การผลิตไฟฟ้าร่วมกับการทำความเย็นและความร้อนจากเทคโนโลยีพลังงาน ความร้อนใต้พิภพแบบขั้นบันไดของน้ำพุร้อนสันกำแพง

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอระบบการผลิตไฟฟ้าร่วมกับการทำความเย็นและความร้อน จากเทคโนโลยีพลังงานความร้อนใต้พิภพแบบขั้นบันไดของกิจการน้ำพุร้อนสันกำแพง อำเภอแม่ออน ตามพระราชดำริ จังหวัดเชียงใหม่ โดยนำน้ำพุร้อนจากหลุมเจาะที่ 1 อุณหภูมิประมาณ 115 °C และอัตราการไหลประมาณ 2.4 L/s มาจ่ายให้แก่อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบถอดประกอบได้ ในการถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำสะอาด โดยได้อุณหภูมิน้ำร้อนประมาณ 109.90 °C ที่อัตราการไหล 1.77 kg/s และจ่ายให้แก่ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยวัฏจักแรงคินสารอินทรีย์ที่ใช้สารทำงาน R-245fa โดยสามารถผลิตไฟฟ้าได้สุทธิ 9.40 kWe มีประสิทธิภาพของวัฏจักรแรงคินสารอินทรีย์ 9.53% และมีสมการสมรรถนะของวัฏจักรแรงคินสารอินทรีย์เท่ากับ ηORC = 0.1336(THW,i – TCLW,i) – 3.8659 จากนั้นน้ำร้อนที่ออกจากระบบผลิตไฟฟ้าด้วยวัฏจักรแรงคินสารอินทรีย์มีอุณหภูมิลดลงประมาณ 95.60 °C ป้อนให้แก่ระบบทำความเย็นแบบดูดกลืนที่มีการใช้สารทำงาน น้ำ-ลิเธียมโบรไมด์ ในการผลิตน้ำเย็นอุณหภูมิ 9.80 °C มีค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะของระบบทำความเย็นแบบดูดกลืน 0.56 และมีสมการสมรรถนะของระบบทำความเย็นแบบดูดกลืนเท่ากับ COPAB = – 0.7524[(THW,i – TC) / (TCLW,i – TE)] + 3.0449 จากนั้นน้ำร้อนอุณหภูมิลดลงที่ 80.79 °C และป้อนให้แก่ห้องอบแห้งแบบรวมศูนย์ ที่มีอัตราการถ่ายเทความร้อนของลมร้อนภายในห้องอบแห้ง 22.26 kW มีประสิทธิภาพของห้องอบแห้งแบบรวมศูนย์ 56.16 % และสมการสมรรถนะของห้องอบแห้งแบบรวมศูนย์ เท่ากับ ηDrying = – 1.14.27(THW,i – Ta) + 662.87 อนึ่งประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าร่วมกับการทำความเย็นและความร้อนที่ต่อกันแบบขั้นบันไดมีค่าประมาณ 29.83% และผลการวิเคราะห์ความคุ้มทุนทางด้านเศรษฐศาสตร์ พบว่า ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยวัฏจักรแรงคินสารอินทรีย์ สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 63,084 kWh/y ช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าของกิจการน้ำพุร้อนสันกำแพงฯ 107,043 Baht/y มีค่าต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วย 3.22 Baht/kWh ระบบทำความเย็นแบบดูดกลืนสามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าจากระบบปรับอากาศแบบอัดไอได้ 90,972 Baht/y และมีระยะเวลาในการคืนทุน 4.88 y ห้องอบแห้งแบบรวมศูนย์สามารถสร้างรายได้จากการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร 350,000 Baht/y มีระยะเวลาในการคืนทุน 1.44 y ซึ่งระบบผลิตพลังงานร่วมสามารถสร้างรายได้ประมาณ 530,818 Baht/y มีระยะเวลาในการคืนทุน 5.65 y