เจาะเปลือกโลกด้วย "คลื่นไมโครเวฟ" มุ่งสู่พลังงานความร้อนใต้พิภพ ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

พลังงานทางเลือก คือ พลังงานที่มนุษย์นำมาใช้ทดแทนพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลที่กำลังร่อยหรอลงเรื่อย ๆ ซึ่งคุณอาจได้ยินการใช้พลังงานแสงอาทิตย์, พลังงานลม หรือพลังงานนิวเคลียร์ ทว่า ยังมีแหล่งพลังงานอีกอย่างหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังให้ความสนใจ นั่นคือ "พลังงานความร้อนใต้พิภพ"

พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล นับเป็นการปฏิวัติด้านอุตสาหกรรมครั้งใหญ่ของมนุษยชาติ แต่ในปัจจุบันมันกลับสร้างปัญหาและมลพิษให้แก่มนุษย์และสิ่งแวดล้อมอย่างมาก อีกทั้งยังเป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป ไม่สามารถสร้างขึ้นมาใหม่ได้ในระยะเวลาอันสั้น (เพราะเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ผ่านกระบวนการสะสมมาตั้งแต่สมัยยุคไดโนเสาร์ดึกดำบรรพ์) ดังนั้น พลังงานทางเลือกจึงเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญมากยิ่งขึ้น

พลังงานความร้อนใต้พิภพ คืออะไร ?

พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal energy) พลังงานทดแทนที่มีมาตั้งแต่อดีต รวมถึงในภาพยนตร์หรือนิยายไซไฟด้วย ซึ่งแนวคิดในการใช้ความร้อน "ใต้พื้นโลก" มาจากความรู้ด้านธรณีวิทยาที่โลกของเรามี "หินหนืด หรือ แมกมา" (Magma - อย่าสับสนกับความว่า ลาวา (Lava) ซึ่งหมายถึงแมกมาที่พวยพุ่งขึ้นมาบนพื้นโลก) ไหลเวียนอยู่ภายใน โดยแมกมาเหล่านี้มีความร้อนราว 700-1,300 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

ถึงตรงนี้ผู้อ่านหลายคนอาจจะพอมองเห็นภาพของแนวคิดการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพกันบ้างแล้ว เนื่องจากการสร้างพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล จะอาศัยหลักการเผาไหม้เชื้อเพลิงให้เกิด "ความร้อน" และนำความร้อนเหล่านี้ไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าหรือใช้ในเชิงอุตสาหกรรมอื่น ๆ ต่อไป

ซึ่งพลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นความร้อนที่มีอยู่ภายใต้ผืนโลกมาเนิ่นนาน และมันจะยังคงร้อนต่อไปเรื่อย ๆ โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเผาใด ๆ ทั้งสิ้น นั่นหมายความว่า หากเราสามารถนำความร้อนจากแมกมาที่ไหลเวียนอยู่ใต้ผืนโลกมาใช้ได้ เราก็ไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลอีกต่อไป ทั้งยังช่วยลดมลพิษจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ด้วย

การผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพ

แท้จริงแล้วมนุษย์มีการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพกันมาอย่างช้านานแล้ว แต่อยู่ในรูปแบบของพลังงานใต้พิภพความร้อนต่ำ (Low-Temperature Geothermal Energy) ที่อยู่ใกล้กับผิวโลกมากกว่าแมกมาที่กล่าวไปข้างต้น และมีอุณหภูมิไม่เกิน 150 องศาเซลเซียส โดยได้จากบ่อน้ำร้อนหรือน้ำพุร้อน ซึ่งมีหลักฐานการนำไปใช้ของมนุษย์ย้อนไปไกลถึงเมื่อ 10,000 ปีก่อน ส่วนมากจะเป็นการใช้เพื่อให้ความอบอุ่น, การหุงหาอาหาร, การรักษา และด้านความเชื่อ 

จนกระทั่งเมื่อเทคโนโลยีเริ่มพัฒนามากขึ้น ความสามารถในการขุดเจาะเพิ่มขึ้นทำให้เราสามารถนำความร้อนใต้พิภพมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ยิ่งมีการขุดหลุมลงไปลึกเท่าไรก็จะได้พลังงานความร้อนกลับมามากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีขุดเจาะในปัจจุบันยังเป็นข้อจำกัดในการนำความร้อนใต้พิภพมาใช้ เนื่องจากหลุมลึกที่สุดจากการขุดเจาะ มีความลึกราว 12 กิโลเมตร ต้องใช้เวลานานถึง 20 ปีในการขุดเจาะ เพราะกระบวนขุดเจาะด้วยหัวสว่านขนาดใหญ่ค่อนข้างล่าช้า ดังนั้น การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาจึงไม่แพร่หลายเท่าที่ควร

ขุดให้ลึกมากขึ้นเพื่อพลังงานไร้สิ้นสุด

ล่าสุด บริษัท เควส เอเนอจี (Quaise Energy) ได้นำเสนอเทคโนโลยีในการขุดเจาะรูปแบบใหม่ โดยใช้คลื่นไมโครเวฟที่มีอำนาจทะลุทะลวงสูงและสามารถขุดเจาะผิวโลกได้ลึกราว 16 กิโลเมตรเป็นอย่างน้อย อีกทั้งยังใช้พื้นที่ในการดำเนินการน้อยกว่าการใช้หัวสว่านขุดเจาะ จึงสามารถขยายการประยุกต์ใช้พลังงานใต้พิภพสู่โรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาดย่อมได้ด้วย

เมื่อ 15 ปีก่อน สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้นำเสนอเทคโนโลยีการขุดเจาะด้วยคลื่นความถี่ระดับมิลลิเมตร (Millimeter wave) ซึ่งสามารถละลายชั้นหินแข็ง ๆ ได้เป็นอย่างดี ทว่า มันกลับละลายและทะลวงหินเนื้ออ่อนได้ไม่ดีสักเท่าไร ดังนั้น ทางเควส เอเนอจี จึงนำเทคโนโลยีนี้มาปรับใช้ร่วมกับหัวขุดคลื่นไมโครเวฟของทางบริษัท เพื่อให้สามารถเจาะทะลวงทุกชิ้นหินได้อย่างง่ายดาย

ทางบริษัทตั้งเป้าไว้ว่าภายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การทดสอบการขุดเจาะหลุมด้วยคลื่นไมโครเวฟจะสำเร็จลุล่วงไปได้ด้วยดี และเป็นการพลิกโฉมเพื่อขยายขอบเขตของการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพไปใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้น ที่สำคัญหากอุตสาหกรรมทุกระดับสามารถเข้าถึงพลังงานความร้อนเหล่านี้ได้ การใช้พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลก็จะสิ้นสุดลงและเป็นผลดีต่อสิ่งแวดล้อมโลกมากขึ้นด้วย

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering