะกอนสะสมของซาก

พชในยคดกดาบรรพเปนเวลายาวนานหลายลานป จนตะกอนนนได

เปลยนสภาพไปและมองคประกอบสวนใหญเปนธาตคารบอน โดยม

ธาตอนๆทงทเปนกาซและของเหลวปนอยดวยในสดสวนทนอยกวาและ

เปนแรเชอเพลงสามารถตดไฟได มสนาตาลออนจนถงสดา มทงชนดผว

มนและผวดาน นาหนกเบา

องคประกอบดวยธาตทสาคญ 4 อยางไดแก

คารบอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซเจน

นอกจากนน มธาตหรอสารอน เชนกามะถน

เจอปนเลกนอย ถานหนทมจานวนคารบอนสง

และมธาตอน ๆ ตา เมอนามาเผาจะใหความรอนมาก

ถอวาเปนถานหนคณภาพด (wikipedia)

ถานหน ถานหน สามารถแยกประเภทตามลาดบชนไดเปน 5 ประเภท คอ

1. พต (Peat)

2. ลกไนต (Lignite)

3. ซบบทมนส (Subbituminous)

4. บทมนส (Bituminous)

5. เซมแอนทราไซต (Anthracite)

(wikipedia)

ถานหน พต (Peat) เปนขนแรกในกระบวนการเกดถานหน ประกอบดวยซากพชซง

บางสวนไดสลายตวไปแลว แตบางสวนยงสลายตวไมหมด ยงมองเหนเปนลา

ตน กง หรอใบ มสนาตาลถงสดา มปรมาณคารบอนตา ประมาณรอยละ 50-60

โดยมวล มปรมาณออกซเจนและความชนสงแตสามารถใชเปนเชอเพลงได

ลกไนต (Lignite) เปนถานหนทมสนาตาลผวดาน มซากพชหลงเหลออย

เลกนอย มคารบอน 60-75% มออกซเจนคอนขางสง มความชนสงถง 30-70%

เมอตดไฟมควนและเถาถานมาก มความชนมาก เปนถานหนทใชเปนเชอเพลง

สาหรบผลตกระแสไฟฟา บมใบยาสบ

ซบบทมนส (Subbituminous) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาลกไนต

มสนาตาลถงสดา ผวมทงดานและเปนมน มทงเนอออนและเนอแขง มความชน

ประมาณรอยละ 25-30 มคารบอนสงกวาลกไนต เปนเชอเพลงทมคณภาพ

เหมาะสมในการผลตกระแสไฟฟาและงานอตสาหกรรม (wikipedia)

ถานหน บทมนส (Bituminous) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาซบบทมนส

เนอแนน แขง มสนาตาลถงสดาสนท ประกอบดวยชนถานหนสดามนวาว ใช

เปนเชอเพลงเพอการถลงโลหะ และเปนวตถดบเพอเปลยนเปนเชอเพลงอนๆ

เซมแอนทราไซต (Anthracite) เปนถานหนทใชเวลาในการเกดนานกวาบท

มนส มลกษณะดาเปนเงา มนวาวมาก มรอยแตกเวาแบบกนหอย มปรมาณ

คารบอนประมาณรอยละ 90-98 ความชนตาประมาณรอยละ 2-5 มคาความ

รอนสงแตตดไฟยาก เมอตดไฟใหเปลวไฟสนาเงน ไมมควน ใชเปนเชอเพลงใน

อตสาหกรรมตางๆ

(wikipedia)

โรงไฟฟาใชเชอเพลงซากดกดาบรรพ

โรงไฟฟาพลงงานความรอน

- กอนหนาใช ลกไนต (คณภาพตา)

- ปจจบนใช บทมนส (นาเขา)

- ตางประเทศใชเชอเพลงนวเคลยร

- เรมมการนาขยะ & ชวมวลมาใช

เปนเชอเพลง

(ทมา : std.kku.ac.th)

โรงไฟฟาใชเชอเพลงซากดกดาบรรพ

(ทมา : std.kku.ac.th)

โรงไฟฟากงหนกาซ

- เครองยนตสนดาปภายใน ทาให Generator 1 ผลตกระแสไฟฟา

- ไอเสยสงไปตมนาผลตไอนาแรงดนสง ทาให Generator 2 ผลตกระแสไฟฟา

โรงไฟฟาใชเชอเพลงซากดกดาบรรพ

(ทมา : std.kku.ac.th)

โรงไฟฟาดเซล

- อาศยการสนดาปของนามนดเซล

- ตนทนแพงสด

Solar cells

Geothermal

Solar thermal

Biomass (Elec.)

Biomass (Fuel)

Wind

Wave and tidal Power plants

Hydro power

Renewable Energy

Non-renewable Energy

World Energy Consumption In exajoule (10E18 J) = 34.12million tons of coal equivalent units

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 -10 -30 2050

Energy Crisis

Energy Crisis World Energy Consumption

การใชพลงงานแยกตามสาขาเศรษฐกจไทย

(ทมา : กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน - http://www4.dede.go.th/dede/) 1 ktoe = 11,630,000 kWh

(Kilo-ton oil equivalent)

การใชพลงงานแยกตามชนดเชอเพลง ตมยากง

ราคา WTI Crude oil (Nymex)

(ทมา : http://www.bloomberg.com/markets/commodities)

ทมา : http://ourfiniteworld.com/2012/04/16/the-myth-that-the-us-will-soon-become-an-oil-exporter/

$ US/barrel

Green House Effects

Green House Effects

Green House Effects • แสงจากพระอาทตยมความยาวคลนประมาณ 0.2-4 ไมโครเมตร (UV-

Visible-IR) สอดคลองกบอณหภมผวพรอาทตยประมาณ 6000 K

• ประมาณ 30% พลงงานของแสงอาทตยสะทอนกลบ

• หากไมมปรากฏการณเรอนกระจก อณหภมบนผวโลกควรจะมคา -18 °C • เนองจากปรากฏการณเรอนกระจกทาใหอณหภมบนผวโลกสงเพยงพอท

ทาใหสงมชวตอาศยอยบนผวโลกได • แกสเรอนกระจก เปนแกสทสามารถดดกลนหรอปลดปลอยแสงในชวง

อนฟราเรดไดสวนใหญคอแกสทประกอบไปดวยสองหรอสามอะตอม เชน CO โดยความเปนจรงแลวในชนบรรยากาศทแหงนนจะโปรงแสง เพราะวาสวนประกอบหลกไดแก N2, O2, และ Ar นนไมสามารถดดกลนแสงในยานดงกลาวได

Green House Effects

http

://cl

imat

e.na

sa.g

ov/k

ids/

bigQ

uest

ions

/gre

enho

useE

ffect

/#bg

11

Green House Effects

http

://cl

imat

e.na

sa.g

ov/k

ids/

bigQ

uest

ions

/gre

enho

useE

ffect

/#bg

11

The Nobel Peace Prize 2007 was awarded jointly to Intergovernmental Panel

on Climate Change (IPCC) and Albert Arnold (Al) Gore Jr. "for their efforts to

build up and disseminate greater knowledge about man-made climate change,

and to lay the foundations for the measures that are needed to counteract

such change"

CO2 ทาใหเกดโลกรอน จรงหรอไม?

Global Warming/สภาวะโลกรอน Earth’s natural greenhouse effect makes life as we know it possible. However,

human activities, primarily the burning of fossil fuels and clearing of forests, have

intensified the natural greenhouse effect, causing global warming.

Global Warming/สภาวะโลกรอน

พ.ศ. 2542