Biomass To Liquid (BTL)

Biomass To Liquid (BTL)

นายธนพงศ์       จันทร์ศรีโรจน์         5310062046

นายธนฉัตร        ศรีทองทิม              5310062038

นายสหรัฐ           วงษ์วันทนีย์           531006375

นายณัฐ              อนันต์กาญจนกิจ    5310063093

ธนภูมิ                 วิสุทธิญาณ            5310260061

น้ำมันเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล (BTL)

      สมัยที่หลายๆ คนยังเด็กเคยได้รับความรู้จากครูบาอาจารย์ว่าประเทศไทยนั้นเป็นประเทศเกษตรกรรม   จนทุกวันนี้เติบโตขึ้นมาสินค้าที่ส่งออกมากที่สุดของไทยก็ยังเป็นสินค้าทางการเกษตร  จึงสามารถกล่าวได้ว่าประเทศไทย เป็นประเทศเกษตรกรรมอย่างแท้จริง  เมื่อมีการผลิตสินค้าทางการเกษตรนั้นมีมากทำให้วัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรย่อมมีมากขึ้นเช่นกัน จะเกิดประโยชน์มากขนาดไหนหากเราสามารถนำวัสดุเหลือทิ้งเหล่านั้นมาใช้ในด้านพลังงานของประเทศ
      ในปัจจุบันนี้วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ที่เมื่อก่อนต้องทิ้งไป ทำเป็นฟืน หรือฝังกลบให้ย่อยสลายไปตามธรรมชาตินั้น สามารถนำมาผลิดเป็น Bio-oil  “น้ำมันเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล” หรือ BTL (Biomass to liquid) ได้แล้ว ก่อนที่เราไปทำความรู้จักกับ BTL นั้น เราควรที่จะทำความรู้จักกับ ชีวมวล (Biomass) ที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิต BTL กันเสียก่อน  ชีวมวล (Biomass)  คือสารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถนำมาใช้ผลิตพลังงานได้ เช่น เศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร หรือกากจากกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมการเกษตร เช่น กากและยอดอ้อย กากมันสำปะหลัง เปลือกและเหง้ามันสำปะหลัง เปลือกและตอซังสับปะรด ทะลายปาล์ม ใยปาล์ม กะลาและทางปาล์ม แกลบ ฟางข้าว รวมทั้งชีวมวลจากไม้เศรษฐกิจและไม้โตเร็ว ได้แก่ ไม้ยูคาลิปตัส ไม้ยางพารา เศษไม้ เปลือกไม้ และ ขี้เลื่อย เป็นต้น ทั้งนี้ชีวมวลจะต้องไม่กระทบกับการผลิตอาหาร และพืชอาหารของมนุษย์

      การผลิต BTL ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากเป็นพลังงานทดแทนทางเลือกใหม่ ซึ่งผู้ผลิตน้ำมันรายใหญ่ๆ ของโลก ก็ได้ศึกษาวิจัยพลังงานที่เน้นการผลิต BTL จาก Non-Food BioMass ( ชีวมวลจากวัตถุดิบที่ไม่ใช่พืชอาหาร) หรือในต่างประเทศ เช่น ประเทศญี่ปุ่น อังกฤษ เยอรมันนี สวีเดน สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา ก็ได้มีมาตรการส่งเสริมในด้านการลดหย่อนภาษี, ยกเว้นการจัดเก็บภาษี, เพิ่มภาษีพลังงานฟอสซิล ให้การสนับสนุนเงินสำหรับโครงการพลังงานทดแทน เป็นต้น โดยขึ้นอยู่กับนโยบายของแต่ละประเทศ

      สำหรับการผลิต BTL ในปัจจุบันนั้นนิยมใช้ กระบวนการไพโรไรซิส (Pyrolysis) เป็นกระบวนการแปลงชีวมวลของแข็งโดยผ่านกระบวนการเคมีความร้อนที่อุณหภูมิ 500-600 °C จนได้เป็นน้ำมัน Bio-Oil  แก๊สต่างๆ และถ่าน    ส่วนอีกกระบวนการคือ กระบวนการแก๊สฟิเคชัน/ฟิสเชอร์โทรปช์ (Gasification/Fischer Tropsch) เป็น กระบวนการแปลงชีวมวลซึ่งมีสถานะเป็นของแข็งให้เป็นแก๊ส โดยกระบวนการทางเคมีความร้อนที่อุณหภูมิ 900-1,100 °C จากนั้นนำแก๊สที่สังเคราะห์ได้ไปผ่านกระบวนการเคมีอีกครั้งด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ที่เป็นเหล็กหรือโคบอลท์ ให้ได้ของเหลวที่เป็นเชื่อเพลิงคุณภาพดี    
        โดยในประเทศไทยเองกำหนดเป้าหมายในการเพิ่มสัดส่วนของการใช้พลังงานทดแทนในเชิงพานิชย์เป็นร้อยละ 20.3 ในปี 2565 ตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทน 15 ปี โดยในแผนนั้นมีโครงการผลิตและการใช้ Bio-Oil เชิงพาณิชย์ในระหว่างปี พ.ศ. 2555-2559 โดยอยู่ภายใต้แผนการวิจัย และพัฒนาชีวมวลรูปแบบใหม่ของกระทรวงพลังงาน ซึ่งก็รวมถึง BTL ด้วย โดยเทคโนโลยีการผลิตชีวมวลในเชิงพานิชย์ เน้นการใช้วัตถุดิบที่ไม่ใช่พืชอาหาร  เพื่อการขนส่งทดแทนการใช้น้ำมันจากเชื้อเพลิงฟอสซิลในอนาคต

  1. หลักการและเหตุผล

      ในสภาวะปัจจุบันน้ำมันปิโตรเลียมได้ปรับราคาเพิ่มสูงขึ้น ขณะที่เชื้อเพลิงฟอสซิลนับวันจะลดน้อยลงส่งผลกระทบต่อประเทศไทยที่จำเป็นต้องพึ่งพาการนำเข้าน้ำมันปิโตรเลียมจากต่างประเทศเพื่อมาใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักของประเทศมากขึ้นเรื่อยๆ นำมาซึ่งปัญหาด้านความมั่นคง เศรษฐกิจ และพลังงานของประเทศรัฐบาลโดยกระทรวงพลังงานได้ตระหนักถึงปัญหาดังกล่าวเป็นอย่างดี จึงได้มีนโยบายที่จะส่งเสริมการใช้พลังงานจากแหล่งต่างๆภายในประเทศ โดยเฉพาะพลังงานทดแทนซึ่งได้กำ หนดเป้าหมายในการเพิ่มสัดส่วนของการใช้พลังงานทดแทนในเชิงพาณิชย์ เป็นร้อยละ 20.3 ในปี 2565 ตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทน15 ปีโดยเมื่อปี พ.ศ. 2548 ภาครัฐได้ดำเนินการสนับสนุนการผลิต และการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพซึ่งได้แก่ไบโอดีเซล และแก๊สโซฮอล์ อย่างจริงจัง เพื่อใช้ทดแทนในภาคขนส่งที่มีสัดส่วนการใช้พลังงานร้อยละ 36 ของการใช้พลังงานทั้งหมด ปัจจุบันประเทศไทยได้มีการใช้

น้ำ มันแก๊สโซฮอล์ และน้ำ มันไบโอดีเซลกันอย่างแพร่หลายประเทศไทยเป็นประเทศที่มีความอุดมสมบูรณ์ในด้านทรัพยากรน้ำและมีสภาพภูมิอากาศเหมาะสมตามธรรมชาติในการทำการเกษตร ซึ่งเป็นที่มาให้มีปริมาณชีวมวลที่เป็นวัสดุเหลือใช้ในภาคเกษตรกรรมอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งในบางส่วนอาจถูกนำไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ ทั้งทางตรงและทางอ้อม หนึ่งในรูปแบบของการใช้ประโยชน์วัสดุเหลือใช้ดังกล่าวได้แก่ การนำมาแปรรูปให้ได้เป็นพลังงานทางเลือกที่มีความหลากหลายในการประยุกต์ใช้งาน แนวคิดดังกล่าวนอกจากจะเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่าแล้วยังช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับผลผลิตและวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อรายได้ของเกษตรกรที่เพิ่มมากขึ้น และพลังงานทดแทนที่ได้จากภาคการเกษตรนับเป็นพลังงานที่สะอาดส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมน้อยดังนั้นเพื่อให้เกิดการพัฒนาอย่างต่อเนื่องกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) มีความประสงค์ที่จะทำการศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพจากแหล่งอื่นๆ เพื่อรองรับความต้องการพลังงานจากเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มสูงขึ้น โดยมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีรุ่นที่ 2 ได้แก่ เทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลในระดับเชิงพาณิชย์ เนื่องจากใช้วัตถุดิบที่ไม่ใช่พืชอาหาร เพื่อเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่จะนำมาเป็นเชื้อเพลิงเพื่อการขนส่งทดแทนการใช้น้ำมันปิโตรเลียมในอนาคต 
โดยมีวัตถุประสงค์ของโครงการดังนี้

1) เพื่อศึกษาเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่เหมาะสมกับประเทศไทย โดยใช้วัตถุดิบชีวมวลหรือผลผลิตทางเกษตร

2)เพื่อศึกษาความเป็นไปได้และแนวทางในการส่งเสริมการจัดตั้งโรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลของประเทศไทย เพื่อการพัฒนาเป็นพลังงานทางเลือกใน ภาคขนส่ง

2. เทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล

      กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่สำคัญและมีการศึกษาอย่างแพร่หลายได้แก่ กระบวนการไพโรไลซิสและกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น/ฟิชเชอร์ทรอปช์

   1)กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวด้วยกระบวนการไพโรไลซิสกระบวนการไพโรไลซิสและกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นนั้นมีความคล้ายคลึงกันมาก เมื่อพิจารณาแล้วกระบวนการไพโรไลซิสนับว่าเป็นกระบวนการเริ่มต้นซึ่งโดยทั่วไปแล้วกระบวนการไพโรไลซิสจะเกิดได้เร็วกว่ากระบวนการแก๊สฟิเคชั่น ขั้นตอนโดยรวมนั้นเริ่มจากกระบวนการทำแห้ง โดยชีวมวลวัตถุดิบที่ประกอบไปด้วยเซลลูโลส, เฮมิเซลูโลส และลิกนิน มีความชื้นประมาณร้อยละ 20 – 30 โดยน้ำหนัก ผ่านอุณหภูมิประมาณ 120– 150 ๐C หลังจากนั้นจะเข้าสู่กระบวนการไพโรไลซีสโดยชีวมวลจะถูกให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิประมาณ 500– 600 ๐C เพื่อทำลายพันธะทางเคมีของโมเลกุลซึ่งเป็นขั้นตอนของกระบวนการไพโรไลซิสได้เป็นผลิตภัณฑ์จำพวกแก๊สต่างๆ ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไดออกไซด์คาร์บอนไดออกไซด์, มีเทน, และไฮโดรเจน และผลิตภัณฑ์ของเหลวที่สามารถกลั่นตัวได้ เช่น น้ำ, กรดอะซิติก, กรดฟอร์มิก, อะซิโตน, เมธานอล, เมทิลอะซิเตท,ฟีนอล เป็นต้น รวมทั้งพวกทาร์ และชาร์ หลังจากนั้นเมื่อมีการให้ความร้อนเพิ่มขึ้นไปอีกจนมีอุณหภูมิประมาณ900 – 1,100 ๐C ประกอบกับมีการเติมตัวออกซิไดซ์ให้แก่ระบบจะทำให้ทาร์ และชาร์เกิดการแตกตัวได้ผลิตภัณฑ์แก๊สต่อไป ซึ่งขั้นตอนนี้นั้นเป็นขั้นตอนของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นนั่นเอง กระบวนการไพโรไลซิสแสดงในรูปที่ 2-1

       2) กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น/ฟิชเชอร์-ทรอปช์

เพื่อให้เป็นไปตามวัตถุประสงค์ของโครงการที่ต้องการศึกษาความเป็นไปได้ และแนวทางในการส่งเสริมการจัดตั้งโรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลของประเทศไทยเพื่อพัฒนาเป็นพลังงานทางเลือกในภาคขนส่ง

2-1a กระบวนการไพโรไลซิส

2-1b ไบโอออย

      การศึกษาโครงการนี้จึงเน้นที่ศึกษาการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลผ่านกระบวนการฟิชเชอร์-ทรอปซ์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สามารถเปลี่ยนแก๊สสังเคราะห์ที่ได้จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันชีวมวล ไปเป็นเชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ในช่วงน้ำมันแก๊สโซลีน (C5-C12) และน้ำมันดีเซล (C13-C20) ซึ่งสามารถใช้ในรูปเชื้อเพลิงเหลวแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้โดยตรงกระบวนการ และเทคโนโลยีที่ใช้สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล ประกอบด้วยกระบวนการ

หลักๆ 3 กระบวนการ คือ

1. กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น

2. กระบวนการทำความสะอาด และปรับสภาพแก๊สสังเคราะห์

3. กระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวโดยใช้กระบวนการฟิชเชอร์-ทรอปซ์ ดังรูปที่ 2-2

2-2 กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล

      2.1) กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นสำหรับชีวมวล

กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นสำหรับชีวมวล คือกระบวนการเปลี่ยนองค์ประกอบของของแข็งไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในสถานะแก๊ส โดยวิธีการทำ ให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นแบบไม่สมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์แก๊สที่เกิดขึ้นโดยทั่วไป เรียกว่า แก๊สสังเคราะห์ ซึ่งจะมีสารประกอบหลัก ได้แก่ แก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และมีองค์ประกอบอื่นๆ อีกได้แก่ มีเทน (CH4) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) น้ำ (H2O)องค์ประกอบไฮโดรคาร์บอน (CxHy) และไนโตรเจน (N2)ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 500-1400 ๐Cที่ความดันตั้งแต่ ความดันบรรยากาศไปจนถึงความดัน30 บาร์ ตัวทำปฏิกิริยา ออกซิเดชั่นอาจจะเป็นอากาศออกซิเจน ไอน้ำ หรือผสมกัน ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นที่ใช้อากาศเป็นตัวออกซิเดชั่นจะให้ผลิตภัณฑ์แก๊สที่มีความเข้มข้น ของแก๊สไนโตรเจนค่อนข้างสูง และทำให้ค่าความร้อนของแก๊สสังเคราะห์ที่ได้ต่ำอยู่ระหว่าง 4-6 MJ/Nm3ในขณะที่ถ้าใช้แก๊สออกซิเจนหรือไอน้ำเป็นตัวออกซิเดชั่นจะได้แก๊สสังเคราะห์ที่มีความเข้มข้น ของแก๊สไฮโดรเจนและแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์สูง และให้ค่าความร้อนระหว่าง 10-20 MJ/Nm32.2) กระบวนการทำความสะอาดและปรับสภาพแก๊สสังเคราะห์สำหรับการใช้ประโยชน์แก๊สสังเคราะห์นั้น จำเป็นต้องมีระบบสำหรับทำความสะอาดให้แก๊สสังเคราะห์ที่ได้มีความเหมาะสมต่อการใช้งาน และโดยทั่วไปมักทำการปรับสภาพด้วย ในขณะที่ระบบทำความสะอาดแก๊สจะกำจัดองค์ประกอบซึ่งจะส่งผลกระทบต่อกระบวนการในลำดับถัดๆ ไป หรือต่อการใช้งานแก๊สที่ได้เหล่านั้น ระบบปรับสภาพแก๊สจะมีวัตถุประสงค์เพื่อกำจัดสารประกอบที่สำคัญที่ไม่ต้องการในแก๊ส และปรับองค์ประกอบของแก๊สในมีสัดส่วนที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราส่วนของแก๊สไฮโดรเจนต่อแก๊สคาร์บอนมอนนอกไซด์ (H2/CO)การทำความสะอาด และปรับสภาพแก๊สจะกำจัดสิ่งเจือปน และองค์ประกอบที่ไม่พึงประสงค์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภท และองค์ประกอบของแหล่งชีวมวลที่ใช้ และประเภทของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นที่ใช้

       2.3) กระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวโดยใช้

กระบวนการฟิชเชอร์-ทรอปซ์กระบวนการฟิชเชอร์-ทรอปซ์เป็นการเปลี่ยนแก๊สสัง เ ค ร า ะ ห์ใ ห้ไ ด้ผ ลิต ภัณ ฑ์เ ป็น ส า ร ป ร ะ ก อ บไฮโดรคาร์บอน โดยทั่วไปจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเหล็ก หรือ โคบอลท์ โดยการนำแก๊สสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน และคาร์บอนมอนนอกไซด์ ผ่านกระบวนการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้เกิดสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในสถานะของเหลว เป็นผลิตภัณฑ์จำพวกแนฟทา น้ำมัน และขี้ผึ้งผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์นี้ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอน สารประกอบออกซิเจนเนต แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ได้ส่วนใหญ่เป็นพาราฟินและโอลิฟิน ทั้งที่เป็นโซ่ตรง โซ่กิ่ง และอะโรมาติกสารประกอบออกซีเจนเนตส่วนใหญ่เป็นสารประกอบแอลกอฮอล์, อัลดิไฮด์, คีโตน, กรด และเอสเทอร์ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการนี้นอกจากจะใช้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิง และแก๊สเชื้อเพลิงแล้วยังมีผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่สามารถนำ ไปเป็นสารตั้งต้นของกระบวนการผลิตเคมีภัณฑ์ชนิดอื่นๆต่อไปได้อีกมากมายปฏิกิริยาฟิชเชอร์- ทรอปซ์เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนสูง ส่งผลให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพเร็ว นอกจากนี้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มการเกิดแก๊สมีเทน และลดการผลิตสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน ดังนั้นในการระบายความร้อนออกจากการดำเนินปฏิกิริยาฟิสเชอร์- ทรอปซ์ มีความจำเป็นยิ่งยวด โดยความร้อนดังกล่าวสามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยระบบการผลิตไอน้ำได้เชื้อเพลิง และแก๊สเชื้อเพลิงแล้วยังมีผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่สามารถนำ ไปเป็นสารตั้งต้นของกระบวนการผลิตเคมีภัณฑ์ชนิดอื่นๆต่อไปได้อีกมากมาย

3. มาตรการส่งเสริม และนโยบายสนับสนุนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากในและต่างประเทศ

   การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากชีวมวลของประเทศไทย ซึ่งได้ดำ เนินการมาอย่างต่อเนื่องยาวนาน แม้ในเบื้องต้นจะเป็นการพัฒนาตามรูปแบบของเทคโนโลยีถ่านหิน แต่เพื่อความเหมาะสมของการแปรรูปพลังงาน กระทรวงพลังงานได้ให้ความสำคัญในการผลิตพลังงานเพื่อการขนส่งขึ้นภายในประเทศ เพื่อลดการพึ่งพาการนำเข้าเชื้อเพลิงปิโตรเลียมจากต่างประเทศ เห็นได้จากแผนพัฒนาพลังงานทดแทนการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลระยะ 15 ปี (พ.ศ.2551-2565) ของกระทรวงพลังงาน ดังรูปที่ 3-1 โครงการผลิตและการใช้ Bio-Oil เชิงพาณิชย์ระหว่างปี พ.ศ. 2555-2559 นั้น จะอยู่ภายใต้แผนการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีชีวมวลรูปแบบใหม่สำหรับโนบายการสนับสนุนด้านพลังงานของประเทศฟินแลนด์ จะมุ่งเน้นการพัฒนาพลังงานอย่างยั่งยืนเพื่อตอบสนองการพัฒนาทางเศรษฐกิจโดยส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด ขยายแหล่งพลังงานที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในอัตราร้อยละ 38 ในปี 2563(ค.ศ. 2020) โดยจะสนับสนุนให้ใช้พลังงานที่มาจากไม้เชื้อเพลิงอื่นๆ ที่นำกลับมาใช้ใหม่ พลังงานจาก heatpumps แก๊สชีวภาพ และพลังงานลม นอกจากนี้รัฐบาลส่งเสริมการผลิตพลังงานภายในประเทศและนำ เข้าพลังงานจากแหล่งที่หลากหลาย ทั้งส่งเสริมให้พลังงานทดแทนมีราคาที่สามารถแข่งขันในตลาดได้ โดยตั้งเป้าให้มีการใช้พลังงานทดแทนถึงร้อยละ 60 ในปี 2558 (ค.ศ.2015)ประเทศในแถบเอเชียได้ให้ความสำคัญด้านพลังงานทดแทนเช่นเดียวกัน รัฐบาลของประเทศต่างๆ ได้กำหนดนโยบาย ตลอดจนแผนพัฒนาพลังงานทดแทนไว้ เช่น ญี่ปุ่นซึ่งมีการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงชีวมวลเพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่าตัว นับตั้งแต่ปี 2003-2007 โดยเพิ่มจาก 22ล้านกิโลลิตร เป็น 50 ล้านกิโลลิตร ทั้งนี้บริษัทผู้ผลิตน้ำมันรายใหญ่ ได้แก่ Exxon-Mobil Shell BP Chevron และ Conoco-Phillips ต่างก็หันมาศึกษาวิจัยพลังงานทางเลือกใหม่นี้ ซึ่งการวิจัยในขณะนี้ เน้นไปที่การผลิตจาก Nonfood biomass ซึ่งญี่ปุ่นเองได้ให้ความสำคัญด้านพลังงานทดแทน โดยมีมาตรการส่งเสริมในด้านการลดหย่อนภาษีและการให้เงินสนับสนุนด้านเทคโนโลยีการผลิตพลังงานทดแทนต่างๆ ตัวอย่างมาตรการส่งเสริมและนโยบายสนับสนุนด้านพลังงานทดแทนของประเทศต่างๆ อาทิมาตรการการให้เงินสนับสนุนทั้งหมดหรือบางส่วน เช่น ประเทศสหราชอาณาจักร, เยอรมันนี, เนเธอแลนด์, อิตาลี,เบลเยี่ยม, สวีเดน,ญี่ปุ่น รวมถึงประเทศไทยด้วย มาตรการการยกเว้นการเก็บภาษีสำหรับการซื้อขายด้านพลังงานทดแทน เช่น สหภาพยุโรป, สหรัฐอเมริกา, ญี่ปุ่น มาตรการการเพิ่มภาษีพลังงานจากฟอสซิลหรือพลังงานจากแหล่งอื่นเพื่อให้พลังงานทดแทนสามารถแข่งขันได้ เช่น สหราชอาณาจักร, เยอรมันนี, ญี่ปุ่น เป็นต้น จะเห็นได้ว่าประเทศแถบยุโรปและสหรัฐอเมริกา จะให้ความสำคัญเป็นอย่างยิ่งสำหรับพลังงานทางเลือก รวมไปถึงแถบเอเชีย เช่น ประเทศญี่ปุ่น และจีน ก็ยังได้ให้ความสนใจในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวโดยได้มีการศึกษาวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีนี้มาอย่างต่อเนื่อง นอกจากการสนับสนุนทางด้านการเงิน รัฐบาลจีนยังใช้นโยบายด้านภาษีเป็นสิ่งดึงดูดนักลงทุนจากต่างชาติ ให้เข้ามาลงทุนในอุตสาหกรรมพลังงานทดแทนในประเทศจีน โดยกระทรวงพาณิชย์จีนร่วมกับ คณะกรรมาธิการพัฒนาและปฏิรูปแห่งชาติจีน (NDRC) ได้กำหนดใน “Guiding Industry Catalogue for Foreign Investment” ให้อุตสาหกรรมพลังงานทดแทน เป็นอุตสาหกรรมประเภทที่ได้รับการส่งเสริม ซึ่งผู้ลงทุนจะได้รับสิทธิประโยชน์ทางภาษี เช่น การลดหย่อนภาษีนำเข้าสำหรับอุปกรณ์หรือเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตพลังงานทดแทน การลดหย่อนภาษีเงินได้ การยกเว้นภาษีโรงเรือนและที่ดินสำหรับที่ดินที่ใช้ใน การปลูกสร้างหรือติดตั้งอุปกรณ์ใดๆ ในการผลิตพลังงานทดแทน

 แผนพัฒนาพลังงานทดแทนการผลิตเชื้อเพลิงชีวมวลระยะ 15 ปี (พ.ศ.2551-2565)

4.ศักยภาพชีวมวลในประเทศไทย

  ประเทศไทยนับเป็นประเทศเกษตรกรรมที่สำคัญแห่งหนึ่งของโลก ประชาชนมากกว่าร้อยละ 50 ประกอบอาชีพเกษตรกรรม ผลพลอยได้ที่สำคัญนอกเหนือจากผลผลิตการเกษตรก็คือวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร เช่น ฟางข้าว แกลบ กากอ้อย กาก ใย และทะลายปาล์ม เป็นต้น

 ชีวมวล (Biomass) หมายถึง วัสดุหรือสารอินทรีย์ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานได้ ชีวมวลนับรวมถึงวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร เศษไม้ ปลายไม้จากอุตสาหกรรมไม้ มูลสัตว์ ของเสียจากโรงงานแปรรูปทางการเกษตร และของเสียจากชุมชน ปริมาณชีวมวลจากเศษ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ที่ผลิตภายในประเทศจะแปรผันและขึ้นอยู่กับปริมาณผลผลิตทางการเกษตรของประเทศ ตารางข้างล่างแสดงรายละเอียดพื้นที่ปลูก ผลผลิตพืชหลัก และไม้ยางพารา ปี 2551 และ 2552

ตารางแสดง ศักยภาพชีวมวลเชิงพื้นที่ของประเทศไทยปี 2552

จากเกณฑ์การพิจารณา

1. ปริมาณและการเก็บรวบรวม

2. ความเหมาะสมในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล

3. ความคุ้มทุนด้านเศรษฐศาสตร์เบื้องต้น

การคัดเลือกชีวมวลที่มีศักยภาพเหมาะสมทั้งทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์จะสรุปได้ว่า

• กากอ้อย

โรงงานน้ำตาลที่มีเครื่องจักรที่ผลิตไฟฟ้าอยู่แล้ว หากมีการดัดแปลงเครื่องจักรเพื่อผลิตไฟฟ้าขายนอกฤดูหีบอ้อย จึงเป็นการลงทุนไม่มาก และได้ผลตอบแทนการลงทุนค่อนข้างดี แต่ปริมาณกากอ้อยที่เหลือ จาการผลิตน้ำตาลต้องมีปริมาณมากพอ ที่จะผลิตไฟฟ้านอกฤดูหีบอ้อย หรือหากเครื่องจักรที่มีอยู่ (โดยเฉพาะหม้อน้ำ) ถ้ามีขนาดใหญ่เกินไป ก็ควรหาเชื้อเพลิงอื่นมาเสริม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของหม้อน้ำ ให้สามารถทำงานได้มากขึ้น

• แกลบ

แกลบถือว่าเป็นเชื้อเพลิงที่ดีที่สุด ในบรรดาชีวมวลทั้งหมด เพราะมีความชื้นต่ำ ไม่ต้องผ่านเครื่องย่อยก่อนนำไปเผาไหม้ ประกอบกับมีสัดส่วนขี้เถ้า มากกว่าชีวมวลชนิดอื่น สามารถนำไปทดแทนดินเพื่อปลูกพันธุ์ไม้ต่างๆ ได้ดี ส่งขายต่างประเทศได้อีกด้วย ทำให้ผลตอบแทนของโครงการดีขึ้น การนำแกลบมาเป็นเชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้า จะมีปัญหาอยู่ที่การรวบรวมแกลบจากโรงสี ที่มีแหล่งอยู่กระจัดกระจาย ทั่วไปหลายๆ แห่งมารวมกัน เพื่อเพิ่มกำลังการผลิตให้สูงขึ้น และเงินลงทุนต่อ เมกะวัตต์จะลดลง

• กากปาล์ม

โดยทั่วไปโรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบมีเครื่องจักรที่ผลิต ไฟฟ้าอยู่แล้ว แต่ส่วนใหญ่ จะออกแบบขนาดกำลังการผลิตไฟฟ้า ไว้เพียงให้พอดีกับความต้องการใช้ภายในโรงงาน จึงทำให้มีกากปาล์มเหลืออยู่เป็นจำนวนมาก แนวทางหนึ่งในการบรรเทาปัญหาของโรงงาน ในการกำจัดกากปาล์มที่เหลือ ก็คือการเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าให้สูงขึ้น เพื่อนำพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินขายภายนอก สำหรับในกรณีที่เป็นโรงงานตั้งใหม่ เจ้าของโรงงาน ควรออกแบบระบบผลิตไฟฟ้า ให้สามารถใช้งานได้ พอดีกับปริมาณเชื้อเพลิงที่มีอยู่

• เศษไม้

เศษไม้ส่วนใหญ่จะเป็นไม้ยางพาราซึ่งมีมากในภาคใต้ของประเทศ แต่เนื่องจากเศษไม้มีความชื้นสูงมาก และมีแหล่งที่อยู่กระจัดกระจาย ต้นทุนของเศษไม้จึงสูงกว่าเชื้อเพลิง อื่นๆ เช่น ถ้าต้องนำปลายไม้จากสวนยางพารา มาเป็นเชื้อเพลิง ในขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางไม่เกิน 4 นิ้ว ยาว 1 เมตร จะมีต้นทุนในการรวบรวมและจัดส่งอย่างต่ำเท่ากับ 250 บาท/ตัน เมื่อเทียบเป็นไม้แห้ง โดยหักความชื้นออก ราคาจะสูงขึ้นเป็น 3 เท่า หรือ 750 บาท/ตัน ทั้งนี้ยังไม่รวมต้นทุนในการย่อยให้เป็นชิ้นเล็กๆ ดังนั้นผลตอบแทนการลงทุน จึงน้อยกว่าโรงไฟฟ้า ที่ใช้เชื้อเพลิงชีวมวลชนิดอื่น

5. การคัดเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสม

ในการคัดเลือกเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลสำหรับชีวมวลทั้ง 3 ชนิด ได้แก่ ไม้เศรษฐกิจ/ไม้โตเร็ว (ไม้ชิ้นสับ) ทะลายปาล์ม และเศษไม้/เปลือกไม้นั้นจากข้อมูลด้านเทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้น รูปแบบของเทคโนโลยีที่เสนอสำ หรับการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากทะลายปาล์มและเศษไม้/เปลือกไม้สรุปได้ดังนี้

      1) ระบบแก๊สซิฟิเคชั่น

ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นที่เหมาะสมในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากทะลายปาล์มและเศษไม้/เปลือก คือ pressurized oxygen-blown entrainedflow ซึ่งเป็นระบบที่มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง และมีการใช้งานในเชิงพาณิชย์แล้ว ข้อดีของระบบนี้คือ

• ประสิทธิภาพการผลิตแก๊สเชื้อเพลิงค่อนข้างสูง

• สามารถรองรับชีวมวลที่มีความแตกต่างและหลากหลายได้ดี

• เหมาะสมกับขนาดใหญ่ (>100 ตันต่อวัน)

• สามารถใช้ร่วมกับชีวมวลได้หลายชนิด รวมถึงร่วมกับถ่านหินได้

      2) ระบบการเตรียมเชื้อเพลิง

แม้ว่าจะเป็นการใช้ชีวมวลชนิดเดียวกันสำหรับระบบแก๊สซืฟิเคชั่นก็ตามเพื่อที่จะให้กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นมีประสิทธิภาพสูงสุดจำเป็นต้องมีการเตรียมชีวมวลให้เหมาะสมต่อกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น ทั้งในด้านคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพ ที่เรียกว่า Torrefaction process ซึ่งจะทำให้ชีวมวลมีความชื้นลดลง องค์ประกอบทางเคมีคงที่ และเหมาะสมต่อการนำ ไปใช้กับกระบวนการทางเคมี-ความร้อน เช่นกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น อีกทั้งยังทำให้ง่ายต่อการลดขนาด ซึ่งมีความจำเป็นเมื่อใช้ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นแบบentrained flow

      3) ระบบทำความสะอาดและปรับปรุงคุณภาพแก๊สสังเคราะห์

แก๊สสังเคราะห์ที่ได้จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น จำเป็นต้องผ่านการทำความสะอาด ปรับปรุงคุณภาพ และจัดการให้มีความเหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลว โดยทั่วไปกระบวนการที่ใช้ประกอบด้วย การทำให้แก๊สเย็นตัวลง การเพิ่มปริมาณ H2ในแก๊สสังเคราะห์โดยกระบวนการ water-gas shift การกำจัด CO2 ออกจากแก๊สสังเคราะห์ และการกำจัดสิ่งเจือปนต่างๆ (เช่น H2S, COS, HCN) กระบวนการจัดการแก๊สสังเคราะห์เพื่อให้มีความเหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลว ฟิชเชอร์-ทรอปซ์ นั้นได้รับการพัฒนาจนเป็นที่ยอมรับในเชิงพาณิชย์แล้ว

      4) กระบวนการสังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปซ์

กระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่ซึ่งแก๊สสังเคราะห์ที่ได้จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น และผ่านกระบวนการทำความสะอาด และปรับปรุงคุณภาพให้มีความเหมาะสม ทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะ และตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมแล้วแก๊สสังเคราะห์จะเปลี่ยนรูปไปเป็นของเหลว ประสิทธิภาพการเปลี่ยนแก๊สสังเคราะห์ไปเป็นของเหลว รวมถึงช่วงคุณสมบัติของเชื้อเพลิงที่ต้องการ (โดยทั่วไปจะเป็นดีเซลC5+) จะขึ้นอยู่กับสภาวะของอุณหภูมิและความดันที่เกิดปฏิกิริยา และคุณสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เลือกใช้กระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวแบบฟิชเชอร์-ทรอปซ์นั้น มีการพัฒนาและใช้ในเชิงพาณิชย์แล้วน อ ก จ า ก นี้แ ก๊ส สัง เ ค ร า ะ ห์ที่เ ห ลือ อ อ ก จ า กกระบวนการสังเคราะห์เชื้อเพลิงเหลวฟิชเชอร์-ทรอปซ์ ยังสามารถนำมาใช้เพื่อการผลิตไฟฟ้า และความร้อนต่อไปได้สำ หรับเทคโนโลยีที่เหมาะสำ หรับไม้เศรษฐกิจ/ไม้โตเร็วนั้น จากการศึกษาพบว่าระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลในประเทศไทยยังอยู่ในขั้นตอนของการวิจัยในห้องทดลอง รวมถึงในระดับนานาชาติระบบการผลิต

เชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลก็ยังเป็นเพียงระดับสาธิตเท่านั้นดังนั้นระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่เหมาะสมต่อการศึกษาความเป็นไปได้และออกแบบเบื้องต้น ควรมีขนาดไม่ใหญ่มากนักในลักษณะของการสาธิตเชิงพาณิชย์สามารถขยายขนาดกำลังการผลิตเพิ่มเติมได้เมื่อผู้เดินระบบ หรือผู้เกี่ยวข้องมีความเชี่ยวชาญเพิ่มมากขึ้นในอนาคตโดยสถานที่ติดตั้งระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลควรอยู่ใกล้แหล่งชีวมวล เพื่อความมั่นคงของวัตถุดิบ และมีการลงทุนไม่สูงมากนัก ระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่เสนอในการศึกษาครั้งนี้มีรายละเอียดแสดงตามรูปที่ 5-1 เทคโนโลยีรูปแบบนี้จะนำไปใช้กับเศรษฐกิจ/ไม้โตเร็ว (ไม้ชิ้นสับ)

รูปที่ 5-1 กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล

รูปที่ 5-2 แผนผังระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากไม้เศรษฐกิจ/ไม้โตเร็ว (ไม้ชิ้นสับ)

   ชีวมวลที่ต่างชนิดกันไม่ว่าจะเป็น ทะลายปาล์ม เศษไม้เปลือกไม้ หรือชีวมวลชนิดอื่นๆ จะมีกระบวนการผลิตเป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ไม่แตกต่างกัน อาจมีเพียงกระบวนการเตรียมวัตถุดิบเท่านั้นที่ต้องเลือกเครื่องจักรหรือเครื่องสับย่อยชีวมวลให้มีขนาดตามที่ต้องการ โดยเครื่องสับย่อยดังกล่าวจะมีคุณสมบัติและความเหมาะสมกับชีวมวลต่างชนิดกันขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบ และการเลือกชนิดของระบบแก๊สซิฟิเคชั่น คุณสมบัติของชีวมวลจะเป็นตัวชี้วัดถึงปริมาณของเชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตได้ซึ่งชีวมวลแต่ละชนิดย่อมมีปริมาณผลผลิตที่ได้แตกต่างกัน จากรูปที่ 5-2แผนผังระบบผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลมีรายละเอียดดังนี้

1. ขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบ

ชีวมวลที่ใช้เป็นวัตถุดิบจะถูกลดขนาดให้มีความเหมาะสมต่อกระบวนการรวมถึงการลดความชื้นด้วย

2. กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น

ชีวมวลที่มีขนาดที่เหมาะสมแล้วนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นโดยตัวปฏิกรณ์จะเป็นแบบทรงกระบอกหมุน (RotaryDrum) อุณหภูมิภายในจะถูกควบคุมอยู่ที่ประมาณ 1100๐Cโดยใช้ขดลวดความร้อนเป็นแหล่งความร้อนสำ หรับกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น

3. กระบวนการรีฟอร์มิ่ง

กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นภายใน Gasifier แก๊สที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของชีวมวลจะทำ ปฏิกิริยากับคาร์บอน ที่เหลือจากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น ในขณะเดียวกันก็จะฉีดไอน้ำเข้าไปด้วยเพื่อเพิ่มสัดส่วนแก๊สโฮโดรเจน และทำให้สัดส่วนของ H2/CO มีความเหมาะสมต่อกระบวนการสังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปซ์

4. กระบวนการทำความสะอาดแก๊ส

สิ่งเจือปนต่างๆจะถูกกำ จัดโดยใช้สารละลายแคลเซียมภายใต้ WetScrubber

5. กระบวนการนำความร้อนกลับมาใช้ประโยชน์

แก๊สสังเคราะห์ที่ได้จะถูกนำเข้าสู่อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิจาก 1,000๐C สู่ 200๐C แก๊สร้อนที่ออกจาก Power engine ก็สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์สำหรับกระบวนการลดความชื้นของชีวมวลได้

6. กระบวนการ BTL

หลังจากลดอุณหภูมิแล้ว แก๊สสังเคราะห์จะป้อนเข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปซ์

7. ระบบผลิตไฟฟ้า

ที่ใช้สำหรับขดลวดความร้อนของระบบแก๊สซิฟิเคชั่น จะถูกผลิตโดยใช้เครื่องยนต์โดยนำแก๊สสังเคราะห์บางส่วนมาใช้ร่วมกับน้ำมันดีเซลที่ผลิตได้เป็นเชื้อเพลิง

6. การศึกษาศักยภาพของโรงงานที่มีวัตถุดิบ

จากการศึกษา สำรวจ วิเคราะห์ ชีวมวลที่มีศักยภาพในการผลิตเชื้อเพลิงเหลวสำหรับประเทศไทย และทำการคัดเลือกที่มีศักยภาพสูงสุด 3 ชนิด ได้แก่ ไม้เศษฐกิจ/ไม้โตเร็ว เศษไม้/เปลือกไม้ และทะลายเปล่าปาล์ม โดยนำชีวมวลดังกล่าวมาประกอบการคัดเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสม เพื่อทำการออกแบบเบื้องต้นสำหรับการจัดตั้งโรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวในระดับพาณิชย์ ดังนั้นก่อนการคัดเลือกโรงงานที่มีศักยภาพเพื่อออกแบบเบื้องต้นฯ นั้นจำเป็นต้องศึกษาศักภาพของโรงงานที่มีวัตถุดิบ (ชีวมวล)ข้างต้น โดยนำข้อมูลรายชื่อโรงงานอุตสาหกรรมที่มีชีวมวลทั้ง 2 ชนิด เพื่อสำรวจข้อมูลชีวมวล ทั้งด้านปริมาณ การจัดเก็บ และการใช้ประโยชน์ ตลอดจนความสนใจในโครงการ เพื่อนำมาประเมินความเหมาะสมด้านต่างๆ จากฐานข้อมูลของกรมโรงงานอุตสาหกรรมพบว่า โรงงานอุตสาหกรรมที่ประกอบกิจการผลิตเยื่อกระดาษ แปรรูปไม้และสกัดน้ำมันปาล์ม มีทั้งสิ้น 10 แห่ง 1,367 แห่ง และ 87โรงงาน ตามลำดับ รวมทั้งสิ้น 1,464 โรงงาน ซึ่งจากการโทรศัพท์เพื่อสอบถามข้อมูลรายละเอียด ความสนใจตลอดจนประเมินความร่วมมือเบื้องต้น พบว่ามีโรงงานที่อยู่ในข่ายการคัดเลือกจากการประเมินเบื้องต้นทั้งหมด 67แห่ง ในการคัดเลือกโรงงานที่เข้าร่วมโครงการมีเกณฑ์การ

ประเมินดังนี้

1) ปริมาณชีวมวล

2) พื้นที่รองรับการออกแบบเบื้องต้น

3) ความสนใจเข้าร่วมโครงการ

จากศึกษา และสำรวจข้อมูลโรงงานที่ศักยภาพชีวมวลจากแบบสำรวจข้อมูลโรงงาน จากกลุ่มโรงงานเป้าหมายที่กล่าวมาข้างต้น โดยได้รวบรวมข้อมูลจากแบบสอบสำรวจข้อมูลโรงงาน และเมื่อนำข้อมูลมาประกอบการคัดเลือกโรงงานที่มีศักยภาพเพื่อเข้าร่วมโครงการ ตามเกณฑ์การคัดเลือกสามารถสรุปผลการคัดเลือกโรงงานเพื่อออกแบบเบื้องต้นการจัดตั้งโรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวในระดับเชิงพาณิชย์ สำหรับโรงงานที่มีวัตถุดิบได้แก่ เศษไม้/เปลือกไม้ และทะลายปาล์ม ที่ได้รับการคัดเลือกเข้าร่วมโครงการ คือ บริษัท ฟินิคซ์ พัลพ แอนด์ เพเพอร์ จำกัด(มหาชน) และบริษัท ท่าฉางสวนปาล์มน้ำมันอุตสาหกรรมจำกัด ตามลำดับ สำหรับการออกแบบโรงงานฯ ที่ใช้ชีวมวลวัตถุดิบเป็นไม้เศรษฐกิจ/ไม้โตเร็ว นั้น จะออกแบบไว้แต่ยังไม่ได้เลือกโรงงานที่จะก่อสร้าง ซึ่งจะออกแบบตามความเหมาะสมทั้งด้านขนาดของโรงงาน การจัดการวางเครื่องจักร ตลอดจนการบริหารจัดการด้านต่างๆ เพื่อให้มีความเป็นไปได้เชิงพาณิชย์มากที่สุดดังจะได้กล่าวต่อไป

7. การออกแบบเบื้องต้นโรงงานผลิตเชื้อเพลิง เหลวจากชีวมวล 

      1) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากทะลายปาล์ม (บริษัท ท่าฉางสวนปาล์มน้ำมันอุตสาหกรรม จํากัด)

ประกอบกิจการสกัดน้ำมันปาล์มดิบและน้ำมันปาล์ม เมล็ดใน ตั้งอยู่หมู่ที่ 7 ตําบลเสวียด อําเภอท่าฉาง จังหวัด สุราษฎร์ธานี มีพื้นที่ราว 4,500 ไร่ มีกําลังการผลิต ประมาณ 800,000 ตันผลปาล์มสดต่อปี (กําลังการผลิต สูงสุด) ปัจจุบันมีทะลายปาล์มเปล่าที่ออกจากกระบวนการ ผลิตมีประมาณ 600 ตันต่อวัน โดยใช้เป็นเชื้อเพลิงใน  หม้อน้ำ และจําหน่ายในราคา 150 บาทต่อตัน สําหรับการ ออกแบบเบื้องต้นของโรงงานผลติเชื้อเพลิงเหลวจากทะลาย ปาล์มของโรงงานท่าฉางสวนปาล์มน้ำมันอุตสาหกรรม    จะประกอบด้วยส่วนประกอบหลักตามที่ได้กล่าวมาแล้ว กําลังการผลิตเชื้อเพลิงเหลววันละ 37,000 ลิตร โดย อุปกรณ์หลักๆ ประกอบด้วย 1. เครื่องสับย่อยแบบหยาบ 2. เครื่องสับย่อยละเอียด  3. ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นแบบ pressurized oxygen- blown entrained flow 4. ระบบทําความสะอาดแก๊ส 5. อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิ 6. เตาปฏิกรณ์สังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปซ์ 7. เครื่องกําเนิดไฟฟ้า เชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตได้ประมาณ 37,000 ลิตรต่อวัน มีสมดุลมวลสารจากกระบวนการผลิตดังรูปที่ 7-1 โดยมีค่า ประสิทธิภาพทางความร้อนของระบบ (Thermal Efficiency) ร้อยละ 30 และมีศักยภาพการเปลี่ยนทะลายปาล์มเป็น ของเหลวประมาณ 61ลิตรต่อตันทะลายปาล์ม  

2) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากเปลือกไม้ยูคา ลิปตัส (บริษัท ฟินิคซ พัลพ แอนด์ เพเพอร์ จํากัด (มหาชน))

      ประกอบกิจการผลิตเยื่อกระดาษ ธุรกิจกระดาษ และ กระดาษพิมพ์เขียน เป็นบริษัทในเครืปูนซีเมนต์ไทย (SCG) มีกําลังการผลิตเยื่อประมาณ 240,000 ตันต่อปี และ กระดาษพิมพ์เขียน 200,000ตันต่อปี ใช้ไม้ยูคาลิปตัสเป็น วัตถุดิบ โดยมีเปลือกไม้จากกระบวนการผลิตประมาณ 500 ตันต่อวัน ปัจจุบันยังไม่มีการใช้ประโยชน์ โดยอยู่ระหว่าง การทดลองเดินระบบแก๊สซิไฟเออร์แบบ circulating fluidize bed ที่ใช่เปลือกไม่เป็นวัตถุดิบ   ลักษณะการออกแบบโรงงานเบื้องต้นโรงงานผลิต เชื้อเพลิงเหลวจากเปลือกไม้จะใช้เทคโนโลยีเดียวกันกับ จากทะลายปาล์ม มีสมดุลมวลสารดังแสดงในรูปที่ 7-2 กําลังการผลิตเชื้อเพลิงเหลววันละ 21,000 ลิตร โดยมีค่า ประสิทธิภาพทางความร้อนของระบบ (Thermal Efficiency) ร้อยละ 30 และมีศักยภาพการเปลี่ยนเปลือกไม เป็นของเหลว 42 ลิตรต่อตันเปลือกไม้ โดยอปกรณ์หลักๆประกอบด้วย

1. เครื่องสับย่อยแบบหยาบ 
2. เครื่องสับย่อยละเอียด  
3. ระบบแก๊สซิฟิเคชั่นแบบ pressurized oxygen-blown entrained flow 
4. ระบบทําความสะอาดแก๊ส 
5. อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิ
 6. เตาปฏิกรณ์สังเคราะห์ฟิชเชอร์-ทรอปซ์ 
7. เครื่องกําเนิดไฟฟ้า

 

     3) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากไม้เศรษฐกิจ/ไม้ โตเร็ว (โรงงานต้นแบบฯ ที่ยังไม่มีโรงงานก่อสร้าง) เทคโนโลยีที่มีความเป็นไปได้สําหรับประเทศไทย พบว่าระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลในประเทศ ไทยยังอยู่ในขั้นตอนของการวิจัยในห้องทดลอง รวมถึงใน ระดับนานาชาติระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลก็ ยังเป็นเพียงระดับสาธิตเท่าน้ัน ดังนั้นระบบการผลิต เชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่เหมาะสมต่อการศึกษาความ เป็นไปได้และออกแบบเบื้องต้น ควรมีขนาดไม่ใหญ่มากนัก ในลักษณะของการสาธิตเชิงพาณิชย์ สามารถขยายขนาด กําลังการผลิตเพิ่มเติมได้เมื่อผู้เดินระบบ หรือผู้เกี่ยวข้องมี ความเชี่ยวชาญเพิ่มมากขึ้นในอนาคตโดยสถานที่ติดตั้ง ระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลควรอยู่ใกล้แหล่ง ชีวมวล เพื่อความมั่นคงของวัตถุดิบ และมีการลงทุนไม่สูง มากนัก ระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่เสนอใน การศึกษาครั้งนี้มีกําลังการผลิต 2.5 ตันต่อวัน สามารถผลิต เชื้อเพลิงเหลวที่ผลิตได้ประมาณ 328 ลิตรต่อวัน ดังรูปที่ 7-3 โดยมีค่าประสิทธิภาพทางความร้อนของระบบ (Thermal Efficiency) 30% และมีศักยภาพการเปลี่ยนไม่ ชิ้นสับเป็นของเหลวประมาณ 131 ลิตรต่อตันไม้ชิ้นสับ

                                                                                                                                         

8. การประเมินความเป็นไปได้ 

      8.1  ด้านเทคโนโลยี ระบบการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่มีความ เหมาะสมต่อการศึกษาความเป็นไปได้เบื้องต้น และต่อการ นําไปขยายผลการศึกษาต่อไป ควรมีขนาดไม่ใหญ่มากนัก และอยู่ใกล้แหล่งชีวมวล เพื่อความมั่นคงต่อวัตถุดิบและมี การลงทุนไม่สูงมากนักในเบื้องต้น แนวทางในการพัฒนา และจัดตั้งโรงงานต้นแบบเพื่อผลิตเชื้อเพลิงเหลวจาก    ชีวมวลนั้น เนื่องจากเทคโนโลยีที่จะต้องใช้ในการผลิตฯนั้น มีความเป็นไปได้อยู่แล้ว รวมถึงในระดับนานาชาติได้มีการ วิจัยและพัฒนาไปจนถึงระดับโรงงานสาธิตแล้ว ดังนั้นทาง ประเทศไทยควรจะมีการพัฒนาความร่วมมือกับนานาชาติ โดยเฉพาะกับประเทศที่มีการพัฒนาระบบฯนี้ขึ้นมาในระดับ โรงงานสาธิตได้แล้ว เพื่อนําไปสู่การถ่ายโอนเทคโนโลยีมา สู่ประเทศไทย และการนําไปสู่การพัฒนาต่อยอดเทคโนโลยี ให้มีความเหมาะสมต่อการใช้งานสําหรับประเทศไทย  รูปแบบของระบบผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่ เสนอเป็นตัวอย่างในครั้งนี้ มีรายละเอียดแสดงตามรูปที่ 5-2 ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว

      8.2  ด้านเศรษฐศาสตร์การเงิน และการลงทุน   

1) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากไม้เศรษฐกิจ/ ไม้โตเร็ว (ไม้ชิ้น/Wood chips) โครงการไม่มีความคุ้มค่า ในการลงทุนทั้งทางด้านการเงินและเศรษฐศาสตร์ โดยจาก การวิเคราะห์ทางการเงิน พบว่าโครงการมีอัตรา ผลตอบแทนภายในของโครงการทางด้านการเงิน (FIRR) เท่ากับ -1.93 % มูลค่าปัจจุบันสุทธิ(NPV) เท่ากับ -135.71 ล้านบาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุน (BCR) เท่ากับ 0.43 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 236.09 บาท/ลิตร  และ ในส่วนของการวิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์ พบว่า โครงการมีมูลค่าปัจจุบันสุทธิ(NPV) เท่ากับ -165.58 ล้าน บาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุน (BCR) เท่ากับ 0.25 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 219.56 บาท/ลิตร ทั้งนี้เพื่อให้ โครงการดังกล่าวมีความคุ้มค่าในการลงทุนของเอกชน ภาครัฐจะต้องจัดเตรียมงบประมาณสนับสนุนการลงทุนเป็น เงิน 146.57  ล้านบาท หรือคิดเป็นร้อยละ 89 ของค่าลงทุน 2) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากทะลายปาล์ม โครงการมีความคุมค่าในการลงทุนทั้งทางด้านการเงินและ เศรษฐศาสตร์ โดยจากการวิเคราะห์ทางการเงิน พบว่า โครงการมีอัตราผลตอบแทนภายในของโครงการทางด้าน การเงิน (FIRR)เท่ากับ 22.26 % มูลค่าปัจจุบันสุทธิ(NPV) เท่ากับ 6,410.38 ล้านบาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อ ต้นทุน (BCR) เท่ากับ 2.67 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 38.07 บาท/ลิตร และมีระยะเวลาคืนทุน 8 ปีและในส่วนของ การวิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์ พบว่าโครงการมีอัตรา ผลตอบแทนภายในของโครงการทางเศรษฐศาสตร์ (EIRR) เท่ากับ 14.21 % มูลค่าปัจจุบันสุทธิ(NPV) เท่ากับ 2,024.85 ล้านบาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุน (BCR) เท่ากับ 1.57 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 35.41 บาท/ลิตร และมีระยะเวลาคืนทุน 11 ปี

3) โรงงานผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากเปลือกไม้    ยูคาลิปตัส โครงการมีความคุ้มค่าในการลงทุนทางด้าน การเงิน แต่ไม่มีความคุ้มค่าในการลงทุนทางด้าน เศรษฐศาสตร์ โดยจากการวิเคราะห์ทางการเงิน พบว่า โครงการมีอัตราผลตอบแทนภายในของโครงการทางด้าน การเงิน (FIRR)เท่ากับ 15.54 % มูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) เท่ากับ 2,303.65 ล้านบาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อ ต้นทุน (BCR) เท่ากับ 1.66 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 61.38 บาท/ลิตร และมีระยะเวลาคืนทุน 11 ปี และในส่วน ของการวิเคราะห์ทางด้านเศรษฐศาสตร์ พบว่าโครงการมี อัตราผลตอบแทนภายในของโครงการทางเศรษฐศาสตร์ (EIRR)เท่ากับ 7.57 % มูลค่าปัจจุบันสุทธิ(NPV) เท่ากับ    -92.00 ล้านบาท อัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุน (BCR) เท่ากับ 0.97 โดยมีต้นทุนการผลิต เท่ากับ 57.08 บาท/ลิตร และมีระยะเวลาคืนทุน 16 ปี

      8.3  ด้านการจัดทำโครงการกลไกการพัฒนาที่สะอาด (CDM)  

ขั้นตอนการเข้าร่วมโครงการกลไกการพัฒนาที่สะอาด (CDM) แสดงดังรูปที่ 8-1 ปริมาณคาร์บอนเครดิตจากการ ผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลทั้ง 3 ชนิด สรุปได้ดังนี้  1. โรงงานต้นแบบผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากไม้เศรษฐกิจ/ ไม้โตเร็ว มีปริมาณคาร์บอนที่ลดลง 299.54 ตันต่อปี คิด เป็นเงิน 109,201.43 บาทต่อปี โครงการไม่มีความเป็นไปได้ใน การดําเนินการ 2. โรงงานต้นแบบผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากทะลายปาล์ม มีปริมาณคาร์บอนที่ลดลง 29,954.17 ตันต่อปี คิดเป็นเงิน 10,920,091.85 บาทต่อปี โครงการมีเป็นไปได้ในการ ดําเนินการ 3. โรงงานต้นแบบผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากเปลือกไม้ มี ปริมาณคาร์บอนที่ลดลง 17,001 ตันต่อปี คิดเป็นเงิน 6,197,884.56 บาทต่อปี โครงการมีเป็นไปได้ในการ ดําเนินการ   ค่าใช้จ่ายในการดําเนินโครงการ CDM ทั้งหมด ประมาณ 4–8 ล้านบาท/โครงการ

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อ้างอิง

1. “โครงการศึกษาศักยภาพและความเป็นไปได้ในการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวล (Biomass to Liquid) ระดับเชิงพานิชย์”, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน, กระทรวงพลังงาน.

2.  สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย, กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.

3. http://www.dede.go.th/dede/images/stories/Biodiesel/exec_sum_re2.pdf

4. http://www.eppo.go.th/vrs/VRS55-06-biomass.html