ความร้อนใต้ภิภพ

พลังงานความร้อนใต้พิภพคือ พลังงานธรรมชาติที่เกิดจากความร้อน ที่ถูกกักเก็บอยู่ภายใต้ผิวโลก โดยปกติแล้วอุณหภูมิภายใต้ผิวโลกจะเพิ่มขึ้น ตามความลึก กล่าวคือยิ่งลึกลงไป อุณหภูมิจะยิ่งสูงขึ้น และในบริเวณส่วนล่างของ ชั้นเปลือกโลก (Continental Crust) หรือที่ความลึกประมาณ 25-30 กิโลเมตร อุณหภูมิจะมีค่าอยู่ในเกณฑ์เฉลี่ย ประมาณ 250 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส ในขณะที่ตรงจุดศูนย์กลางของโลก อุณหภูมิอาจจะสูงถึง 3,500 องศาเซลเซียส โดยความร้อนจะมีการมุนเวียนอยู่อย่างต่อเนื่องใต้พิภพ 
     พลังงานความร้อนใต้พิภพเกิดขึ้นอย่างไร
พลังงานความร้อนใต้พิภพ มักพบในบริเวณที่เรียกว่า Hot Spots คือบริเวณที่มีการไหล หรือแผ่กระจาย ของความร้อน จากภายใต้ผิวโลกขึ้นมาสู่ผิวดินมากกว่าปกติ และมีค่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึก (Geothermal Gradient) มากกว่าปกติประมาณ 1.5-5 เท่า เนื่องจากในบริเวณดังกล่าว เปลือกโลกมีการเคลื่อนที่ ทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน ปกติแล้วขนาดของแนวรอยแตก ที่ผิวดินจะใหญ่และค่อยๆ เล็กลงเมื่อลึกลงไปใต้ผิวดิน และเมื่อมีฝนตกลงมาในบริเวณนั้น ก็จะมีน้ำบางส่วนไหลซึม ลงไปภายใต้ผิวโลก ตามแนวรอยแตกดังกล่าว น้ำนั้น จะไปสะสมตัว และรับความร้อนจากชั้นหิน ที่มีความร้อนจนกระทั่งน้ำกลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำ แล้วจะพยายามแทรกตัว ตามแนวรอยแตกของชั้นหิน ขึ้นมาบนผิวดิน และปรากฏให้เห็นในรูปของบ่อน้ำร้อน, น้ำพุร้อน, ไอน้ำร้อน, บ่อ

    ต้นกำเนิดของน้ำร้อน
โดยทั่วไปต้นกำเนิดของน้ำร้อนที่พบในแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพแต่ละแหล่งในโลก มักมีต้นกำเนิดจากน้ำเย็นบนผิวดินหรือน้ำฝน ที่ไหลซึมผ่านช่องว่างหรือรอยแตกของหินลึกลงไปใต้ดินได้รับความร้อนจากหินร้อนทำให้มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้น ไหลกลับสู่เบื้องบนและมาสะสมตัวในแหล่งกักเก็บที่เหมาะสม นอกจากนี้ปริมาณของน้ำใต้ดินบางส่วนอาจจะมาจากไอน้ำของหินหนืดที่เย็นตัว (Magmatic Water) และน้ำที่กักเก็บในช่องว่างระหว่างเม็ดแร่ประกอบหิน (Connate Water) หรือน้ำที่ได้จากการตกผลึกของหินบางชนิด สำหรับแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพทางภาคเหนือของประเทศไทย มีต้นกำเนิดของน้ำร้อนเช่นเดียวกับแหล่งอื่นๆ ทั่วโลก

     แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพมีอยู่ในเขตใดบ้างในโลก
แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ จะมีอยู่ในเขตที่เปลือกโลกมีการเคลื่อนที่ เขตที่ภูเขาไฟยังคุกรุ่นอยู่ และบริเวณ ที่มีชั้นของเปลือกโลกบาง จะเห็นได้ว่าบริเวณแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ที่พบตามบริเวณต่างๆ ของโลกได้แก่ ประเทศที่อยู่ด้านตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ และอเมริกาเหนือ ประเทศญี่ปุ่น ประเทศฟิลิปปินส์ ประเทศอินโดนีเซีย ประเทศต่างๆ บริเวณเทือกเขาหิมาลัย ประเทศกรีซ ประเทศอิตาลี และประเทศไอซ์แลนด์
โดยส่วนมากการใช้งานในบ้านเรือนคือการนำความร้อนมาใช้ผิตไฟฟ้าและความร้อนที่ในบ้าน โดยในหน้าร้อนจะใช้ในการผลิตไฟฟ้าเป็นหลัก ส่วนในหน้าหนาวจะเน้นการให้ความร้อนกับบ้านและทำน้ำอุ่น โดยการใช้พลังงานใต้พิภพมีความจำเป็นมากในหลายพื้นที่ที่มีความห่างไกลจากจุดที่เชื่อมต่อไฟฟ้าหลัก

   

 การใช้งาน

• ออสเตรเลีย ได้มีการหาและขุดเจาะในการศึกษาหาแหล่งในการพัฒนาการใช้งานพลังงานใต้พิภพและยังไม่มีการนำมาใช้งานในการผลิตไฟฟ้าจริง
• แคนาดา มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนที่รัฐบริติช โคลัมเบียโดยมีขนาดของโรงไฟฟ้าขนาด 10-300 เมกกะวัตต์ และคาดว่าจะมีการใช้งานเพิ่มขึ้นในอนาคต
• เดนมาร์ก มีโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ 2 โรงงาน
• ไอซ์แลนด์ มีการใช้งานโดย 19.1 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานไฟฟ้าทั้งประเทศ โดย 87 เปอร์เซ็นต์จะใช้เป็นพลังงานความร้อนในบ้าน ซึ่งมีความจำเป็นมากในประเทศที่มีอากาศเย็น
• เม็กซิโก มีการผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพเป็นจำนวน 1000 เมกกะวัตต์ ซึ่งเป็น 3 เปอร์เซ็นต์ของการใช้ไฟฟ้าทั้งประเทศ
• ฟิลิปปินต์ เป็นประเทศที่อยู่แนวภูเขาไฟจึงมีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพประมาณ 2000 เมกกะวัตต์ ยังมีศักยภาพในการผลิตอยู่
• ตุรกี มีการใช้งานอย่างแพร่หลายโดยสามารถผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นอันดับ 5 ของโลก
• สหรัฐ อเมริกา มีการใช้งานพลังงานความร้อนใต้พิภพมากที่สุดในโลก เนื่องจากมีแนวภูเขาไฟอยู่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ส่วนมากโรงไฟฟ้าจะอยู่ในรัฐแคลิฟอเนีย โดยรวมแล้วในปัจจุบันมีการนำพลังงานมาใช้งานมากกว่า 6000 เมกกะวัตต์

โดยส่วนมากจะเป็นประเทศที่มีแหล่งภูเขาในประเทศพลังงานที่ได้สามารถไปตั้งโรงงานไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพใกล้แหล่งความร้อน และอีกทั้งอุณหภูมิของแหล่งความร้อนมีผลต่อการนำไปใช้งานต่างๆ

วัตถุดิบ เทคโนโลยีและกระบวนการผลิต

ลักษณะความร้อนที่มีในประเทศไทย 
ลักษณะการกำเนิดและความสัมพันธ์ร่วมกับหินชนิดต่างๆ (ข้อมูลอ้างอิงจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่)
1 แหล่งน้ำพุร้อนที่เกิดในหินแกรนิต ส่วนใหญ่เป็นยุค Triassic มีประมาณ 20% เช่น แหล่งน้ำพุร้อนเทพนม แหล่งน้ำพุร้อนป่าแป๋ และ แหล่งน้ำพุร้อนเมืองแปง เป็นต้น
2 แหล่งน้ำพุร้อนที่เกิดใกล้รอยสัมผัลของหินแกรนิตกับหินชั้นหรือหินแปร มีประมาณ 30% เช่น แหล่งน้ำพุร้อนฝาง แหล่งน้ำพุร้อนแม่จัน เป็นต้น
4.3 แหล่งน้ำพุร้อนที่เกิดในชั้นหินแปรชนิดเกรดต่ำซึ่งอยู่ไม่ห่างจากหินแกรนิต (ประมาณ 5-10 กิโลเมตร) มีประมาณ 40% เช่นแหล่งน้ำพุร้อนโป่งฮ่อม แหล่งน้ำพุร้อนโป่งจ๊ะจา เป็นต้น
4.4 แหล่งน้ำพุร้อนที่เกิดอยู่ในแอ่งตะกอนยุค Tertiary มีประมาณ 10% เช่น แหล่งน้ำพุร้อนบ้านโป่งน้ำร้อน อำเภอเกาะคา และ แหล่งน้ำพุร้อนบ้านโป่ง

โรงไฟฟ้าพลังงงานใต้พิภพ
โรงไฟฟ้าระบบ 2 วงจรโดยทั่วไปเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้กับแหล่งพลังงานความร้อนที่มีอุณหภูมิปานกลาง มีหลักการทำงาน คือนำน้ำร้อนไปถ่ายเทความร้อนให้กับของเหลวหรือสารทำงาน (Working Fluid) ที่มีจุดเดือดต่ำจนกระทั่งเดือดเป็นไอ แล้วนำไอนี้ไปหมุนกังหันเพื่อขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าออกมา สำหรับโรงไฟฟ้าขนาดกำลังผลิต 300 กิโลวัตต์ที่ฝางนี้ใช้น้ำร้อนจากหลุมเจาะระดับตื้นที่มีอุณหภูมิ 130 องศาเซลเซียส มีปริมาณการไหล 16.5 ถึง 22 ลิตร/วินาที มาถ่ายเมความร้อนให้กับสารทำงานและใช้น้ำที่อุณหภูมิ 15-30 องศาเซลเซียส ปริมาณ 72 ถึง 94 ลิตร/วินาที เป็นตัวหล่อเย็น จากโรงฟ้าพลังงานใต้พิภพของกฟผ.

นโยบายส่งเสริม

กฟผ. ได้มีการศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการใช้งานพลังงานใต้พิภพในประเทศไทย โดยส่วนมากพื้นที่ที่มีศักยภาพจะอยู่ในภาคเหนือของประเทศ โดยได้ทำการสำรวจความเป็นไปได้ และแหล่งกำเนิดของพลังงานไว้เรียบร้อยแล้ว แต่ส่วนมากจะเป็นแหล่งที่มีขนาดไม่ใหญ่มากนัก จึงมีต้นทุนที่สูงในการดำเนินงานเพื่อนำพลังงานมาใช้และส่วนมากอยู่แหล่งที่ห่างไกล อีกทั้งพลังงานใต้พิภพในประเทศยังไม่ได้ถูกสนับสนุนมากนัก จากกระทรวงพลังงานตามศักยภาพที่มีของประเทศไทย ทำให้พลังงานทางด้านนี้ยังต้องรอการพัฒนา

  ประโยชน์

1. เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดไป
2. มีต้นทุนในการดำเนินงานการผลิตที่ต่ำกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น
3. พลังงานสะอาดไม่ก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์
4. ช่วยให้เกิดงานในชุมชน และมีพลังงานใช้ในแหล่งที่ห่างไกล
ข้อเสีย เป็นพลังงานที่จะสามารถมาใช้งานได้บางแหล่งเท่านั้น เนื่องจากหากขุดเจาะเพื่อต้องใช้พลังงานจะต้องลงทุนที่สูงมาก และแนวการไหลตัวของความร้อนใต้พิภพยังมีข้อกำหนดในเฉพาะพื้นที่ที่ภูเขาไฟ