ปัญหาการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ MO Memoir : Thursday 7 November 2567

เมื่อต้นสัปดาห์ที่ผ่านมามีข่าวว่าประเทศมาเลเซียจะยกเลิกการจำหน่ายแก๊สธรรมชาติอัดความดัน (compressed natural gas - CNG) สำหรับรถยนต์ และยกเลิกการจดทะเบียนรถใช้แก๊สธรรมชาติอัดความดันเป็นเชื้อเพลิง สาเหตุหลักก็คืออายุการใช้งานของถังแก๊สที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อถึงเวลาที่เหมาะสม จะว่าไปจากข่าวนี้ก็ทำให้เพิ่งรู้ว่านอกจากไทยแล้วก็ยังมีมาเลยเซียอีกที่ ที่เรียกแก๊สธรรมชาติอัดความดันว่า NGV ไม่ได้เรียกว่า CNG เหมือนทือื่นที่เรียกกันมานาน (รูปที่ ๑)

ถ้าสงสัยว่าหัวข้อบทความวันนี้ขึ้นเรื่องเกี่ยวกับแก๊สไฮโดรเจน แล้วมันเกี่ยวอะไรกับแก๊สธรรมชาติอัดความดัน ก็เพราะว่ามันต้องใช้ถังความดันสูง (และสูงกว่าด้วย) ในการเก็บเช่นเดียวกัน ดังนั้นเมื่อใช้งานไปมันก็จะมีปัญหาแบบเดียวกัน

รูปที่ ๑ ข่าวการยกเลิกการใช้รถยนต์ที่ใช้แก๊สธรรมชาติอัดความดัน (CNG) เป็นเชื้อเพลิงของประเทศมาเลเซีย

ความเสียหายของวัสดุจากการรับแรงดึงมีด้วยกัน 3 รูปแบบ รูปแบบแรกคือการเสียหายจากการรับแรงดึงสูงเกินกว่าที่วัสดุจะรับแรงได้ (tensile strength) การทดสอบความแข็งแรงเรื่องนี้ทำได้ไม่ยาก ก็ด้วยการนำเอาวัสดุนั้นมารับแรงดึงแล้วหาว่าแรงดึงสูงสุดที่รับได้ก่อนฉีกขาดนั้นมีค่าเท่าใด ถ้าเป็นถังความดันก็เอาถังนั้นมาอัดความดันแล้วก็ดูว่าต้องใช้ความดันสูงเท่าใดลำตัวถังจึงจะฉีกขาด

รูปแบบที่สองคือความเสียหายจาก creep หรือที่แปลเป็นไทยว่าความคืบ ความเสียหายแบบนี้เกิดจากการที่วัสดุนั้นรับแรงดึงที่ต่ำกว่าค่าแรงดึงสูงสุดที่รับได้ แต่ต้องรับต่อเนื่องเป็นเวลานาน โดยทั่วไปมักจะเกิดเมื่อต้องรับแรงที่ทำให้วัสดุนี้มีการเปลี่ยนแปลงขนาด ตัวอย่างเช่นถ้าเอาลวดเส้นหนึ่งมาดึงด้วยแรงดึงที่สูงพอ แรงดึงนั้นจะทำให้ลวดเส้นนั้นยืดออกโดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง พอขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง ความเค้นในเนื้อวัสดุบริเวณนั้นก็จะสูงขึ้น (เพราะความเค้นคืออัตราส่วนระหว่างแรงที่กระทำต่อพื้นที่รับแรง) ส่งผลให้เส้นลวดยืดตัวออกไปอีกอย่างช้า ๆ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางก็จะลดลงไปอีก จนกระทั่งถึงจุดหนึ่งเส้นลวดนั้นก็จะขาด

รูปแบบที่สามคือความเสียหายจากความล้าหรือ fatigue เกิดเมื่อเนื้อวัสดุสั้นรับแรงที่ต่ำกว่าค่าแรงดึงสูงสุดที่รับได้ แต่แรงนั้นกระทำในรูปแบบที่เป็นวงรอบ (cycle) ต่อเนื่องกันเป็นเวลานาน ความเสียหายจากเหตุการณ์นี้ที่เป็นที่รู้จักกันมากที่สุดคือกรณีของเครื่องบินเจ็ตโดยสาร de Havilland Comet ที่ลำตัวเกิดการแตกออกขณะบินอยู่ในอากาศถึง ๓ ลำในปีค.ศ. ๑๙๕๔ (พ.ศ. ๒๔๙๗) อันเป็นเพราะจากความล้า เพราะในขณะที่เครื่องบินจอดอยู่บนพื้น ลำตัวเครื่องไม่ต้องรับแรงดัน แต่เมื่อบินสูงในอากาศ อากาศภายนอกเครื่องมีความดันต่ำกว่าภายในเครื่อง ลำตัวเครื่องจึงเสมือนกับต้องรับความดันเพิ่มขึ้นเมื่อเครื่องบินขึ้น และรับความดันน้อยลงเมื่อเครื่องบินลงจอด และการที่เครื่องบินขึ้นลงหลาย ๆ ครั้งก็เปรียบเสมือนการอัดความดัน/ระบายความดันซ้ำไปมาหลายครั้ง ทำให้รอยแตกเล็ก ๆ ในเนื้อโลหะค่อย ๆ ขยายตัว และเมื่อมารวมตัวกันกลายเป็นรอยแตกขนาดใหญ่ ก็เกิดความเสียหายขนาดใหญ่ขึ้นทันที

ถังแก๊สธรรมชาติ/แก๊สไฮโดรเจนที่นำมาใช้กับรถยนต์ ก็เป็นถังความดันที่มีรูปแบบการทำงานเช่นนี้ คือความดันในถังจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อทำการเติมแก๊ส และลดลงเมื่อดึงแก๊สไปใช้งาน (เพราะแก๊สจะกลายเป็นของเหลวเมื่อเพิ่มความดันได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิของแก๊สนั้นต่ำกว่าค่าอุณหภูมิวิกฤต (critical temperature) แก๊สหุงต้มมีค่าอุณหภูมิวิกฤตสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ในขณะที่มีเทนและไฮโดรเจนมีค่าอุณหภูมิวิกฤตที่ต่ำมาก)

ถังแก๊สหุงต้ม (LPG หรือ Liquified Petroleum Gas) ที่ใช้กับรถยนต์ไม่มีปัญหานี้ เพราะแก๊สหุงต้นมันอยู่ในรูปของเหลวภายใต้ความดัน ความดันในถังจึงคงที่ (แต่ก็ยังเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิสภาพแวดล้อม) เวลาที่ดึงแก๊สออกไป ส่วนที่เป็นของเหลวก็จะระเหยมาชดเชย ความดันในถังจะไม่ลดจนกว่าของเหลวในถังจะไม่เหลือ เวลาที่เติมแก๊สเข้าไป ถ้าเป็นถังเปล่า พอความดันในถังเพิ่มสูงขึ้นถึงระดับหนึ่ง แก๊สที่เติมเข้าไปจะควบแน่นเป็นของเหลว ทำให้ความดันในถังไม่สูงขึ้น ดังนั้นถ้าการเติมแก๊สนั้นทำก่อนที่แก๊สในถังจะหมด ความดันในถังก็ถือได้ว่าคงที่ (ตรงนี้แตกต่างจากถังแก๊สหุงต้มที่ใข้กันตามบ้าน ที่จะใช้จนแก๊สหมดถังเลย แล้วค่อยเปลี่ยนถังแก๊ส)

รูปที่ ๒ ความหนาแน่นพลังงาน (พลังงานความร้อนต่อหน่วย "ปริมาตร" เชื้อเพลิง) ของเชื้อเพลิงชนิดต่าง ๆ

มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการเลือกชนิดเชื้อเพลิงที่จะนำมาใช้กับรถยนต์ รถยนต์นั้นมีพื้นที่สำหรับบรรทุกเชื้อเพลิงที่จำกัด (เพราะถูกกำหนดด้วยขนาดรถ พื้นที่ห้องโดยสาร และพื้นที่สำหรับบรรทุกสิ่งของ รูปที่ ๒ แสดงค่าความหนาแน่นพลังงานของเชื้อเพลิงแต่ละชนิด จะเห็นว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวนั้นมีความหนาแน่นพลังงานที่สูง ถังเก็บก็มีน้ำหนักเบา เติมเชื้อเพลิงแต่ละครั้งก็วิ่งได้ระยะทางมากกว่าเชื้อเพลิงที่เป็นแก๊สที่ต้องใช้ถังความดัน (น้ำหนักมากกว่า) ในการเก็บเชื้อเพลิง ที่ความดัน 200 bar.g (200 เท่าของความดันบรรยากาศ) ไฮโดรเจนมีพลังงานเพียงแค่ประมาณ 25% ของแก๊สมีเทน ดังนั้นถ้าเก็บไฮโดรเจนที่ความดันและปริมาตรเดียวกันกับถัง CNG รถจะวิ่งได้ระยะทางที่น้อยกว่ามาก

แนวทางหนึ่งในการแก้ปัญหาคือเก็บไฮโดรเจนที่ความดันที่สูงขึ้น ซึ่งก็ได้มีการวิจัยและพัฒนาถังความดันไปจนถึงระดับ 700 bar.g จึงทำให้พลังงานต่อหน่วยปริมาตรของไฮโดรเจนเข้าใกล้เคียงกับของมีเทน แต่นั่นก็หมายความว่าน้ำหนักของถังบรรจุต้องเพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย

จริงอยู่ที่ไฮโดรเจนมีค่าพลังงานต่อหน่วย "น้ำหนัก" สูงกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น และหลายงานวิจัยมักจะอ้างถึงจุดนี้เวลาบอกว่าไฮโดรเจนนั้นดีกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น แต่ในการใช้งานจริงนั้น "ปริมาตร" ถังเก็บเป็นตัวกำหนดปริมาณเชื้อเพลิงที่รถยนต์จะขนไปได้ และถ้าอิงที่น้ำหนักเชื้อเพลิงเท่ากัน ปริมาตรและน้ำหนักของถังบรรจุไฮโดรเจนจะมากกว่า ซึ่งส่งผลถึงค่ากำลังที่ได้จากเครื่องยนต์ต่อหน่วยน้ำหนักของ เครื่องยนต์ + ระบบเก็บและจ่ายเชื้อเพลิง

ด้วยระยะทางที่วิ่งได้ต่อการเติมเชื้อเพลิงแต่ละครั้งที่ต่ำ ทำให้ต้องมีการเติมเชื้อเพลิงบ่อยครั้ง ยิ่งเป็นรถที่ใช้งานต่อเนื่อง (เช่นรถยนต์รับจ้างหรือเดินทางไกลเป็นประจำ) ถังบรรจุก็ต้องรับความดันสูง-ต่ำสลับไปมาบ่อยครั้งกว่า โอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากความล้าจึงสูงกว่า

การออกแบบถังเก็บ CNG ก็มีการพิจารณาประเด็นเรื่องความล้านี้ และก็ได้ออกแบบเผื่อไว้ ทำให้ถังพวกนี้มีอายุการใช้งาน กล่าวคือถึงแม้ว่าลำตัวถังเองนั้นไม่มีการผุกร่อน และถ้านำมาทดสอบความสามารถในการรับความดันก็ยังสามารถรับความดันได้อยู่ แต่ก็ต้องเปลี่ยนเป็นถังใหม่ และถังเก่าก็ไม่ควรนำมาใช้งานเพื่อเก็บแก๊สความดันสูงอีก แต่จากความเป็นจริงที่ถังเหล่านี้มีราคาสูง และการพิจารณาด้วยสายตาก็ยังเห็นว่าถังเหล่านี้ยังดูดีอยู่ ก็เลยมักไม่มีการเปลี่ยนถังกันเมื่อครบกำหนดอายุการใช้งาน

ขณะนี้มีการนำเสนอไฮโดรเจนมาแข่งกับแบตเตอรี่ ด้วยการโฆษณาว่าการเติมเชื้อเพลิงจนเต็มถังนั้นใช้เวลาน้อยกว่าการชาร์จแบตเตอรี่มาก (ซึ่งก็จริง) แต่มักไม่กล่าวถึงปริมาณเชื้อเพลิงที่สามารถเติมได้ และระยะทางที่รถสามารถวิ่งได้เมื่อเติมเชื้อเพลิงแต่ละครั้ง รูปที่ ๓ ข้างล่างนำมาจากหน้าเว็บของบริษัทหนึ่งที่ทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาถังเก็บไฮโดรเจนสำหรับยานพาหนะ จะเห็นว่าสำหรับรถยนต์ขนาดเล็กที่ใช้ถังความดัน 350 bar จะบรรทุกเชื้อเพลิงได้ประมาณ 4-5 kg ในขณะที่รถขนาดใหญ่ที่ใช้ถังความดัน 700 bar จะบรรทุกได้ประมาณ 20-40 kg

รูปที่ ๓ ปริมาณเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่ยานพาหนะสามารถบรรทุกไปได้

เทียบต่อกิโลกรัม แม้ไฮโดรเจนมีพลังงานสูงกว่าน้ำมันเบนซินประมาณ 3 เท่า แต่รถยนต์สามารถบรรทุกน้ำมันได้มากกว่าไฮโดรเจนประมาณ 6 เท่า (น้ำมัน 40-45 ลิตรหนักประมาณ 30 kg) และถังเก็บน้ำมันยังมีน้ำหนักที่เบากว่าด้วย และใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ ก็ต้องมีการลงทุนระบบโครงสร้างพื้นฐานในการส่งไฮโดรเจนไปยังสถานีบริการต่าง ๆ ซึ่งจะมีความคุ้มหรือไม่ก็คงเรียนรู้ได้จากการขยายสถานนีบริการ CNG ในบ้านเรา ที่เป็นการขนส่งแก๊สความดันสูงไปยังสถานีบริการต่าง ๆ ว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร และกรณีของไฮโดรเจนน่าจะมีปัญหามากกว่า เพราะใช้ความดันที่สูงกว่า

PV diagram กับการอัดแก๊ส MO Memoir : Friday 6 September 2556

P-V diagram ของแก๊สนั้นมีลักษณะดังแสดงในรูปที่ ๑ สำหรับแก๊สใด ๆ นั้นที่อุณหภูมิคงที่ เมื่อเราเพิ่มความดัน (P) ให้กับแก๊ส ปริมาณ (V) ของแก๊สนั้นก็จะลดลง

คำถามก็คือถ้าเราเพิ่มความดันให้สูงขึ้นเรื่อย ๆ (ที่อุณหภูมิคงที่) จะเกิดอะไรขึ้นกับแก๊สนั้น

คำตอบของคำถามข้างต้นขึ้นอยู่กับว่าแก๊สที่เราทำการอัดนั้นมี "อุณหภูมิ" เท่าใด

ถ้าอุณหภูมิของแก๊สนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต (critical temperature หรือ Tc) สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือเมื่อเราเพิ่มความดันสูงขึ้นระดับหนึ่ง แก๊สจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว (ดูตามเส้นสีส้มมาจนถึงเส้นประสีเขียว) ณ จุดนี้จะมีเฟสสองเฟสปรากฏให้เห็นชัดเจน คือเฟสของเหลวซึ่งเป็นเฟสที่มีความหนาแน่นสูง (ทางฟากเส้นประสีน้ำเงิน) และเฟสแก๊สที่เป็นเฟสที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า
 

ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างเฟสของเหลวและเฟสแก๊สจะลดลงเรื่อย ๆ ถ้าอุณหภูมิที่ทำการอัดแก๊สนั้นเพิ่มสูงขึ้น จนในที่สุดจะเท่ากัน (หรือบอกความแตกต่างไม่ได้) ณ จุดนี้เราเรียกว่า "จุดวิกฤต - critical point) อุณหภูมิ ณ จุดวิกฤตนี้ก็เรียกว่า "อุณหภูมิวิกฤต - critical temperature หรือ Tc" ความดัน ณ จุดนี้ก็เรียกว่า "ความดันวิกฤต - critical pressure หรือ Pc" (ตามเส้นสีแดง)
 

ถ้าอุณหภูมิที่ใช้ในการอัดแก๊สนั้นสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต (เช่นตามเส้นสีม่วง) เมื่อเราเพิ่มความดันให้กับแก๊สนั้นให้สูงขึ้นเรื่อย ๆ ความหนาแน่นของแก๊สนั้นก็จะสูงขึ้นในระดับเดียวกับของเหลว แต่มันก็ไม่ใช่ของเหลว ในสภาพเช่นนี้มักจะเรียกสสารดังกล่าวว่าอยู่ในสภาพ "ของไหล หรือ fluid" เพราะมันบอกไม่ได้ว่ามันเป็นของเหลวหรือแก๊ส

รูปที่ ๑ ตัวอย่าง PV diagram ของแก๊ส
 

ที่นี้ถ้าเราลองมาพิจารณากรณีของแก๊สเชื้อเพลิงสองชนิดที่เราใช้กันมากในชีวิตประจำวันคือ แก๊สธรรมชาติหรือมีเทน (CH₄) ที่ใช้กับยานยนต์ และแก๊สหุงต้มหรือ LPG (สารผสมระหว่าง C₃H₈ + C₄H₁₀) ที่ใช้กันในครัวเรือนและรถยนต์
 

คำถามก็คือ  

ที่อุณหภูมิห้อง ถังบรรจุแก๊สธรรมชาติที่ความดัน 200 bar เมื่อเปิดใช้ไปเรื่อย ๆ ความดันในถังจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร
 

ที่อุณหภูมิห้อง ถังบรรจุแก๊สหุงต้มที่ความดันประมาณ 7 bar เมื่อเปิดใช้ไปเรื่อย ๆ ความดันในถังจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร
 

แก๊สมีเทนนั้นมีอุณหภูมิวิกฤตต่ำกว่าอุณหภูมิห้องมาก ดังนั้นที่อุณหภูมิห้องแก๊สมีเทนที่อยู่ในถังบรรจุจึงอยู่ในรูปของแก๊สความดันสูง เมื่อเรานำแก๊สในถังออกมาใช้ ปริมาณแก๊สในถังก็จะลดลง ความหนาแน่นของแก๊สในถังก็จะลดลง ความดันภายในถังก็จะลดลงไปด้วย
 

ส่วนแก๊สหุงต้มนั้นมีอุณหภูมิวิกฤตสูงกว่าอุณหภูมิห้อง ที่อุณหภูมิห้องนั้นแก๊สหุงต้มในถังจะอยู่ในรูปของเหลวที่สมดุลกับส่วนที่เป็นไอที่อยู่เหนือผิวของเหลว เมื่อเรานำส่วนที่เป็นแก๊สออกมาใช้จะทำให้ความดันเหนือผิวของเหลวลดลง ระบบจะปรับตัวโดยของเหลวจะระเหยออกมาเพื่อชดเชยแก๊สส่วนที่หายไป จนในที่สุดความดันก็จะกลับมาคืนเดิม (ณ อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่ง ของเหลวมีค่าความดันไอค่าเดียว) แต่ปริมาตรส่วนที่เป็นแก๊สจะเพิ่มมากขึ้น ปริมาตรส่วนที่เป็นของเหลวจะลดลง (รูปที่ ๒)
 

ดังนั้นในกรณีของแก๊สหุงต้มนั้น ตราบเท่าที่ยังมีของเหลวอยู่ในถัง แม้ว่าเราจะดึงเอาแก๊สออกมาใช้งานเรื่อย ๆ ความดันในถังก็จะยังคงเดิม จะลดลงก็ต่อเมื่อไม่มีเฟสของเหลวเหลืออยู่ในถังแล้ว

รูปที่ ๒ สมมุติว่าในช่วงแรกความดันแก๊สหุงต้มในถังคือ P1 เมื่อเราดึงแก๊สหุงต้มออกมาใช้งาน (เราดึงตรงส่วนที่เป็นไอที่อยู่เหนือผิวของเหลว) ความดันเหนือผิวของเหลวจะลดลง แต่ของเหลวจะระเหยขึ้นมาชดเชยส่วนที่เป็นไอที่หายไป ดังนั้นความดันแก๊สในถัง (P2) จะยังคงเท่าเดิม (P2 = P1) แต่ปริมาตรส่วนที่เป็นไอจะเพิ่มมากขึ้น ในขณะที่ปริมาตรส่วนที่เป็นของเหลวจะลดลง แต่ถ้าเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีของเหลวเหลืออยู่ในถัง ความดันในถังก็จะลดลง (P3 < P1, P2)

ทีนี้ถ้าเรามาลองพิจารณาในทางกลับกัน ถ้าเรามีแก๊สที่ความดันต่ำและจะพยายามอัดลงถังให้ความดันสูงขึ้นบ้าง จะเกิดอะไรขึ้นระหว่างการอัดแก๊สธรรมชาติและแก๊สหุงต้ม
 

ในกรณีของแก๊สมีเทนนั้น เมื่อเราอัดแก๊สเข้าไปในถัง ความดันในถังจะเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ตามปริมาณแก๊สที่เราใส่เข้าไป ยิ่งใส่มาก ความดันก็จะยิ่งเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นเราจะอัดแก๊สได้ความดันสูงสุดเท่าใดขึ้นอยู่กับว่าถังของเรารับความดันได้แค่ไหนและเครื่องอัดแก๊สของเราอัดแก๊สได้ความดันสูงสุดเท่าใด
  

แต่ในกรณีของแก๊งหุงต้มนั้นแตกต่างออกไป
 

ในกรณีของแก๊สหุงต้มนั้น สมมุติว่าในช่วงแรกนั้นเราบรรจุแก๊สลงในกระบอกสูบที่มีปริมาตรมากที่ความดันต่ำ ดังนั้นแก๊สหุงต้มที่บรรจุเข้าไปจะอยู่ในสถานะที่เป็นแก๊ส แต่ถ้าเราอัดแก๊สนั้นให้มีความดันเพิ่มสูงขึ้น (เช่นด้วยการลดปริมาตรกระบอกสูบดังแสดงในรูปที่ ๓) ความดันในกระบอกสูบก็จะเพิ่มมากขึ้น โมเลกุลแก๊สหุงต้มก็จะอยู่ใกล้กันมากขึ้น แต่เมื่อเราเพิ่มความดันจนสูงขึ้นจนถึงระดับหนึ่ง แก๊สในถังบางส่วนจะเริ่มควบแน่นเป็นของเหลว จากจุดนี้แม้ว่าเราจะพยายามอัดความดันให้กับถังอีก ความดันในถังก็จะไม่เพิ่มขึ้น เพราะส่วนที่เป็นไออยู่นั้นจะควบแน่นเป็นของเหลว ทำให้ปริมาตรส่วนที่เป็นของเหลวในถังแก๊สเพิ่มมากขึ้น ส่วนที่เป็นที่ว่างให้ไออยู่นั้นจะลดน้อยลง
 

เราจะไปอัดให้ความดันเพิ่มได้อีกทีก็ต่อเมื่อส่วนที่เป็นไอนั้นควบแน่นเป็นของเหลวหมด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือในกระบอกสูบมีแต่ของเหลวเท่านนั้น

รูปที่ ๓ การอัดแก๊สหุงต้มลงถัง สมมุติว่าเริ่มแรกเรามีแก๊สความดัน P4 อยู่ในถัง พอเราอัดแก๊สให้มีความดันสูงขึ้น ตราบเท่าที่ยังไม่มีการควบแน่น ความดัน P4 ในถังก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ แต่พอความดันสูงถึงระดับหนึ่ง (P5) แก๊สบางส่วนจะเกิดการควบแน่นเป็นของเหลว จากจุดนี้แม้ว่าจะพยายามอัดความดันให้กับถังอีก ความดันในถัง (P6) ก็จะไม่เพิ่มสูงขึ้น เพราะส่วนที่เป็นไอจะกลายเป็นของเหลว ทำให้ปริมาตรเฟสของเหลวเพิ่มมากขึ้น ส่วนปริมาตรเฟสที่เป็นไอลดน้อยลง

ในการอัดแก๊สนั้น ถ้าแก๊สนั้นไม่มีการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว เราก็จะอัดให้มันมีความดันสูงเท่าใดก็ได้ เท่าที่จะมีปัญญาอัด ในทำนองเดียวกันการอัดของเหลวอย่างเดียว (ไม่มีแก๊สในระบบ) เราก็สามารถอัดให้มันมีความดันสูงเท่าใดก็ได้ ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์ไฮดรอลิกต่าง ๆ ที่ใช้ของเหลวเป็นตัวส่งผ่านกำลัง จึงมักต้องระวังไม่ให้มีอากาศตกค้างอยู่ในระบบ เพราะไม่เช่นนั้นความดันที่อัดเข้าไปแทนที่จะเพิ่มให้กับของเหลว จะสูญเสียไปกับการอัดฟองอากาศให้มีปริมาตรเล็กลง
 

แต่ถ้ามันมีการเปลี่ยนเฟสเป็นของเหลว ความดันมันจะหยุดตรงที่ความดันไอของเฟสของเหลว ณ อุณหภูมิที่ทำการอัด (ที่อุณหภูมิห้องระดับเดียวกัน แก๊สหุงต้มถังเล็กหรือถังใหญ่ก็มีความดันในถังที่ระดับเดียวกัน) นี่ก็เป็นเหตุผลที่ว่าทำไปเราจึง "ไม่สามารถ" อัดแก๊สหุงต้ม (LPG) จนมีความดันสูงเหมือนแก๊สธรรมชาติ (CNG) ได้

แก๊สธรรมชาติ (NG) กับแก๊สปิโตรเลียมเหลว (LPG) MO Memoir : Sunday 2 September 2555

คำถามข้างล่างเอามาจากเว็บไหนคงเดากันเองได้นะ บอกใบ้ให้นิดนึงว่าเป็นคำถามเลขที่ X12587351 ลองดูต่อไปเรื่อย ๆ นะว่าเรื่องราวมันเป็นอย่างไร

เริ่มจากคำถามก่อน

จะเห็นว่าคำถามเขาก็ถามมาดี ๆ นะ ตั้งคำถามมาสุภาพซะด้วย

ความดันเป็นตัวกำหนดความหนาของถังบรรจุแก๊ส ชนิดของแก๊สที่บรรจุเป็นตัวกำหนดวัสดุที่จะใช้ทำถังแก๊ส (แก๊สไม่ควรกัดกร่อนวัสดุที่ใช้ทำถัง) ดังนั้นถ้าใช้วัสดุทำถังชนิดเดียวกัน ถังที่ความดันสูงกว่าต้องมีความหนาที่มากกว่า

เราจะใช้ความดันอัดให้แก๊สเป็นของเหลวได้ก็ต่อเมื่อ อุณหภูมิของแก๊สที่อัดนั้นต่ำกว่า "อุณหภูมิวิกฤต (critical temperature)" ของแก๊สนั้น ดังนั้นแก๊สที่มีค่าอุณหภูมิวิกฤตสูงกว่าอุณหภูมิห้อง เราสามารถใช้ความดันทำให้แก๊สนั้นกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้

LPG ย่อมาจาก Liquefied Petroleum Gas ถ้าจะแปลเป็นภาษาไทยแบบตรงตัวก็น่าจะเป็น "แก๊สปิโตรเลียมที่ถูกทำให้เป็นของเหลว" ซึ่งทำให้เห็นภาพว่าสภาพปรกติมันเป็นแก๊ส แต่ทีนี้เขาบอกว่ากิริยาแบบ passive voice มันไม่ใช่กิริยาของไทย เป็นของฝรั่ง (ผมก็ไม่รู้เหมือนกันว่าคนพูดเรื่องนี้คนแรกเป็นใคร ได้ยินแต่พูดต่อ ๆ กันมาโดยที่ไม่รู้ต้นตอเหมือนกัน) เขาก็เลยให้เรียกว่า "แก๊สปิโตรเลียมเหลว" แทน (สรุปว่ามันเป็นแก๊สหรือเป็นของเหลวกันแน่)

ทีนี้มาเรื่องคำย่อเกี่ยวกับแก๊สธรรมชาติสักหน่อย คำย่อที่จะให้นี้เป็นคำย่อสากลที่ใช้กันทั่วโลก ไม่ใช่ใช้เฉพาะในประเทศไทย

แก๊สธรรมชาติหรือที่ภาษาอังกฤษเรียก Natural Gas คำย่อสากลในวงการจะใช้ NG แก๊สธรรมชาติที่ขุดกันได้นั้นจะมีการแบ่งประเภทตามองค์ประกอบของสารที่มีอยู่ในแก๊ส เกณฑ์การแบ่งที่ใช้กันทั่วไปมีอยู่ ๒ เกณฑ์คือ

(๑) ชนิดของไฮโดรคาร์บอนในแก๊ส

ถ้าเป็นแก๊สที่ (ก) ไม่มีหรือ (ข) มีไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C3 ขึ้นไปอยู่น้อยมาก จะเรียกว่าเป็น "แก๊สแห้ง" หรือ "Dry gas" เพราะแก๊สพวกนี้เมื่อใช้ความดันอัดที่อุณหภูมิห้องแล้วจะไม่มีของเหลวควบแน่นออกมา

แต่ถ้าเป็นแก๊สที่มีไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C3 ขึ้นไปอยู่มาก จะเรียกว่า "แก๊สเปียก" หรือ "Wet gas" แก๊สที่ขึ้นจากหลุมในอ่าวไทยเป็นแก๊สประเภทนี้

(๒) การมีอยู่ของแก๊สกรด

แก๊สที่มีฤทธิ์เป็นกรดที่มักพบปะปนอยู่กับแก๊สธรรมชาติคือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ถ้าแก๊สธรรมชาติที่ขึ้นจากหลุมนั้นไม่มีแก๊สพวกนี้ปนอยู่ก็จะเรียกว่า "Sweet gas" (แปลเป็นไทยก็จะได้ว่า "แก๊สหวาน" แต่ไม่เห็นมีใครเขาใช้กัน) แต่ถ้ามีปนอยู่ก็จะเรียกว่า "Sour gas" (แปลเป็นไทยได้ว่า "แก๊สเปรี้ยว" ซึ่งก็ไม่เห็นมีใครเขาใช้กันอีก)

แก๊สที่ได้มาจากทางอ่าวไทยจะมีทั้ง CO₂ และ H₂S ปนในปริมาณมาก ส่วนแก๊สที่นำเข้ามาจากพม่าและที่ได้ทางภาคอีสานนั้นจะมีแก๊สกรดพวกนี้ปนต่ำกว่า

แก๊สธรรมชาติที่ขุดได้นั้น ถ้าเป็น Wet gas ก็มักจะนำไปเข้าโรงแยกแก๊สก่อน เพื่อแยกเอาตัวไฮโดรคาร์บอนหนักไปใช้ประโยชน์ โรงแยกแก๊สที่มาบตาพุดของเราก็ทำหน้าที่นี้ โดยแยกเอาอีเทน (ethane - H₃C-CH₃) ออกเพื่อส่งไปเป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิตเอทิลีน (ethylene H₂C=CH₂) แยกโพรเพน (propane C₃H₈) และบิวเทน (butane C₄H₁₀) ออก โดยเอาโพรเพนส่วนหนึ่งไปใช้เป็นสารตั้งต้นสำหรับผลิตโพรพิลีน (propylene C₃H₆) และนำโพรเพนส่วนที่เหลือและบิวเทนมาผสมเป็นแก๊สหุงต้มที่เราเรียกว่า LPG

แก๊สส่วนที่เหลือ (ซึ่งก็คือส่วนใหญ่) มีองค์ประกอบหลักคือมีเทน (methane CH₄) ส่วนใหญ่จะนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงกัน ในต่างประเทศอาจมีการนำไปใช้ในการผลิต synthesis gas (เรียกย่อว่า syn gas) เพื่อใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตแอมโมเนียและอุตสาหกรรมปิโตรเคมีตัวอื่น แต่ในประเทศไทยไม่ได้มีการตั้งโรงงานผลิต syn gas นี้ (ในอดีตเราเคยมีโครงการ แต่ไม่เกิด)

ถ้าหลุมแก๊สนั้นอยู่บนบก โรงแยกแก๊สก็สามารถตั้งใกล้กับหลุมแก๊สได้ แต่ถ้าหลุมแก๊สอยู่ในทะเล ก็จะต้องเดินท่อแก๊สใต้ทะเลมายังบนฝั่งเพื่อเข้าสู่โรงแยกแก๊สที่อยู่บนฝั่ง ท่อแก๊สใต้ทะเลจากแท่นผลิตในอ่าวไทยมายังโรงแยกที่มาบตาพุดนั้นเคยเป็นท่อแก๊สใต้ทะเลที่ยาวที่สุดในโลก ก่อนที่จะถูกแซงหน้าด้วยท่อแก๊สใต้ทะเลเหนือที่ไปขึ้นฝั่งที่สกอตแลนด์

เทียบกับไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C3 ขึ้นไปแล้ว การเก็บตุนมีเทนที่ขุดขึ้นมาแล้วจะยุ่งยากมากกว่า ดังนั้นสิ่งที่ทำกันก็คือเมื่อผลิตได้แล้วก็จะหาทางนำไปใช้เลย วิธีการที่ทำกันก็คือส่งไปยังลูกค้าโดยใช้ระบบท่อ ในบ้านเราเริ่มแรกนั้นก็นำแก๊สที่ขุดได้ส่งไปยังโรงไฟฟ้าที่บางปะกง โรงจักรพระนครใต้ และโรงงานปูนซิเมนต์ที่สระบุรี ก่อนจะมีการขยายไปยังแหล่งอื่น ต่อมาก็มีท่อแก๊สไปขึ้นบกที่ อ. ขนอม จ. นครศรีธรรมราช และที่ อ.จะนะ จ. สงขลา

ภายหลังก็ได้มีการนำแก๊สจากฝั่งพม่า โดยเดินท่อแก๊สเข้ามาทาง จ. กาญจนบุรี เพื่อเข้าสู่โรงไฟฟ้าที่ราชบุรี และเชื่อมต่อระบบท่อไปยังโรงไฟฟ้าและนิคมที่อยุธยา

ในกรณีที่ลูกค้านั้นไม่ได้อยู่ในบริเวณใกล้เคียงและไม่เหมาะสมที่จะส่งผ่านระบบท่อ เช่นผู้ผลิตและลูกค้าอยู่กันคนละประเทศ ข้ามทะเลไปไกล ก็จะใช้วิธีการส่งในรูปแก๊สธรรมชาติเหลวที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า Liquefied Natural Gas หรือย่อว่า LNG การทำเช่นนี้ใช้วิธีการลดอุณหภูมิแก๊สธรรมชาติให้ต่ำลงจนเป็นของเหลวที่ความดันบรรยากาศ จากนั้นจึงบรรทุกลงเรือส่งต่อไปยังลูกค้าทางทะเล เมื่อลูกค้าได้รับ LNG แล้วก็จะนำเข้าเก็บในคลังเก็บ เมื่อจะใช้งานก็จะทำการระเหยและส่งต่อไปตามระบบท่อต่อไป

การผลิตและการเก็บรักษา LNG นั้นต้องมีการตั้งหน่วยทำความเย็น ทางลูกค้าผู้ซื้อ LNG ต้องมีหน่วยทำความเย็นเพื่อควบแน่น LNG ที่ระเหยกลายเป็นไอให้กลับเป็นของเหลวใหม่เพื่อลดการสูญเสีย ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ไม่มีการนำเอา LNG มาใช้เป็นเชื้อเพลิงของรถยนต์โดยตรง

แก๊สธรรมชาติที่ส่งจากรัสเซียไปยังยุโรปตะวันตกนั้นใช้วิธีการส่งผ่านระบบท่อ เพราะบ่อแก๊สของทางรัสเซียนั้นอยู่บนบก ไม่ได้อยู่ใกล้ทะเลหรือทางน้ำขนาดใหญ่ ถ้าผลิต LNG ขึ้นมาก็จะเจอกับปัญหาการขนส่วน LNG อยู่ดี เขาจึงใช้การเดินท่อแก๊สจากรัสเซียผ่านหลายประเทศทางยุโรปตะวันออกไปยังยุโรปตะวันตกแทน

แก๊สธรรมชาติที่นำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์จะจำหน่ายในรูปแก๊สธรรมชาติอัดความดันที่เรียกว่า Compressed Natural Gas หรือเรียกย่อว่า CNG คือจะอัดใส่ถังที่ความดันประมาณ ๒๐๐ เท่าของความดันบรรยากาศ เหตุที่ต้องใช้ความดันสูงก็เพราะเพื่อให้การเติมแก๊สแต่ละครั้งได้แก๊สในปริมาณมากพอที่จะนำไปใช้งานได้ ไม่ใช่ว่ารถวิ่งไปได้ไม่กี่สิบกิโลแก๊สก็หมดแล้ว รถยนต์ที่ใช้ CNG เป็นเชื้อเพลิงจะเรียกว่า Natural Gas Vehicle หรือย่อว่า NGV คำย่อ CNG และ NGC ในย่อหน้านี้เป็นคำย่อมาตรฐานสากลที่ใช้กันทั่วโลก ในกฎหมายของไทยก็เรียกแก๊สธรรมชาติอัดความดันสำหรับรถยนต์นี้ว่า CNG จะเห็นว่ารถประเภทนี้จะติดสติกเกอร์ชนิดเชื้อเพลิง

ส่วนที่มีการเรียกแก๊สธรรมชาติสำหรับรถยนต์ว่า NGV โดยอ้างว่าย่อมาจาก Natural Gas for Vehicle นั้นเป็นคำย่อเฉพาะของบริษัทหนึ่งในประเทศไทย ส่วนสาเหตุที่ว่าทำไปจึงเกิดคำย่อเช่นนี้เกิดขึ้นขอไม่กล่าวในที่นี้

ในขณะนี้คิดว่าคนไทย "น่าจะ" เกือบทั้งหมดเข้าใจว่าถ้าพูดถึง NGV แล้วจะหมายถึงตัว "แก๊ส" ซึ่งถ้าเป็นการพูดกันในระหว่างหมู่คนไทยคงไม่เป็นไร แต่ถ้าติดต่อกับต่างประเทศต้องระวัง เพราะประเทศอื่นในโลกถ้าพูดถึง NGV เขาจะนึกถึงตัว "รถ" ถ้าจะพูดถึงตัว "แก๊ส" ต้องใช้ "CNG" 

 

คำย่ออีกคำหนึ่งที่มีสิทธิพบในวงการแก๊สธรรมชาติคือ NGL ซึ่งย่อมาจาก Natural Gasoline แปลเป็นไทยว่าแก๊สโซลีนธรรมชาติ ไฮโดรคาร์บอนส่วนนี้เป็นไฮโดรคาร์บอนตั้งแต่ C5 ขึ้นไป (อยู่ในช่วงน้ำมันแก๊สโซลีน) ซึ่งเป็นส่วนที่เป็นของเหลวที่ได้จากหลุมขุดเจาะแก๊ส ซึ่งทางแท่นขุดเจาะเรียกตัวนี้ว่า "Condensate" ในกรณีของแท่นในอ่าวไทยนั้นไม่ได้ส่ง condensate นี้ขึ้นบกทางท่อ แต่ใช้วิธีถ่ายใส่เรือที่จอดรออยู่ เพราะมันไม่ได้มีปริมาก

คำตอบสองคำตอบแรกของคำถามดังกล่าวตอบเพียงว่าถัง CNG ต้องหนากว่าเพราะเก็บที่ความดันสูงกว่า แต่คำตอบที่ทำให้เกิดเรื่องตามมาคือคำตอบที่ 3 ซึ่งไม่ได้เป็นการตอบคำถามที่มีผู้ถามไว้ แต่ดูเหมือนว่าต้องการให้ข้อมูลเพิ่มเติมแก่ผู้ถามคำถาม ลองอ่านดูความคิดเห็นข้างล่างก่อน

รายนี้นำเอานิยาม "NGV" ที่เป็นศัพท์เฉพาะของบริษัทหนึ่งในประเทศไทยมาใช้ ถ้าจะใช้ในความหมายนั้นก็ควรต้องใช้เฉพาะกับแก๊สธรรมชาติที่ใช้กับรถ ไม่ใช่แก๊สธรรมชาติที่ส่งไปตามระบบท่อ หรือแก๊สธรรมชาติที่ขึ้นมาจากหลุมขุดเจาะ

อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการถลุงเหล็กคืออุตสาหกรรมถ่านหิน เพราะในการถลุงเหล็กนั้นต้องใช้ถ่านโค้ก (coke) ในการรีดิวซ์แร่เหล็ก การผลิตถ่านโค้กใช้กระบวนการที่เรียกว่า coking ซึ่งได้จากการนำถ่านหิน (บางเกรดเท่านั้น) มาเผาให้ความร้อนสูงในที่ ๆ ไม่มีอากาศหรือมีอากาศจำกัด ของแข็งที่เหลืออยู่คือถ่านโค้ก ในขณะเดียวกันในกระบวนการดังกล่าวก็ทำให้เกิดแก๊สด้วย องค์ประกอบหลักของแก๊สที่เกิดขึ้นได้แก่ไฮโดรเจน มีเทน (CH₄) คาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) โดยมีไนโตรเจนและคาร์บอนได้ออกไซด์ (CO₂) ร่วมอยู่ด้วย

แก๊สที่เกิดขึ้นถูกนำมาผ่านกระบวนการทำความสะอาด และจัดจำหน่ายโดยส่งไปตามระบบท่อ (เหมือนน้ำประปา) ไปยังครัวเรือนต่าง ๆ เพื่อใช้ในการประกอบอาหารและจุดให้ความอบอุ่นในฤดูหนาว รวมทั้งใช้ในการจุดไฟตะเกียงให้แสงสว่างแก่ท้องถนน (ยุคก่อนมีหลอดไฟฟ้า) ในอังกฤษเองเรียกแก๊สชนิดนี้ว่า "Town gas" หรือบางทีก็เรียกว่า "Coal gas" ระบบส่งแก๊สทางท่อไปยังครัวเรือนมีมาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ ๑๙ หรือกว่าหนึ่งร้อยปีมาแล้ว

Coal gas ต่อมาเริ่มถูกแทนที่ด้วยแก๊สที่ผลิตจากน้ำมัน และในที่สุดแก๊สที่ผลิตจากถ่านหินและน้ำมันก็ถูกแทนที่ด้วยแก๊สธรรมชาติ (มีเทน) แก๊สพวกนี้ไม่ควบแน่นเป็นของเหลวที่ความดันสูงที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นจึงสามารถใช้ความดันที่สูงอัดส่งไปได้เป็นระยะทางไกล ๆ

ในลอนดอนที่ผมเคยไปเรียนนั้น จะรับแก๊สธรรมชาติมาในรูปของ LNG เข้าคลังเก็บไว้ จากนั้นจึงนำมาระเหยให้กลายเป็นไอและอัดส่งไปตามระบบท่อส่งไปยังครัวเรือน บ้านไหนต้องการซื้อแก๊สใช้ก็จะมีมิเตอร์วัดปริมาณแก๊ส (แบบเดียวกับมิเตอร์น้ำ) ติดไว้ที่บ้าน หรืออีกแบบหนึ่งก็จะเป็นมิเตอร์หยอดเหรียญ (ที่แฟลตที่ผมเช่าอาศัยอยู่ก็ใช้ระบบนี้) ซึ่งจะได้แก๊สตามจำนวนเงินที่หยอดเข้ามิเตอร์ เอาไว้สำหรับทำกับข้าวและต้มน้ำร้อนอาบตอนหน้าหนาว 

 

ตอนอยู่ลอนดอนไม่เห็นมีรถขนถังแก๊ส LPG ไปส่งตามบ้าน ถ้าไม่ใช้ไฟฟ้าก็จะใช้แก๊สธรรมชาติที่ส่งมาตามท่อนี้แหละในการประกอบอาหารและให้ความอบอุ่นในครัวเรือน ทั้งนี้คงเป็นเพราะโครงสร้างพื้นฐานของเมืองนั้นมาการวางระบบท่อเอาไว้ส่งแก๊สมานานแล้ว ส่วนรถยนต์ก็จะใช้น้ำมันเป็นหลัก ถ้าเห็นข่าวในต่างประเทศที่มีเหตุการณ์ท่อแก๊สรั่วในบ้านเรือนจนเกิดไฟไหม้หรือการระเบิดก็คือแก๊สธรรมชาติที่ส่งมาตามระบบท่อนี้แหละ (ตัวนี้เขาไม่เรียก CNG นะ เพราะถ้ากล่าวถึง CNG จะหมายถึงพวกที่บรรจุอยู่ในถังความดันสูงใช้กับรถยนต์เป็นหลัก)

ข้อเสียของการส่งแก๊สทางระบบท่อไปยังครัวเรือนคือผู้จำหน่ายต้องเป็นผู้ลงทุนวางระบบท่อและดูแลรักษาด้วย และเหมาะกับพื้นที่ในตัวเมืองที่มีบ้านเรือนอยู่หนาแน่น ซึ่งต่างจาก LPG ที่ไม่ต้องมีการวางระบบท่อ แต่ใช้การขนส่งเป็นถังไปยังครัวเรือนที่ต้องการใช้

ตามมาด้วยความคิดเห็นที่ ๔ ลองอ่านดูก็แล้วกัน

แก๊สธรรมชาติที่ใช้กันอยู่ในประเทศไทยในขณะนี้ส่วนใหญ่ได้มาจากแท่นขุดเจาะในทะเล (ที่ได้จากบนบกเช่นทางแหล่งน้ำพองทาง จ. ขอนแก่นจัดว่าเป็นส่วนน้อย)

พื้นที่ทะเลที่เป็นที่ตั้งแท่นขุดเจาะผลิตแก๊สธรรมชาติส่งแก๊สให้กับประเทศไทยนั้นมีอยู่ ๓ พื้นที่ดังนี้

(๑) พื้นที่อ่าวไทย ที่อยู่ในพื้นเขตเศรษฐกิจจำเพาะของประเทศไทย (ระยะ 200 ไมล์ทะเล) อย่างชัดเจน จัดเป็นแหล่งผลิตแก๊สแหล่งใหญ่ที่สุดให้กับประเทศไทยและเป็นแหล่งแรกที่นำมาใช้ แก๊สในแหล่งนี้เริ่มแรกนำขึ้นบกที่ ต. มาบตาพุด จ. ระยอง จากนั้นจึงมีการขยายโดยเดินท่อแก๊สไปขึ้นฝั่งที่ อ. ขนอม จ. นครศรีธรรมราช

(๒) พื้นที่อ่าวไทย ที่อยู่ในพื้นที่เศรษฐกิจจำเพาะทับซ้อนระหว่างไทยกับมาเลเซีย (กล่าวคือทั้งสองประเทศอ้างสิทธิในพื้นที่นี้) ปัจจุบันไทยกับมาเลเซียตกลงพัฒนาพื้นที่นี้ร่วมกัน โดยวางท่อแก๊สขึ้นฝั่งที่ อ. จะนะ จ. สงขลา ส่วนที่ว่าทำไมต้องนำท่อแก๊สขึ้นฝั่งทางประเทศไทยให้ได้นั้น (ไม่ควรให้ไปขึ้นฝั่งทางมาเลเซีย) มีเหตุผลทางการเมืองและความมั่นคงเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย

(๓) พื้นที่ทะเลอันดามัน ทางฝั่งประเทศพม่า ซึ่งเป็นการวางท่อแก๊สเข้ามาทาง จ. กาญจนบุรี แผนการเริ่มแรกนั้นตั้งใจจะเอามาใช้ที่โรงไฟฟ้าราชบุรี แต่ต่อมามีการปรับเปลี่ยนโดยวางท่อเข้าไปบรรจบที่ จ. อยุธยา ด้วย

การนำเอาแก๊สจากพม่าเข้ามาใช้นั้นมีเหตุผลทางด้านความมั่นคงเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย เพราะกำลังการผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่ของประเทศใช้แก๊สธรรมชาติเป็นหลัก และแท่นผลิตนั้นกระจุกตัวอยู่ในอ่าวไทย ดังนั้นถ้าเกิดเหตุการณ์ไม่คาดคิดขึ้นในอ่าวไทยจนทำให้แท่นผลิตแก๊สไม่สามารถผลิตแก๊สได้ (เช่นมีพายุไต้ฝุ่นเข้า แม้ว่าจะนาน ๆ ครั้งก็ตามที ส่วนเหตุผลอื่นก็ลองคิดเอาเองก็แล้วกัน) ก็จะเกิดปัญหากับการผลิตไฟฟ้าได้ ดังนั้นการนำแก๊สมาจากแหล่งอื่นจึงเป็นการกระจายความเสี่ยงและเพิ่มความมั่นคงด้านพลังงาน

เรื่องมันเริ่มเกิดจากความคิดเห็นที่ ๖ ซึ่งผมคิดยังว่าไม่เท่าไร

อ่านแล้วเป็นยังไง ความคิดเห็นที่ ๖ นี้จู่ ๆ โผล่มาก็บอกว่าความคิดเห็นที่ ๓ ผิด แต่ไม่ยักบอกว่าผิดตรงไหน แล้วก็ไปยกเอานิยาม NGV CNG LPG และ LNG ขึ้นมา (แม้ว่าจะไม่ถูกต้องตามนิยามสากล 100%) ถ้าอ่านความคิดเห็นที่ ๓ ดี ๆ จะเห็นว่าเขาก็บอกไว้ชัดเจนว่าในต่างประเทศส่งแก๊สธรรมชาติโดยใช้ระบบท่อเพื่อไปใช้เป็นแก๊สหุงต้ม ยกเว้นประเทศไทยที่ใช้ LPG เป็นหลัก ซึ่งถ้าอ่านบรรทัดรองสุดท้ายของความเห็นนี้จะเห็นว่าทำเหมือนว่าความเห็นที่ ๓ เขียนผิด (ทั้ง ๆ ที่ไม่ได้เป็นเช่นนั้น)

การผลิต LNG นั้นจะทำที่โรงงานที่อยู่บนบก ดังนั้นตรงที่เขาบอกว่าการเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวเพื่อให้ "ง่ายต่อการขนส่ง เวลาส่งขึ้นฝั่งจากแหล่ง" จึงไม่ถูกต้อง

ส่วน LPG นั้นถ้าส่งตามระบบท่อใกล้ ๆ เช่นจากถังแก๊สวางข้างนอกอาคารเข้าไปยังห้องครัวก็จะไปตามท่อในรูปของแก๊ส (พวกนี้เขาวางถังแก๊สแนวตั้ง ส่วนที่ออกมาจากถังคือส่วนที่เป็นแก๊ส) แต่ถ้าส่งต่อกันระหว่างโรงงานหรือจากถังเก็บไปยังหน่วยอื่นเป็นระยะทางไกลจะส่งในสภาพที่เป็นของเหลว เพราะปั๊มของเหลวมันง่ายกว่าอัดความดันแก๊ส 

 

คำว่า Natural gas นั้นจะหมายถึงแก๊สมีเทนที่ได้จากหลุมขุดเจาะ ส่วนพวกที่ได้จากการย่อยสลายวัสดุชีวภาพจะเรียกว่า "แก๊สชีวภาพ" หรือ Biogas

ถ้าอ่านที่ผมเขียนมาข้างบน ก็จะคงเห็นแล้วนะว่ามันมีความสับสนเรื่องนิยามของคำต่าง ๆ อย่างไร สิ่งที่อยากจะขยายเพิ่มเติมตรงนี้คือก่อนหน้านี้โรงกลั่นน้ำมันเป็นแหล่งใหญ่ในการผลิต LPG สำหรับประเทศไทย เพราะกระบวนการบางกระบวนการในโรงกลั่นทำให้เกิดไฮโดรคาร์บอน C3 และ C4 ขึ้น ซึ่งพวกนี้ไม่สามารถผสมลงไปในน้ำมันเบนซินได้ เพราะบ้านเรามีอุณหภูมิอากาศสูงอยู่แล้ว แต่ในประเทศเมืองหนาวเวลาหน้าหนาวจัดอาจต้องผสมพวกนี้ลงไป เพื่อให้เครื่องยนต์ติดได้ง่ายขึ้น แต่พอหน้าร้อนก็ต้องงดการผสม ทำให้น้ำมันเบนซินเขาแยกออกเป็นเกรดหน้าร้อนกับเกรดหน้าหนาว

แต่ตอนนี้แหล่งใหญ่ที่ได้มานั้นได้มาจากโรงแยกแก๊ส ไม่ใช่โรงกลั่นน้ำมัน

ทีนี้เรื่องมันชักจะไม่เข้าท่าตั้งแต่ความคิดเห็นที่ ๗ ลงไป ลองอ่านดูก็แล้วกัน

เป็นไงครับ ประโยคแรกก็ด่าคนอื่นเอาไว้ก่อน (ทั้ง ๆ ที่เขาไม่ผิด) จากนั้นก็ไปหยิบยกข้อมูลที่ดูเหมือนว่าตัวเองยังไม่รู้เรื่องเลยว่ามันใช้ประโยชน์อย่างไรมาประกอบ และมันก็ไม่เกี่ยวกับเรื่องการทำกับข้าวด้วย มีการเน้นตัวหนาตรงค่าอุณหภูมิที่แสดงให้เห็นชัดว่าคนโพสข้อความนั้นไม่รู้ว่าข้อมูลดังกล่าวบอกถึงอะไร ตรงข้อมูลมีเทนที่เขายกมาดูเหมือนเขาจะสื่อถึง "autoignition temperature" ตรงที่เข้าใช้คำว่า "อุณหภูมิติดไฟด้วยตนเอง" ส่วนตรงข้อมูล LPG ที่เขาบอกว่า "อุณหภูมิติดไฟ" เข้าใจว่าเขาคงต้องการสื่อถึง "autoignition temperature" แต่ถ้าเขียนอย่างนี้ขึ้นมาลอย ๆ มันจะกลายเป็น "Fire point" ซึ่งเป็นอุณหภูมิอีกค่าหนึ่ง

งานนี้มีคนรับลูกความเห็นที่ ๗ ตามความคิดเห็นที่ ๙ และ ๑๑ ข้างล่าง

เห็นไหมครับ รายนี้เอา autoignition temperature ไปสับสนกับความร้อนที่ต้องใช้ในการปรุงอาหาร

รายนี้ขึ้นมาเหมือนกับจะบอกว่าความคิดเห็นที่ ๓ บอกว่าประเทศไทยเอาแก๊สธรรมชาติ (มีเทน) มาทำเป็นแก๊สหุงต้ม แต่ถ้าอ่านความคิดเห็นที่ ๓ ดี ๆ ก็คงจะไม่งง เพราะเขาก็บอกแล้วว่าประเทศไทยใช้ LPG เป็นแก๊สหุงต้ม แล้วอยู่ดี ๆ ก็โผล่ไปเรื่องเอาแก๊สหุงต้มมาจุดไฟเพื่อซ้อมดับเพลิง

ถ้าใครเข้าใจเรื่องเกี่ยวกับ "Explosive limits" "Flash point" "Fire point" "Autoignition temperature" และ "Flame temperature" ก็คงจะเห็นว่าอะไรเป็นอะไร คำจัดกัดความของคำข้างต้นนั้นมีคนเข้าใจไม่ถูกต้องมาก และเห็นนำมาใช้ผิด ๆ บ่อยครั้งตามเว็บบอร์ดทั่วไป คำจำกัดความเหล่านี้เคยเล่าไว้แล้วใน Memoir ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๑๑ วันพฤหัสบดีที่ ๒๕ กันยายน ๒๕๕๑ เรื่อง "เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ (๑) คุณสมบัติทั่วไป"^(๑) และปีที่ ๑ ฉบับที่ ๑๒ วันอังคารที่ ๓๐ กันยายน ๒๕๕๑ เรื่อง "เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ (๒) การเผาไหม้และการระเบิด"^(๒)

หมายเหตุ

(๑) http://www.tamagozzilla.blogspot.com/2009/08/mo-memoir-1_22.html

(๒) http://www.tamagozzilla.blogspot.com/2009/08/mo-memoir-2.html

Explosive limits เป็นค่าที่บอกว่าส่วนผสมของเชื้อเพลิงในอากาศต้องมีค่าอย่างน้อยเท่าไรและไม่สูงเกินเท่าไรจึงจะเกิดการเผาไหม้ได้ ถ้าเราผสมเชื้อเพลิงกับอากาศโดยให้ความเข้มข้นเชื้อเพลิงในอากาศอยู่ในช่วงดังกล่าว จากนั้นเอาประกายไฟหรือเปลวไฟ หรือขดลวดที่ร้อนแดงไปจุดเชื้อเพลิงดังกล่าว เชื้อเพลิงดังกล่าวก็จะลุกติดไฟได้

แต่การจุดระเบิดส่วนผสมเชื้อเพลิงกับอากาศในช่วง explosive limit ไม่จำกัดเพียงแค่การใช้ประกายไฟหรือเปลวไฟ ถ้าส่วนผสมดังกล่าวมีอุณหภูมิสูงมากพอก็จะลุกติดไฟ (หรือระเบิด) เองได้ อุณหภูมิที่ทำให้ส่วนผสมเชื้อเพลิงกับอากาศติดไฟได้ (โดยไม่จำเป็นต้องมีประกายไฟหรือเปลวไฟล่อนั้น) คือ autoignition temperature

อุณหภูมิ autoignition temperature นี้คนจำนวนไม่น้อยนำไปสับสนกับอุณหภูมิ flash point 

 

แก๊สมีเทนนั้นมีอุณหภูมิ flash point ต่ำมาก แต่อุณหภูมิ autoignition temperature สูงมาก

autoignition temperature นั้นสำคัญในการออกแบบระบบท่อในโรงงาน ท่อบรรจุเชื้อเพลิงนั้นควรวางแยกห่างจากท่อที่มีอุณหภูมิสูง เช่นท่อไอน้ำความดันสูง ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการระเบิดในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุที่ทำให้เชื้อเพลิงในท่อรั่วออกมาผสมกับอากาศ ซึ่งถ้าหากส่วนผสมดังกล่าวลอยไปสัมผัสกับผิวท่อที่ร้อนก็จะเกิดการระเบิดขึ้นได้

ส่วน flame temperature หรืออุณหภูมิเปลวไฟนั้นเป็นตัวบอกว่าเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้มีอุณหภูมิเท่าไร อุณหภูมิเปลวไฟนี้ขึ้นกับส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงกับสารออกซิไดซ์ และชนิดของตัวออกซิไดซ์ เช่นถ้าเราเผาเชื้อเพลิงโดยใช้อากาศเป็นตัวออกซิไดซ์จะได้เปลวไฟอุณหภูมิหนึ่ง แต่ถ้าใช้ออกซิเจน 100% ก็จะได้อุณหภูมิเปลวไฟที่สูงขึ้นไปอีก

นอกจากนี้ยังมีอุณหภูมิของแก๊สร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเปลวไฟและปริมาณอากาศส่วนเกิน ถ้ามีปริมาณอากาศส่วนเกินมาก อุณหภูมิแก๊สร้อนที่ได้ก็จะลดลงไป

ถ่าน ฟืน LPG หรือแก๊สธรรมชาตินั้นให้อุณหภูมิเปลวไฟที่แตกต่างกัน แต่ก็สามารถนำมาใช้ในการประกอบอาหารได้ เพราะสามารถทำให้อาหารนั้นมีอุณหภูมิสูงตามต้องการได้ อุณหภูมิของภาชนะโลหะที่ใช้ในการปรุงอาหารนั้นขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงที่ใช้และสิ่งที่บรรจุอยู่ในภาชนะนั้น ภาชนะโลหะที่บรรจุของเหลวอยู่ ถ้ามีไฟลนผิวโลหะส่วนที่สัมผัสกับของเหลว อุณหภูมิของผิวโลหะที่อยู่ใต้ระดับของเหลวจะอยู่ที่อุณหภูมิจุดเดือดของของเหลวนั้น แต่ถ้าเปลวไฟลนผิวโลหะส่วนที่อยู่เหนือผิวของเหลว อุณหภูมิผิวโลหะส่วนนั้นจะร้อนจัดตามอุณหภูมิเปลวไฟ

การทำอาหารนั้นเราใช้อุณหภูมิแก๊สร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ ซึ่งไม่เกี่ยวข้องอะไรกับ autoignition temperature เลย ขึ้นอยู่กับว่าเชื้อเพลิงที่เราเผานั้นให้แก๊สร้อนมีอุณหภูมิเท่าใด และเราส่งผ่านความร้อนนั้นไปยังภาชนะที่ใช้ปรุงอาหารอย่างไร ถ้าเป็นการให้ภาชนะโลหะสัมผัสกับเปลวไฟโดยตรง อุณหภูมิผิวโลหะจะเป็นเท่าไรนั้นขึ้นอยู่กับว่าอีกด้านหนึ่งนั้นมีของเหลวอยู่หรือไม่ (ตามย่อหน้าข้างบน)

ฉบับนี้เขียนมายาว ๗ หน้าแล้วคงต้องพอก่อน แต่ก็คิดว่าพวกคุณคงเห็นแล้วว่าอะไรเป็นอะไร