ญี่ปุ่นทดสอบ “กังหันใต้ทะเลลึก” ผลิตพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันหมดสำเร็จแล้ว

ประเทศญึ่ปุ่นที่มีความต้องการใช้พลังงานสูงมากและต้องพึ่งพาพลังงานฟอสซิลเป็นหลักนั้นกำลังเดินหน้าเข้าสู่การเริ่มต้นการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนรูปแบบใหม่เมื่อพวกเขาประสบความสำเร็จในการทดสอบเครื่องต้นแบบของ “กังหันใต้ทะเลลึก” ที่จะใช้ผลิตไฟฟ้าจากกระแสน้ำในมหาสมุทร และจะขยายขนาดเพื่อใช้ผลิตเชิงพาณิชย์ได้จริงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

เป็นเวลากว่าทศวรรษแล้วที่บริษัท IHI Corp. ผู้ผลิตเครื่องจักรหนักสัญชาติญี่ปุ่นได้พัฒนากังหันใต้ทะเลที่นำเอาพลังงานจากกระแสน้ำในทะเลลึกมาเปลี่ยนให้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มั่นคงและเชื่อถือได้ แต่กังหันใต้ทะเลนี้จะต้องแข็งแรงเป็นพิเศษสามารถทนทานต่อกระแสน้ำในมหาสมุทรที่แรงที่สุดได้ดุจดั่ง “เลวีอาธาน” สัตว์ร้ายในทะเลตามตำนานของชาวฮิบรู เครื่องต้นแบบถูกปล่อยลงในทะเลที่ชายฝั่งด้านตะวันตกเฉียงใต้ของญี่ปุ่นเพื่อทำการทดสอบในปี 2017 และเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมาการทดสอบก็เสร็จสมบูรณ์และประสบความสำเร็จด้วยดี

เครื่องต้นแบบมีชื่อว่า Kairyu ถูกออกแบบให้มีลักษณะคล้ายเครื่องบิน โดยมีกังหัน 2 ตัวขนาดกว้างราว 11 เมตรแทนที่เครื่องยนต์ไอพ่นของเครื่องบิน และลำตัวเครื่องตรงกลางมีระบบปรับการลอยตัวเพื่อให้อยู่ภายใต้กระแสน้ำในมหาสมุทรได้อย่างมีประสิทธิภาพ Kairyu มีขนาด 330 ตัน ได้รับการออกแบบให้ยึดกับพื้นทะเลที่ความลึก 30 – 50 เมตร เมื่อผูกติดกับพื้นมหาสมุทรด้วยสายสมอและสายไฟ Kairyu สามารถปรับทิศทางตัวเองเพื่อค้นหาตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการสร้างพลังงานจากแรงผลักของกระแสน้ำลึก แล้วส่งไฟฟ้าที่ผลิตได้ไปยังโครงข่ายไฟฟ้าผ่านทางเคเบิลที่วางมาตามพื้นทะเล

ทีมงานได้ทดสอบระบบในน่านน้ำรอบเกาะ Tokara ทางตะวันตกเฉียงใต้ของญี่ปุ่นเป็นเวลาน 3 ปีครึ่ง โดยแขวน Kairyu กับเรือและส่งพลังงานไฟฟ้ากลับไปยังเรือ ในขั้นแรกใช้การขับเรือเพื่อสร้างกระแสน้ำเทียม หลังจากนั้นจึงนำ Kairyu ไปปล่อยลงในกระแสน้ำคูโรชิโอะ (Kuroshio Current) ตามแนวชายฝั่งตะวันออกของประเทศญี่ปุ่น การทดสอบพิสูจน์ให้เห็นว่าเครื่องต้นแบบสามารถสร้างพลังงานที่มั่นคงขนาด 100 กิโลวัตต์ได้สำเร็จ และขณะนี้บริษัทวางแผนที่จะขยายระบบเป็นขนาด 2 เมกะวัตต์ซึ่งสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ในช่วงปี 2030 หรือหลังจากนั้น

ญี่ปุ่นก็เป็นเช่นเดียวกับประเทศอื่นๆที่แบ่งการลงทุนในพลังงานหมุนเวียนส่วนใหญ่ไปที่พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟุกุชิมะ ญี่ปุ่นได้กลายเป็นประเทศผู้ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่เป็นอันดับสามของโลก และกำลังลงทุนอย่างหนักในด้านพลังงานลมนอกชายฝั่ง แต่กระแสน้ำในมหาสมุทรนั้นสามารถให้พลังงานพื้นฐานที่เชื่อถือได้ซึ่งจำเป็นต่อการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

“กระแสน้ำในมหาสมุทรมีความได้เปรียบในแง่ของการเข้าถึงได้ในญี่ปุ่น” Ken Takagi ศาสตราจารย์ด้านนโยบายเทคโนโลยีมหาสมุทรแห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวกล่าว “พลังงานลมมีความเหมาะสมทางภูมิศาสตร์กับยุโรปมากกว่าเนื่องจากมีลมตะวันตกที่พัดแรง”

องค์การพัฒนาพลังงานและเทคโนโลยีอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น (NEDO) ประเมินว่ากระแสน้ำคุโรชิโอะสามารถสร้างพลังงานได้มากถึง 200 กิกะวัตต์ หรือประมาณ 60% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าในปัจจุบันของญี่ปุ่น ข้อดีของการผลิตไฟฟ้าจากกระแสน้ำในมหาสมุทรคือความมั่นคง เนื่องจากกระแสน้ำในมหาสมุทรไหลด้วยความเร็วและทิศทางที่ผันผวนเพียงเล็กน้อย ทำให้ค่า Capacity Factor หรืออัตราของปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จริงต่อขนาดกำลังการผลิตของเครื่องจักรมีสูงถึง 50 – 70% ใกล้เคียงกับพลังงานถ่านหิน ในขณะที่พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์มีค่า Capacity Factor อยู่แค่เพียง 29% และ 15% ตามลำดับ

อย่างไรก็ตามความสำเร็จในเรื่องนี้ยังเป็นหนทางอีกยาวไกล การติดตั้งระบบใต้น้ำนั้นมีซับซ้อนและปัญหาอุปสรรคมากมาย มีความท้าทายด้านวิศวกรรมที่สำคัญในการสร้างระบบที่ทนทานพอที่จะทนต่อสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยของกระแสน้ำในทะเลลึกและเพื่อลดต้นทุนการบำรุงรักษา

“ญี่ปุ่นมีประสบการณ์เพียงเล็กน้อยกับการก่อสร้างนอกชายฝั่ง ต่างจากยุโรปซึ่งมีประวัติการสำรวจน้ำมันทะเลเหนือมายาวนาน” Takagi กล่าว “ญี่ปุ่นไม่ได้มีแหล่งพลังงานทางเลือกมากมาย ผู้คนอาจบอกว่านี่เป็นเพียงความฝัน แต่เราจำเป็นต้องพยายามทำทุกอย่างเพื่อให้คาร์บอนเป็นศูนย์”

 

ข้อมูลและภาพจาก bloomberg, sciencealert

Leave a Reply

Your email address will not be published.