แนวทางการเลือกใช้เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดสำหรับโรงไฟฟ้าโดยใช้แบบจำลองพลังงาน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาแนวทางการเลือกเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) โดยใช้แบบจำลองพลังงานที่มีชื่อว่า Long-rang Energy Alternatives Planning System ประเมินการจำลองภาพเหตุการณ์พื้นฐานตามการวางแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2553-2573 และประเมินการจำลองภาพเหตุการณ์ทางเลือกต่างๆ ของปัจจัยที่ส่งผลต่อการลดการปล่อย CO2 ได้แก่ เชื้อเพลิงถ่านหิน เทคโนโลยีการเผาไหม้ และเทคโนโลยีการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CCS) โดยในงานวิจัยนี้เทคโนโลยีการเผาไหม้ที่ศึกษาได้แก่ เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบยิ่งยวด (SubPC) เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบเหนือยิ่งยวด (SuperPC) เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบฟลูอิไดซ์เบดหมุนวน (SubCFB) เทคโนโลยีแก็สซิฟิเคชั่นกับวัฏจักรความร้อนร่วม (IGCC) เทคโนโลยีการเผาไหม้แบบเหนือยิ่งยวดโดยใช้หม้อกำเนิดแรงดันสูง (Ultra-SuperPC) และเทคโนโลยีการเผาไหม้โดยใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxy–fuel Combustion) ส่วนเทคโนโลยี CCS เลือกใช้วิธีใช้โมโนเอทานอลเอมีน (MEA) เป็นสารเคมีดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เนื่องจากเป็นวิธีที่นิยมและใช้อย่างแพร่หลายในต่างประเทศ ผลการศึกษาเมื่อพิจารณาด้านปริมาณการปล่อย CO2 พบว่า ภาพเหตุการณ์ทางเลือกไม่มี CCS ที่ใช้เทคโนโลยี Oxy-fuel เผาไหม้เชื้อเพลิงบิทูมินัสและภาพเหตุการณ์ทางเลือกที่มี CCS ที่ใช้เทคโนโลยี Ultra-SuperPC เผาไหม้เชื้อเพลิงบิทูมินัสปล่อย CO2 ออกจากระบบน้อยที่สุดใกล้เคียงกัน 117 ล้านตัน CO2 เทียบเท่าในปี พ.ศ. 2573 แต่ภาพเหตุการณ์ทางเลือกที่ใช้เทคโนโลยี Oxy-fuel และไม่มี CCS มีต้นทุนเฉลี่ยรายปีต่ำกว่าภาพเหตุการณ์ทางเลือกที่ใช้เทคโนโลยี Ultra-SuperPC และไม่มี CCS ในระบบ เมื่อพิจารณาด้านต้นทุนพบว่า ภาพเหตุการณ์ทางเลือกที่ไม่มี CCS และใช้เทคโนโลยี SuperPC เผาไหม้เชื้อเพลิงบิทูมินัส มีต้นทุนเฉลี่ยจากระบบดังกล่าวต่ำสุดประมาณ 1,195 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี แต่มีการปล่อย CO2 ประมาณ 140 ล้านตัน CO2 เทียบเท่าในปี พ.ศ. 2573 พบอีกว่าเทคโนโลยี IGCC ที่ใช้เชื้อเพลิงซับบิทูมินัสในการเผาไหม้และมี CCS มีต้นทุนในการลดการปล่อย CO2 ต่อหน่วยต่ำที่สุดประมาณ 58 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันคาร์บอนไดออกไซด์ ดังนั้นการพิจารณาทางเลือกการใช้พลังงานของโรงไฟฟ้าถ่านหินสะอาดจำเป็นต้องพิจารณาทั้งด้านศักยภาพการปล่อย CO2 และด้านต้นทุนที่ใช้เนื่องจากปัจจัยทั้ง 2 ตัวนี้มีความสัมพันธ์กัน

Clean Coal Technology Options for Electricity Generation Using Energy Accounting Model

Juntira Chomchuen¹, Weerin Wangjiraniran² and Achariya Suriyawong¹

¹Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Chulalongkorn University

²Energy Research Institute, Chulalongkorn University

This study investigated the clean coal technology options for coal-fired power plants in Thailand for CO2 emissions and costs of CO2 reduction (Abatement Cost) using the Long-range Energy Alternative Planning (LEAP) framework. The analysis was divided into 3 parts: (1) a business-as-usual (BAU) scenario, which was constructed based on the current Thailand’s Power Development Plan Revision 3 (PDP 2010 Rev 3), (2) alternative scenarios, which focused on fuel choice, and combustion technology option, and (3) alternative scenarios, which carbon dioxide capture and storage(CCS) was applied to the electricity generation system. For fuel option, three types of coal, including bituminous, sub-bituminous, and lignite were selected. Five technological options were assessed in this study, included Subcritical Pulverized Coal (SubPC), Supercritical Pulverized Coal (SuperPC), Subcritical Circulating Fluidized bed (SubCFB), Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC), Ultra-Supercritical Pulverized Coal (Ultra-SuperPC) and Oxy–fuel Combustion. And, for the carbon capture and storage, the Monoethanolamine (MEA) chemical absorption technique, the most widely used technique, was selected in this study. The results showed that the Oxy-fuel combustion of bituminous fuel without CCS and the UltraSuperPC combustion of bituminous fuel with CCS would emit CO2 lowest (CO2 emission of 117 million ton CO2 equivalents) in year 2030. When considering cost of reduction and amount of CO2 reduced, integrated gasification combined cycle (IGCC) technology burning subbituminous coal and augmented with CCS would offer the lowest abatement cost (57.9 USD per ton of CO2) at CO2 emission of 117.1 million tons of CO2 equivalent. While, the SuperPC combustion of bituminous fuel without CCS would offer the lowest average annual costs of 1,196 million USD