ฉบับ สมบูรณ์ - Thailand Energy Network for Educators หน้าแรก

คำนำกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานเป็นหน่วยงานภายใต้การกำกับของกระทรวงพลังงาน มีภารกิจสำคัญในการพัฒนา ส่งเสริม และสนับสนุนการผลิตและการใช้พลังงานสะอาดและการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ รวมทั้งสร้างเครือข่ายความร่วมมือที่นำพาประเทศไปสู่สังคมฐานความรู้ด้านพลังงานเพื่อสร้างความมั่งคั่งทางเศรษฐกิจของประเทศ และสร้างความมั่นคง ผาสุขให้กับประชาชนและสังคมไทยอย่างยั่งยืน ภารกิจดังกล่าวของกรมฯ จะบรรลุได้โดยการทำให้ประเทศนำพลังงานทดแทนมาใช้แทนเชื้อเพลิงปิโตรเลียม พร้อมทั้งส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานเพื่อลดการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศลงจากวิสัยทัศน์ของการเป็นศูนย์รวมองค์ความรู้ด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานซึ่งเป็นที่ยอมรับในระดับสากล หรือวิสัยทัศน์ด้านสังคมคาร์บอนต่ำ (Low-Carbon Society) จึงเป็นเป้าหมายหลักที่ทำให้เกิดการนำแผนการพัฒนาพลังงานทดแทนและพลังงานทางเลือก 10 ปีหรือ Alternative Energy Development Plan (AEDP) ขึ้นมาใช้ในปี 2555-2564 โดยแผนดังกล่าวได้กำหนดไว้ว่าในปี พ.ศ. 2564 จะต้องมีการใช้พลังงานทดแทน 25,000 พันตันเทียบเท่าน้ำมันดิบ (kilotons of oil equivalents: ktoe) หรือคิดเป็นร้อยละ 25 ของการใช้พลังงานรวมทั้งหมด เพื่อทำให้ประเทศไทยได้เข้าสู่สังคมคาร์บอนต่ำได้อย่างเต็มภาคภูมิ ในขณะเดียวกันกระทรวงพลังงานยังได้ยึดแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี (พ.ศ. 2554-2573) เพื่อลดความเข้มข้นของการใช้พลังงาน (Energy Intensity: EI) หรือลดปริมาณพลังงานที่ใช้ต่อหน่วยผลิตภัณฑ์มวลรวมของประเทศ (GDP) ลงร้อยละ 25 ภายในปี พ.ศ. 2573 หรือไม่เกิน 11.7 ktoe ต่อพันล้านบาทของ GDP ซึ่งแผนด้านการพัฒนาพลังงานทดแทนและแผนอนุรักษ์พลังงาน 2 แผนหลักดังกล่าวจะบรรลุผลได้จะต้องอาศัยการขับเคลื่อนมาตรการและกลยุทธ์ต่างๆ ของทาง พพ. ที่สำคัญ อาทิเช่นการแก้ไขกฎระเบียบที่ไม่เอื้อต่อการพัฒนาพลังงานทดแทน การปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานของประเทศและการส่งเสริมอุตสาหกรรมครบวงจรหรือการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่มาใช้เป็นเครื่องมือหลักในการพัฒนาพลังงานทางเลือก การส่งเสริมและสนับสนุนด้วยการจูงใจ การสร้างความตระหนักและการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการใช้พลังงานของผู้ใช้พลังงาน และการกระจายงานด้านการส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานไปยังหน่วยงานภาครัฐและเอกชนที่มีความพร้อมด้านทรัพยากรและความเชี่ยวชาญ2

นอกจากมาตรการและกลยุทธ์ที่กล่าวมาแล้ว กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานยังพร้อมที่จะก้าวสู่การเป็นองค์กรรูปแบบใหม่ในยุคสังคมฐานความรู้ (Knowledge-Based Society)โดยทางกรมฯ ได้กำหนดวิสัยทัศน์ใหม่ขึ้นเพื่อส่งเสริมการสร้างองค์ความรู้ด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานอย่างยั่งยืน คือเป็นองค์กรฐานความรู้ (Knowledge-Based organization)และศูนย์กลางในการผลักดันพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานอย่างยั่งยืน ซึ่งจากวิสัยทัศน์ดังกล่าวทำให้เกิดการดำเนินโครงการต่างๆ มากมายที่มีส่วนผลักดันให้เกิดการสร้างองค์ความรู้เฉพาะทางด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน และส่งผลให้การปฏิบัติภารกิจของกรมฯ เพื่อนำไปสู่การบรรลุเป้าหมายของแผนพลังงานหลัก 2 แผนงานดังกล่าวเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และยังจะส่งผลให้การวิจัยและพัฒนาซึ่งเป็นกิจกรรมหลักในการสร้างให้เกิดองค์ความรู้ของประเทศเป็นไปในทิศทางเดียวกัน และสอดคล้องกับแผนหลักของรัฐบาลในการส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนและการอนุรักษ์พลังงานในวาระครบรอบ 60 ปีวันสถาปนากรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานในปีพ.ศ. 2556 ทางกรมฯ จึงได้จัดทำหนังสือรวบรวมผลงานวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานของประเทศไทยฉบับนี้ขึ้น เพื่อเป็นการเผยแพร่องค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี นวัตกรรม และองค์ความรู้ต่างๆ ด้านพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานแก่สาธารณชนและผู้ที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้ กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสือฉบับนี้จะเป็นประโยชน์ต่อหน่วยงาน บุคลากร และประชาชนที่สนใจไม่มากก็น้อยธันวาคม 25553

สารบัญการวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงาน 7งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคอุตสาหกรรม 9เทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานสำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์พื้นฐาน 11(Cross-cuttingtechnologies)มอเตอร์ไฟฟ้า 11หม้อไอน้ำ 14เครื่องผลิตน้ำเย็น 16เทคโนโลยีเฉพาะสำหรับกระบวนการผลิตในแต่ละอุตสาหกรรม 17(Industry-specific technologies)อุตสาหกรรมอโลหะ 18อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม 19อุตสาหกรรมเคมี 20อุตสาหกรรมสิ่งทอ 20อุตสาหกรรมผลิตโลหะ 21อุตสาหกรรมกระดาษ 22งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคารธุรกิจและบ้านอยู่อาศัย 24เทคโนโลยีด้านกรอบอาคาร 28ฉนวน 28กระจก 30การออกแบบและการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสม 31ระบบปรับและระบายอากาศ 32ระบบปรับอากาศแบบปกติ 32ระบบปรับอากาศทางเลือก 33การทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์ 33การปรับอากาศโดยสารดูดความชื้น 344

การทำความเย็นโดยการแผ่รังสีความเย็น 34ความสบายเชิงอุณหภาพ 34การส่องสว่างในอาคาร 35ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง 35การออกแบบและการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสม 36การใช้แสงธรรมชาติ 36ปริมาณแสงธรรมชาติและการกระจายความสว่างท้องฟ้า 37เทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติ 37การผลิตนำ้ำร้อน 38งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคขนส่ง 39การวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทน 48พลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 53พลังงานลมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 64พลังงานน้ำและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 70พลังงานขยะและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 74ชีวมวลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 77ก๊าซชีวภาพและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 81เอทานอลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 85ไบโอดีเซลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง 91สรุปภาพรวมการวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงาน 96และพลังงานทดแทนของไทยเอกสารอ้างอิง 1035

การวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงาน7

การวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงานจากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการอนุรักษ์พลังงานในช่วงปี 2539-2555จำนวนทั้งหมด 279งานวิจัย พบว่างานวิจัยในช่วง 15 ปีที่ผ่านมาของประเทศไทยเน้นงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการประหยัดพลังงาน และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพจำแนกตามภาคเศรษฐกิจ คือ ภาคอุตสาหกรรม ภาคอาคารและที่อยู่อาศัย และภาคการขนส่งซึ่งจากงานวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมดพบว่า ร้อยละ 54.48 เป็นงานวิจัยเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอาคารธุรกิจ ร้อยละ 24.01 เป็นงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรมร้อยละ 8.60 เป็นงานวิจัยที ่ เ กี่ ย ว ข ้ อ ง กั บ ป ร ะ สิ ท ธิ ภ า พ ก า ร ใ ช ้ พ ล ั ง ง า นในภาคขนส่ง ร้อยละ 8.24 เป็นงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับนโยบายและเศรษฐศาสตร์ และร้อยละ 4.66เป็นงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอาคารที่อยู ่อาศัย ดังแสดงในรูปที่ 1รูปที่ 1 สัดส่วนงานวิจัยด้านอนุรักษ์พลังงานแบ่งตามภาคเศรษฐกิจ ในปี2539-25558

งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคอุตสาหกรรมภาคอุตสาหกรรมมีการใช้พลังงานคิดเป็นร้อยละ 36ของการใช้พลังงานสุดท้ายทั้งหมดของประเทศ โดยที่ประมาณร้อยละ 80 เป็นการใช้พลังงานในรูปความร้อนและร้อยละ 20 ในรูปไฟฟ้า[2] ดังนั้นเทคโนโลยีที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในรูปของความร้อนและไฟฟ้าซึ่งมีการประเมินว่าจะมีศักยภาพที่จะประหยัดพลังงานได้มากกว่าร้อยละ 22 ของพลังงานที่คาดว่าจะใช้ในภาคอุตสาหกรรมในกรณีปกติ (Business as usual, BAU) [1]เทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานที่สำคัญประกอบด้วย2 ประเภทหลักได้แก่1. เทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานสำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์พื้นฐาน (Cross-cutting technologies) เช่นมอเตอร์และระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (ปั๊ม พัดลมและคอมเพรสเซอร์) หม้อไอน้ำและระบบไอน้ำ และเครื่องทำน้ำเย็น เครื่องจักรเหล่านี้พบเห็นในแทบทุกโรงงานทั่วไป ในต่างประเทศมีการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเครื่องจักรพื้นฐานเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง เช่นการพัฒนามอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High efficiency motor) การพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมการทำงานของระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (Variable Frequency Drive)การนำเทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานต่างๆ ประกอบเข้ากับหม้อไอน้ำเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น (Super boiler) เช่นเดียวกันปัจจุบันเครื่องทำน้ำเย็นมีความต้องการใช้พลังงานต่อขนาดทำความเย็นที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีเหล่านี้ส่วนหนึ่งอยู่ระหว่างขั้นตอนของการวิจัยพัฒนาและสาธิต โดยส่วนหนึ่งเป็นเทคโนโลยีที่นำมาประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว2. เทคโนโลยีเฉพาะสำหรับกระบวนการผลิตในแต่ละอุตสาหกรรม (Industry-specifictechnologies)ทั้งนี้เทคโนโลยีเฉพาะที่ควรให้ความสำคัญ ได้แก่ เทคโนโลยี Glass recycling,High efficiency cement kiln, Efficient ceramic and brick kilns, High efficiency/low NOx burner, Membrane technology, High capacity aluminium melt furnaceและ Energy efficient textile finishing process เทคโนโลยีเหล่านี้พบในอุตสาหกรรมที่มีการใช้พลังงานสูงในประเทศไทย9

ตารางที่ 1 เทคโนโลยีเพื่อการอนุรักษ์พลังงานจำาแนกตามกลุ่มอุตสาหกรรม [3]อุตสาหกรรม1. อโลหะ (ซีเมนต์ แก้วและเซรามิก)2. อาหารและเครื่องดื่ม3. เคมี4. โลหะขั้นมูลฐาน5. กระดาษและเยื่อกระดาษเทคโนโลยีเฉพาะสำาหรับอุตสาหกรรม• หัวเผาประสิทธิภาพสูง• กระบวนการนาแก้วกลับมาใช้ใหม่(Glass recycling)• เตาเผาซีเมนต์/อิฐ/เซรามิคประสิทธิภาพสูง• เตาเผาชนิดโรล์เลอร์ (Roller kiln)• เมนเบรน (Membrane)• เมนเบรน (Membrane)• เทคโนโลยีผลิตก๊าซเชื้อเพลิง(Gasification)• กระบวนการ Smelt reduction• Near net shape / Strip casting• เทคนิคการอบแห้งประหยัดพลังงาน• แบล็คลิเคอร์แก๊สซิฟิเคชั่น(Black Liquor Gasification)เทคโนโลยีสำาหรับอุปกรณ์พื้นฐาน• มอเตอร์และระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสาหรับปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์• หม้อไอน้า• เครื่องทาน้าเย็น• การนาความร้อนทิ้งกลับมาใช้• ระบบผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมนอกจากเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานดังกล่าวแล้ว ระบบการผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วม (CombinedHeat and Power, CHP) เป็นเทคโนโลยีเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานที่ผลิตความร้อนและไฟฟ้าพร้อมกันระบบCHP มีสององค์ประกอบหลัก ได้แก่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Power generator) และระบบนำความร้อนกลับมาใช้ (Heat recovery system) ข้อเด่นของ CHP คือ ประสิทธิภาพที่สูงกว่าการแยกผลิตไฟฟ้าและความร้อนเทคโนโลยีของ CHP ได้แก่ กังหันไอน้ำ (Steam turbine) กังหันก๊าซ (Gas turbine) เครื่องยนต์ก๊าซ(Gas engine) เครื่องยนต์สเตอริง (Stirling engine) และเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell) สำหรับระบบ CHPกระบวนการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ การปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการให้ความร้อนและความเย็น(Process heating and Cooling) เป็นประเด็นที่ต้องให้ความสำคัญ10

เทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานสำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์พื้นฐาน (Cross-cuttingtechnologies)อุปกรณ์ที่ใช้กันในกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมมีหลากหลายประเภท แต่ที่เป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ประกอบอุปกรณ์อื่นๆได้อย่างหลากหลายก็คือ มอเตอร์ ซึ่งสามารถนำไปขับปั๊มเพื่อการขนถ่ายของเหลวนำไปขับเคลื่อนสายพานเพื่อขนถ่ายวัสดุ รวมทั้งประกอบเข้ากับรถหรือล้อเลื่อนเพื่อขนย้ายวัสดุอุปกรณ์ขนาดใหญ่ หม้อไอน้ำก็เป็นอุปกรณ์หลักอีกประเภทหนึ่งที่จำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตส่วนใหญ่ที่ต้องการความร้อน โดยเฉพาะ Process industry หม้อไอน้ำทำหน้าที่เปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานความร้อนที่ต้องการในกระบวนการผลิต นับตั้งแต่การอบแห้งที่ต้องการความร้อนอุณหภูมิไม่สูงมาก ไปจนถึงกังหันไอน้ำที่ต้องการไอน้ำอุณหภูมิสูงมากเพื่อไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นจะเห็นได้ว่า การพัฒนาเทคโนโลยีของอุปกรณ์ที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น มอเตอร์และหม้อไอน้ ำประสิทธิภาพพลังงานสูงนั้นจะมีศักยภาพด้านการประหยัดพลังงานและโอกาสความเป็นไปได้ในการออกแบบและในการผลิตอุปกรณ์ในประเทศได้มากกว่าอุปกรณ์อีกหลายๆประเภท[3]มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor)มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่มีการติดตั้งใช้งานในอุตสาหกรรมเป็นจำนวนมากมอเตอร์ที่จำหน่ายทั่วไปมีประสิทธิภาพต่ำกว่ามอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motor) ประมาณร้อยละ2-7 ขึ้นอยู่กับขนาดของมอเตอร์ โดยทั่วไปค่าประสิทธิภาพของมอเตอร์จะลดลงร้อยละ1-5 ต่อปี มอเตอร์ที่มีอายุการใช้งานกว่า 15 ปีนั้นค่าประสิทธิภาพจะลดลงถึงร้อยละ20 มอเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ตามโรงงานทั่วประเทศประมาณร้อยละ 95 เป็นมอเตอร์ประสิทธิภาพต่ำหรือที่เรียกว่ามอเตอร์ธรรมดา (Standard Motor) มีเพียงร้อยละ 5เท่านั้นที่เป็นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง ซึ่งจะต้องนำเข้ามาจากต่างประเทศซึ่งมีราคาแพงขึ้นประมาณร้อยละ30-50 ในภาพรวมของประเทศหากมีการเปลี่ยนมอเตอร์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเป็นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะประหยัดพลังงานได้ประมาณร้อยละ3 เมื่อเทียบกับมอเตอร์ที่ติดตั้งอยู่ทั่วไป ภายในปี 2030 พลังงานที่ประหยัดได้สะสมจะมากถึง 1,157 ktoe (พันตันเทียบเท่าน้ำมันดิบ)สำหรับประเทศไทย ในปัจจุบันมอเตอร์เหนี่ยวนำทั้งแบบ 1-เฟส และ 3-เฟส ถูกใช้อย่างมากในการขับโหลดปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์ อย่างไรก็ตาม สำหรับในต่างประเทศ (เช่น ญี่ปุ่น และ อเมริกา เป็นต้น)ได้เปลี่ยนมาใช้มอเตอร์ดีซีแบบไร้แปรงถ่าน มาขับคอมเพรสเซอร์ และใช้มอเตอร์ซิงโครนัสที่ใช้แม่เหล็กถาวรมาขับปั๊ม พัดลมหรือตัวเป่า (Blower) กันอย่างแพร่หลายเป็นเวลานานหลายปีแล้ว เพราะมอเตอร์ทั้งสองนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ และมีข้อดีอื่นๆ อีกหลายประการ เช่น ขนาดเล็กและเบากว่า เป็นต้นทั้งนี้เทคนิคในการขับมอเตอร์ไฟฟ้าจะมีหลายวิธีการในมอเตอร์แต่ละชนิด ยกตัวอย่างเช่น วิธีการปรับความถี่(Variable frequency method) เป็นวิธีที่นิยมที่ใช้เปลี่ยนความเร็ว (Variable-speed control) มอเตอร์11

เหนี่ยวนำที่ต่อโหลดประเภท Variable torque เช่น พัดลม หรือ ปั๊ม ซึ่งในทางอุตสาหกรรมมักจะเรียกชุดขับประเภทนี้ว่า Variable Frequency Drive (VFD) อย่างไรก็ตาม VFD นี้ไม่สามารถใช้ขับมอเตอร์ชนิดอื่นๆ ได้การประหยัดพลังงานไฟฟ้าในระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า โดยเฉพาะโหลดของมอเตอร์ไฟฟ้าประเภทปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์ สามารถทำได้เป็น 2 แนวทางหลักๆ ดังนี้(1) เลือกใช้อุปกรณ์ต่างๆ ในระบบให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เช่น วงจรแปลงกำลังไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าปั๊มพัดลม หรือคอมเพรสเซอร์ เป็นต้น ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้จะถูกเน้นวิจัยพัฒนาในเรื่องวัสดุที่ใช้ในอุปกรณ์หรือเทคนิคภายในอุปกรณ์อื่นๆ ที่ทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เป็นต้น(2) ปรับวิธีการทำงานของ ปั๊ม พัดลม หรือ คอมเพรสเซอร์ ในกระบวนการ (Process) โดยส่วนใหญ่ในโรงงานภาคอุตสาหกรรมไทย การทำงานของปั๊ม พัดลม หรือ คอมเพรสเซอร์ จะใช้การเปิด (On) มอเตอร์ตลอดเวลา หรือการทำงานแบบวิธีเปิดและปิด (On-Off control) ซึ่งพลังงานไฟฟ้าจะถูกใช้อย่างเต็มที่ตลอดเวลาขณะที่ทำการเปิดมอเตอร์ ส่วนใหญ่การทำงานแบบนี้ทำให้มีการใช้พลังงานไฟฟ้าเกินความจำเป็นเกิดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก ดังนั้น การทำงานของ ปั๊ม พัดลม หรือคอมเพรสเซอร์ ควรที่จะมีการปรับได้โดยใช้วิธีการเปลี่ยนความเร็ว (Variable-speed control) เพื่อให้มีความสามารถในการใช้พลังงานไฟฟ้าลดลงได้ ซึ่งสามารถควบคุมตัวแปรที่ต้องการในกระบวนการได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย เพราะตามทฤษฎีแล้วสำหรับ Affinity law ของ พัดลมและปั๊ม กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์จะแปรผันตามความเร็วมอเตอร์ยกกำลังสาม ดังนั้น พลังงานไฟฟ้าสามารถจะลดได้เมื่อความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถถูกปรับให้ลดลงได้อย่างเหมาะสมในกระบวนการ นอกจากนี้กระแสที่สูงตอนสตารท์มอเตอร์ (Inrush current) ตอนเปิด (On) มอเตอร์โดยตรง (Direct start) มีค่าประมาณ 4-6 เท่าของกระแสที่พิกัด ซึ่งกระแส Inrush current นี้ก็สามารถกำจัดได้ด้วยการใช้ VFDมอเตอร์เหนี่ยวนำ (Induction motor) เป็นมอเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน มีทั้งแบบ 1-เฟสและ 3-เฟส และมีขนาดพิกัดกำลังแทบทุกขนาด ยกเว้นขนาดใหญ่มาก สาเหตุที่นิยมเนื่องจาก มอเตอร์สามารถต่อเข้ากับไฟฟ้ากระแสสลับได้โดยตรง หาซื้อง่ายราคาไม่แพง และมีวิธีปรับความเร็วมอเตอร์แบบง่ายๆอยู่หลายวิธี เป็นต้น ประสิทธิภาพของมอเตอร์เหนี่ยวนำพิกัด 1-4 แรงม้ามีค่าโดยประมาณร้อยละ 80 และจะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นที่พิกัดแรงม้าสูงขึ้น จนถึงประมาณร้อยละ 93 ที่พิกัดแรงม้ามากกว่า 125 ดังนั้นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motors หรือ HEMs) จึงเป็นมอเตอร์ที่ได้รับการส่งเสริมให้ติดตั้งใช้งาน มอเตอร์ชนิดนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำร้อยละ 3 (โดยเฉลี่ย ในบางช่วงของพิกัดแรงม้า)ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นผลจากการลดการสูญเสียจากการพันขดลวด การใช้เหล็กที่มีคุณภาพในการทำแม่เหล็ก การปรับปรุงด้านพลศาสตร์ของมอเตอร์ และการปรับปรุงความคลาดเคลื่อนในชิ้นส่วนที่ใช้ประกอบเป็นมอเตอร์ มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะมีราคาสูงกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำราวร้อยละ 20 เทคโนโลยีมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงมีอยู่ 5 ประเภทด้วยกัน มอเตอร์เหล่านี้ยังมีการวิจัยและพัฒนาต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้น มีความน่าเชื่อถือ และสามารถใช้ได้ในเชิงพาณิชย์12

(1) มอเตอร์ใช้ตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด (Superconductor Motor) มอเตอร์ชนิดนี้จะถูกออกแบบให้ใช้ขดลวด HTS (High Temperature Superconductor) แทนขดลวดทองแดงแบบทั่วไป จึงสร้างสนามแม่เหล็กที่มีกำลังสูงกว่าเมื่ออุณหภูมิต่ำลงมากๆ และที่สำคัญ ขดลวด HTS จะไร้ความต้านทานทำให้มีการสูญเสียทางไฟฟ้าเนื่องจากความต้านทาน (Copper losses) น้อยมากๆ มอเตอร์ชนิดนี้จะทำงานในช่วง-173 ถึง -195 องศาเซลเซียสมีประสิทธิภาพสูง กะทัดรัด ปลอดภัยเหมาะสำหรับใช้เป็นมอเตอร์ขนาดใหญ่(1,000-7,000 แรงม้า)(2) มอเตอร์ใช้แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet Motor) มอเตอร์ชนิดนี้ใช้แม่เหล็กถาวรเป็นแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กภายในมอเตอร์ ทดแทนขดลวดสนาม ซึ่งตัวอย่างมอเตอร์ประเภทนี้ ได้แก่มอเตอร์ดีซีที่ใช้แม่เหล็กถาวร (DC servo motor) มอเตอร์สเตปปิ้ง (Stepping motor) มอเตอร์ดีซีแบบไร้แปรงถ่าน (Bushless dc motor) หรือ มอเตอร์ซิงโครนัสที่ใช้แม่เหล็กถาวร (Permanent-magnetsynchronous motor) เป็นต้น ในปัจจุบัน มอเตอร์ดีซีแบบไร้แปรงถ่านและมอเตอร์ซิงโครนัสที่ใช้แม่เหล็กถาวร แบบ 3-เฟส จะถูกนำมาใช้ทดแทนมอเตอร์เหนี่ยวนำค่อนข้างแพร่หลาย ในต่างประเทศสำหรับงาน ปั๊ม พัดลม หรือคอมเพรสเซอร์ อย่างไรก็ตาม ยังไม่นิยมถูกนำมาใช้งานมากนักในประเทศไทย(3) มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้โรเตอร์ทำจากทองแดง (Copper-Rotor Motor) โรเตอร์ที่ทำจากทองแดงจะถูกใช้แทนโรเตอร์อะลูมิเนียมในมอเตอร์แบบกรงกระรอก เนื่องจากทองแดงมีความสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าอะลูมิเนียมร้อยละ 60 ทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น มอเตอร์ชนิดนี้มีใช้มาแล้ว 6-7 ปี อย่างไรก็ตามยังมีปัญหาเรื่องการหล่อ จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการหล่อมอเตอร์อยู่(4) มอเตอร์สวิทช์รีลัคแตนช์ (Switched Reluctance motor: SRM) มอเตอร์ชนิดนี้มีโครงสร้างทั้งสเตเตอร์และโรเตอร์ ลักษณะเป็นขั้วยื่น (Salient pole) โดยทำด้วยแผ่นเหล็กธรรมดาทั้งคู่ มอเตอร์มีขดลวดแบบกระจุก(Concentrated winding) พันอยู่ที่ส่วนสเตเตอร์เท่านั้น ภายในมอเตอร์ไม่มีแม่เหล็กถาวรและไม่มีแปรงถ่าน อาจจะมีจำนวนเฟสได้หลายเฟส เช่น 3-เฟส 4-เฟส หรือ 5-เฟส เป็นต้น โครงสร้างขั้วของสเตเตอร์และโรเตอร์ ยังไม่ค่อยเป็นมาตรฐานมากนักขึ้นอยู่กับโรงงานผู้ผลิตออกแบบ มอเตอร์ชนิดนี้ได้ถูกวิจัยพัฒนาเป็นเวลานาน แต่ก็ยังไม่ค่อยเป็นที่นิยมมากเท่าที่ควร เนื่องจากมีข้อจำกัดในการหมุนที่ความเร็วตํ่าความน่าเชื่อถือยังท ำได้ไม่ดีนัก มอเตอร์ชนิดนี้มักใช้ในงานประยุกต์ที่ความเร็วสูงๆ เช่น เครื่องดูดฝุ่น ระบบขับเคลื่อนในทางทหาร การผลิตไฟฟ้า มอเตอร์-ปั๊มของเครื่องบินไอพ่น มอเตอร์ชนิดนี้มีราคาค่อนข้างสูง(5) มอเตอร์แบบ Written Pole (WP) เป็นมอเตอร์ที่ดัดแปลงจากมอเตอร์เหนี่ยวนำ 1-เฟสแบบทั่วไป ซึ่งจดสิทธิบัตรโดยบริษัท Precision Power Corporation โดยการเพิ่มขดลวดกระตุ้นให้เกิดขั้วแม่เหล็กขึ้นในส่วนของผิวโรเตอร์ที่ท ำโดยวัสดุนำสนามแม่เหล็ก (Magnetic material) เพื่อให้เกิดคุณลักษณะที่ดีหลายประการช่วยในการสตาร์ทมอเตอร์ เช่น ลด Inrush current ลง ทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น เป็นต้นมอเตอร์ชนิดนี้มีขนาดจำกัดอยู่ที่ 15-75 แรงม้าและปัจจุบันมอเตอร์ชนิดนี้ถูกนำไปใช้กับปั๊มน้ำชลประทานมอเตอร์สายพาน ปั๊มน้ำ และอื่นๆ13

เครื่องจักรที่ถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า (Motor-Driven Equipment) ได้แก่ เครื่องอัดอากาศปั๊ม และพัดลมเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าครึ่งหนึ่งที่มอเตอร์ใช้ทั้งหมด ปัญหาสำคัญของอุปกรณ์ทั้ง 3 ชนิดนี้ คือ ขนาดที่ถูกออกแบบไว้ใหญ่เกินจำเป็น ใช้มอเตอร์ที่ใหญ่เกินไป ดังนั้น ระบบจึงมีประสิทธิภาพต่ำ สำหรับประเทศไทยเป็นที่สังเกตว่ามีการใช้เครื่องอัดอากาศ ปั๊มและพัดลมที่ผลิตในประเทศเป็นจำนวนมากโดยในการออกแบบระบบเหล่านี้ในบางกรณีไม่ได้ใช้หลักการทาง Turbomachine ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สูงเท่าอุปกรณ์ที่ผลิตจากต่างประเทศเครื่องอัดอากาศ เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศ คือ Advancedcompressor control ซึ่งควบคุมให้เครื่องอัดอากาศทำงานสอดคล้องกัน และทำงานให้ใกล้จุดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเครื่องอัดอากาศที่มีอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ (VFD) สามารถทำงานด้วยความเร็วรอบต่ำ แทนที่จะต้องหมุนที่ความเร็วรอบสูงทันทีเช่นกรณีของเครื่องอัดไอทั่วไปทำให้ประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึงร้อยละ 35ปั๊ม การออกแบบปั๊มให้มีประสิทธิภาพสูงต้องใช้ทฤษฎีด้าน Turbomachinery ปัจจัยที่มีความสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊ม คือ การออกแบบทางเข้าปั๊ม อัตราการไหลของของเหลว การออกแบบใบพัด(Impeller) ของปั๊ม สมบัติของของเหลวและการกำหนดความเร็วรอบของมอเตอร์ที่ใช้ การเลือกใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงและการติดตั้งอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ (VFD) ก็ช่วยให้สามารถลดพลังงานไฟฟ้าได้อีกแนวทางหนึ่งพัดลม พัดลมที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีหลากหลายชนิดและขนาด การปรับปรุงประสิทธิภาพของพัดลมนอกจากการใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงและการติดตั้งอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ (VFD) แล้ว ยังสามารถใช้มาตรการด้านเทคนิคต่างๆ เช่น การออกแบบใบพัด (Blade) และ Casing shape และการกำหนดระบบควบคุมที่จะควบคุมความเร็วรอบและพื้นที่หน้าตัดที่อากาศจะเคลื่อนเข้าพัดลม (Cross-section)หม้อไอนำ้ำ (Boiler)หม้อไอน้ำเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากที่สุดชนิดหนึ่งและมีการใช้กันอย่างกว้างขวางในโรงงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอุตสาหกรรมกระบวนการ (Process industries) ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำในประเทศกำลังพัฒนาโดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณร้อยละ 65 การปรับปรุงประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำสามารถทำได้โดยใช้วิธีการหรือมาตรการที่ไม่ยุ่งยากและมีการลงทุนไม่สูงมากนักแต่ส่งผลให้ประหยัดพลังงานของระบบหม้อไอน้ำได้ร้อยละ 10 ถึงร้อยละ 20 มีความเป็นไปได้ที่จะประหยัดพลังงานของระบบหม้อไอน้ำได้ร้อยละ 10 ถึงร้อยละ 20 โดยไม่ต้องเปลี่ยนหม้อไอน้ำ ในสหรัฐอเมริกา มีการวิจัยเพื่อพัฒนาหม้อไอน้ำที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งเรียกกันว่า “Super Boiler” ซึ่งเป็นหม้อไอน้ำชนิดใหม่ที่ยังมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยรุ่นแรกๆอาจมีประสิทธิภาพสูงถึงร้อยละ 92 และจะมีการปล่อยออกไซด์ของไนโตรเจน (NO x ) ต ำ ่ S u p e r B o i l e rมีส่วนประกอบหลัก 2 ส่วนคือหม้อไอน้ำและระบบ heat recovery ประกอบด้วยนวัตกรรมใหม่ซึ่งได้แก่Transport Membrane (TM) Condenser, Compact Air Heat เพื่อใช้กำจัด Sensible Heat และ Latent Heat14

ออกจากไอเสียและ Staged/intercooler Combustion เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานซึ่งสามารถเพิ่มอัตราการผลิตไอน้ำมากขึ้น (ดูรูปที่ 2 และ 3)รูปที่ 2 รูปแบบแสดงการทำางานของ super boiler [4]รูปที่ 3 Two-stage Super Boiler [5]15

ในภาพรวมของประเทศ หากมีการเปลี่ยนหม้อไอน้ำที่ใช้อยู่ในปัจจุบันเป็น Super boiler จะประหยัดพลังงานได้ประมาณร้อยละ 16 หรื่อเมื่อเทียบกับหม้อไอน้ำที่ติดตั้งอยู่ทั่วไป หรือคิดเป็นพลังงานที่ประหยัดได้สะสมถึง 9,495 ktoe ภายในปี 2030 ทั้งนี้ราคาของ super boiler ประมาณการว่าสูงกว่าราคาหม้อไอน้ำปกติประมาณร้อยละ 5-20 โดยราคาเฉลี่ยของหม้อไอน้ำปกติคือ ประมาณ 700,000 บาท/ตันไอน้ำในขณะที่ super boiler น่าจะมีราคาประมาณ 1,000,000 บาท/ตันไอน้ำ หรือมีราคาแตกต่างกันประมาณ640 บาท/แรงม้าและจากการประเมินความคุ้มค่าการลงทุน (cost-effectiveness) ก็พบว่า การลงทุนเปลี่ยนหม้อไอน้ำเป็น Super boiler จะมีค่าใช้จ่ายสุทธิต่อปีติดลบเนื่องจากมูลค่าของผลการประหยัดพลังงานสูงกว่าเงินทุนเมื่อคิดเป็นค่าใช้จ่ายรายปีเครื่องผลิตนำ้ำเย็น (Chiller)เครื่องทำน้ำเย็นเป็นอุปกรณ์หนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม เพื่อทำการปรับสภาพอากาศภายในโรงงานและผลิตน้ำเย็นสำหรับใช้ในกระบวนการผลิต เครื่องทำน้ำเย็นจัดเป็นอีกอุปกรณ์หนึ่งที่มีการใช้พลังงานสูงเป็นลำดับต้นๆ ของอุปกรณ์เครื่องจักรในโรงงาน ผู้ผลิตเครื่องทำน้ำเย็นได้พยายามทำการพัฒนา และปรับปรุงเครื่องทำน้ำเย็นให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมีการใช้พลังงานน้อยลง ส ำหรับประเทศไทยโดยทั่วไปแล้วเครื่องผลิตน้ำเย็นใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณร้อยละ 7 ของไฟฟ้าที่ใช้ในโรงงานทั้งหมด [5]เครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Chiller) นั้น แตกต่างจากเครื่องทำน้ำเย็นตามมาตรฐานทั่วๆ ไปตรงที่เครื่องทำน้ำเย็นประสิทธิภาพสูงจะมีการออกแบบให้มีระบบควบคุมการทำงานที่ดีขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพในส่วนของเครื่องควบแน่น (Condenser) ให้ดีขึ้น พร้อมกับมีการใช้คอมเพรสเซอร์ (Compressor) ที่ไร้แรงเสียดทานที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นเครื่องอัดไอนี้ใช้ชุดแบริ่งแม่เหล็ก(Magnetic Bearing) ร่วมกับระบบควบคุม จากการทดสอบตามมาตรฐาน ARI เครื่องทำความเย็นขนาด150 ตันที่ใช้ Magnetic Bearing Compressor จะมีประสิทธิภาพสูงถึง 0.629 kW/ton (COP = 5.6)ที่ภาระความเย็นสูงสุด (Full load) และ 0.375 kW/ton (COP =9.4) ที่ภาระความเย็นร้อยละ 60ปัจจุบันผู้ผลิตเครื่องทำน้ำเย็นรายใหญ่ยังคงพัฒนาเครื่องทำน้ำเย็นให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาให้ระบบปรับอากาศที่ใช้เครื่องทำน้ำเย็นมีการใช้พลังไฟฟ้าของทั้งระบบรวมไม่เกิน0.50 kW/ton16

เทคโนโลยีเฉพาะสำหรับกระบวนการผลิตในแต่ละอุตสาหกรรม(Industry-specific technologies)นอกเหนือจากเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานในเครื่องจักรพื้นฐานแล้ว ในแต่ละสาขาอุตสาหกรรมยังมีการพัฒนาเทคโนโลยีเฉพาะเพื่อลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตของตน โดยในที่นี้จะกล่าวเป็นรายอุตสาหกรรม อนึ่ง เทคโนโลยีบางเทคโนโลยียังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยพัฒนาหรือการสาธิตการนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ยังคงต้องใช้เวลาอีก 20-30 ปีข้างหน้าอุตสาหกรรมอโลหะอุตสาหกรรมอโลหะที่สำคัญของประเทศไทย คือ อุตสาหกรรมซีเมนต์ อุตสาหกรรมกระเบื้องและอุตสาหกรรมแก้วเทคโนโลยีประสิทธิภาพพลังงานเฉพาะในแต่ละอุตสาหกรรมที่สำคัญมีดังนี้หัวเผาประสิทธิภาพสูง High Efficiency Low NOx Burnerปัจจุบัน หัวเผาก๊าซ (Gas burner) และหัวเผาเชื้อเพลิงเหลว (Oil burner) ให้ความสว่างของเปลวไฟต่ำหรืออุณหภูมิและการกระจายฟลักซ์ความร้อนไม่สม่ำเสมอ เกิดจุดความร้อน (Hot spot) ขึ้นในเตาและส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่เผาหัวเผาชนิด High Eficiency Low-NO x (HELN) ซึ่งใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์และมีระบบให้ความร้อนอื่นแก่เชื้อเพลิงสามารถลดก๊าซ NO x ได้ถึงร้อยละ50 ในการหลอมแก้ว และมีประสิทธิภาพทางความร้อนสูงมากกว่าเดิมที่ใช้อยู่ร้อยละ 20 ปัจจุบันหัวเผาแบบใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ (Oxy–fuel burner) ได้นำไปประยุกต์ในหลายอุตสาหกรรม เช่นอุตสาหกรรมแก้ว อุตสาหกรรมเซรามิก และอุตสาหกรรมเหล็กการนำเศษแก้วกลับมาใช้ใหม่ (Glass Recycling)ในสหรัฐอเมริการใช้เศษแก้วร้อยละ 70 ในกระบวนการผลิตบรรจุภัณฑ์แก้ว ขณะที่ในยุโรปใช้เศษแก้วร้อยละ 80 ในการผลิต การหลอมแก้วต้องใช้อุณหภูมิถึง 1,550 องศาเซลเซียสการลดการใช้พลังงานลงสามารถทำได้โดยการใช้ไอเสียร้อน(Flue gas) จากการเผาไหม้ที่ออกจากเตาหลอมไปอุ่น (Preheat) เศษแก้ว ทำให้อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นถึง 300–540 องศาเซลเซียสเศษแก้วสามารถนำมาผลิตเซรามิกทำให้ลดการใช้พลังงานในกระบวนผลิตลงได้มาก การผลิตเซรามิกจำเป็นต้องเผาวัตถุดิบให้มีอุณหภูมิสูงถึง 1,200 องศาเซลเซียสในขณะที่การเผาเศษแก้วให้เป็นเซรามิกใช้อุณหภูมิเพียง 760 องศาเซลเซียส ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ 5017

เทคโนโลยีการเผาซีเมนต์ เซรามิก และอิฐประสิทธิภาพเชิงพลังงานสูงอุตสาหกรรมการผลิตเซรามิกและอิฐในประเทศไทยโดยมากเป็นอุตสาหกรรมขนาดเล็ก (SMEs) เตาเผาที่ใช้เป็นแบบเผาเป็นครั้งๆ (Intermittent kiln) ซึ่งใช้พลังงานสูง เนื่องจากความร้อนปริมาณมากถูกใช้เพื่อให้ความร้อนกับผนังเตา ความร้อนทั้งหมดต้องสูญเสียแก่บรรยากาศเมื่อเผาเสร็จ การสูญเสียความร้อนจากผนังเตาระหว่างการเผายังค่อนข้างสูง และใช้เวลาในการเผาค่อนข้างนานกระบวนการเผาแบบต่อเนื่องช่วยให้ประสิทธิภาพพลังงานสูงขึ้น ไม่เกิดการสูญเสียความร้อนในการทำให้ผนังเตาร้อนขึ้นและเย็นลงเตาอุโมงค์ที่มีมวลอุณหภาพตำ่ำ (Low Thermal Mass Tunnel kiln) เป็นเทคโนโลยีการเผาแบบต่อเนื่องโดยให้ชิ้นงานเคลื่อนที่ผ่านอุโมงค์ เตาแบบอุโมงค์จะทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นได้ด้วยการใช้หัวเผาเปลวไฟความเร็วสูง และการใช้ผนังเตา Ceramic-fiber insulation (แทนอิฐ) เตา Ceramic fiber ใช้เวลาเพียง 1 ชั่วโมงในการทำให้ร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิที่ใช้งาน ซึ่งเดิมที่ต้องใช้เวลาถึง 24 ชั่วโมง เตาชนิดนี้มีประสิทธิภาพเชิงพลังงานสูงขึ้นมาก โดยประหยัดก๊าซธรรมชาติได้ถึงร้อยละ35 เมื่อเทียบกับเตาอุโมงค์แบบเดิมHigh Efficiency Cement-kiln Technology เทคโนโลยีที่ใช้ผลิตซีเมนต์ในประเทศกำลังพัฒนาจะเป็นเตาขนาดเล็ก ในขณะที่เตาผลิตซีเมนต์ในประเทศพัฒนาแล้วจะเป็นเตาขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่ากระบวนการผลิตผง (Clinkers) พอตแลนด์ซีเมนต์เป็นกระบวนการแบบแห้ง (Dry process) ที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูง และกระบวนการนี้ถูกนำมาใช้แทนกระบวนการแบบเปียก (Wet process)ในยุโรปการผลิตพอตแลนด์ซีเมนต์ต้องใช้พลังงาน 3.7 GW/ตันของซีเมนต์ ในขณะที่เตาเผาซีเมนต์แบบเปียกใช้พลังงาน5.3-7.1 GW/ตัน วิธีหนึ่งที่ใช้ปรับปรุงประสิทธิภาพของเตาแบบโรตารี่ (Rotarykilns) คือ การเพิ่มจำนวนCyclone preheater จาก 4 เป็น 6 เครื่อง ทำให้ลดการใช้เชื้อเพลิงของเตาลงร้อยละ10เตาเผาซีเมนต์แบบใหม่ (New Clinker Designs) ในปัจจุบันเตาโรตารี่แบบแห้ง (Dry rotary kiln)ที่ทันสมัยที่สุด มีประสิทธิภาพสูงมากพอสมควรแล้ว โดยใช้พลังงานประมาณ 3.0 GJ/ตัน อย่างไรก็ดีได้มีความพยายามที่จะพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ เช่น เทคโนโลยี Fluidized bed อย่างไรก็ตามยังมีประสิทธิภาพสูงกว่าเตาแบบโรตารี่ไม่มากนัก ดังนั้น เตาแบบโรตารี่ที่ได้รับการปรับปรุงแล้วจึงเป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมต่อไปอีกหลายสิบปีการบดซีเมนต์อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการบดใช้พลังงานมากที่สุดในการผลิตซีเมนต์ เทคโนโลยีการบดที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันเป็นการใช้ลูกกลิ้ง (Roller process) และอุปกรณ์แยกประสิทธิภาพสูง(High-efficiency classifiers) อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีบดใหม่นี้มีประสิทธิภาพเพียงร้อยละ5-10 เท่านั้นพลังงานที่เหลือสูญเสียเป็นความร้อนไปหมดการใช้เชื้อเพลิงทดแทน จากการศึกษาพบว่า มีความเป็นไปได้ที่จะใช้เชื้อเพลิงอื่นทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อลดการปล่อยมลภาวะ เชื้อเพลิงเหล่านี้รวมถึง ชีวมวล (เศษไม้และเปลือกไม้) ยางรถยนต์พลาสติกสารเคมี และของเสียอื่นๆ อุตสาหกรรมซีเมนต์ในเบลเยี่ยม ฝรั่งเศส เยอรมันนีและสวิสเซอร์แลนด์ ใช้ของเสียเหล่านี้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ถึงร้อยละ35-70 บางโรงงานใช้ถึงร้อยละ100 แต่การใช้เชื้อเพลิงทดแทนที่18

เป็นของเสียในสัดส่วนที่สูงต้องมีระบบตรวจสอบและปรับปรุงสมบัติเชื้อเพลิงทดแทนเหล่านี้ให้เหมาะสมก่อนยกตัวอย่างการใช้ขยะต้องมีการปรับปรุงคุณสมบัติให้มีความสม่ำเสมอเสียก่อน และต้องมีความระมัดระวังในการควบคุมการปล่อยก๊าซจากเตาเผาซีเมนต์อุตสาหกรรมซีเมนต์ในสหรัฐอเมริกาใช้ยางรถยนต์ปีละ56 ล้านเส้นเป็นเชื้อเพลิง จากการประมาณการพบว่าได้มีการใช้ชีวมวลและของเสียเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตซีเมนต์สูงถึง 112 PJ ถึง 34 PJ ตามลำดับการใช้วัสดุอื่นทดแทนผงซีเมนต์ จากการศึกษาพบว่า มีความเป็นไปได้ที่จะใช้วัสดุอื่นทดแทนผงซีเมนต์ซึ่งต้องใช้พลังงานมากในการผลิต ในอนาคตจะมีการพัฒนาซีเมนต์ชนิดใหม่ที่ไม่ใช้หินปูนเป็นวัตถุดิบที่สำคัญอีกต่อไป วัตถุดิบใหม่นี้เรียกว่า Geopolymers ซึ่งยังอยู่ในระหว่างการวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มเทคโนโลยีเมมเบรน (Membrane Technology)เทคโนโลยีเมมเบรนมีความสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมเคมี เมมเบรนใช้แยกสารหนึ่งชนิดหรือมากกว่าออกจากของเหลวหรือก๊าซ แทนกระบวนการแยกที่ต้องใช้พลังงานจำนวนมากเมมเบรนทำจากสารอินทรีย์หรืออนินทรีย์หรือทั้งสองประเภท (Hybrid) เมมเบรนที่ทำจากสารอินทรีย์ใช้กับกระบวนการที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียสเมมเบรนที่ทำจากสารอนินทรีย์ใช้กับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงถึง 500-800 องศาเซลเซียสและเมมเบรนที่ทำจากโลหะใช้ได้จนถึง 1,000 องศาเซลเซียสสำหรับกระบวนการที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียสจะต้องใช้เมมเบรนที่ทำจากเซรามิก การทำงานของเมมเบรนนั้น สารป้อนเข้า (Feed) จะถูกแยกเป็นส่วนที่ผ่านเมมเบรนไป คือ เพอร์มิเอท (Permeate)และส่วนที่ไม่สามารถผ่านเมมเบรนไปคือ รีเทนเทต (Retentate) แรงขับ (Driving force) ที่ทำให้เกิดการโอนถ่ายของมวล ได้แก่ ความดันหรือความเข้มข้นหรือแรงดันไฟฟ้า สาเหตุสำคัญที่ทำให้การแยกโดยใช้เมมเบรนใช้พลังงานต่ำก็คือ ไม่มีการเปลี่ยนสถานะ (Phase) ขณะแยกสารกระบวนการแยกสารโดยใช้เมมเบรนมีมากมาย เช่น ไมโครฟิลเตรชั่น (Microfiltration หรือ MF)อัลตร้าฟิลเตรชั่น (Ultrafiltration หรือ UF) นาโนฟิลเตรชั่น (Nanofiltration หรือ NF) ออสโมซิสผันกลับ(Reverse osmosis หรือ RO) อิเล็กโตรไดอะไลซิส (Electrodialysis หรือ ED) และการแยกก๊าซ(Gas seperation) กระบวนการเหล่านี้ได้รับการพัฒนาถึงระดับที่มีการประยุกต์ใช้แล้วอย่างกว้างขวางนอกจากนี้ยังมีกระบวนการเมนเบรนอื่นๆ ที่ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา เช่น กระบวนการเมนเบรนคอนแทคเตอร์(Menbrane contactor หรือ MC) หรือกระบวนการเพอแวปพอเรชั่น (Pervaporation) ซึ่งพัฒนาสำหรับแยกน้ำจากสารละลายแอลกอฮอล์ แต่ยังมีปัญหาทางเทคนิคอยู่มาก การใช้งานหลักของกระบวนการเมนเบรนในปัจจุบัน ได้แก่ การผลิตน้ำสะอาดจากน้ำกร่อย น้ำทะเล และการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมต่างๆ รองลงมาได้แก่ อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม และขยายไปยังอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น เคมี ปิโตรเคมี19

สำหรับศักยภาพในการประหยัดพลังงานนั้น มีรายงานจากอุตสาหกรรมเครื่องดื่มในแคนาดาว่า การผลิตน้ำแอปเปิ้ลเข้มข้นโดยใช้ UF และ RO ร่วมกันสามารถประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ66 เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการระเหยนอกจากนี้ยังมีรายงานจากภาคอุตสาหกรรมน้ำมันมะกอกด้วยว่า การใช้ UF และ ROบำบัดน้ำเสียสามารถลดค่าใช้จ่ายทางพลังงานลงได้กว่าร้อยละ30 เมื่อเทียบกับวิธีการชีวภาพอุตสาหกรรมเคมีเทคโนโลยีเมมเบรนกระบวนการเมนเบรนมากที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี ได้แก่ การใช้งานในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ตัวอย่างเช่นเป็นขั้นตอนหนึ่งในการผลิต Polypropylene, Polyethylene และ Vinyl acetate monomer เป็นต้นการใช้งานหลักอีกอย่างหนึ่งคือในอุตสาหกรรมการผลิตก๊าซธรรมชาติเพื่อแยก CO 2 และ H 2 S ส่วนในอุตสาหกรรมการกลั่น มีการใช้กระบวนการเมนเบรนเพื่อแยก H 2 แ ล ะ L P G ก ล ั บ ค ื น เ ป ็ น ต ้ น น อ ก จ า ก น ี ้ยังมีการใช้เมนเบรนในกระบวนการสกัด เช่น Liquid membrane หรือ Liquid-Liquid extraction ซึ่งยังไม่แพร่หลาย ในแง่ของศักยภาพในการประหยัดพลังงานโดยทั่วไปแล้ว การใช้กระบวนการเมมเบรนอาจประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ 20-60 ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแต่ละกระบวนการ การลงทุนใช้เมมเบรนในอุตสาหกรรมอาจมีเวลาคืนทุน (Payback) 5-10 ปี เนื่องจากยังมีราคาลงทุนและการบำรุงรักษาค่อนข้างสูงแก๊สซิฟิเคชั่น (Gasification)ในกระบวนการกลั่นซึ่งต้องผลิตผลิตภัณฑ์เบา (เช่น น้ำมันเบนซิน) ให้มีปริมาณสูงขึ้น จะมีผลิตภัณฑ์หนักและของเสียจากกระบวนการมาก ผลิตภัณฑ์หนักเหล่านี้สามารถนำมาผ่านกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นเปลี่ยนรูปให้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกระบวนการผลิตดีขึ้นเนื่องจากอุตสาหกรรมมีความต้องการใช้ก๊าซไฮโดรเจนมาก ก๊าซไฮโดรเจนส่วนหนึ่งจะถูกแยกออกไปเพื่อใช้ประโยชน์ด้านอื่น และก๊าซเชื้อเพลิงที่เหลือจะถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในระบบ IGCC เพื่อผลิตไฟฟ้า โดยก๊าซร้อนจากกังหันก๊าซจะใช้ในการผลิตไอน้ำซึ่งอาจจะนำไปผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันไอน้ำหรือใช้ในกระบวนการที่ใช้ความร้อนอื่นอีกทอดหนึ่งอุตสาหกรรมสิ่งทอ (Textile)กระบวนการตกแต่งสำเร็จขั้นสุดท้ายที่มีประสิทธิภาพสูง (Energy EfficientFabric Finishing Process)ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ กระบวนการตกแต่งสำเร็จขั้นสุดท้ายเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานและน้ำในปริมาณมาก ในกระบวนการดังกล่าว ผ้าที่ผ่านการแช่ในอ่างสารเคมี (ซึ่งถูกเจือจางด้วยน้ ำ) จะเข้าสู่เครื่องรีดและเครื่องลดความชื้นด้วยสูญญากาศ (ตามลำดับ) เพื่อไล่น้ำออก จากนั้นจะถูกส่งเข้าเครื่องอบแห้งด้วย20

อากาศร้อน เพื่อการลดความชื้นในผ้าลงให้ได้อีกร้อยละ 40-60 เทคโนโลยีใหม่ที่สามารถลดการใช้พลังงานในกระบวนการนี้ลงได้ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้อากาศในการเจือจางสารเคมีแทนน้ำ สารเคมีที่ผสมอากาศจะสัมผัสกับผ้าในรูปของโฟม ทำให้ความชื้นในผ้ามีเพียงร้อยละ 20-25 เท่านั้น จึงไม่จำเป็นต้องมีเครื่องรีดและเครื่องลดความชื้นสูญญากาศในกระบวนการผลิต ทำให้ลดการใช้พลังงานลงได้ค่อนข้างมากอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์โลหะเตาหลอมอะลูมิเนียมประสิทธิภาพสูง (High Capacity Aluminium MeltFurnace)การหลอมโลหะเป็นกระบวนการที่ใช้อุณหภูมิสูงและพลังงานมาก จึงต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน เตาหลอมอะลูมิเนียมแบบเดิมถ่ายเทความร้อนให้กับวัสดุโดยการแผ่รังสีในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves) ก้อนอะลูมิเนียมจึงได้รับความร้อนเฉพาะในทิศทางการแผ่รังสีเท่านั้นเทคโนโลยีการหลอมอะลูมิเนียมแบบใหม่ออกแบบให้มีการถ่ายโอนความร้อนโดยการพาของของไหลที่อุณหภูมิสูง ซึ่งก้อนอะลูมิเนียมจะสัมผัสกับความร้อนได้โดยรอบ การใช้พลังงานจึงลดลงประมาณ0.15 กิโลวัตต์ต่อตัน ของอะลูมิเนียมเมื่อเทียบกับระบบเดิมกระบวนการ Smelt Reductionเตาถลุงเหล็กที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพสูงจะเป็นเตาถลุงขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เตาถลุงขนาดกลางและเล็กสามารถลดการใช้พลังงานลงได้ด้วยกระบวนการ Smelt reduction ในการผลิตเหล็ก กระบวนการเตรียมโค๊ก (Coke) และแร่เหล็ก (Ore) เป็นขั้นตอนที่ใช้พลังงานสูง และเพื่อลดการใช้พลังงานลงจึงมีการพัฒนากระบวนการที่เรียกว่า COREX ซึ่งในภายหลังถูกพัฒนาต่อให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นซึ่งเรียกว่า กระบวนการFINEX นอกจากนี้ยังมีกระบวนการ Hismelt ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นโดยใช้หลักการของ Smelt reductionการผลิตเหล็กโดยกระบวนการ Smelt reduction นอกจากจะใช้พลังงานต่ำกว่าการใช้ Blast furnanceแล้ว ก๊าซร้อนจากกระบวนการผลิตซึ่งมีพลังงานสูงถึง 9 GJ/ตันของเหล็กที่ผลิตได้ สามารถจะนำมาใช้ถลุงเหล็กได้โดยตรง ทำให้กระบวนการผลิตโดยรวม (กระบวนการ Smelt reduction และการผลิตเหล็กโดยตรง)มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาก โดยจะใช้พลังงานเพียง 10.7 GJ/เหล็กที่ผลิตได้ 1 ตัน ขณะที่ Blast furnanceใช้พลังงานสูงถึง 17 GJ/เหล็กที่ผลิตได้ 1 ตันการหล่อแบบ Near Net Shape / Strip Castingในปัจจุบันโลหะจะถูกหล่อให้เป็นโลหะแท่ง (Ingots) หรือแท่งแบน (Slabs) ซึ่งต้องนำมาให้ความร้อนอีกครั้งในกระบวนการรีดเพื่อให้ได้รูปทรงตามต้องการเทคโนโลยีการหล่อแบบ Near net shape (การหล่อให้เข้าใกล้ขนาดจริง) และการหล่อแบบ Stripcasting เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่ ซึ่งผลิตภัณฑ์โลหะที่ได้จะมีรูปทรงต่างๆ ตามต้องการ ในกรณีของ21

ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นแผ่นเรียบจะมีการหล่อเป็นแผ่นบางความหนา 1-10มิลลิเมตรก่อน จากนั้นจึงหล่อให้เป็นผลิตภัณฑ์หนา 120-130 มิลลิเมตร ซึ่งทำให้เกิดการประหยัดพลังงานมากข้อดีของเทคโนโลยีนี้ คือ สามารถลดต้นทุนการผลิตได้มาก จากปริมาณผลผลิตที่สูงและการรวมขั้นตอนการผลิตหลายขั้นตอนเข้าด้วยกัน เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิม โดยมีโรงงานอีก 2 แห่งที่ได้ประยุกต์เทคโนโลยีนี้ในการผลิต Carbon steel เทคโนโลยีที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ในระยะแรก คือCastrip เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาร่วมกันโดยภาคเอกชนของออสเตรเลียและญี่ปุ่นEurostrip เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยกลุ่มประเทศในยุโรป คือ ออสเตรีย ฝรั่งเศส และเยอรมันนีNippon/Mitsubishiปัจจุบันยังต้องมีการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีนี้เพิ่มเติมในเรื่องของคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่หล่อขึ้นโดยการปรับปรุงระบบการควบคุมกระบวนการผลิต และกระบวนการหล่อเพื่อให้สามารถผลิตเหล็กที่มีรูปร่างที่หลากหลายขึ้นตลอดจนการขยายกำลังการผลิตให้ระบบการผลิตมีขนาดใหญ่ขึ้น (ปัจจุบันการผลิตทั้งหมดที่ใช้เทคโนโลยีนี้มีเพียง 500,000 ตันต่อปี)การหล่อโลหะโดยใช้เทคโนโลยี Near net shape / Strip casting นำไปสู่การประหยัดพลังงานและลดการลงทุนอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้จะประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ 90 ราคาของเทคโนโลยีจะลดลงประมาณร้อยละ30-60 เนื่องจากได้ลดขั้นตอนการให้ความร้อนแก่แท่งเหล็กอุตสาหกรรมกระดาษเทคนิคการทำให้กระดาษแห้ง ประสิทธิภาพสูง (Energy Efficient PaperDrying Technologies)กระบวนการผลิตกระดาษประกอบด้วย 4 ขั้นตอน คือ การขึ้นรูป การรีดน้ำ การทำให้กระดาษแห้งและการแต่งผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายการทำให้กระดาษแห้งเป็นขั้นตอนที่ใช้พลังงานสูง และเพื่อลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตลงเทคโนโลยีใหม่จะรวมขั้นตอนของการรีดน้ำและการทำให้กระดาษแห้งเข้าด้วยกัน เทคโนโลยีนี้พัฒนาขึ้นสำหรับกระบวนการผลิตกระดาษ Long-nip press หรือ Shoe press และเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและทันสมัยที่สุดเทคโนโลยีการทำให้กระดาษแห้ง Condebelt กระดาษจะสัมผัสกับผิวเหล็กร้อนอย่างต่อเนื่องจึงสามารถเพิ่มอัตราการทำให้กระดาษแห้งได้ 5-15 เท่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเดิม22

เทคโนโลยี Impulse drying เป็นเทคนิคการบีบกระดาษด้วยผนังโลหะร้อนที่ความดันสูงมากเทคโนโลยีนี้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเมื่อสำเร็จจะลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตกระดาษค่อนข้างมาก นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาการผลิตกระดาษที่ใช้น้ำน้อยลงเพื่อลดการใช้พลังงานในการรีดน้ำซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงพลังงานของกระบวนการผลิตกระดาษในภาพรวมแบล็คลิกเคอร์แก๊สซิฟิเคชั่น (Black Liquor Gasification)ในอุตสาหกรรมกระดาษ การสกัดลิกนินออกจากเยื่อไม้จะมีของเสียที่เรียกว่า Black liquorซึ่งปกติแล้วจะถูกเผาในหม้อไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าและความร้อนและนำกลับมาใช้ในกระบวนการผลิตกระดาษแต่เนื่องจาก Black liquor มีสัดส่วนของของเหลวสูง (มีของแข็งร้อยละ65-75) ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าจึงต่ำมากกระบวนการแปรรูปเชื้อเพลิงแข็งให้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงหรือ Gasification สามารถเพิ่มประสิทธิภาพเชิงพลังงานของ Black liquor โดย Black liquor จะถูกเปลี่ยนให้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน ก๊าซที่ได้เมื่อทำให้สะอาดแล้วสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงของกังหันก๊าซเพื่อผลิตไฟฟ้า โดยก๊าซไอเสียจากกังหันก๊าซสามารถนำไปผลิตไอน้ำ ระบบนี้เรียกว่า Black LiquorGasification-Combined Cycle (BLGCC) ซึ่งนอกจากจะทำให้สามารถใช้ Black liquor ได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ยังสามารถใช้ประโยชน์จากของเสียอื่นๆ จากกระบวนการผลิตกระดาษ เช่น เปลือกไม้และเศษไม้ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จาก Black liquor นอกจากใช้เป็นเชื้อเพลิงได้แล้วยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตสารเคมีและเชื้อเพลิงเหลวเพื่อการขนส่ง จากนโยบายของสหภาพยุโรปที่ต้องการเพิ่มสัดส่วนของเชื้อเพลิงชีวภาพในภาคขนส่งทำให้เกิดความสนใจที่จะผลิต Dimethylether (DME) ทดแทนน้ำมันดีเซลการพัฒนา Black liquor gasification จึงยังไม่ถึงขั้นที่จะใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ ยังต้องมีการทำวิจัยและพัฒนาเพื่อปรับปรุงระบบให้มีความเชื่อถือได้ (Reliability) สูงขึ้นการติดตั้งระบบ BLGCC ในสหรัฐและยุโรปต้องลงทุนมากกว่าระบบหม้อไอน้ำร้อยละ 60-90 จากการประมาณการผลตอบแทนของการลงทุน (Internal rate of return) จะมีค่าร้อยละ 16-17 ถ้าขายพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ในราคา 4 cents/kWh ในกรณีของสหรัฐ black liquor ที่ผลิตจากอุตสาหกรรมกระดาษผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 39.4 TWh ในปี 2002 หากมีการใช้เทคโนโลยี BLGCC จะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นอีก 50.2 TWh หรือเพิ่มขึ้นกว่าร้อยละ 127 สำหรับพัฒนาการของเทคโนโลยี BLGCC นั้นมีการประมาณการณ์ราคาของเทคโนโลยี ตลอดจนศักยภาพในการลดการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมกระดาษ ซึ่งการลงทุนในเทคโนโลยี BLGCC จะมีระยะเวลาคืนทุน (Simple payback) 1.5 ปี23

งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคารธุรกิจและบ้านอยู่อาศัยภาคอาคารพาณิชย์และบ้านอยู่อาศัยใช้พลังงานร้อยละ 8 และร้อยละ15 ของพลังงานสุดท้ายที่ใช้ทั้งหมดตามลำดับ หรือรวมกันประมาณร้อยละ 23[2]แต่เนื่องจากการใช้พลังงานในภาคนี้ ส่วนใหญ่เป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อคำนวณย้อนกลับเป็นพลังงานขั้นต้น (Primary Energy) จะพบว่าการใช้พลังงานในภาคนี้สูงถึงร้อยละ 30ของพลังงานขั้นต้นทั้งหมด[1,3] การใช้ไฟฟ้าในอาคารส่วนใหญ่หรือร้อยละ 60 เป็นการใช้เพื่อปรับอากาศและอีกร้อยละ 20 ใช้สำหรับไฟส่องสว่าง นอกจากนี้เป็นการใช้เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ เครื่องใช้ ไฟฟ้า เพื่ออำนวยความสะดวกและเพื่อธุรกิจ เช่น ตู้เย็น พัดลม และคอมพิวเตอร์ ซึ่งกำลังมีบทบาทมากขึ้น เนื่องจากการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร (ICT) ที่มีความแพร่หลายมากขึ้นมาตรการสำคัญที่จะทำให้เกิดการประหยัดพลังงานในอาคาร คือ การกำหนดเกณฑ์มาตรฐานพลังงานขั้นต่ำของอาคาร (Building Energy Code) ที่สร้างใหม่หรืออาคารเก่าที่ถึงกำหนดการปรับปรุงตามกฎหมายและการส่งเสริมการพัฒนาเกณฑ์มาตรฐานอาคารที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูงขึ้น (Higher EnergyPerformance Standards หรือ HEPS) เกณฑ์มาตรฐานดังกล่าวมีข้อกำหนดที่ครอบคลุมด้านกรอบอาคารที่ลดภาระการทำความเย็นของระบบปรับอากาศ ด้านประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศเอง และระบบไฟส่องสว่าง ในกรณีของประเทศไทย การใช้พลังงานต่อหน่วยพื้นที่โดยเฉลี่ยของอาคารขนาดใหญ่สูงถึงประมาณ 220 หน่วยไฟฟ้าต่อตารางเมตรต่อปี (kWh/m2-y) แต่อาคารประหยัดพลังงานตามเกณฑ์มาตรฐานขั้นต่ำ และอาคารประสิทธิภาพพลังงานสูงใช้พลังงานเพียง 175 และ 55 หน่วยไฟฟ้าต่อตารางเมตรต่อปีตามลำดับ ดังนั้น จึงมีช่องว่างสำหรับการประหยัดพลังงานอีกมาก โดยข้อเท็จจริง หากมีการออกแบบอาคารด้วยแนวคิดการประหยัดพลังงานที่ก้าวหน้าตั้งแต่ต้น และใช้เทคโนโลยีอาคารและระบบอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงจะสามารถลดการใช้พลังงานสุทธิเหลือเกือบเท่ากับศูนย์ (Near Net-zero Energy Building)หรือประมาณ 25-50 หน่วยไฟฟ้าต่อตารางเมตรต่อปีเท่านั้น ซึ่งขณะนี้ ได้มีการสร้างอาคารสาธิตแล้วหลายแห่ง รวมทั้งในประเทศมาเลเซีย และสิงคโปร์ แต่ต้องมีการพัฒนาต่อไปเพื่อลดต้นทุนในส่วนของอาคารธุรกิจขนาดเล็ก และบ้านอยู่อาศัยนั้น ศักยภาพในการประหยัดพลังงานอยู่ที่การใช้อุปกรณ์ เครื่องใช้ไฟฟ้าโดยเฉพาะเครื่องปรับอากาศ และเตาหุงต้มที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นเป็นหลัก ส่วนการออกแบบตัวอาคารที่ลดภาระการปรับอากาศ จะมีศักยภาพในระยะยาว และต้องออกแบบให้เหมาะสมกับภูมิอากาศแบบร้อนชื้นทั้งนี้ จากการประเมินในการศึกษาเพื่อจัดทำแผนอนุรักษ์พลังงานระยะ 20 ปี [6] พบว่า อาคารธุรกิจขนาดเล็ก และบ้านอยู่อาศัยมีศักยภาพที่จะประหยัดพลังงานได้ประมาณร้อยละ 20–25 ของพลังงานที่คาดว่าจะใช้ในปี 2030 ภายใต้สภาวะปกติ [5]ตัวอย่างเทคโนโลยีที่ควรจะมีการพัฒนาและนำมาใช้ในอาคารประกอบด้วยรายการดังต่อไปนี้24

ตารางที่ 2 เทคโนโลยีเพื่อการอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคารพาณิชย์และบ้านอยู่อาศัย [3]1. กรอบและรูปแบบอาคาร2. การปรับและระบายอากาศและภาวะสบาย(thermal comfort)3. การใช้แสงธรรมชาติและนวัตกรรมการใช้แสง4. อุปกรณ์และเครื่องใช้ในอาคารเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในอาคารและบ้านอยู่อาศัย5. ระบบควบคุมและจัดการพลังงานในอาคาร6. การผลิตความร้อนและไฟฟ้าร่วม (CHP) และการกระจายความเย็น(district cooling)1.1 วัสดุผนังอาคารและกระจก1.2 กรอบอาคารที่กันความร้อน ใช้ประโยชน์จากแสงธรรมชาติได้สูงสุด และสร้างภาวะเย็นสบายภายในอาคาร1.3 รูปแบบหน้าต่างที่ใช้ประโยชน์จากแสงธรรมชาติ2.1 เครื่องปรับอากาศประสิทธิภาพสูง2.2 ทางเลือกในการทำความเย็น เช่น การทำความเย็นที่ใช้แสงอาทิตย์ (solar cooling) การทำความเย็นแบบpassive การทำความเย็นแบบผสมผสาน (hybrid) ที่สร้างภาวะสบายในบริบทของประเทศไทย3.1 หลอดไฟส่องสว่าง (และอุปกรณ์ประกอบ) ประสิทธิภาพสูงเช่น หลอด LED3.2 เทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติและการบูรณาการกับแสงเทียม (ไฟส่องสว่าง)3.3 นวัตกรรมการออกแบบการส่องสว่าง4.1 ตู้เย็นและตู้แช่4.2 เครื่องปรับอากาศ4.3 เตาหุงต้ม4.4 เครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป เช่น พัดลม ปั๊มน้ำ4.5 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ไฟสำรองต่ำ5.1 ระเบียบวิธีการติดตาม ปรับแต่ง (turning) และควบคุมการใช้พลังงานเพื่อภารกิจต่างๆ เฉพาะจุดที่ใช้งาน เช่นการส่องสว่าง (tasked lighting)5.2 ระเบียบวิธีในการจัดการการใช้พลังงานร่วมกับระบบอัตโนมัติในอาคาร(Building Automation System หรือ BAS)6.1 ระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าร่วม (combined heat andpower หรือ CHP) โดยใช้แหล่งพลังงานสะอาด เช่นก๊าซธรรมชาติรวมทั้ง การท ำความเย็นจากแหล่งเดียว (รวมศูนย์)แล้วกระจายน้ำเย็นไปยังอาคารต่างๆ (district cooling)6.2 ระบบทำความเย็นแบบดูดซับ (absorption cooling)โดยใช้ความร้อนทิ้ง25

เทคโนโลยีระบบอาคารพาณิชย์และที่พักอาศัยมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างไปจากเทคโนโลยีที่ใช้ในอุตสาหกรรม การทำงานของระบบอาคารเชื่อมโยงและได้รับอิทธิพลสูงจากปัจจัยด้านภูมิศาสตร์ที่ตั้งอาคารและสภาพแวดล้อมภายนอก (รังสีอาทิตย์ แสงธรรมชาติ ลม อุณหภูมิ ความชื้น ฯลฯ) ซึ่งเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและตลอดเวลา การใช้พลังงานและศักยภาพของการอนุรักษ์พลังงานจึงมีความซับซ้อนและไม่ได้ขึ้นกับตัวเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องวิธีที่เทคโนโลยีนั้นถูกนำไปใช้ผลของงานวิจัยที่ดำเนินภายใต้สภาพแวดล้อมและภูมิอากาศหนึ่งๆ จึงจำเป็นยิ่งที่ต้องได้รับการทบทวนวิเคราะห์หากจะนำไปประยุกต์ใช้ในสภาวะที่ต่างออกไป [7]อาคารประกอบด้วยระบบต่างๆ ที่ทำงานร่วมกันเพื่อตอบสนองการดำเนินกิจกรรมและความสะดวกสบายภายในอาคารกรอบอาคาร ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง และระบบปรับอากาศเป็นสามระบบหลักที่มีส่วนต่อการใช้พลังงานถึงร้อยละ 70-80 ของการใช้พลังงานรวมทั้งอาคาร โดยที่เหลือมาจากการใช้อุปกรณ์เครื่องมือที่ใช้พลังงานต่างๆ (ลิฟท์ ปั๊ม เครื่องใช้สำนักงาน ฯลฯ) [8] สุรพงศ์ จิระรัตนานนท์และคณะ [7]ได้สรุปงานวิจัยด้านเทคโนโลยีการอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคารธุรกิจและบ้านพักอาศัยไว้ดังนี้กรอบอาคาร สำหรับประเทศในเขตร้อนชื้น (Tropical region) กรอบอาคารที่มีประสิทธิภาพช่วยให้ภาระการทำความเย็น (Cooling load) ของระบบปรับอากาศต่ำลง การวิจัยพัฒนาฉนวนแบบใหม่ที่สามารถต้านทานความร้อนได้ดีขึ้นและใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยลง การใช้ฉนวนกับหลังคามีศักยภาพสูงที่จะลดภาระการทำความเย็นแต่การใช้ฉนวนกับผนังให้ผลทั้งด้านบวกและลบทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานของอาคารกรอบอาคารที่ดียังต้องเอื้อต่อการน ำแสงธรรมชาติที่มีปริมาณสูงมาใช้เพื่อการส่องสว่างในอาคารกระจกหน้าต่างถูกพัฒนาให้ป้องกันความร้อนได้ดีขึ้นขณะที่แสงธรรมชาติยังผ่านได้มาก อุปกรณ์บังแดดที่ติดตั้งกับหน้าต่างเป็นวิธีที่มีประสิทธิผล ช่วยป้องกันรังสีตรงจากดวงอาทิตย์ แต่ยังให้แสงธรรมชาติจากท้องฟ้าผ่านเข้ามาได้จะเห็นได้ว่าการวิจัยจำเป็นต่อการพัฒนาวัสดุ และการออกแบบบนฐานของความเข้าใจที่ถูกต้องอันนำไปสู่กรอบอาคารที่มีประสิทธิภาพระบบปรับอากาศ การวิจัยสำหรับระบบปรับอากาศแบบปกติ (Conventional air-conditioningsystem) เน้นเทคโนโลยีเพื่อลดการใช้พลังไฟฟ้าต่อความสามารถในการทำความเย็น เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ การใช้อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ อิเล็กทรอนิกส์เทอร์โมสตัส และการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ภายในระบบ สำหรับระบบระบายอากาศ (Ventilation system) ซึ่งทำงานร่วมกับระบบปรับอากาศใช้วิธีควบคุมปริมาณอากาศระบายเพื่อลดภาระของการปรับอากาศเทคโนโลยีการปรับอากาศทางเลือก (Alternative air-conditioning system) เช่นระบบทำความเย็นแบบแผ่รังสีมีกรณีตัวอย่างที่ใช้จริงกับอาคารและสามารถลดการใช้พลังงานได้มากกว่าร้อยละ 30 ในปัจจุบันระบบปรับอากาศที่ใช้รังสีอาทิตย์(Solar cooling system) ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การพัฒนาเทคโนโลยีการปรับอากาศแบบพิเศษจำเป็นต้องมีการศึกษาในประเด็นความสบายเชิงอุณหภาพ (Thermal comfort) ควบคู่ไปด้วย เนื่องจากแนวคิดของการปรับอากาศแตกต่างไปจากวิธีที่ใช้กันโดยปกติ26

ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง การวิจัยมุ่งเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบให้สูงขึ้น เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงแสง (Efficacy) ของหลอดไฟฟ้า การพัฒนาเทคโนโลยีหลอด LED โคมสะท้อนแสงและบัลลาสต์ประสิทธิภาพสูง รวมถึงเทคโนโลยีการควบคุมและปรับหรี่แสงความต้องการใช้ไฟฟ้าของระบบแสงสว่างที่ลดลง ช่วยให้ภาระการทำความเย็นของระบบปรับอากาศลดลง การใช้แสงธรรมชาติเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญยิ่งและมีศักยภาพสูงในการลดการใช้พลังงานของระบบแสงสว่างและของทั้งอาคารการนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารได้อย่างถูกวิธีจะทำให้ภาระความร้อนของระบบปรับอากาศต่ำลงด้วยระบบและอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานอื่นๆ เช่น การวิจัยครอบคลุมการผลิตความเย็นและน้ำร้อนโดยใช้ฮีตปั๊ม (Heat pump) ระบบผลิตน้ำร้อนจากรังสีอาทิตย์ (Solar water heater) และการพัฒนาระบบแผงผลิตน้ำร้อนจากพลังงานรังสีอาทิตย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของผนัง (Building integrated solar water heater)สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ตู้เย็น โทรทัศน์ วิทยุ คอมพิวเตอร์ มีการพัฒนาให้มีการใช้พลังงานน้อยลง การพัฒนาเทคโนโลยี 1W Power standby เป็นต้นระบบผลิตไฟฟ้า นอกจากการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน เทคโนโลยีเพื่อผลิตพลังงานขึ้นใช้ในอาคารมีการพัฒนาด้วยเช่นกัน โดยเทคโนโลยีหลักเป็นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ (PVcell)การผลิตพลังงานใช้เองในอาคารเป็นแนวทางที่จะทำให้อาคารมีความยั่งยืนทั้งในด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมระบบผลิตพลังงานจะเสริมกับเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานต่ำ ทำให้อาคารมีการใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ (Net zeroenergy building)27

เทคโนโลยีด้านกรอบอาคารเทคโนโลยีด้านกรอบอาคารมุ่งลดภาระของอาคาร (Building load) ผนังและหน้าต่างหากวัสดุที่เลือกใช้เหมาะสมและได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศและการใช้งานอาคารแล้ว กรอบอาคารจะมีสมรรถนะพลังงานสูง สามารถลดภาระของระบบปรับอากาศและระบบไฟฟ้าแสงสว่างได้มาก กล่าวได้ว่ากรอบอาคารมีส่วนสำคัญยิ่งต่อการกำหนดระดับของการใช้พลังงานของอาคารการวิจัยด้านกรอบอาคารเกี่ยวข้องทั้งกับพัฒนาและใช้วัสดุ เช่น ฉนวนและกระจก และการออกแบบผนังอย่างเหมาะสม เช่น การใช้อุปกรณ์บังแดด การกำหนดสัดส่วนหน้าต่างและผนัง เป็นต้นฉนวนฉนวนสามารถติดตั้งกับผนังทึบเพื่อลดการถ่ายโอนความร้อนระหว่างตัวอาคารกับสิ่งแวดล้อมสำหรับประเทศในเขตหนาว ฉนวนถูกใช้เพื่อป้องกันการสูญเสียความร้อนผ่านผนังอาคารขณะที่ประเทศในเขตร้อนฉนวนลดการถ่ายโอนความร้อนจากภายนอกจึงช่วยลดภาระการทำความเย็นของระบบปรับอากาศในปัจจุบันการศึกษาการใช้ฉนวนกับผนังอาคารของประเทศเขตร้อนยังมีอยู่น้อยเมื่อเทียบกับประเทศที่มีภูมิอากาศหนาวเย็นโดยปกติ การลดความร้อนผ่านผนังให้ต่ำลงจำเป็นต้องเพิ่มความหนาของฉนวน แต่ฉนวนที่หนาทำให้พื้นที่ใช้สอยของอาคารลดลง ไม่เป็นที่นิยม รวมถึงไม่สะดวกต่อการขนส่ง งานวิจัยฉนวนส่วนหนึ่งได้มุ่งพัฒนาวัสดุใหม่ที่ทำให้ฉนวนมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (U-value) ต่ำลงและเพิ่มความสะดวกต่อการใช้งานเทคโนโลยีฉนวนอาจจัดเป็นกลุ่มๆ เช่น กลุ่มที่ใช้งานแพร่หลายในปัจจุบัน (Traditional insulation) ฉนวนที่มีความล้ำสมัย (State-of-the-art insulation) และกลุ่มที่อยู่ระหว่างการวิจัยเพื่ออนาคต (Possible futureinsulation)กลุ่มของฉนวนที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันมีหลายชนิด งานวิจัยของฉนวนในกลุ่มนี้เน้นการประยุกต์ใช้งานกับผนังอาคารอย่างไรให้เหมาะสม การวิเคราะห์ศักยภาพของการลดการใช้พลังงานของอาคารและความคุ้มค่าเชิงต้นทุน ผลการศึกษาในประเด็นเหล่านี้แตกต่างกันไปตามสภาพอากาศและบริบทของท้องถิ่นหรือสถานที่รวมถึงการใช้งานอาคาร งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าการใช้ฉนวนด้วยความเข้าใจที่ผิดท ำให้อาคารใช้พลังงานสูงขึ้น ฉนวนที่จัดอยู่ในกลุ่มนี้ได้แก่ใยแก้ว (Fiber glass) ซึ่งผลิตออกมาเป็นผืนและแผ่น มีน้ ำหนักเบา สามารถตัดและติดตั้งกับผนังทึบหรือหลังคา มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 30-40 mW/(m.K) ใยแก้วสามารถนอมความชื้นซึ่งจะทำให้เสียคุณสมบัติของการต้านทานความร้อน (ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสูงขึ้น)โพลีสไตรีน (Expanded polystyrene and extruded polystyrene) ม ี ค ่ า ส ั ม ป ร ะ ส ิ ท ธ ิ ์การนำความร้อนในช่วงเดียวกับใยแก้วโพลียูรีเทน (Polyurethane: PUR) มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 20-30 mW/(m.K)ต่ำกว่าใยแก้ว โพลียูรีเทนมีการปล่อยก๊าซพิษเมื่อติดไฟ28

เซลลูโลส (Cellulose) และไม้ก๊อก (Cork) มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนอยู่ระหว่าง40-50 mW/(m.K)ฉนวนที่มีความล้ำสมัยเป็นฉนวนที่จัดในกลุ่มที่มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำที่สุดในปัจจุบันและมีราคาสูง การวิจัยของฉนวนในกลุ่มนี้ครอบคลุมทั้งการพัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์ สะพานความร้อน(Thermal bridge) คุณสมบัติด้านต่างๆ เช่น ค่าการนำความร้อน การซึมของอากาศและความชื้น อายุใช้งานและการเสื่อมสภาพ การควบคุมคุณภาพ การประยุกต์ใช้กับกรอบอาคาร และความคุ้มค่าเชิงต้นทุน (ในอนาคต)ฉนวนในกลุ่มนี้ ได้แก่แผงฉนวนสุญญากาศ (Vacuum insulation panel: VIP) ประกอบขึ้นด้วยแผงที่มีโครงสร้างพรุนห่อหุ้มด้วยชั้นโพลีเมอร์ มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนอยู่ระหว่าง 3-4 mW/(m.K) ซึ่งค่านี้จะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออายุการใช้งานมากขึ้น เช่น 8 mW/(m.K) หลังจากใช้งานแล้ว 25 ปี เนื่องจากการแพร่เข้าของน้ำและอาคาร ที่ความต้านทานความร้อนเท่ากัน ฉนวน VIP จะบางมากเมื่อเทียบกับฉนวนปกติอย่างไรก็ตาม การใช้งานไม่สามารถตัดหรือเจาะหรือปรับให้เข้ากับบริเวณที่ต้องการติดตั้งได้เหมือนกับฉนวนปกติ ซึ่งเป็นข้อด้อยที่สำคัญของฉนวนประเภทนี้แผงฉนวนแบบบรรจุก๊าซ (Gas-filled panel: GFP) เป็นเทคโนโลยีฉนวนที่ใกล้เคียงกับแผงฉนวนสูญญากาศ แต่มีความสามารถต้านทานความร้อนด้อยกว่า เนื่องจากโพรงภายในโครงสร้างถูกเติมด้วยก๊าซเฉื่อยเพื่อคงไว้ซึ่งคุณสมบัติในการต้านทานความร้อนฉนวนนี้ไม่สามารถตัดหรือเจาะได้โดยรวมแล้ว ฉนวน GFPด้อยกว่า VIP ทั้งในปัจจุบันและอนาคตแอโรเจล (Aerogel) เป็นวัสดุที่มีความน่าสนใจและความเป็นไปได้ที่จะนำมาใช้ในอนาคตอันใกล้มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 13-14 mW/(m.K) ต้นทุนการผลิตแอโรเจลยังสูงมาก ความน่าสนใจของแอโรเจลคือ สามารถผลิตให้อยู่ในรูปวัสดุทึบแสง โปร่งแสง และโปร่งใส ทำให้การนำไปใช้งานมีความหลากหลายมากวัสดุเปลี่ยนสถานะ (Phase change material: PCM)โดยตัววัสดุแล้ว PCM ไม่ใช้ฉนวน แต่การเปลี่ยนสถานะของสารและมีการดูดหรือคายความร้อนทำให้ช่วยรักษาอุณหภูมิภายในอาคารไว้ได้ช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะที่เหมาะสมขึ้นกับสภาพอากาศท้องถิ่น อุณหภูมิสบาย วัสดุเปลี่ยนสถานะ เช่น พาราฟินมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำฉนวนอีกกลุ่มหนึ่งเป็นเทคโนโลยีซึ่งอยู่ในขั้นตอนวิจัยพัฒนา และอาจมีศักยภาพสูงสำหรับการใช้งานในอนาคต ตัวอย่างของฉนวนในกลุ่มนี้ ได้แก่วัสดุฉนวนสุญญากาศ (Vacuum insulation material: VIM)เป็นวัสดุที่โครงสร้างเป็นโพรงขนาดเล็กภายในเป็นสุญญากาศ มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 4 mW/(m.K) ต่างจาก VIP ตรงที่สามารถตัดเจาะได้โดยไม่ทำให้คุณสมบัติการต้านความความร้อนเสียไป29

วัสดุฉนวนแบบบรรจุก๊าซ (Gas insulation material: GIM)มีโครงสร้างเหมือนกับ VIM แต่โพรงภายในเติมด้วยก๊าซเฉื่อยวัสดุฉนวนนาโน (Nano insulation material: NIM) โครงสร้างของ NIM จะประกอบขึ้นด้วยรูพรุนและมีขนาดเล็กกว่า VIM และ GIM มาก และไม่ต้องป้องกันการซึมของอากาศและความชื้นตลอดช่วงอายุการใช้งานไม่ต่ำกว่า 100 ปี มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนไม่เกิน 4 mW/(m.K)วัสดุฉนวนไดนามิกส์ (Dynamic insulation material) เป็นวัสดุที่สามารถควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนได้ในช่วงที่ต้องการเพื่อก้าวไปสู่การประยุกต์ใช้จริง ในการพัฒนาวัสดุฉนวนเหล่านี้จำเป็นต้องพิจารณาสมบัติในด้านต่างๆเช่น ความแข็งแกร่ง (Strength) การรับแรง (Load bearing) การดูดซึมน้ำ (Perforation) อายุการใช้งาน(Life time) การติดตั้งใช้จริง (Installation) ราคา (Price) เป็นต้น การศึกษาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าปัจจุบันยังไม่มีฉนวนชนิดใดชนิดหนึ่งที่สามารถต้องสนองความต้องการได้ครบถ้วนทั้งหมดในการวิจัยการใช้ฉนวนกับผนังอาคาร ได้แก่ การศึกษาเพื่อเลือกใช้ฉนวนที่ในตลาดแล้วและที่มีความล้ำสมัยอย่างเหมาะสม การวิจัยเพื่อพัฒนาฉนวนที่ในตลาดแล้วและที่มีความล้ำสมัยให้ดียิ่งขึ้น และการวิจัยเพื่อหาวัสดุฉนวนที่มีสมรรถนะดียิ่งขึ้นไปกระจกหน้าต่างกระจกเป็นส่วนที่ก่อผลกระทบสำคัญต่อการใช้พลังงานของอาคารการถ่ายโอน (การรับและการสูญเสีย) ความร้อน (ความเย็น) ระหว่างอาคารและสิ่งแวดล้อมผ่านพื้นที่หน้าต่างมีสัดส่วนสูงมากเมื่อเทียบกับผนังทึบ สำหรับประเทศเขตร้อน กระจกควรมีค่าสัมประสิทธิ์การน ำความร้อนต่ำ (มีความเป็นฉนวน)เพื่อป้องกันความร้อนไม่ให้เข้ามาภายในอาคาร ขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านแสงสูงเพื่อเอื่อต่อการนำแสงธรรมชาติมาใช้ภายในอาคารได้กระจกประสิทธิภาพพลังงานที่มีใช้งานกันในปัจจุบัน ได้แก่กระจกหลายชั้น (Multi glazing) โดยทั่วไปได้แก่ กระจกสามชั้น ซึ่งจะมีก๊าซเฉื่อยบรรจุอยู่ระหว่างชั้นกระจก ในท้องตลาดกระจกชนิดนี้ที่มีการเคลือบผิวด้วยสารแผ่รังสีความร้อนต่ำจะมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนประมาณ 0.5W/m2.K ค่าการส่งผ่านแสงและรังสีอาทิตย์ประมาณ 0.7 และ 0.4 ตามลำดับ จึงทำให้สามารถใช้แสงธรรมชาติได้ด้วยกระจกฟิล์มแบบแขวน (Suspended film glazing) เป็นกระจกที่มีชั้นของแผ่นฟิล์มโพลิเมอร์ที่ทนต่อแสงแดดซ้อนอยู่ตรงระหว่างกลางหลายแผ่น โดยในแต่ละช่องว่างจะเติมก๊าซเฉื่อยกระจกชนิดนี้จะบางกว่าชนิดแรก เนื่องจากใช้แผ่นฟิล์มแทน อย่างไรก็ตาม กระจกมีศักยภาพในการใช้แสงธรรมชาติต่ำเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านแสงต่ำกระจกสุญญากาศ (Vacuum glazing) เป็นกระจกสองแผ่นที่ช่องแคบๆ ระหว่างกลางเป็นสุญญากาศแผ่นกระจกที่ใช้อาจมีการเคลือบสารที่แผ่รังสีความร้อนต่ำจุดเด่นของกระจกชนิดนี้คือบางกว่ากระจกหลายชั้นที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน30

กระจกเคลือบสารแผ่รังสีตำ่ำ (Low emissivity coating) ก ร ะ จ ก ช น ิ ด น ี ้ ม ี ค ่ า ส ั ม ป ร ะ ส ิ ท ธการนำความร้อนและการแผ่รังสีต่ำกระจกสมาร์ทวินโดว์ (Smart window) กระจกชนิดนี้มีการวิจัยมากว่าทศวรรษ และปัจจุบันเริ่มมีจำหน่ายในท้องตลาด กระจกชนิดนี้สามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติการส่งผ่านแสงได้กระจกเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell glazing) เป็นเทคโนโลยีที่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถกักเก็บได้จากกระจกใส โดยอาศัยการเคลือบซิลิกอนบนผิวกระจกอย่างไรก็ตาม กระจกชนิดนี้มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนสูงกว่ากระจกหลายชั้นแอโรเจล (Aerogel) เทคโนโลยีนี้ใหม่มากสำหรับกระจก ปัจจุบันมีเพียงบริษัทเดียวที่พยายามผลิตกระจกโปร่งแสงและโปร่งใสจากแอโรเจลกระจกชนิดเติมก๊าซ (Gas-filled glazing)นอกจากการพัฒนาตัวกระจกและการเคลือบฟิล์มแล้ว ยังมีการวิจัยในส่วนประกอบอื่นๆที่เกี่ยวข้องได้แก่สเปสเซอร์ (Spacer) ซึ่งเป็นส่วนที่ทำหน้าที่คั่นกลางระหว่างกระจกแต่ละแผ่น งานวิจัยพยายามลดค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนให้ต่ำลง เช่น การใช้วัสดุโฟม (Foam spacer) เทอร์โมพลาสติก(Thermoplastic spacer)หรือที่ใช้วัสดุโลหะ (Metal-based spacer) การสำรวจพบว่าเทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของสเปสเซอร์ต่ำที่ระดับ 17-26W/m.K ขณะที่โลหะอลูมิเนียมมีค่าสูงถึง200 W/m.Kกรอบโครงสร้างของหน้าต่าง มีการนำวัสดุที่ไม่ใช้โลหะมาใช้เป็นกรอบหน้าต่าง เช่น การใช้วัสดุPVC ร่วมกันฉนวน ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนร่วมของหน้าต่างต่ำกว่า 0.8 W/m2.Kการออกแบบและการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมนอกจากประเด็นด้านประสิทธิภาพพลังงานของวัสดุแล้ว การออกแบบกรอบอาคาร สัดส่วนของผนังทึบและหน้าต่างกระจก และรูปทรงของอาคารก็มีอิทธิพลสูงต่อการการใช้พลังงานของอาคารสำหรับประเทศเขตร้อนดังเช่นประเทศไทย อุปกรณ์บังแดดที่ถูกออกแบบมาอย่างเหมาะสมสามารถเพิ่มสมรรถนะพลังงานของกรอบอาคาร อุปกรณ์บังแดดช่วยป้องกันความร้อนของรังสีตรงจากดวงอาทิตย์จึงลดภาระการทำความเย็นขณะเดียวกันยอมให้แสงธรรมชาติจากท้องฟ้าผ่านเข้ามาได้ทำให้ความต้องการใช้ไฟฟ้าของระบบแสงสว่างจึงลดลงการออกแบบกรอบอาคารนอกจากต้องพิจารณาสภาพภูมิอากาศแล้ว ยังต้องคำนึงถึงรูปแบบการใช้งานอาคารด้วย เช่น จากการศึกษาพบว่าในเขตภูมิอากาศร้อน อาคารที่ผนังติดตั้งฉนวนและมีการปรับอากาศในเวลากลางคืนจะมีการใช้พลังงานสูงกว่าอาคารที่ไม่ติดฉนวน [9]ทั้งนี้เนื่องมาจากความร้อนจากรังสีอาทิตย์ที่ผ่านมาทางหน้าต่างใช้ช่วงกลางวันมีการสะสมและไม่สามารถถ่ายเทออกจากตัวอาคารได้ ตัวอย่างดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าการออกแบบและเลือกวัสดุกรอบอาคารจำเป็นต้องมีการวิจัยที่ลึกซึ้งและรอบด้าน เพื่อให้ได้องค์ความรู้ที่ถูกต้อง การวิจัยยังควรพิจารณาความคุ้มค่าเชิงต้นทุนด้วย31

การวิจัยลักษณะนี้โดยมากพึ่งเครื่องมือวิเคราะห์ เช่น โปรแกรมจำลองด้านพลังงานอาคาร(EnergyPlus, TRNSYS) และออพติไมเซชั่นเทคนิค (Genetic Algorithm, the Particle Swarm Algorithmand the Sequential Search algorithm) เพื่อให้เห็นสภาวะต่างๆ ที่เกิดขึ้นตลอดทั้งปีระบบปรับและระบายอากาศระบบปรับอากาศในอาคารมีมากมายหลายลักษณะ อย่างไรก็ตาม อาจจำแนกระบบปรับอากาศเป็น2 กลุ่มคือ ระบบปรับอากาศแบบปกติ (Conventional air-conditionsystem) และระบบปรับอากาศทางเลือก (Alternative air-conditionsystem)ระบบปรับอากาศแบบปกติ (Conventional air-conditionsystem)ระบบปรับอากาศปกติในที่นี้หมายถึงระบบปรับอากาศที่ทำงานด้วยไฟฟ้า (Electrically operatedsystem)กระบวนการทำความเย็นเป็นกระบวนการแบบอัดไอ (Vapor compression system) และการถ่ายโอนความร้อนออกจากอาคารอาศัยการพาความร้อนโดยอากาศเย็น (Cooled air) ที่หมุนเวียนโดยเครื่องส่งลมเย็น (Air handling unit)การวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศกลุ่มนี้เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงขั้นตอนย่อยๆในกระบวนการทำความเย็นเพื่อให้สมรรถนะการทำความเย็นทั้งหมดดีขึ้นโดยใช้เทคนิคและด้วยอุปกรณ์ต่างๆ เช่นการเพิ่มสมรรถนะในกระบวนการอัดไอ (Vapor compression process) ได้แก่ การใช้คอมเพรสเซอร์แบบหลายชั้นพร้อมอินเตอร์คูลลิ่งสารทำความเย็น (Multistage compressors with inter-cooling ofrefrigerant)เพื่อทำให้ความต้องการใช้พลังไฟฟ้าลดลงการเพิ่มสมรรถนะการระบายความร้อน (Heat rejection process) ของคอนเดนเซอร์ ได้แก่การเพิ่มพื้นที่ระบายความร้อน (Condenser heat transfer surface) และการลดอุณหภูมิคอนเดนเซอร์(Condensing temperature) โดยใช้น้ำช่วยหรือระบายความร้อนแทนอากาศการใช้สารทำความเย็นที่อื่นๆเช่น CO2แทนในกระบวนการทำความเย็นแบบอัดไอนอกจากประสิทธิภาพของตัวอุปกรณ์แล้ว การใช้พลังงานของระบบปรับอากาศสามารถลดลงได้โดยการควบคุมการทำงานของระบบให้เป็นไปอย่างเหมาะสม งานวิจัยในส่วนนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนากระบวนการวิเคราะห์สมรรถนะการทำความเย็นภายใต้ภาระการทำความเย็นและสภาวะแวดล้อมต่างๆและควบคุมการเดินเครื่องจักรและอุปกรณ์ทั้งหมดในระบบ32

ระบบปรับอากาศทางเลือก (Alternative air-conditionsystem)ระบบปรับอากาศทางเลือกเป็นระบบที่อยู่นอกเหนือไปจากลุ่มแรก เช่น ระบบปรับอากาศที่ใช้ความร้อนเป็นแหล่งพลังงาน (Thermally driven system)ซึ่งที่มีการวิจัยกันอย่างกว้างขวาง คือ ระบบทำความเย็นรังสีอาทิตย์ (Solar cooling)ระบบปรับอากาศทางเลือกอีกกลุ่มหนึ่งเป็นระบบที่อาศัยแนวคิดในการปรับอากาศที่ต่างออกไปเช่น การลดความชื้นโดยสารดูดความชื้น (Desiccant dehumidification) การทำความเย็นโดยการแผ่รังสี(Radiant cooling)การปรับอากาศทางเลือกยังเชื่อมโยงกับการวิจัยด้านภาวะสบายเชิงอุณหภาพ (Thermalcomfort)การทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์ (Solar cooling)ระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์ (Solar cooling system) เป็นเทคโนโลยีทางเลือกของการปรับอากาศในอาคาร ระบบทำความเย็นนี้อาศัยแหล่งความร้อนในการผลิตน้ำเย็นจากเครื่องทำน้ำเย็นแบบAbsorption หรือแบบ Adsorption ระดับอุณหภูมิของแหล่งความร้อนเป็นตัวกำหนดเทคโนโลยีของเครื่องทำน้ำเย็นและประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องทำน้ำเย็นระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์สำหรับการใช้งานในอาคารประกอบด้วยอุปกรณ์พื้นฐาน ได้แก่ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ (Solar collector) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ผลิตความร้อนชุดสะสมความร้อน (Thermal energystorage) ทำหน้าที่เก็บความร้อนที่ได้จากแผงรับรังสีอาทิตย์ และเครื่องทำน้ำเย็น (Absorption/Adsorptionchiller) ทำหน้าที่ผลิตน้ำเย็น เมื่อรับจะถ่ายความร้อนที่อุณหภูมิทำงานจากชุดสะสมความร้อนระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์มีการใช้งานในระดับอุตสาหกรรมแล้วโดยใช้ความร้อนทิ้งเป็นแหล่งพลังงาน อย่างไรก็ตาม การนำมาใช้กับอาคารและใช้รังสีอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าแม้จะมีการใช้งานบ้างแล้วแต่ยังจำเป็นต้องวิจัยและพัฒนาอีกมาก จากการทบทวนงานวิจัยระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์พบว่าครอบคลุมทั้งการทดลองจริง (Experimental research) และการพัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์ (Simulation and modeling) เพื่อวิเคราะห์การทำงานและประเมินศักยภาพในการผลิตน้ำเย็นประสิทธิภาพของระบบยังขึ้นกับสภาพอากาศของท้องถิ่นและการออกแบบองค์ประกอบต่างๆ ของระบบการวิจัยระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์มีทั้งการพัฒนาเทคโนโลยีของอุปกรณ์ในระบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้น และการออกแบบและควบคุมการทำงานของระบบให้เหมาะกับแต่ละท้องถิ่นตัวเก็บรังสีอาทิตย์มีหลากหลายชนิดและสามารถใช้ร่วมกับระบบทำความเย็นจากรังสีอาทิตย์ได้จากงานวิจัยส่วนใหญ่พบว่าแผงรังสีอาทิตย์ที่ใช้เป็นแบบแผ่นเรียบ (Flat plate collector) และแบบท่อสุญญากาศ (Evacuated tube collector)ในการผลิตน้ำเย็นระบบต้องการพื้นที่ตัวเก็บรังสีอาทิตย์มาก(10-12m2/Ton) ระบบจึงเหมาะกับภาระการทำความเย็นต่ำ เช่น บ้านพักอาศัย ในกรณีของอาคารที่ภาระการทำความเย็นสูงอาจไม่เหมาะและจำเป็นต้องทำงานร่วมกับระบบปรับอากาศปกติ ในกรณีที่ต้องการทำความเย็นในช่วงกลางคืน ซึ่งไม่สามารถผลิตความร้อนได้ ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ต้องติดตั้งร่วมกับชุดกักเก็บความร้อน ซึ่งต้องออกแบบให้ใหญ่พบสำหรับการใช้งานในช่วงที่ไม่มีรังสีอาทิตย์33

การผลิตความร้อนของระบบอาจเป็นแบบไฮบริด (Hybrid system) ที่ใช้แหล่งความร้อน 2 แหล่ง เช่นใช้รังสีอาทิตย์ร่วมกับก๊าซซึ่งต้องมีการติดตั้งหม้อน้ำร้อน (Boiler) เพิ่มเติมหรือการใช้รังสีอาทิตย์ร่วมกับชีวมวลการปรับอากาศโดยสารดูดความชื้น (Desiccant air-conditioning)การปรับอากาศโดยสารดูดความชื้นเป็นอีกวิธีการหนึ่งของการใช้รังสีอาทิตย์เพื่อการปรับอากาศในหลายประเทศโดยเฉพาะในเขตหนาว มีการวิจัยระบบที่ใช้สารดูดความชื้นสำหรับปรับอากาศภายในอาคารระบบนี้ใช้น้ำในอากาศเสมือนสารทำความเย็น โดยมีสารดูดความชื้น (Desiccant) ซึ่งอาจเป็นของแข็งหรือของเหลวทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนสัมผัสกับความร้อนแฝง (Sensible heat and latent heat)ระหว่างอากาศสองเส้นทางการไหล (Air stream) โดยเส้นทางแรกอากาศจากภายนอกอาคารจะถูกลดความชื้นลง(Dehumidification) ด้วยสารดูดความชื้น และจะผ่านอีกหลายขั้นตอนเพื่อลดอุณหภูมิก่อนที่จะจ่ายเข้าสู่อาคารขณะที่อากาศอีกทางหนึ่ง (อากาศทิ้งจากอาคารหรืออากาศภายนอก) จะถูกทำให้ร้อนขึ้นโดยรังสีอาทิตย์เพื่อไล่ความชื้นที่กักเก็บอยู่ในสารดูดความชื้น การปรับอากาศที่กล่าวนี้เหมาะกับประเทศที่มีอากาศเย็นและความชื้นไม่สูงนักสำหรับประเทศในเขตร้อนชื้น อากาศจะมีความชื้นสูง การใช้พลังงานเพื่อลดความชื้นจึงมีสัดส่วนที่สูงด้วย สารดูดความชื้นสามารถใช้เพื่อลดความชื้นของอากาศจากภายนอกก่อนที่จะป้อนเข้าสู่ตัวอาคารการใช้ระบบสารดูดความชื้นสำหรับประเทศในเขตร้อนชื้นคาดว่าจะมีศักยภาพเนื่องจากในเขตนี้รังสีอาทิตย์มีปริมาณสูงการทำความเย็นโดยการแผ่รังสีความเย็น (Radiant cooling)การทำความร้อนโดยการแผ่รังสี (Radiant heating) เป็นวิธีการทำความร้อนของอากาศในประเทศเขตหนาวที่สามารถพบได้โดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม ระบบท ำความเย็นโดยการแผ่รังสี (Radiant cooling) เป็นระบบที่ได้รับความสนใจมากขึ้นโดยลำดับระบบนี้คาดว่าจะสามารถทำให้เกิดสภาวะสบายและประสิทธิภาพของการปรับอากาศภายในอาคารดีขึ้น ระบบนี้อาศัยการถ่ายโอนความร้อนเกินกว่าร้อยละ 50 โดยกระบวนการแผ่รังสีระบบทำความเย็นโดยการแผ่รังสียังอยู่ในขั้นของการวิจัยพัฒนาซึ่งต้องการความเข้าใจในการออกแบบและควบคุมการทำงานของระบบเนื่องจากแนวคิดของการปรับอากาศต่างไปจากวิธีการปกติ การศึกษาระบบนี้จึงเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกับการวิเคราะห์ความสบายเชิงอุณหภาพความสบายเชิงอุณหภาพ (Thermal comfort)การใช้พลังงานในอาคารส่วนหนึ่งเพื่อทำให้ผู้ที่อาศัยในอาคารเกิดความรู้สึกสบาย สำหรับการศึกษาวิจัยด้านอาคาร ความสบายเชิงอุณหภาพ หมายถึง สภาวะที่ร่างกายมีสมดุลและไม่ต้องปรับพฤติกรรมของตนเองให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม หรืออาจหมายถึง สภาวะที่คนรู้สึกพึงพอใจต่อสิ่งแวดล้อมโดยรอบในเชิงอุณหภาพไม่รู้สึกร้อนหรือหนาวเกินไป ความสบายเชิงอุณหภาพยังเกี่ยวข้องกับสภาพร่างกายและจิตใจ ดังนั้น ความสบายเชิงอุณหภาพจึงเป็นคำที่กว้าง และไม่ได้หมายถึงสภาวะใดสภาวะหนึ่ง หรือความรู้สึกใดความรู้สึกหนึ่ง34

ภายใต้สภาพแวดล้อมเหมือนกันหรือเดียวกัน ความรู้สึกร้อนหนาวของคนมีความแตกต่างกันไป และไม่เหมือนกับกรณีของการประเมินจากเครื่องมือวัด การศึกษาความสบายเชิงอุณหภาพจึงจำเป็นต้องอาศัยคนจริงในการวิเคราะห์เหตุปัจจัยหรือตัวแปรที่มีผลต่อความสบายเชิงอุณหภาพการศึกษาในอดีตแสดงให้เห็นว่ามี 4ตัวแปรทางกายภาพที่มีผลต่อความสบายประกอบด้วย อุณหภูมิอากาศ (Air temperature) ความชื้นอากาศ (Air humidity) ความเร็วอากาศ (Air velocity) และอุณหภูมิแผ่รังสีเฉลี่ย (Mean radianttemperature) โดยอีกสองตัวแปรเกี่ยวข้องกับบุคคล ได้แก่ การใส่เสื้อผ้า และการทำกิจกรรมการอนุรักษ์พลังงานในอาคารจำเป็นต้องรักษาความสบายเชิงอุณหภาพของคนในอาคารไว้ให้ได้โดยในอดีตที่ผ่านมา การวิจัยความสบายเชิงอุณหภาพครอบคลุมการพัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์ดัชนีการทดลองในห้องที่มีการควบคุมสภาวะและพื้นที่จริง รวมไปถึงการพัฒนามาตรฐานความสบายเชิงอุณหภาพและวิธีการประเมินการส่องสว่างในอาคารงานวิจัยทีเกี่ยวข้องกับการส่องสว่างในอาคาร จะเน้นการศึกษาระบบไฟฟ้าแสงสว่างทำหน้าที่ส่องสว่างภายในอาคารให้เป็นไปตามมาตรฐาน โดยทั่วไปพบว่าระบบไฟฟ้าแสงสว่างใช้พลังงานในสัดส่วนร้อยละ 20-40ของการใช้ไฟฟ้ารวมจากทั้งอาคารการเลือกใช้เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและการออกแบบที่เหมาะสมสามารถลดความต้องการใช้ไฟฟ้าของระบบแสงสว่างได้มากกว่าร้อยละ 50นอกจากงานวิจัยเรื่องการส่องสว่างโดยไฟฟ้าแล้ว การใช้แสงธรรมชาติยังเป็นการศึกษาอีกหนึ่งหัวข้อที่พบว่าเป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเกี่ยวข้องกับการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานการใช้แสงธรรมชาติสามารถลดการใช้ไฟฟ้าจากหลอดประดิษฐ์ได้ถึงร้อยละ 75 โดยที่ยังคงรักษามาตรฐานการส่องสว่างไว้ได้ระบบไฟฟ้าแสงสว่างในปัจจุบันอุปกรณ์ส่องสว่างที่มีประสิทธิภาพมีจำหน่ายในท้องตลาด เมื่อพิจารณาในแง่ของต้นทุนตลอดอายุวัฏจักร (Life cycle cost) อุปกรณ์หรือระบบแสงสว่างที่มีประสิทธิภาพมีความคุ้มค่าเมื่อเทียบกับระบบและวิธีการให้แสงในอาคารในปัจจุบันอุปกรณ์แสงสว่างวิธีการให้แสงสว่างภายในอาคารในปัจจุบันยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นได้อีกมาก อายุใช้งานของอุปกรณ์ส่องสว่างจะสั้นกว่าอุปกรณ์ในระบบปรับอากาศและวัสดุกรอบอาคาร ดังนั้น จึงมีโอกาสที่จะเปลี่ยนใช้อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูงกว่า35

ปัจจุบัน อาคารเกือบทั้งหมดใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ชนิด T8 ทำงานร่วมกับบัลลาสต์แกนเหล็กแม้ในท้องตลาดจะมีหลอดชนิด T5 และอิเล็กทรอนิกส์บัลลาสต์ซึ่งมีใช้พลังไฟฟ้าต่ำกว่าถึงร้อยละ 40จำหน่ายแล้วก็ตามหลอด LED เป็นหลอดไฟฟ้าที่มีการพัฒนาด้านเทคโนโลยีที่รวดเร็ว มีรายงานว่าหลอด LEDมีค่าประสิทธิภาพเชิงแสง (Efficacy)หรือสัดส่วนของฟลักซ์ของแสงต่อพลังงานสูงถึง 100lm/W และเป็นที่คาดว่าในปี 2035 หลอดไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้งานจะเป็นหลอด LEDบัลลาสต์เป็นอุปกรณ์ต่อร่วมกับหลอดไฟฟ้าซึ่งใช้พลังงานร้อยละ 10-20 ของระบบแสงสว่างปัจจุบันในกลุ่มประเทศยุโรป อ้างอิงตาม Ballast Directive 2000/55/EC บัลลาสต์ที่มีประสิทธิภาพต่ำไม่สามารถจำหน่ายได้ตั้งแต่ปลายปี 2005 โดยในท้องตลาดจะมีบัลลาสต์ชนิดสูญเสียต่ำและบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์จำหน่ายเท่านั้นโคมแสงสว่างเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพเชิงแสงของระบบแสงสว่างได้โดยโคมจะทำหน้าที่นำแสงไปยังพื้นที่ที่ต้องการใช้งาน งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้โคมที่มีประสิทธิภาพร่วมกับอุปกรณ์ควบคุมการเปิดปิดหลอดไฟฟ้าลดการใช้พลังงานของระบบแสงสว่างลงได้อีกร้อยละ 40ในระบบไฟฟ้าแสงสว่างยังมีอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ ที่ช่วยให้ระบบใช้พลังงานน้อยลง ในปัจจุบันหลอดไฟฟ้าถูกเปิดทิ้งตลอดเวลาแม้จะไม่มีผู้ใช้งานอยู่ในบริเวณนั้น อุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการเปิดและปิดหลอดไฟฟ้ามีหลากหลายชนิดให้เลือกใช้ขึ้นกับลักษณะและโอกาสในการนำไปใช้ อุปกรณ์ตั้งเวลาเป็นอุปกรณ์ที่ไม่ซับซ้อนใช้งานง่าย อุปกรณ์ที่มีความชาญฉลาดขึ้น ซับซ้อนขึ้น ได้แก่ อุปกรณ์ตรวจจับการเคลื่อนไหวทำให้การเปิดปิดหลอดไฟฟ้าทำได้โดยอัตโนมัติ อุปกรณ์ปรับหรี่แสงซึ่งช่วยให้ระบบไฟฟ้าแสงสว่างเชื่อมต่อกับเทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติ อุปกรณ์ทั้งหมดนี้มีจำหน่ายในท้องตลาดการออกแบบและการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมการออกแบบระบบแสงสว่างโดยใช้ Task/ambient lighting เป็นวิธีที่จะแยกการให้แสงสว่างเพื่อการใช้งานจากการให้แสงสว่างทั่วไปหรือเพื่อความสวยงาม วิธีการนี้เริ่มใช้ในศตวรรษ 20 เมื่อพลังงานขาดแคลนการออกแบบลักษณะนี้ให้แสงในระดับ 50-200lux สำหรับการใช้งานทั่วไป และให้แสงที่ระดับ 500luxเฉพาะตำแหน่งที่มีการใช้งาน การใช้แสงธรรมชาติสำหรับการให้แสงทั่วไป ทำให้ระบบแสงสว่างใช้ไฟฟ้าลดลงไปอีกมาก การศึกษาควรต้องครอบคลุมในประเด็นคุณภาพของแสงด้วยการใช้แสงธรรมชาติ (Daylighting)แสงธรรมชาติมีประสิทธิภาพเชิงแสง (Light efficacy) หรือสัดส่วนของฟลักซ์ของแสงต่อพลังงานสูงกว่าแสงจากหลอดไฟฟ้าประดิษฐ์ ดังนั้น หากสามารถนำแสงธรรมชาติมาใช้ในอาคารจะช่วยให้การใช้พลังงานของทั้งระบบแสงสว่างและระบบปรับอากาศลดลง36

ปริมาณแสงธรรมชาติและการกระจายความสว่างท้องฟ้าการนำแสงธรรมชาติมาเพื่อการการอนุรักษ์พลังงานในอาคารจำเป็นต้องเข้าใจสภาพของท้องฟ้าและแสงธรรมชาติในพื้นที่นั้นๆ การจัดตั้งสถานีวัดแสงธรรมชาติ (Daylight measuring station) เป็นความจำเป็นเพื่อรวบรวมข้อมูลและศึกษาพฤติกรรมของแสงธรรมชาติ (Daylight illuminance) ในปี 1991 ในยุโรปและทั่วโลกได้ดำเนินโครงการเพื่อส่งเสริมการใช้แสงธรรมชาติโดยการจัดตั้งสถานีตรวจวัดแสง (InternationalDaylight Measurement Program: IDMP) ซึ่งผ่านมาแล้ว 20 ปี สถานีเหล่านี้ยังคงใช้งาน และเป็นแหล่งข้อมูลสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีแสงธรรมชาติการตรวจวัดเฉพาะค่าแสงธรรมชาติไม่เพียงต่อการพัฒนาเทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติ การศึกษาการกระจายความสว่างของท้องฟ้า (Sky luminance distribution) เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากเป็นข้อมูลพื้นฐานที่สุดสำหรับการคำนวณปริมาณแสงธรรมชาติภายในอาคาร โดยทั่วไปแล้ว แสงธรรมชาติภายในอาคารเป็นผลของการส่งผ่านแสงจากท้องฟ้าเฉพาะบางส่วนเท่านั้นเทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติเทคโนโลยีการใช้แสงธรรมชาติมีมากมาย การพัฒนาเทคนิคและวัสดุสำหรับการนำแสงธรรมชาติมาใช้มีขึ้นอย่างต่อเนื่อง การเลือกใช้และออกแบบเทคโนโลยีแสงธรรมชาติได้อย่างเหมาะสมต้องมีความเข้าใจลักษณะของแสงธรรมชาติในแต่ละพื้นที่ (Local daylight climate) และความต้องการใช้แสงธรรมชาติในอาคาร(Daylight application)หน้าต่างและช่องเปิดหลังคา (Window and roof aperture) เป็นวิธีพื้นฐานของการใช้นำแสงธรรมชาติมาใช้ อย่างไรก็ตาม แสงธรรมชาติที่เข้ามาในอาคารเกินความจำเป็นให้ผลเชิงลบต่อการใช้พลังงานของอาคารที่เกิดจากความร้อนเข้ามามากเกินไปอุปกรณ์บังแดด (Shading devices) ทั้งแบบติดตั้งนอกอาคารและในอาคารที่มีรูปทรงและขนาดที่เหมาะสมจะสามารถป้องกันไม่ให้แสงตรงจากดวงอาทิตย์ผ่านเข้ามาในอาคาร แต่ยังคงให้แสงกระจายจากท้องฟ้าซึ่งร้อนน้อยกว่าผ่านเข้ามาได้ อุปกรณ์บังแดดส่วนหนึ่งยังช่วยสะท้อนหรือกระจายแสงตรงจากดวงอาทิตย์ และป้องกันสภาพแสงจ้า (Glare) ภายในอาคารอุปกรณ์บังแดดอีกกลุ่มหนึ่งซึ่งต่างไปจากที่กล่าวข้างต้น คือ อุปกรณ์บังแดดที่เน้นวัตถุประสงค์หลักในการหักเหหรือกระเจิงแสงตรงจากดวงอาทิตย์เข้ามาใช้ในอาคารเทคโนโลยีแสงธรรมชาติอีกกลุ่มหนึ่งไม่ใช้อุปกรณ์บังแดด แต่เลือกใช้เทคนิคที่จะหักเหแสงธรรมชาติจากภายนอกเข้าไปใช้ในพื้นที่ลึกจากหน้าต่างหรือช่องเปิดของอาคาร เทคโนโลยีกลุ่มนี้ยังสามารถแยกย่อยตามลักษณะหรือวิธีการนำแสงเข้าไปใช้37

การผลิตนำ้ำร้อน (Water heating)ความต้องการใช้น้ำร้อนพบได้ในหลายประเภทอาคาร โดยปกติการผลิตน้ำร้อนในอาคารอาจใช้น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซหุงต้ม หรือไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนสำหรับอาคารที่พยายามส่งเสริมและมีการศึกษาวิจัย คือ การใช้ฮีตปั๊ม (Heat pump) และการผลิตน้ำร้อนจากรังสีอาทิตย์ (Solarwater heating)งานวิจัยเทคโนโลยีด้านวัสดุอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตน้ำร้อนจากรังสีอาทิตย์ ได้แก่ ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ (Solar collector) ซึ่งมีหลายชนิด เช่น ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบ ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบท่อสุญญากาศ การใช้เทคนิคการรวมแสงเพื่อเพิ่มความสามารถในการเก็บความร้อน การพัฒนาเครื่องผลิตน้ำร้อนรังสีอาทิตย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของกรอบอาคาร (Building Integrated Solar Water Heater)ซึ่งคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนของระบบลงได้ รวมถึงการพัฒนามาตรฐานของระบบผลิตน้ำร้อนรังสีอาทิตย์เช่นเดียวกัน นอกจากการพัฒนาในด้านวัสดุแล้ว งานวิจัยยังเกี่ยวข้องกับการพัฒนาแนวทางของการสร้างระบบผลิตน้ำร้อนที่สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศและความต้องการใช้ของอาคาร (System design)38

งานวิจัยเชิงเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคขนส่งภาคขนส่งใช้พลังงานสูงถึงร้อยละ 37 ของการใช้พลังงานทั้งหมด [2]เนื่องจากการพึ่งพิงการขนส่งทางถนนเป็นหลัก ซึ่งใช้พลังงานถึงร้อยละ 95 ของภาคขนส่งทั้งหมดจากการประเมินศักยภาพการประหยัดพลังงานในภาคขนส่ง พบว่า ด้วยเทคโนโลยีและมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพของยานยนต์และระบบขนส่ง รวมถึงการปรับพฤติกรรมการขับขี่อาจประหยัดพลังงานได้ถึงร้อยละ 40 ของพลังงานที่คาดว่าจะใช้ของภาคขนส่งในปี 2030 ภายใต้สภาวะปกติ[6] เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญสามารถสรุปได้ดังตารางที่ 3เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานในภาคขนส่ง1. เทคโนโลยียานยนต์2. เทคโนโลยีการขนส่งระบบราง3. เทคโนโลยีการขนส่งทางน้ำ4. เทคโนโลยีการจัดการระบบขนส่งและจราจร1.1 เครื่องยนต์เบนซินและดีเซลประสิทธิภาพสูงสำหรับรถยนต์1.2 รถยนต์ไฮบริด ปลั๊กอินไฮบริด (plug-in hybrid) และรถไฟฟ้า1.3 รถจักรยานยนต์ประสิทธิภาพสูง และรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า1.4 เทคโนโลยีสนับสนุนการขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน (eco-driving)2.1 ถรางไฟฟ้าขนส่งมวลชน2.2 รถไฟไฟฟ้าความเร็วสูง3.1 เรือยนต์ประสิทธิภาพสูง และเรือไฟฟ้าสำหรับแม่น้ำลำคลอง4.1 เทคโนโลยีสนับสนุนการจัดการจราจรและขนส่ง โดยเฉพาะIntelligent Transport System (ITS)4.2 เทคโนโลยีสนับสนุนการขนส่งคนและสินค้า (fleet management)ตารางที่ 3 เทคโนโลยีเพื่อการอนุรักษ์พลังงานในภาคขนส่ง [3]39

แนวคิด “A-S-I-F”ได้ถูกนำเสนอขึ้นมาเพื่อศึกษาปัจจัยและแนวทางในการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในภาคขนส่ง[10] แนวทางในการประหยัดพลังงาน (และการปล่อยก๊าซเรือนกระจก)ในภาคขนส่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 แนวทางคือ การลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและขนส่ง (Avoid: A)การเปลี่ยนรูปแบบการขนส่ง (Modal Shift: S) การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (Improve: I) และการเปลี่ยนชนิดของเชื้อเพลิง (Fuel Switching: F) ดังแสดงในรูปที่ 5การลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและขนส่ง (Avoid: A) หมายถึงการลดการเดินทางและขนส่งหรือการหลีกเลี่ยงการเดินทางด้วยยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ (Motorized mode) มาตรการที่จะช่วยให้เกิดการลดการเดินทางและขนส่งโดยทั่วไปเรียกว่าการจัดการอุปสงค์การเดินทาง (Travel Demand Management:TDM) ซึ่งได้แก่ การเก็บค่าใช้จ่ายในการใช้ถนน (Road pricing) มาตรการการห้ามขับรถในวันคู่หรือวันคี่(Odd/even driving bans) การจัดตารางการทำงานให้แน่นขึ้น (Compressed work schedules) การส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีโทรคมนาคมในการติดต่อสื่อสาร (Encouraging telecommunication) และการทำงานที่บ้าน (Working at home) เป็นต้นการเปลี่ยนรูปแบบการขนส่ง (Modal Shift: S) หมายถึงการเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางและการขนส่งไปสู่รูปแบบที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงกว่า เช่น การเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางจากยานพาหนะส่วนบุคคล (Private transport mode) ไปเป็นการเดินทางแบบไร้เครื่องยนต์ (Non-motorizedmode) หรือการเดินทางด้วยระบบขนส่งสาธารณะ (Public transport mode) การเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งสินค้าจากการขนส่งโดยรถบรรทุกไปสู่การขนส่งด้วยระบบรางหรือการขนส่งทางน้ำ เป็นต้นการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (Improve: I) หมายถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเทคโนโลยีที่ใช้ในการเดินทางและขนส่ง ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงยานยนต์ที่ใช้ในการขนส่งทางถนนการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์หมายรวมถึงการส่งเสริมให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ส ำหรับยานยนต์ เช่น เทคโนโลยีรถยนต์ไฮบริด (Hybrid Electric Vehicles: HEV) และการส่งเสริมการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมไปสู่การขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน (Eco-driving) สำหรับรถยนต์ที่ใช้เทคโนโลยีเก่าที่มีอยู่ในระบบการขนส่งด้วยการเปลี่ยนชนิดของเชื้อเพลิง (Fuel Switching: F) หมายถึงการเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงที่มีอัตราการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและมลพิษน้อย เช่น ก๊าซธรรมชาติ และเชื้อเพลิงชีวภาพ เป็นต้น โดยการส่งเสริมการใช้เชื้อเพลิงดังกล่าวทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้โดยทั่วไป (น้ำมันเบนซินและดีเซล) หรือผสมเชื้อเพลิงดังกล่าวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลในสัดส่วนที่เหมาะสม นอกจากนั้น ยังอาจหมายถึงการเปลี่ยนรูปแบบของพลังงานที่ใช้ในการขนส่งจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเหลวไปสู่การใช้ไฟฟ้าเช่น การใช้เทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้า (Electricvehicle: EV)40

รูปที่ 4 ปัจจัยและแนวทางในลดการใช้พลังงานและปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของภาคขนส่ง [11]จำนง สรพิพัฒน์และคณะ [11] ได้สรุปโทคโนโลยีและมาตรการในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคขนส่งออกเป็น 3 กลุ่ม ดังนี้การลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและขนส่งเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและขนส่งโดยส่วนใหญ่เป็นเทคโนโลยีสารสนเทศ (InformationTechnology) ที่ใช้ร่วมกับมาตรการการจัดการความต้องการเดินทาง (TravelDemand Management, TDM) ซึ่งเป็นมาตรการที่มีจุดประสงค์เพื่อทำให้พฤติกรรมการเดินทางของบุคคลเปลี่ยนไปในทิศทางทำให้ประสิทธิภาพในการขนส่งของระบบโดยรวมมีประสิทธิภาพมากขึ้นสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่ (1) กลุ่มมาตรการสร้างแรงจูงใจหรือสร้างอุปสรรคเพื่อลดปริมาณการเดินทาง(2) กลุ่มมาตรการส่งเสริมกิจกรรมทางเลือกอื่นเพื่อทดแทนการเดินทาง และ (3) กลุ่มมาตรการวางผังเมืองและการใช้ที่ดิน มาตรการที่เกี่ยวข้องของแต่ละกลุ่มมีดังต่อไปนี้41

การเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางและขนส่งระบบการขนส่งสาธารณะ (Public Transport) เป็นระบบการขนส่งที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นระบบการขนส่งผู้โดยสารในเขตเมือง (Passenger Urban Transport) ที่มีประสิทธิภาพ ช่วยลดระยะเวลาในการเดินทาง ลดต้นทุนในการขนส่ง ลดการใช้พลังงาน และแน่นอนที่สุดย่อมลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้เป็นอย่างมาก รูปแบบของระบบขนส่งสาธารณะมีมากมายหลากหลายระบบ เช่น รถโดยสารประจำทาง(Busway) รถเมล์ด่วนพิเศษ (Bus Rapid Transit, BRT) รถไฟฟ้าขนาดเบา (Light-rail Transit) และรถไฟฟ้าทั้งแบบยกระดับ (Elevated) และใต้ดิน (Subway) ซึ่งแต่ละระบบก็มีศักยภาพในการขนส่งผู้โดยสารและมูลค่าในการลงทุนระบบโครงสร้างพื้นฐานและเทคโนโลยีของยานยนต์ที่แตกต่างกัน ระบบขนส่งมวลชนทางรางเป็นระบบขนส่งสาธารณะที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานในการขนส่งสูงเมื่อเทียบกับระบบขนส่งประเภทอื่นๆระบบขนส่งนี้จะเป็นระบบขนส่งหลักในพื้นที่เขตเมืองใหญ่ๆ ในทุกประเทศทั่วโลกในปัจจุบัน เนื่องจากเป็นระบบขนส่งที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงเนื่องจากเป็นการใช้พลังงานไฟฟ้าและมีอัตราในการขนส่งผู้โดยสารต่อเที่ยวสูง (High Capacity)อย่างไรก็ตาม การสร้างเพียงโครงสร้างระบบขนส่งสาธารณะเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถท ำให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางได้ มาตรการ TDM ที่เกี่ยวข้องสามารถช่วยส่งเสริมให้มีการเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางได้มากขึ้นเช่น มาตรการเก็บค่าธรรมเนียมการใช้ถนน (Road Pricing) ในพื้นที่ที่มีการจราจรหนาแน่นมาตรการจำกัดพื้นที่จอดรถหรือจัดเก็บค่าจอดรถในราคาสูงสำหรับพื้นที่ในเมือง การจัดทำพื้นที่จอดแล้วจร (Parkand Ride) และการให้ข้อมูลตารางการเดินรถของระบบขนส่งสาธารณะผ่านทางระบบอินเตอร์เน็ตหรือมือถือจากแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี [6] พบว่า หากมีการดำเนินการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานระบบขนส่งผู้โดยสารสาธารณะในเขตเมืองตามแผนต่างๆ สำนักงานนโยบายและแผนการขนส่งและจราจร (สนข.)กระทรวงคมนาคมได้แก่ โครงการศึกษาปรับแผนแม่บทระบบขนส่งมวลชนทางรางในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล และโครงการแผนบูรณาการโครงข่ายเส้นทางระบบรถโดยสารประจำทางด่วนพิเศษ(Bus Rapid Transit, BRT) ในเขตพื้นที่กรุงเทพมหานครและปริมณฑล รวมทั้งการสร้างระบบขนส่งสาธารณะในเขตเมืองระดับภูมิภาค ได้แก่ เชียงใหม่ ตามโครงการจัดทำแผนแม่บทและออกแบบเพื่อก่อสร้างระบบขนส่งมวลชนเมืองเชียงใหม่ จากแผนแม่บทที่ได้วางแผนไว้แล้ว ภายในปี 2573 จะมีสัดส่วนการเดินทางด้วยระบบขนส่งสาธารณะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีไม่มีการสร้างระบบขนส่งสาธารณะ ซึ่งสามารถช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานได้ประมาณ 342 ktoeการเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งสินค้าเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่สำคัญในการอนุรักษ์พลังงานในภาคขนส่งตามแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี [6] ได้วิเคราะห์ศักยภาพการลดการใช้พลังงานจากการเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งสินค้าระหว่างเมือง โดยอ้างอิงจากแผนของ สนข. ได้แก่ รายงานโครงการศึกษาวิเคราะห์ปัจจัยและผลกระทบเพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบอย่างเหมาะสมต่อการเดินทางสัญจรและการขนส่งทางถนนไปสู่การขนส่งระบบรางและการขนส่งทาง และรายงานโครงการพัฒนาระบบการขนส่งต่อเนื่องหลายรูปแบบและการจัดการต่อเนื่องระบบโลจิสติกส์เพื่อการนำแผนไปสู่การปฏิบัติ พบว่าหากมีการดำเนินตามแผนดังกล่าว43

คาดว่าจะทำให้สัดส่วนการขนส่งสินค้าทางรางเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 17.5 ภายในปี 2573 ซึ่งมีศักยภาพในการประหยัดพลังงานได้ประมาณ 2,770 ktoe ในปี 2573ภาพรวมของเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องกับการอนุรักษ์พลังงานจากการเปลี่ยนรูปแบบการเดินทางและขนส่ง รวมทั้งศักยภาพการประหยัดพลังงานในปี 2573 แสดงได้ดังรูปที่ 6รูปที่ 6 เทคโนโลยีและมาตรการอนุรักษ์พลังงานจากการลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและศักยภาพการประหยัดพลังงานในปี 2573 [11]การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์แบ่งเป็น 2 กลุ่มคือกลุ่มแรกคือการพัฒนาเทคโนโลยีของยานยนต์ใหม่ที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงขึ้นเพื่อทดแทนเทคโนโลยียานยนต์รุ่นเก่า และกลุ่มที่สองคือเทคโนโลยีที่ช่วยส่งเสริมในการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมให้มีการขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน (Eco-driving) ซึ่งมุ่งเน้นในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์เก่าที่มีอยู่แล้วในระบบขนส่ง รายละเอียดของเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องมีดังนี้44

กลุ่มรถยนต์ใหม่ปัจจุบันเทคโนโลยียานยนต์มีการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง โดยการพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเทคโนโลยียานยนต์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน มุ่งเน้นในการพัฒนา 2 ส่วนคือ ลดปัจจัยที่มีผลลบต่อการใช้พลังงานในยานยนต์ เช่น การลดน้ำหนักของยานยนต์ และพัฒนาลักษณะอากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics) ของยานยนต์และเพิ่มปัจจัยที่มีผลบวกต่อการใช้พลังงานในยานยนต์เช่น ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของยนต์โดยการปรับปรุงระบบส่งกำลัง (Transmission) พัฒนาระบบหัวฉีด และเปลี่ยนชนิดของเครื่องยนต์ไปเป็นเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น เครื่องยนต์ไฮบริด(Hybrid drive trains) เครื่องยนต์ไฟฟ้า (Electric drive trains) เป็นต้นเทคโนโลยียานยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่มีอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ รถยนต์ประหยัดพลังงาน (Eco-car)รถยนต์ไฮบริด (Hybrid Electric Vehicle) รถยนต์ไฮบริดแบบชาร์ทไฟฟ้าได้ (Plug-in Hybrid ElectricVehicle) และรถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle) ซึ่งมาตรการเพื่อส่งเสริมการใช้รถยนต์ที่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นสำหรับรถยนต์ใหม่ สามารถแบ่งได้เป็น 2 กรณี ได้แก่ มาตรการส่งเสริมและให้ข้อมูลเช่น การกำหนดให้มีการติดฉลากประสิทธิภาพการใช้พลังงานของรถยนต์ (Car Labeling) และมาตรการกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์ เช่น การกำหนดมาตรฐานขั้นต่ำประสิทธิภาพการใช้พลังงานของรถยนต์ (Minimum Energy Performance Standard, MEPS)ฉลากแสดงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของรถยนต์ (Car labeling) เป็นเครื่องมือสำคัญอย่างหนึ่งของนโยบายการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคขนส่ง การติดฉลากแสดงประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นการให้ข้อมูลอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง (หรืออัตราการปล่อย CO 2 ) ให้กับผู้บริโภคเพื่อใช้ในการตัดสินใจเลือกซื้อรถยนต์ที่เหมาะสมกับประโยชน์ใช้งานและประหยัดพลังงานการกำหนดมาตรฐานขั้นต่ำประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานพาหนะ (Minimum EnergyPerformance Standard, MEPS) เป็นมาตรการที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ภาครัฐของประเทศที่พัฒนาแล้วหลายประเทศใช้เป็นเครื่องมือในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของกลุ่มรถยนต์ใหม่ อย่างไรก็ตามในแต่ละประเทศมีพารามิเตอร์ของการวัดประสิทธิภาพและมาตรฐานการทดสอบรถยนต์ รวมทั้งการบังคับใช้มาตรการนี้แตกต่างกันไป พารามิเตอร์ของการวัดประสิทธิภาพมี 2 ลักษณะคือประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง(Fuel Economy) และอัตราการปล่อยก๊าซ (Emission) ซึ่งแต่ละประเทศได้เลือกใช้มาตรฐานการทดสอบที่แตกต่างกัน เช่น U.S. CAFE EU-NEDC Japan 10-15 เป็นต้น การบังคับใช้ในแต่ละประเทศนั้นแตกต่างกันไปมีทั้งประกาศบังคับใช้เป็นกฏหมาย (Mandatory) หรือการสร้างความร่วมมือ (Voluntary) กับบริษัทผู้ผลิตรถยนต์จากการศึกษาเพื่อพัฒนาแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี โดยมีสมมติฐานที่สำคัญในการประเมินศักยภาพการอนุรักษ์พลังงานจากการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของยานยนต์ใหม่ คือ (1) ประเภทของยานพาหนะที่ประเมิน ซึ่งได้แก่45

ยานยนต์ที่มีอยู่ในปัจจุบันในประเทศ ซึ่งประกอบด้วย รถยนต์นั่งส่วนบุคคล รถบรรทุกส่วนบุคคลรถโดยสารประจำทาง รถโดยสารไม่ประจำทาง และรถบรรทุก (2) ค่าประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง(Fuel economy) ของยานยนต์ในปัจจุบันและที่เปลี่ยนแปลงไปในอนาคต โดยในกรณีหลังนั้นอ้างอิงตามทิศทางการพัฒนา Fuel economy ของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งจะมีการปรับปรุงให้ดีขึ้นร้อยละ 20 ภายในปี 2573และมีการส่งเสริมให้ใช้รถจักรยานยนต์ไฟฟ้า (Electric Bike) โดยสมมติให้ให้สัดส่วนของจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่จำหน่ายในปี 2573 คิดเป็นร้อยละ70 ของรถจักรยานยนต์ใหม่ซึ่งสัดส่วนดังกล่าวจะทำให้สัดส่วนของรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าคิดเป็นประมาณร้อยละ 60 ของจำนวนจักรยานยนต์ทั้งหมดในระบบขนส่งในปี 2573หรือเท่ากับสัดส่วนในปัจจุบันของประเทศจีน ซึ่งเป็นประเทศที่มีสัดส่วนการใช้รถจักรยานยนต์ไฟฟ้าสูงที่สุดในโลก ผลการวิเคราะห์ศักยภาพในการอนุรักษ์พลังงานพบว่าเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องนี้สามารถลดการใช้พลังงานในภาคขนส่งได้ประมาณ 8,420 ktoe ในปี 2573กลุ่มรถยนต์ที่มีอยู่แล้วในระบบขนส่งการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการขับขี่ไปสูงการขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน (Eco-driving) เป็นอีกแนวทางหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานของรถยนต์ที่มีอยู่แล้วในระบบขนส่ง แนวทางในการขับขี่อย่างประหยัดพลังงานประกอบด้วย การเร่งความเร็วและการลดความเร็วอย่างนุ่มนวล (Smoothacceleration and deceleration) การขับขี่ด้วยความเร็วคงที่ที่เหมาะสม การดับเครื่องยนต์ขณะรถจอดรวมทั้งการบำรุงรักษาเครื่องยนต์และรถยนต์ให้อยู่ในสภาพที่ดีในการใช้งาน เช่น การตรวจสอบแรงดันลมยางให้เหมาะสม เป็นต้นปัจจุบันมีเทคโนโลยีสนับสนุนที่ช่วยในการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของผู้ขับขี่รถยนต์ให้มีประสิทธิภาพด้านพลังงานและมีความปลอดภัยมากขึ้น อุปกรณ์นี้จะตรวจสอบและประมวลผลข้อมูลทางด้านเทคนิคของรถยนต์เพื่อคำนวณประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการขับขี่ และแสดงข้อมูลให้แก่ผู้ขับขี่เพื่อให้ผู้ขับขี่รถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมไปสู่การขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน เช่น Eco-Driving Monitoring Technologyอุปกรณ์ควบคุมความเร็วรถ (Speed Limit) และ อุปกรณ์ที่ช่วยดับเครื่องยนต์เพื่อช่วยลดการใช้พลังงานในขณะที่รถยนต์หยุดจอดชั่วคราว (Idling Stop Equipment) โดยชุดอุปกรณ์เหล่านี้เก็บข้อมูลทางด้านเทคนิคของรถยนต์ขณะขับขี่ (Data Logger) และส่วนคอมพิวเตอร์ประมวลผลและแสดงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการขับขี่รถยนต์ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้ได้ทั้งกับรถยนต์ส่วนบุคคล รถบรรทุก และรถโดยสาร ซึ่งได้มีการใช้เทคโนโลยีนี้กับรถบรรทุกและรถโดยสารในบริษัทที่ให้บริการขนส่งต่างๆ เพื่อตรวจสอบการขับขี่ของพนักงานและช่วยลดต้นทุนของการด้านพลังงานของบริษัทตามแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี [6]การประเมินศักยภาพการอนุรักษ์พลังงานจากการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของยานยนต์ที่มีอยู่ในระบบนั้น พิจารณาจากการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการขับขี่ไปสู่การขับขี่อย่างประหยัดพลังงาน (Eco-driving) ซึ่งครอบคลุม การเร่งความเร็วและการลดความเร็วอย่างนุ่มนวล การขับขี่ด้วยความเร็วที่คงที่ที่เหมาะสม การดับเครื่องยนต์ขณะรถจอด รวมทั้งการบำรุงรักษาเครื่องยนต์และรถยนต์ให้อยู่ในสภาพที่ดีในการใช้งาน นอกจากนี้ยังรวมถึงการใช้อุปกรณ์ช่วยในการขับขี่อย่างประหยัดพลังงานด้วย46

ประเภทยานยนต์ที่ใช้ในการประเมินศักยภาพประกอบด้วย 5 ประเภท เช่นเดียวกับกรณียานยนต์ใหม่โดยมีสมมุติฐานที่สำคัญคือ การส่งเสริม Eco-driving จะส่งผลให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์ได้ประมาณร้อยละ 10 (การศึกษาขององค์การพลังงานระหว่างประเทศคือร้อยละ 5-10 [11]ผลการวิเคราะห์พบว่าเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องกับ Eco-driving จะช่วยลดการใช้พลังงานในภาคขนส่งได้ประมาณ 4,050 ktoe ในปี 2573ภาพรวมของเทคโนโลยีและมาตรการที่เกี่ยวข้องกับการอนุรักษ์พลังงานจากการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานยนต์ รวมทั้งศักยภาพการประหยัดพลังงานในปี 2573 แสดงได้ดังรูปที่ 7รูปที่ 7 เทคโนโลยีและมาตรการอนุรักษ์พลังงานจากการลดหรือหลีกเลี่ยงการเดินทางและศักยภาพการประหยัดพลังงานในปี 2573 [11]47

การวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทน48

การวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทนจากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทดแทนในช่วงปี 2539-2555 จำนวนทั้งหมด 1,406 งานวิจัย พบว่างานวิจัยในช่วง15 ปีที่ผ่านมาของประเทศไทยเน้นงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีพลังงานทดแทน 5 เทคโนโลยีหลัก ได้แก่พลังงานแสงอาทิตย์ เชื้อเพลิงเอทานอล เชื้อเพลิงไบโอดีเซล ชีวมวล และก๊าซชีวภาพ ซึ่งทั้ง 5 เทคโนโลยีนี้ ซึ่งมีงานวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด 1,311 งานวิจัยหรือคิดเป็นประมาณกว่าร้อยละ 90 ของจำนวนงานวิจัยทั้งหมดที่ได้รวบรวมไว้ โดยงานวิจัยเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์มีสัดส่วนสูงที่สุดประมาณร้อยละ 30รองลงมาคือเชื้อเพลิงเอทานอลประมาณร้อยละ 22ไบโอดีเซลประมาณร้อยละ 20 ชีวมวลร้อยละ 12 และก๊าซชีวภาพร้อยละ 9.5 ตามลำดับ ดังแสดงในรูปที่ 8รูปที่ 8 สัดส่วนงานวิจัยด้านพลังงานทดแทนตามประเภทของเทคโนโลยีในช่วงปี 2539-255550

รูปที่ 9 แสดงสัดส่วนจำนวนงานวิจัยแยกตามเทคโนโลยีด้านพลังงานทดแทน จากการวิเคราะห์พบว่าแต่ละเทคโนโลยีมีหน่วยงานที่มีความเชี่ยวชาญที่แตกต่างกันไป ซึ่งเมื่อพิจารณาเทคโนโลยีพลังงานทดแทนที่มีผลการวิจัยเป็นจำนวน 5 กลุ่มหลัก ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ เอทานอล ไบโอดีเซล ชีวมวล และก๊าซชีวภาพแล้ว สามารถสรุปหน่วยงานที่มีสัดส่วนของจำนวนงานวิจัยของแต่ละเทคโนโลยีแยกสูงสุดสองอันดับแรกได้ดังนี้พลังงานแสงอาทิตย์ : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) และ มหาวิทยาลัยนเรศวร(มน.) มีสัดส่วนงานวิจัยด้านเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์สูงกว่าหน่วยงานอื่นๆ เป็นอย่างมาก เนื่องจากมีห้องปฏิบัติการสำหรับดำเนินงานวิจัยในด้านนี้โดยตรงและมีนักวิจัยที่เชียวชาญที่ทำงานวิจัยมาเป็นเวลานานโดยทั้ง 2 หน่วยงานมีสัดส่วนงานวิจัยรวมกันเท่ากับ 268 งานวิจัย (มจธ. 144 และ มน. 124 งานวิจัยตามลำดับ) หรือประมาณร้อยละ 67 ของงานวิจัยที่เกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ โดยมีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (จุฬาฯ)เป็นหน่วยงานที่มีจำนวนงานวิจัยเป็นอันดับที่ 3 ประมาณร้อยละ 11 ของงานวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดเอทานอล : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยเป็นหน่วยงานที่มีความเด่นชัดในการทำวิจัยเกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงเอทานอล ในช่วงรยะเวลาที่ผ่านมามีงานวิจัยรวมแล้วประมาณ 119 งานวิจัย คิดเป็นร้อยละ 39ของงานวิจัยในด้านนี้ รองลงมาคือ มหาวิทยาลัยขอนแก่น (มข.) ซี่งเป็นหน่วยงานที่อยู่ใกล้เคียงกับพื้นที่เพาะปลูกพืชพลังงานสำหรับผลิตเอทานอลทั้งอ้อยและมันสำปะหลัง โดยมีสัดส่วนงานวิจัยประมาณร้อยละ 24(74 งานวิจัย) และ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) ประมาณร้อยละ 15 ของจำนวนงานวิจัยทั้งหมด (46 งานวิจัย)ไบโอดีเซล : เนื่องจากแหล่งเพาะปลูกปาล์มน้ำมันซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไบโอดีเซลในประเทศไทยอยู่ทางภาคใต้ ดังนั้น มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (มอ.) จึงเป็นหน่วยงานที่มีความโดดเด่นในการทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับไบโอดีเซล จากการรวบรวมข้อมูลพบว่า มอ. มีงานวิจัยรวมทั้งหมด 81 งานวิจัยหรือคิดเป็นร้อยละ 29 ของจำนวนงานวิจัยทั้งหมด รองลงมาคือ จุฬาฯ และ มหาวิทยาลัยเกษตร (มก.)มีงานวิจัยทั้งหมด 53 และ 34 งานวิจัย หรือคิดเป็นร้อยละ 19 และ 12 ของงานวิจัยทั้งหมดที่เกี่ยวกับไบโอดีเซล ตามลำดับชีวมวล : จากข้อมูลที่รวบรวมได้ พบว่างานวิจัยในเทคโนโลยีชีวมวลมีการดำเนินการกระจายไปในแต่ละหน่วยงานตามแต่ละภูมิภาค โดยไม่มีหน่วยงานใดมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม มี 4 หน่วยงานที่มีจำนวนการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับชีวมวลใกล้เคียงกันประมาณ 30-32 งานวิจัย คือ มจธ. มน. มก. และจุฬาฯก๊าซชีวภาพ : มช. เป็นหน่วยงานที่มีจำนวนงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพมากที่สุดเนื่องจากมีหน่วยงานวิจัยด้านก๊าซชีวภาพโดยเฉพาะตั้งอยู่ในหน่วยงาน ปัจจุบันมีงานวิจัยในด้านนี้จำนวน39 งานวิจัยจากจำนวนทั้งหมด 134 งานวิจัย (ประมานร้อยละ 29 ของงานวิจัยทั้งหมด) รองลงมาคือ มก.ที่มีจำนวนงานวิจัย 21 งานวิจัย และ มจธ. จำนวน 17 งานวิจัย ตามลำดับ51

รายละเอียดของงานวิจัยด้านพลังงานทดแทนของเทคโนโลยีประเภทต่างๆ มีดังต่อไปนี้รูปที่ 9 สัดส่วนของจำานวนงานวิจัยแต่ละเทคโนโลยีด้านพลังงานทดแทนตามหน่วยงาน52

พลังงานแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์การส่งเสริมการใช้งานระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทย ตั้งแต่ พ.ศ. 2523 จนถึงปลายปี พ.ศ. 2552 นั้นมีการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์สะสมราว 40 MW p ซึ่งกว่าร้อยละ 70 เป็นการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบไม่เชื่อมต่อระบบจำหน่ายของการไฟฟ้า (Off-grid systems) เกือบทั้งหมดเป็นการติดตั้งโดยงบประมาณภาครัฐและที่เพิ่มขึ้นอย่างมากภายหลังโครงการเร่งรัดขยายบริการไฟฟ้าโดยระบบผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Home Systems, SHS) คือการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในบ้านเรือนที่ห่างไกลระบบจำหน่ายไฟฟ้า โดยสามารถเพิ่มกำลังการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศกว่า 26 เมกกะวัตต์และยังช่วยกระตุ้นให้เกิดตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทยในระดับหนึ่ง แต่เนื่องจากนโยบายนี้ยังขาดความชัดเจนในแผนการปฏิบัติงานทั้งในระยะสั้น และระยะยาว อีกทั้งยังขาดความต่อเนื่องของการสนับสนุนจากภาครัฐ ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศจึงยังไม่เติบโตเท่าที่ควร และมีเพียง 11 MW p ที่เป็นการติดตั้งแบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายของการไฟฟ้า (grid-connected systems) ทั้งที่เป็นการติดตั้งบนหลังคา(rooftop) และโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนั้น ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2550 กระทรวงพลังงานประกาศแผนพัฒนาพลังงานทดแทน 15 ปี (พ.ศ. 2551 – 2565) ประกอบกับมีมาตรการกำหนดส่วนเพิ่มราคารับซื้อไฟฟ้า (Adder) การแก้ไขประกาศระเบียบกฎเกณฑ์การรับซื้อไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายจำหน่าย และมาตรการด้านสิทธิประโยชน์การส่งเสริมการลงทุนของ BOI ทำให้มีการขอก่อสร้างโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นจำนวนมาก (มีผู้แสดงความจำนงยื่นเสนอขายไฟฟ้าแล้วราว 2,341 MW p ณ มีนาคม 2553) ซึ่งเกินกว่าเป้าหมายของแผน 15 ปี คือ 500 MW p53

การพิจารณาและวิเคราะห์เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์นั้น อาจแยกพิจารณาเป็น 2 ส่วนคือเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์และเทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยีและสถานภาพของการวิจัยประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยีต่างๆ ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน พบว่าเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยีผลึกซิลิกอนยังคงมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีฟิล์มบาง ไม่รวมชนิดที่มีการรวมแสง ดังแสดงในรูปที่ 10รูปที่ 10 เทคโนโลยีและสถานภาพของการวิจัยประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยีต่างๆ [15]54

สถานภาพเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ อาจจำแนกได้เป็น 5 กลุ่มเทคโนโลยี โดยแสดงภาพรวมดังรูปที่ 2 ประกอบด้วย1) กลุ่มผลึกซิลิกอน (c-Si หรือ wafer based c-Si) ไ ด ้ แ ก ่ s i n g l e ห ร ื อ m o n o c r y s t a l l i n e(sc-Si) crystalline silicon และ multi หรือ poly crystalline silicon (mc-Si) มีประสิทธิภาพ(conversionefficiency) ประมาณร้อยละ 14-20 สำหรับ sc-Si และ ประมาณร้อยละ13-15 สำหรับ mc-Siซึ่งมีการผลิตเชิงพาณิชย์โดยส่วนแบ่งการตลาดในปัจจุบันประมาณร้อยละ 85-902) กลุ่มฟิล์มบาง (Thin films) ได้แก่ (a) amorphous silicon (a-Si) และ micromorph silicon(a-Si/c-Si) มีประสิทธิภาพประมาณร้อยละ 6-9 (b) Cadmium-Telluride (CdTe) มีประสิทธิภาพประมาณร้อยละ 9-11 และ (c) Copper-Indium-Diselenide (CIS) และ Copper-Indium-Gallium-Diselenide(CIGS) มีประสิทธิภาพประมาณร้อยละ10-12 ซึ่งทั้งหมดมีส่วนแบ่งการตลาดรวมกันประมาณร้อยละ 10-153) กลุ่ม Emerging technologies ได้แก่ Advanced thin films และ Organic cells ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่อยู่ระหว่างการพัฒนาต้นแบบแผงเซลล์เพื่อนำไปทดสอบการใช้งานจริง แต่ยังไม่มีการใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย เช่น Dye-sensitized4) กลุ่ม Concentrator technologies (CPV) ซึ่ ง ใช ้ O p t i c a l c o n c e n t r a t o r s y s t e m ก ั บHigh-efficiency cell ขนาดเล็ก ซึ่งอยู่ระหว่างการศึกษาและทดสอบการใช้งานในต่างประเทศ ราคาสูงและต้องการใช้งานร่วมกับระบบติดตามดวงอาทิตย์ เหมาะกับการใช้ในบริเวณที่มีค่ารังสีอาทิตย์ตรงเฉลี่ยตลอดวันสูง5) กลุ่มที่เป็นเทคโนโลยีชั้นสูง (Novel PV concepts) ซึ่งเป็นการวิจัยเทคโนโลยีเซลล์ประสิทธิภาพสูงหรือใช้วัสดุชนิดใหม่ ซึ่งอยู่ในขั้นของการทำงานวิจัยพื้นฐาน เช่น Quantum Dot, Thermo-photovoltaic,Intermediate band gaps เป็นต้นสำหรับแนวโน้มส่วนแบ่งการตลาดทั่วโลกนั้น เทคโนโลยีชนิดผลึกซิลิกอนยังคงมีส่วนแบ่งการตลาดเป็นส่วนใหญ่ แต่เทคโนโลยีกลุ่มฟิล์มบางก็จะมีการพัฒนาเทคโนโลยีไปเร็วมากและจะเพิ่มสัดส่วนการตลาดมากขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกัน โดยขึ้นอยู่กับความเชื่อมั่นในอายุการใช้งาน ราคาและ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นประกอบกัน55

รูปที่ 11 ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละชนิดเทียบกับราคา ณ ปี ค.ศ. 2008 [15]การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยสำหรับเทคโนโลยีกลุ่มที่ (1) และ (2) นั้นมีสถานภาพการใช้งานเชิงพาณิชย์แล้ว จึงเป็นการวิจัย พัฒนาระดับอุตสาหกรรม เพื่อลดต้นทุนการผลิต (วัสดุและกระบวนการ) พัฒนาประสิทธิภาพ และพัฒนาคุณภาพความทนทานและอายุการใช้งานเทคโนโลยีกลุ่มที่ (1) นั้นเป็นเทคโนโลยีที่มีการใช้งานเชิงพาณิชย์มานานมีความเชื่อมั่นในการใช้งานได้ดีอยู่แล้ว ทำให้ช่องว่างในการพัฒนาในประเทศมีน้อย อาจพัฒนาในเรื่องของการลดต้นทุนและเพิ่มคุณภาพในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมเทคโนโลยีกลุ่มที่ (2) ส่วน Thin films Si นั้น มีการผลิตและการพัฒนาบ้างแล้วในประเทศไทยแต่ยังคงมีช่องว่างในการเลือกวิจัยพัฒนาได้อีกพอควร ส่วน CdTe และ CIS/CIGS เป็นเทคโนโลยีที่มีความน่าสนใจโดย CdTe เป็นเทคโนโลยีที่น่าจะมีต้นทุนต่อวัตต์ต่ำสุดในขณะนี้ แต่ก็มีผู้ผลิตไม่มากรายนักและประเทศไทยก็ไม่มีนักวิจัยท ำงานต่อเนื่องด้านนี้ (อาจจะมีเพียงสถาบันการศึกษาที่สนใจด้านเทคโนโลยีวัสดุบ้าง56

แต่มิได้พัฒนาเป็นเซลล์แสงอาทิตย์) ส่วน CIS/CIGS ก็มีการกล่าวอ้างในบทความของผู้วิจัยหรือวงการอุตสาหกรรมว่าเป็นเทคโนโลยีที่มีต้นทุนการผลิตต่ำแข่งขันกับ CdTe ได้ และยังกระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรมใกล้เคียงกับเทคโนโลยีผลึก ในประเทศไทยเองมีสถาบันการศึกษาและหน่วยวิจัยของไทยติดตามเทคโนโลยีอยู่บ้าง แต่ก็ยังมีระยะห่างจากการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการแข่งขันเชิงอุตสาหกรรมกับผู้ผลิตรายต่างๆ โลกได้ในระยะเวลา 10-20 ปี (ความสามารถในการแข่งขันเชิงวิชาการแตกต่างจากความสามารถในการแข่งขันเชิงอุตสาหกรรมมาก)เทคโนโลยีกลุ่มที่ (3) ยังจำเป็นต้องมีการพัฒนาต้นแบบและสาธิตการใช้งานเมื่อทำเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์แล้ว ซึ่งควรมีการศึกษาต่อเนื่องเพื่อให้นักวิชาการในประเทศได้ติดตามและเท่าทันการเลือกเทคโนโลยีในอนาคตเทคโนโลยีกลุ่ม (4) อาจจะมีการทดลองสาธิตและเก็บข้อมูล แต่อาจจะมีอุปสรรคจากราคาและความยุ่งยากซับซ้อนประกอบกับลักษณะของรังสีกระจายในพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศไทยเทคโนโลยีกลุ่มที่ (5) เป็นกลุ่มที่ควรสนับสนุนเพื่อให้นักวิจัยไทยได้พัฒนาองค์ความรู้และติดตามความก้าวหน้าทางวิชาการระดับนานาชาติ ซึ่งก็มีสถาบันการศึกษาที่มีความต่อเนื่องและมีองค์ความรู้พื้นฐานเป็นอย่างดีเมื่อพิจารณาโครงสร้างพื้นฐานการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์และพัฒนาการของอุตสาหกรรมในประเทศไทยแล้วพบว่าเทคโนโลยีกลุ่ม (1) ผลึกซิลิกอนและกลุ่ม (2) ชนิดฟิล์มบางชนิดซิลิกอนมีศักยภาพทางเทคโนโลยีในการพัฒนาเชิงอุตสาหกรรมทั้งในด้านการพัฒนาประสิทธิภาพและกระบวนการผลิตได้ ซึ่งอาจช่วยเรื่องต้นทุนการผลิตแผงเซลล์ เพิ่มประสิทธิภาพเซลล์และแผงเซลล์ และการเพิ่มอายุการใช้งานได้ แต่เมื่อพิจารณาสภาพการแข่งขันทางธุรกิจอย่างรุนแรงของตลาดโลก ทั้งผู้ผลิตจากจีนและจากอินเดีย หรือบริษัทผู้ผลิตกลุ่มประเทศตะวันตกที่มาตั้งโรงงานผลิตที่มีกำลังการผลิตขนาดใหญ่มากในประเทศใกล้เคียงเช่นมาเลเซียแล้ว ก็จำเป็นต้องพิจารณาศักยภาพด้านการลงทุนและการแข่งขันทางการตลาดและต้นทุนประกอบด้วย ซึ่งต้องได้รับการส่งเสริมสนับสนุนไม่เฉพาะเพียงแต่การพัฒนาเทคโนโลยีและการวิจัย ยังต้องมีการพัฒนาด้านการส่งเสริมการลงทุนเชิงอุตสาหกรรมและการตลาดทั้งในประเทศและต่างประเทศอีกด้วยส่วนเทคโนโลยีกลุ่ม (2) ชนิดฟิล์มบางที่ไม่ใช่ซิลิกอน เช่น CdTe และ CIS/CIGS นั้น ยังไม่มีอุตสาหกรรมในประเทศ และยังไม่มีงานวิจัยพัฒนาเพื่อรองรับการขยายผลเชิงอุตสาหกรรม แต่มีการวิจัยในระดับห้องปฏิบัติการในมหาวิทยาลัยบ้าง และกลุ่ม (3) Emerging Technology เช่น Dye Sensitized นั้น เริ่มมีงานวิจัยในระดับห้องปฏิบัติการและการเริ่มทำต้นแบบเซลล์แสงอาทิตย์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์บ้างแล้ว แต่ยังต้องใช้เวลาในการพัฒนามากกว่า 10-15 ปีไปสู่กระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ทั้งนี้ประเทศไทยจ ำเป็นต้องศึกษาวิจัยและติดตามเทคโนโลยีกลุ่ม (2) ส่วนที่ไม่ใช่ซิลิกอน และ Emerging technology นั้นอย่างต่อเนื่อง และเข้าร่วมในการกำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรมเพื่อรองรับความเท่าทันของการเข้าถึงเทคโนโลยีและปกป้องผู้บริโภคในประเทศ เพื่อเตรียมรับกับเทคโนโลยีใหม่ที่จะมีการผลิตหรือการใช้งานในประเทศในอนาคตอันใกล้(ไม่น่าจะเกิน 10 ปีสำหรับเทคโนโลยีต่างประเทศ) ขึ้นอยู่กับนโยบายการลงทุนและสิทธิประโยชน์ทางการลงทุน57

เทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์ระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นมีการใช้งานหลายรูปแบบในประเทศไทย ได้แก่ ระบบสูบน้ำระบบประจุแบตเตอรี่แบบรวมศูนย์ (Solar Battery Charging station, SBSC) ระบบผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้กับระบบโทรคมนาคมระบบผลิตไฟฟ้าแบบอิสระ (Stand alone PV systems) ระบบผลิตไฟฟ้าในระดับครัวเรือนในชนบท(Solar Home Systems, SHS) ระบบผลิตไฟฟ้าแบบเชื่อมต่อระบบจำหน่าย (PV grid connected systems)ทั้งแบบ rooftop building integrated (BIPV) และโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ (PV power plant)ซึ่งในรายงานของ IEA-PVPS จำแนกได้เป็น 4 รูปแบบคือแบบ Off-grid ประกอบด้วย Off-grid domesticและ Off-grid non-domestic และแบบ On-grid ประกอบด้วย On-grid distributed systems และOn-grid centralized systemsเมื่อพิจารณาเทคโนโลยีของระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ ในอดีตที่ผ่านมาประเทศไทยมุ่งเน้นเฉพาะเทคโนโลยีแบบไม่เชื่อมต่อกับระบบจำหน่าย ซึ่งอุปกรณ์หลักในระบบ (นอกเหนือจาก PV) ประกอบด้วยชุดควบคุมการประจุแบตเตอรี่และชุดควบคุมกำลังไฟฟ้าสูงสุด (MPPT) และอินเวอร์เตอร์แบบอิสระ(Stand-alone inverter) ซึ่งต่อมาก็พัฒนาเป็นระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสานระหว่างแหล่งพลังงาน(Hybrid systems) และพัฒนาระบบ Mini grid และการสื่อสารข้อมูลระหว่างระบบได้โดยที่ยังคงใช้กับระบบPV ในพื้นที่ห่างไกลสำหรับในปัจจุบัน เมื่อมีความชัดเจนเรื่องการรับซื้อไฟฟ้าจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น ก็มีการพัฒนาและใช้งานอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายของการไฟฟ้า (grid-connected inverters)ซึ่งมีทั้งระบบขนาดเล็ก ติดตั้งแบบกระจายตัว (Distributed generation, DG) ขนาดต่ำกว่า 5 kVA จนถึงไม่เกิน 30 kVA และอินเวอร์เตอร์สำหรับโรงไฟฟ้า (Centralized systems หรือ PV power plants) ซึ่งมีขนาดในระดับ 100 kVA จนถึงระดับ MVA โดยผู้ประกอบการของไทยสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์มีความก้าวหน้ามากขึ้น ซึ่งยังคงมีความจำเป็นต้องพัฒนาประสิทธิภาพ ขนาดอุปกรณ์และอายุการใช้งานอย่างต่อเนื่องตลอดจนการพัฒนาระบบป้องกันผลกระทบระบบจำหน่าย และการศึกษาเพื่อลดผลกระทบกับเสถียรภาพและความมั่นคงของระบบจำหน่ายไฟฟ้า นอกจากนั้นยังควรมีการพัฒนาเทคโนโลยีระบบสะสมพลังงานเพื่อระบบผลิตไฟฟ้า ทั้งสำหรับโรงไฟฟ้าและการทำ PV DSM ด้วยการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยด้วยศักยภาพอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศไทยมีความสามารถในการแข่งขันเชิงอุตสาหกรรมที่ดีและความสามารถในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ประกอบระบบ (Balance of Systems) ทั้งแบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายและแบบไม่เชื่อมต่อระบบจำหน่าย เนื่องจากที่ผ่านมามีผู้ประกอบการจำนวนน้อยที่สนใจและมีความต่อเนื่องทางธุรกิจระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้นผู้ประกอบการรายใหม่ต้องใช้เวลาในการพัฒนาเทคโนโลยีและการสร้างความเชื่อมั่นผลิตภัณฑ์อยู่บ้าง แต่ผู้ประกอบการบางรายที่มีความต่อเนื่องจะสามารถ58

พัฒนาผลิตภัณฑ์และได้รับการยอมรับทั้งในและต่างประเทศ โดยมีนโยบายส่งเสริมสนับสนุนการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศไทยและต่างประเทศ ทำให้แนวโน้มระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายประเภทโรงไฟฟ้าระดับเมกะวัตต์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และอินเวอร์เตอร์ชนิดเชื่อมต่อระบบจ ำหน่ายขนาดหลายร้อย kVA มีการพัฒนาใช้งานมากขึ้น และต้องผลิตให้มีคุณภาพมาตรฐานที่เป็นไปตามข้อกำหนดของการไฟฟ้าฝ่ายจำหน่ายด้วยนอกจากการพัฒนาเทคโนโลยีอุปกรณ์ประกอบระบบแล้ว นักวิจัยของไทยยังมีศักยภาพและความต่อเนื่องในการศึกษาเทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ได้แก่ ผลกระทบของการเชื่อมต่อระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับระบบจำหน่าย การออกแบบระบบเซลล์แสงอาทิตย์เชิงวิศวกรรม การทดสอบมาตรฐานทั้งผลิตภัณฑ์และระบบ เป็นต้น ซึ่งจำเป็นต้องมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ดังแสดงสถานภาพของเทคโนโลยีในรูปที่ 12รูปที่ 12 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ [15]59

เทคโนโลยีการผลิตนำ้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์การผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มีส่วนประกอบหลักอยู่ 2 ส่วน คือ แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์และถังเก็บน้ำร้อน การออกแบบเครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้ความต้องการของผู้ใช้และข้อกำหนด จะเป็นประเภทระบบ Thermo-siphon (ที่เรียกว่าแบบ Passive System)ซึ่งเครื่องทำน้ำร้อนรับความร้อนโดยตรงจากแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ที่เป็นแบบการไหลเวียนของน้ำร้อนอย่างอิสระ จึงไม่ต้องใช้ปั๊มน้ำช่วยในการไหลเวียนทำให้เหมาะกับบ้านพักอาศัย ส่วนเครื่องทำน้ำร้อนแบบทางอ้อม (Indirect) เป็นแบบใช้ของเหลว บางชนิดรับความร้อนจากแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์แล้วมีระบบแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้น้ำร้อนขึ้น เครื่องทำน้ำร้อนระบบนี้มีข้อดีหลายประการ แต่จะมีราคาแพงกว่าแบบแรก ในบางกรณีอาจจะต้องใช้ปั๊มน้ำช่วยในการไหลเวียนของน้ำ เรียกว่าแบบ Active System ที่ใช้งานได้แก่เครื่องทำน้ำร้อนระบบใหญ่ที่ใช้กับโรงแรมหรือโรงพยาบาล กระทรวงพลังงานได้ดำเนินโครงการส่งเสริมการติดตั้งเครื่องทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์แบบผสมผสานกับความร้อนทิ้งในปี พ.ศ. 2551 มีการติดตั้งประมาณ3,972 ตารางเมตรคิดเป็นมูลค่า 21.64 ล้านบาท และในปี พ.ศ. 2552 มีการติดตั้งประมาณ 3,000 ตารางเมตรคิดเป็นมูลค่า 14.14 ล้านบาท โดยส่วนใหญ่ติดตั้งในโรงพยาบาล โรงแรม โรงงาน และสถานศึกษาอุปสรรคเบื้องต้นที่สำคัญ คือ ยังไม่มีมาตรฐานขนาดแผง โดยทั่วไปสามารถแบ่งขนาดแผงออกเป็น2 ประเภทคือ ขนาดแผงที่เล็กกว่า 6 ตารางเมตรและขนาดแผงที่ใหญ่กว่า 6 ตารางเมตรปัจจุบันมีผู้ผลิตนำเข้าทั้งหมดและบางส่วน และจำหน่ายเครื่องทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์กว่าสิบบริษัทในประเทศไทย โดยมีการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ที่จำหน่ายและผลิตจากวัสดุในประเทศ สำหรับศักยภาพตลาดของเครื่องทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ในอาคารรวมถึงอาคารโรงแรม ร้านอาหาร โรงพยาบาล/คลินิก ร้านตัดผมห้างสรรพสินค้า ร้านซักรีด อาคารของรัฐ และทัณฑสถาน พบว่าการทำน้ำร้อนในครัวเรือนและอาคารในประเทศไทยส่วนใหญ่มากกว่าร้อยละ 80 ยังเป็นเครื่องทำน้ำร้อนไฟฟ้า ดังนั้นหากมีการส่งเสริมกันอย่างจริงจัง สัดส่วนการใช้เครื่องทำทำน้ำร้อนด้วยแสงอาทิตย์จะสูงกว่า 50%แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ (Solar collector) เป็นเทคโนโลยีที่ไม่ซับซ้อน ใช้หลักการดูดกลืนความร้อนและส่งผ่านให้น้ำหรือของเหลวนำความร้อน (Heat transfer fluids) ชนิดอื่น ในปัจจุบัน เทคโนโลยีแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์แบ่งออกได้เป็น 4 ชนิด สถานภาพปัจจุบันของเทคโนโลยีแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ (Solar collector) แสดงในตารางที่ 4 และสถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์อุณหภูมิต่ำแสดงในรูปที่ 1360

ตารางที่ 4 สถานภาพปัจจุบันของเทคโนโลยีแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ (Solar collector) [16]ประเภทเทคโนโลยีFlat plate collectorที่ประสิทธิภาพร้อยละ 30-64อุณหภูมิ 50-70 องศาเซลเซียสEvacuated (tube and flatplate) collectorที่ประสิทธิภาพร้อยละ 58-77อุณหภูมิ 70-100 องศาเซลเซียสCPC type collector(Stationary concentrator)ที่ประสิทธิภาพร้อยละ 40-68อุณหภูมิ 70-100 องศาเซลเซียสParabolic trough collectorที่ประสิทธิภาพร้อยละ 67-72อุณหภูมิ 100-250 องศาเซลเซียสนานาชาติมีการใช้อย่างแพร่หลายมีการใช้อย่างแพร่หลายมีการผลิตเชิงพาณิชย์แต่ไม่แพร่หลายมีการผลิตเชิงพาณิชย์แต่ไม่แพร่หลายสถานภาพประเทศไทยมีการใช้อย่างแพร่หลายและมีการผลิตในประเทศมีการใช้อย่างแพร่หลายและมีการผลิตในประเทศยังไม่มีการใช้ยังไม่มีการใช้61

รูปที่ 13 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตนำ้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์อุณหภูมิตำ่ำ [16]Flat plate collector เป็นเทคโนโลยีที่มีราคาถูก มีความคงทนและ มีขั้นตอนการผลิตง่าย สามารถผลิตได้ในประเทศ แต่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งมาก มีประสิทธิภาพต่ำ ทำอุณหภูมิได้ไม่สูงมากนัก และมีปัญหาไอน้ำควบแน่นทำให้เกิดความชื้นสะสมในแผงใต้แผ่นกระจกด้านล่าง และเกิดเชื้อราEvacuated collector เป็นเทคโนโลยีที่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงและมีต้นทุนการผลิตและติดตั้งสูง แต่ในปัจจุบันยังไม่สามารถผลิตได้ในประเทศ และหลอดแก้วสุญญากาศแตกได้ง่ายกว่าแผงชนิดแผ่นเรียบ ต้องใช้ความระมัดระวังในการขนย้ายและการติดตั้งมากกว่าCPC collector (Stationary concentrator) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย สามารถทำอุณหภูมิได้ค่อนข้างสูงโดยไม่ต้องปรับมุมแผงให้หันตามดวงอาทิตย์ แต่มีราคาสูงมีผู้ผลิตน้อยราย และไม่เป็นที่แพร่หลายParabolic trough collector เป็นเทคโนโลยีที่สามารถทำอุณหภูมิได้สูง แผงชนิดหันตามตามดวงอาทิตย์แบบสองแกน สามารถทำอุณหภูมิได้สูงถึง 400 องศาเซลเซียสและเหมาะสำหรับใช้งานในระบบทำความเย็น (Solar cooling) และProcess heat แต่มีราคาสูงและใช้ระบบควบคุมให้หันตามดวงอาทิตย์ทำให้ต้องมีการบำรุงรักษามากกว่าเทคโนโลยีอื่น62

การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยประเทศไทยมีการใช้แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ทั้งชนิด Flat plate และ Evacuated tube อย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีทั้งสองชนิดมีความคงทน ประสิทธิภาพและราคาที่ไม่ต่างกันมาก โดยมากเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ การผลิตในประเทศมีเฉพาะชนิด Flat plate ซึ่งในปัจจุบันมีการพัฒนาสารเคลือบแผ่นดูดกลืนความร้อนชนิด Super selective ทำให้มีประสิทธิภาพและอุณหภูมิสูงทัดเทียมกับแผง Evacuatedcollector แต่มีราคาสูงขึ้นเช่นกัน แผง Flat plate ชนิดไม่มีกระจกครอบ (Unglazed flat plate) มีราคาถูกติดตั้งง่าย แม้ทำอุณหภูมิไม่สูงมาก (~50 องศาเซลเซียส) แต่สามารถใช้ทำน้ำร้อนสำหรับ Pre-heat boilerได้ ซึ่งมีศักยภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้อุณหภูมิต่ำแต่ใช้น้ำในประมาณมาก ในปัจจุบันเริ่มมีการนำเข้าจากต่างประเทศ และมีการติดตั้งใช้งาน แต่ยังไม่แพร่หลายในประเทศไทย การผลิตในประเทศ ทั้งโดย กฟผ. และผู้ผลิตรายย่อยอื่นๆ มีราคาถูกกว่าแผงจากต่างประเทศแต่ประสิทธิภาพยังด้อยกว่า นอกจากนั้น ผู้ผลิตไทยไม่ได้ให้ความสำคัญกับการวิจัยพัฒนา ทำให้แม้มีการผลิตมานานแต่ไม่มีการพัฒนาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในปัจจุบันและในอนาคต 10-20 ปีข้างหน้า ในประเทศไทยได้มีการส่งเสริมระบบการผลิตน้ ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานกับความร้อนเหลือทิ้ง การใช้พลังงานไฟฟ้าในการผลิตน้ ำร้อนถือว่าเป็นวิธีที่ไม่เหมาะสมกับคุณค่าของพลังงานไฟฟ้าทางเลือกหนึ่งของการผลิตน้ำร้อน คือ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และความร้อนเหลือทิ้ง (waste-heat) เช่น ความร้อนทิ้งจากชุดระบายอากาศของเครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความเย็นหรือปล่องไอเสีย เป็นต้น สำหรับกิจการโรงแรม โรงพยาบาล อาคารธุรกิจหรือโรงงานบางแห่งนั้น สามารถใช้ระบบผลิตน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานกับระบบผลิตน้ำร้อนจากความร้อนเหลือทิ้ง เพราะกิจการเหล่านี้ล้วนมีการใช้ระบบปรับอากาศ เครื่องทำความเย็น เตาเผา หม้อไอน้ำ ที่มีความร้อนเหลือทิ้งอยู่มากการใช้พลังงานผสมผสานดังกล่าว สามารถลดความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงหรือพลังงานไฟฟ้า และสิ่งที่สำคัญคือเป็นการใช้พลังงานธรรมชาติและพลังงานเหลือทิ้งนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้โดยตรง สำหรับในประเทศไทยโดยทางกระทรวงพลังงานให้การสนับสนุนตั้งแต่ปี พ.ศ. 2550 ให้การสนับสนุนในการติดตั้งระบบระบบผลิตน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานกับระบบผลิตน้ำร้อนจากความร้อนเหลือทิ้ง จนถึงปี พ.ศ. 2565โดยมีเป้าหมายการติดตั้งระบบผลิตน้ำร้อนประมาณ 300,000 ตารางเมตร63

พลังงานลม และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องในประเทศไทยมีหลายหน่วยงานเช่น การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) และหน่วยงานอื่นๆ ที่ทำการศึกษาเกี่ยวกับการนำกังหันลมมาใช้ผลิตไฟฟ้าโดยส่วนใหญ่เป็นงานศึกษาโดยอาศัยข้อมูลทุติยภูมิเพื่อคำนวณและประเมินโครงการโดยอาศัยหลักการทางสถิติ อย่างไรก็ตาม การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยได้ทดลองผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมที่แหลมพรหมเทพจังหวัดภูเก็ตจากกังหันลมยี่ห้อ Nordtank รุ่น NTK 150/25 ขนาด 150 kW ซึ่งจากงานศึกษาของมูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อมพบว่ามี Capacity Factor เท่ากับร้อยละ14 และมีค่าลงทุนประมาณ 82.3 ล้านบาทต่อเมกะวัตต์ ต้นทุนอื่นๆ เช่น ค่าบำรุงรักษา เท่ากับ 1.67 บาทต่อหน่วย ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าเท่ากับ 9.44บาทต่อหน่วย ซึ่งจัดว่าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานฟอสซิล ผลการศึกษาดังกล่าวคล้ายคลึงกับงานศึกษาความเป็นไปได้ในการนำพลังงานลมมาผลิตกระแสไฟฟ้า กรณีศึกษา โครงการโรงไฟฟ้าพลังงานลม เกาะพงันจังหวัดสุราษฏร์ธานี [17] โดยทำการศึกษาความเป็นไปได้ทางการเงินและทางเศรษฐศาสตร์ผลการศึกษาทางด้านการเงินพบว่า โครงการไฟฟ้าพลังงานลมจะให้ผลตอบแทนไม่คุ้มกันกับค่าใช้จ่ายของโครงการ คือ NPV ติดลบ และ B/C Ratio น้อยกว่า 164

นอกจากโครงการต่างๆ ที่กล่าวไปแล้วข้างต้นนั้น ที่ผ่านมายังมีข้อเสนอของภาคเอกชนในการจัดตั้งThailand First Wind Farm โดยบริษัท Fellow Engineering ได้เสนอติดตั้งกังหันลมกำลังการผลิต 360MW เทียบเท่ากับโรงงานไฟฟ้าจากโรง SPP ขนาด 42.11 MW ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และทำงานที่ร้อยละ 90Load Factor โดยติดตั้งที่ชายฝั่งทะเล อ. ปากพนัง จังหวัดนครศรีธรรมราช จนถึง อ.สิงหนคร จังหวัดสงขลาเทคโนโลยีใบพัดกังหันลมแบ่งออกเป็น 2 ด้าน คือ (1) เทคโนโลยีการออกแบบ และระบบควบคุมกำลังผลิตด้วยใบกังหันลม และ (2) เทคโนโลยีการผลิตใบกังหันลมเทคโนโลยีการออกแบบและระบบควบคุมกำลังผลิตด้วยใบกังหันลมการออกแบบแพนอากาศสำหรับใบพัดกังหันลม (Airfoil design for wind turbine blade) ในอดีตนิยมใช้แพนอากาศ (Airfoil section) แบบมาตรฐานที่พัฒนาโดยหน่วยงานต่างๆ เช่น NACA หรือ NASAเป็นต้น แต่แพนอากาศเหล่านั้นได้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้สำหรับเป็นปีกของเครื่องบิน ซึ่งต่างไปจากแพนอากาศสำหรับใบของกังหันลม (Blade) ที่มีความต้องการคุณสมบัติเฉพาะตัวแตกต่างจากปีกของเครื่องบิน ช่วงการใช้งานใบกังหันลมมักมีค่าเลขเรย์โนลด์ (Reynolds Number) ต่ำกว่าช่วงการใช้งานเป็นปีกของเครื่องบินแพนอากาศมักจะถูกเปลี่ยนแปลงขนาดให้มีความหนามากขึ้น ทำให้เสียคุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์บางอย่างไป ในการออกแบบใบของกังหันลมยังต้องการคุณสมบัติเฉพาะตัวของแพนอากาศที่แตกต่างกันออกไปทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของชุดใบ (Rotor) ลักษณะการควบคุม และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ร่วมกับใบพัดกังหันลมเทคโนโลยีระบบควบคุมกำลังผลิตด้วยใบกังหันลมในปัจจุบัน วิธีการออกแบบระบบควบคุมกำลังกังหันลมที่ใช้ในกังหันลมระดับเมกกะวัตต์ จะมีอยู่2 แนวทางหลักคือชนิด (1) Pitch control และ (2) Stall control ซึ่งทั้งสองระบบมีวัตถุประสงค์เดียวกันคือการลดแรงอากาศพลศาสตร์ที่กระทำบนใบพัดเมื่อความเร็วลมนั้นสูงเกินกว่าความเร็วที่ได้ออกแบบไว้เพื่อจำกัดกำลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายแก่โครงสร้างของใบพัด กล่าวคือหน้าที่ของระบบควบคุมกำลังคือ ในสภาวะความเร็วลมต่ำระบบจะเปลี่ยนรูปกำลังที่มีอยู่ให้เป็นกำลังงานไฟฟ้าให้ได้มากที่สุด และในสภาวะความเร็วลมสูงระบบจะป้องกันไม่ให้กำลังงานถูกถ่ายเทไปยังชุดกำเนิดไฟฟ้ามากเกินกว่าที่ได้ถูกออกแบบไว้เทคโนโลยีการผลิตใบกังหันลมในช่วงเวลาที่ผ่านมาได้มีการผลิตกังหันลมขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 80 เมตรอย่างต่อเนื่องและได้มีการสร้างต้นแบบกังหันลมขนาด 100–120 เมตรอีกหลายต้นแบบ จึงมีการใช้วัสดุคอมโพสิทสำหรับผลิตกังหันลมไปแล้วโดยประมาณไม่ต่ำกว่า 50 ล้านกิโลกรัมทั่วโลก จากการเติบโตของการผลิต65

กังหันลมอย่างต่อเนื่องจึงได้มีการศึกษาถึงหัวข้อทางเทคนิคของวัสดุคอมโพสิทและแนวโน้มของเทคโนโลยีในอนาคต กันอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาการออกแบบใบกังหันที่มีขนาดใหญ่ที่มีอัตราการผลิตไฟฟ้าระดับ MWแนวโน้มการผลิตใบกังหันคอมโพสิทในปัจจุบัน ผู้ผลิตกังหันลมจำนวนมากนิยมทำการผลิตในโรงงานของตัวเองจึงจำเป็นต้องมีการใช้วัสดุและกระบวนการผลิตที่ค่อนข้างหลากหลาย Nordex และ GE Windได้สร้างใบกังหันขนาด 40– 50 เมตรโดยใช้เส้นใยแก้วในกระบวนการการวางชั้นด้วยมือในโมลเปิดและทาวัสดุพื้นที่เป็นเรซิ่นลงบนเส้นใย NEG Micron กำลังผลิตใบกังหันขนาด 40 เมตรด้วยการใช้เส้นใยคาร์บอนและใยจากเยื่อไม้กับวัสดุพื้นอีพ๊อกซี Vestas ใช้ระบบพรีเพรกโดยมีเส้นใยแก้วเป็นวัสดุเสริมแรงมาเป็นระยะเวลานาน TPI Composites กำลังผลิตใบขนาด 30 เมตรโดยใช้ระบบถ่ายเทเรซิ่นเข้าสู่โมลด้วยการช่วยจากความดันสุญญากาศ (VARTM) ยิ่งไปกว่านี้ Bonus ได้ประยุกต์ใช้เทคนิคอินฟิวชันในการผลิตใบกังหันทั้งใบในขั้นตอนเดียวเพื่อลดการเชื่อมกาวระหว่างชั้นส่วนย่อยภายหลัง เทคโนโลยีการออกแบบกังหันลมในประเทศไทยสามารถดำเนินการได้ในระดับ 250 kW ประสบการณ์การผลิตใบกังหันลมที่ผ่านมาอยู่ในระดับ 50 kWเทคโนโลยี GearboxGearboxเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ส่งถ่ายกำลังจากกังหันลมมาใช้ขับ Generator และปรับให้ความเร็วรอบของกังหันลมเหมาะสมกับความเร็วรอบที่ Generator ต้องการ (เพิ่มความเร็วรอบ) ในอดีตการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม พบว่ากังหันลมต้องหยุดทำงานค่อนข้างบ่อยเนื่องจากปัญหามาจาก Gearbox ทั้งนี้เนื่องมาจากผู้ผลิตยังขาดความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของโหลดจากลมที่กระทำกับกังหัน ตลอดจนองค์ประกอบ อื่นๆ เช่น วัสดุที่ใช้ทำเฟือง การหล่อลื่นตลอดจนชนิดของ Bearing ที่เหมาะสมในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาผู้ผลิตกังหันลมได้ร่วมมือกับนักออกแบบเฟือง ผู้ผลิต Bearing และผู้ช ำนาญทางด้านการหล่อลื่นร่วมกันวิจัย และพัฒนาปรับปรุงวิธีการทำนายสภาวะของโหลดที่กระทำกับ Gear รวมทั้งร่วมกันออกแบบวิธีการผลิต Gearbox จนได้ Gearbox ที่มีอายุการใช้งานได้ถึง 20 ปี นอกจากนี้ยังได้ร่วมมือกับหน่วยงานทางวิศวกรรมอื่นๆ ร่างมาตรฐานการออกแบบ Gearbox สำหรับกังหันลมขึ้นมา โดยเฉพาะจุดประสงค์ก็เพื่อให้ได้ Gearbox ที่ต้องการการซ่อมบำรุงพอควร อย่างไรก็ตาม ความเสียหายที่เกิดกับกังหันลมในปัจจุบันก็ยังพบว่า Gearbox ยังคงเป็นปัญหาหลักที่ลดเวลาทำงาน (Downtime) ของกังหันลมมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายอื่นๆ เกี่ยวกับการบ ำรุงรักษา และลดทอนการผลิตไฟฟ้าอีกด้วย ความสูญเสียที่เกิดจาก Gearbox เมื่อคิดเปรียบเทียบเป็นค่าใช้จ่ายจะได้ประมาณร้อยละ 15 – 20 ของราคาของกังหันลมในปี 2550 The National Renewable Energy Laboratory (NREL) ซึ่งเป็นหน่วยงานหนึ่งของU.S. Department of Energy ได้ตั้งโครงการ Gearbox Reliability Collaborative (GRC) ขึ้นโดยได้รับการสนับสนุนงบประมาณ 2.5 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อหาเหตุผลถึงการเสียหายของ Gearboxโครงการนี้เป็นโครงการต่อเนื่องหลายปี และในปี 2553 GRE เองก็มีโครงการจะของบประมาณสนับสนุนต่อเนื่องอีก2.5 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อสานต่องานนี้ให้เสร็จ66

นอกจากนี้เพื่อให้แน่ใจว่า Gearbox ที่ได้มีคุณลักษณะตรงกับที่ได้กำหนดไว้ ก่อนจะนำ Gearboxไปติดตั้งบนกังหันจริง Gearbox จำเป็นได้รับการทดสอบที่กำลังสูงสุด (full power)จากนั้นทำการตรวจวัดการสั่นสะเทือนและเสียงที่เกิดจากการทำงานตลอดจนตรวจวัดอุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่น การขบกันของฟันเฟืองของ Gear เพื่อยืนยันว่าทุกอย่างเป็นไปตามข้อก ำหนดของการออกแบบทุกประการ ขณะนี้ประเทศไทยยังไม่มีการผลิต Gearbox ที่ใช้กับกังหันลม มีเพียงโรงงานผลิต Gearbox ใช้กับอุตสาหกรรมอื่นแต่อยู่ในลักษณะซื้อชิ้นส่วนมาประกอบ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานลมแสดงได้ดังรูปที่ 14รูปที่ 14 แสดงเทคโนโลยีพลังงานลม [16]การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานลมงานวิจัยและพัฒนาในประเทศไทยส่วนใหญ่จะเน้นไปที่การวิจัยเพื่อหาศักยภาพพลังงานลมด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือ การติดตั้งเครื่องมือตรวจวัด การวิจัยในเทคโนโลยีพลังงานลมที่นักวิจัยในประเทศไทยควรที่จะต้องพิจารณาหัวข้อวิจัยได้แก่67

เทคโนโลยีการออกแบบและระบบควบคุมกำลังผลิตด้วยใบกังหันลมในช่วง 10 ปีที่ผ่านมามีหน่วยงานวิจัยหลายแห่งในต่างประเทศได้พัฒนาภาคตัดของแพนอากาศขึ้นมาสำหรับกังหันลมโดยเฉพาะและได้ทำการจดสิทธิบัตรไว้ แนวโน้มในอนาคตคือการพัฒนาภาคตัดของแพนอากาศให้มีความแข็งแรงมากขึ้น สามารถรับสภาวะการแยกตัวของอากาศออกจากผิว (Separation flow) ที่รุนแรงได้ เทคโนโลยีควบคุมกำลังผลิตจากกังหันลมในอนาคตนั้น ทางด้านวิธีการควบคุมกำลังงานกลอันเกิดจากแรงอากาศพลศาสตร์มี 2 วิธีคือการปรับมุมปะทะให้ต่ำเพื่อลดแรงยก และการปรับมุมให้สูงเพื่อให้เกิดปรากฏการณ์Stall แต่เทคโนโลยีใหม่ๆ นั้นจะมุ่งเน้นการพัฒนาความรวดเร็วในการตอบสนองของระบบและวิธีการควบคุมการปรับมุมปะทะของใบพัดเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนั้น ในปัจจุบันกังหันลมจะมีอุปกรณ์วัดความเร็วลมติดตั้งอยู่บริเวณ Hub หรือบริเวณเหนือห้องเครื่อง ข้อเสียของระบบนี้คือการปรับมุมใบพัดมีความล่าช้าเนื่องจากระบบจะสามารถประมวลผลความเร็วหลังจากที่ลมนั้นได้เข้ามาปะทะกังหันลมแล้วเท่านั้น การใช้Laser based anemometer (LIDAR) หรือการใช้เลเซอร์สำหรับวัดความเร็วลมที่กำลังเคลื่อนที่เข้าหากังหันลมจะทำให้ระบบสามารถทำการประมวลผล และทำการปรับมุมปะทะให้มีค่าที่เหมาะสมได้พอดีกับเวลาที่กระแสลมนั้นเข้าปะทะใบพัด นอกจากนี้ การที่กังหันลมสามารถรับรู้ได้ถึงความเร็วลมที่จะเปลี่ยนแปลงจะนำไปสู่การเพิ่มความยาวของใบพัดและลดอัตราการเสียหายอันเนื่องมาจากลมกระโชกได้ การสั่นของปลายใบพัดระหว่างการทำงานมีผลกระทบต่อมุมปะทะของใบเช่นกัน โดยเทคโนโลยีการตรวจจับการเคลื่อนไหวของปลายใบพัดแล้วส่งสัญญาณไปยังระบบควบคุมเพื่อทำการปรับมุมปะทะให้แรงอากาศพลศาสตร์มีความสมดุลย์ในการออกแบบกังหันลมในประเทศไทยมักนิยมใช้ภาคตัดของแพนอากาศ (Airfoil section) ตามรูปแบบมาตรฐานเช่น ภาคตัดของ NACA หรือ NASA หากจะใช้แพนอากาศที่หน่วยงานวิจัยหลายแห่งในต่างประเทศพัฒนาภาคตัดขึ้นมาสำหรับกังหันลมก็พบว่าถูกจดสิทธิบัตรไว้ทั้งสิ้น ดังนั้นจึงควรทำการพัฒนาภาคตัดของแพนอากาศขึ้นใช้เองในประเทศ สำหรับเทคโนโลยีควบคุมกำลังผลิตจากกังหันลมนั้น สถานภาพในประเทศไทยในขณะนี้ยังอยู่ในระดับเริ่มต้นเท่านั้น เนื่องจากมีประสบการณ์สร้างเฉพาะกังหันลมขนาดเล็กซึ่งยังไม่มีการควบคุมกำลังผลิตจากกังหันลมกังหันลมชนิดที่มีขนาดใหญ่ขึ้น (50 kW) ก็เป็นงานวิจัยเท่านั้นดังนั้นจึงควรเริ่มดำเนินการวิจัยและพัฒนาระบบการควบคุมกำลังผลิตจากกังหันลมทันทีเทคโนโลยีการผลิตใบกังหันลมแม้ว่าผู้ผลิตหลายแห่งจะยังคงใช้กระบวนการผลิตโดยการวางซ้อนชั้นเปียกแบบโมลเปิดอยู่ การควบคุมด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มขึ้นจะส่งผลให้ผู้ผลิตเปลี่ยนรูปแบบการผลิตเพื่อให้มีการระเหยของสารระเหยน้อยลงระบบการผลิตในปัจจุบันที่นำมาทดแทนการผลิตแบบเดิมมีอยู่ 2 ประเภทกล่าวคือการใช้เส้นใยพรีเพรกและการใช้ระบบอินฟิวชั่น อย่างไรก็ดีการใช้กระบวนการทั้งสองนี้ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญในการออกแบบร่วมกับ68

เทคนิคในการผลิตโดยเฉพาะในบริเวณที่เป็นวัสดุคอมโพสิทวางซ้อนกันเป็นชั้นหนา เนื่องจากการใช้ระบบอินฟิวชั่นจะต้องให้ความระมัดระวังกับความสามารถในการไหลของวัสดุพื้นที่เป็นเรซิ่นผ่านไปยังชั้นต่างๆของเส้นใยแห้งให้ทั่วถึง และการใช้พรีเพรก ต้องคำนึงถึงไล่เรซิ่นส่วนเกินออกจากชิ้นงานในขณะผลิตให้เพียงพอเพื่อป้องกันการเกิดบริเวณที่มีเรซิ่นส่วนเกินและช่องว่างที่เกิดจากก๊าซที่ถูกขังอยู่ในใบกังหันคอมโพสิทวิธีการใหม่ที่น่าจับตามองคือการใช้เส้นใยผืนที่มีการชุบเรซิ่นเป็นพรีเพรกแล้วบางส่วนร่วมกับเส้นใยแห้งเมื่อมีการวางซ้อนชั้นของเส้นใย เส้นใยแห้งจะยอมให้อากาศไหลผ่านได้ง่ายในขณะที่กำลังทำให้ชั้นทั้งหมดเป็นสุญญากาศ หลังจากนั้นจะให้ความดันและความร้อนแก่ชั้นของเส้นใยทั้งหมดเพื่อให้เรซิ่นซึมผ่านลงในชั้นใยแห้งและเชื่อมทุกชั้นของคอมโพสิทเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์การบ่มวัสดุคอมโพสิทจากการผลิตที่อุณหภูมิสูงมักมีความจำเป็นในกระบวนการพรีเพรกและอินฟิวชั่นโดยทั่วไปเส้นใยพรีเพรกมักต้องการอุณหภูมิบ่มประมาณ 90 – 110 องศาเซลเซียสซึ่งสูงกว่า การบ่มเรซิ่นอีพ็อกซี่ที่ใช้ในกระบวนการอินฟิวชั่นที่ใช้อุณหภูมิ ประมาณ 60 – 65 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ดีเมื่อชั้นของคอมโพสิทมีความหนามากขึ้นการควบคุมอุณหภูมิและการให้ความร้อนในการผลิตให้สม่ำเสมอจะมีความยากลำบากยิ่งขึ้น โดยทั่วไปราคาของโมลและเครื่องมือจะขึ้นอยู่กับความต้องการพลังงานความร้อนในวัฏจักรของการบ่มเทคโนโลยีการใช้ระบบอัตโนมัติในการวางชั้นในโมลเป็นอีกช่องทางหนึ่งของกระบวนการผลิตที่มีศักยภาพ เนื่องจากผู้ผลิตสามารถควบคุมการวางชั้นของเส้นใยได้อย่างแม่นย ำ และสามารถลดการใช้แรงงานและเวลาที่ใช้ในการผลิตลงได้อุตสาหกรรมวัสดุคอมโพสิทในประเทศไทยที่ใกล้เคียงกับการสร้างใบกังหันลมคือ อุตสาหกรรมผลิตเครื่องกีฬาทางน้ำ ซึ่งทำการผลิตขายทั้งในประเทศ และส่งขายต่างประเทศ ดังนั้นจึงเป็นอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพที่นักวิจัยสามารถทำวิจัยร่วมเพื่อสร้างใบกังหันลมเทคโนโลยีด้าน Gearboxขณะนี้มีมาตรฐานอุตสาหกรรมของ Gearbox สำหรับกังหันลมแล้ว การพัฒนาเทคโนโลยีก็คือการไม่ต้องใช้ Gearbox กับกังหันลม ซึ่งเรียกว่าระบบ Gearless โดยไปพัฒนาเทคโนโลยีด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และควบคุมแทน หากมีประเทศไทยต้องการจะทำการวิจัยและพัฒนาเพื่อที่จะผลิต Gearboxสำหรับกังหันลม ผู้ผลิตเองจะต้องมีความพร้อมในหลายๆ ด้านโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะต้องมีประสบการณ์ในการผลิต Gearbox สำหรับอุตสาหกรรมหนักอื่นๆ เช่น Gearbox สำหรับเรือขนาดใหญ่ งานเหมืองแร่ซึ่งในส่วนนี้ประเทศไทยยังขาดอยู่ในทุกๆ ด้าน69

พลังงานนำ้ำและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกังหันน้ำสามารถจำแนกตามระดับเฮดน้ำคือ ระดับเฮดสูง เฮดปานกลาง และเฮดต่ำ ซึ่งจะสัมพันธ์กับขนาดของกังหันเช่น เฮดน้ำต่ำกังหันน้ำจะมีขนาดใหญ่ แต่เฮดสูงกังหันจะมีขนาดเล็ก เมื่อเทียบกับกำลังผลิตที่เท่ากัน เหตุผลหลักในการแยกชนิดการทำงานกังหันน้ำที่เฮดแตกต่างคือ ความเร็วรอบทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากจะต้องออกแบบกังหันให้มีความเร็วรอบสอดคล้องกับความเร็วรอบดังกล่าวเครื่องกันหันน้ำขนาดเล็กยังสามารถแบ่งตามขนาดกำลังผลิตเป็น 3 ขนาด คือ Small Hydropowerมีขนาดกำลังผลิตระหว่าง 1-30 MW Mini Hydropower มีขนาดกำลังผลิตอยู่ระหว่าง 200 KW - 1 MWและ Micro Hydropower มีขนาดกำลังผลิตน้อยกว่า 200 KWนอกจากนี้ กังหันนำ้ำสามารถแบ่งตามหลักการทำงานเป็น 2 ชนิดหลักๆ คือ กังหันชนิดแรงกริยา(Impulse Turbine) และแรงปฏิกิริยา (Reaction Turbine)1) กังหันน้ำชนิดแรงกิริยา หรือชนิด Pelton พลังน้ำจะเปลี่ยนจากพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ปะทะกับใบกังหันเกิดการหมุนที่เพลาเป็นพลังงานกล กังหันแบบ Pelton หรือ Turgo จะมีทั้งหัวฉีดเดี่ยวหรือหัวฉีดหลายหัวเพื่อเป็นชุดเพิ่มความเร็วน้ำ ใบกังหันทำงานอยู่ที่ความดันบรรยากาศน้ำไม่ท่วมเต็มใบหลังจากน้ำที่ปะทะกับกังหันจะไหลลงสู่ด้านล่างทางออก กังหันแบบ impulse มีด้วยกัน 3 แบบหลักๆ คือ70

Pelton turbine ประกอบด้วยวงล้อกังหันที่มีลูกถ้วยรอบๆ วงล้อ น้ำที่บังคับให้ไหลผ่านหัวฉีดด้วยความเร็วสูง ปะทะกับวงล้อ ทำให้หมุนรอบแกน และน้ำจะไหลตกลงสู่ด้านล่างTurgo turbine มีลักษณะการทำงานคล้ายกับ Pelton แต่น้ำที่ไหลผ่านหัวฉีดถูกออกแบบให้ปะทะกับวงล้อกังหันด้วยมุมปะทะ (ประมาณ 20 องศา) น้ำจะไหลเข้าด้านหนึ่งและจะไหลออกอีกด้านหนึ่งของกังหันCross flow (หรือ Banki) turbine ประกอบด้วยกังหันคล้ายกับพัดลมแบบกรงกระรอกโดยน้ำจะไหลจากหัวฉีดบริเวณด้านบน ไหลผ่านใบกังหันบริเวณด้านบน และไหลตกลงมาประทะกับใบกังหันบริเวณด้านล่างอีกรอบ แล้วไหลตกลงไปด้านล่างออกไป2) กังหันน้ำชนิดปฏิกิริยาจะมีทั้งแกนกังหันเพลาในแนวนอนและแนวตั้ง ในทางทฤษฎีกังหันน้ำแบบปฏิกิริยาอาศัยความแตกต่างของความดันบนใบทำให้เกิดการหมุน บริเวณด้านท้ายของกังหันจะมีท่อลักษณะแบบ Diffuser ที่เรียกว่า Draft tube สำหรับทางไหลออกของน้ำ เพื่อเพิ่มความดันสถิตบริเวณที่ไหลออกจากใบกังหันซึ่งมีค่าความดันต่ำ กังหันแบบนี้จะมีความซับซ้อนในการออกแบบมากกว่ากังหันแบบImpulse ทั้งใบส่วนของรูปร่างใบกังหัน และรูปร่างท่อช่องน้ำ แต่กังหันนี้สามารถใช้ได้กับแหล่งน้ำเฮดต่ำได้ดีและเป็นที่นิยมได้รับการพัฒนาอย่างมาก โดยสามารถแบ่งกังหันชนิดนี้ได้เป็น 2 แบบหลักคือPropeller-type turbine มีหลักการทำงานคล้ายกับใบจักรเรือ แต่มีหลักการทำงานกลับด้านและมีอุปกรณ์ที่สำคัญในการบังคับทิศทางการไหลด้วย fixed guide vane ติดตั้งอยู่ก่อนใบกังหัน ใบกังหันที่สามารถปรับมุมใบได้จะเรียกว่า Kaplan สำหรับกลไกการปรับมุมใบ และมุม guide vane จะมีต้นทุนที่สูงเหมาะสำหรับกังหันขนาดใหญ่ แต่การปรับมุมใบสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในช่วงกว้างๆ ของการไหลกังหันน้ำแบบ Francis turbine เป็นการประยุกต์จากกังหันแบบ propeller โดยกำหนดให้น้ำไหลในแนวรัศมีไหลเข้าสู่ใบกังหัน และไหลออกไปตามแนวแกนของใบกังหัน โดยใบกังหันติดตั้งอยู่แกนกลางของ Casingที่มีรูปทรงคล้ายหอยโข่ง และมี guide vane ที่ปรับมุมปะทะได้Kinetic energy turbineหรือที่เรียกว่า Free flow turbine โดยสามารถผลิตไฟฟ้าได้จากพลังงานจลน์ เช่นน้ำไหลซึ่งแตกต่างจากพลังงานศักย์การไหลเกิดจากระดับเฮดน้ำ เหมาะกับการติดตั้งใช้งานในแม่น้ำ คลอง น้ำขึ้น-ลง หรือกระแสน้ำในมหาสมุทร ระบบพลังงานจลน์จะใช้กับช่องทางที่น้ำไหลผ่านโดยที่ไม่จำเป็นต้องใช้ท่อทางการไหลของน้ำ และไม่ต้องใช้โครงสร้างที่ใหญ่โต สามารถใช้ร่วมกับโครงสร้างที่เป็นสะพานได้ เป็นต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจะมีลักษณะเหมือนกับโรงไฟฟ้าชนิดอื่นๆ ชนิดที่นิยมใช้กันแบ่งเป็น 3 ชนิด คือ (1) Synchronous generator (2) Induction generator และ (3) Permanentmagnet generatorสำหรับโรงไฟฟ้าที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ Synchronous generator จะเหมาะกับโรงไฟฟ้าที่ไม่ได้เชื่อมต่อเข้าระบบ เรียกว่า Stand-alone ซึ่งจำเป็นจะต้องมีควบคุมปริมาณน้ำที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าตามความต้องการใช้กระแสไฟฟ้าอัตโนมัติ โดยผ่านอุปกรณ์เครื่องควบคุมที่เรียกว่า Governor ส ำหรับโรงไฟฟ้า71

ที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ Induction generator จะเหมาะกับโรงไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบ เรียกว่าGrid connection โดยจะใช้ร่วมกับระบบควบคุม PLC (Programmable Logic Controller) สำหรับควบคุมการทำงานของเครื่องกังหันน้ำ ส่วนโรงไฟฟ้าที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ Permanent magnet generatorจะเหมาะกับโรงไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบ ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ได้รับความนิยมมากขึ้น เหมาะกับเครื่องกันหันน้ำที่เป็นแบบ Low head เนื่องจากสามารถจ่ายไฟฟ้าได้ที่ความเร็วรอบต่างๆ และอาศัยชุดInverter เพื่อปรับความถี่ของกระแสไฟฟ้าให้สอดคล้องกับความถี่ 50 Hz นอกจากนี้อุปกรณ์ของเครื่องก ำเนิดไฟฟ้ายังรวมไปถึงตู้ควบคุม หม้อแปลงไฟฟ้า และลานไกไฟฟ้าด้วย เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังน้ ำแสดงในรูปที่ 15รูปที่ 15 แสดงเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังนำ้ำ [15]72

การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานนำ้ำประเทศไทยได้มีการตกลงร่วมกันเพื่อแบ่งความรับผิดชอบในการพัฒนาแหล่งพลังงานน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก และเล็กมากในระหว่าง 3 หน่วยงานหลักคือ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) และ กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) โดยยึดหลักว่าโครงการใดที่มีความคุ้มทุนในเชิงเศรษฐกิจ ให้การไฟฟ้าฯ หรือเอกชนเป็นผู้ดำเนินการ ส่วน พพ. จะดำเนินการเฉพาะโครงการที่มีความเหมาะสมทางด้านสังคม แต่ไม่มีความคุ้มค่าทางด้านเศรษฐกิจ และมีกำลังการผลิตไม่เกิน 6 MWe โดยมีที่ตั้งของโครงการอยู่นอกเขตวนอุทยานแห่งชาติและเขตอนุรักษ์พันธุ์สัตว์ป่า ปัจจุบันทั้ง 3 หน่วยงานได้กำหนดแผนหลักในการพัฒนาโครงการน้ำขนาดเล็ก และเล็กมากประกอบด้วยโครงการของ กฟผ. จำนวน 3 โครงการ มีกำลังผลิตรวม 28 MW กฟภ. จำนวน 4 โครงการมีกำลังผลิตรวม 27 MWโครงการของ พพ. จำนวน 98 โครงการมีกำลังผลิตรวม 350 MWeพพ. ได้พัฒนาโครงการพลังงานน้ำในระดับหมู่บ้านรวม 75 โครงการมีกำลังผลิตรวมประมาณ 2,500 kWeมีหลักเกณฑ์การดำเนินงานโดย พพ. เป็นผู้ก่อสร้างและเปิดโอกาสให้ชุมชนในพื้นที่มีส่วนเป็นเจ้าของในรูปแบบสหกรณ์ โดย พพ. เป็นผู้ออกแบบก่อสร้าง พร้อมจัดหาเงินลงทุน วัสดุ และเทคโนโลยีหลักส่วนชุมชนเป็นผู้ลงทุนด้านแรงงาน และวัสดุก่อสร้างประเภทที่มีในท้องถิ่น เช่น หิน ทราย คาดว่าหากมีการติดตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำจากเขื่อนที่มีอยู่แล้วประมาณ 50 แห่งและของฝายชลประทานอีก 400 แห่งน่าจะให้กำลังการผลิตได้เกิน 190 MW พร้อมกันนี้ถ้ามีการเพิ่มประสิทธิภาพโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีอยู่แล้วโดยการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เครื่องกลไฟฟ้าให้ดีขึ้นภายในแผน 10 ปี คาดว่าจะผลิตไฟฟ้าได้เพิ่มอีกประมาณ 86 MWeปัจจุบันประเทศไทยมีความรู้ความสามารถในการสำรวจแหล่งน้ำอุทกศาสตร์การออกแบบงานโครงสร้างโยธา และก่อสร้างตัวเขื่อนทั้งขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ในระดับเกินกว่า 100 MWe ได้ทั้งหมด แต่มีศักยภาพในการออกแบบ สร้างและผลิตตัวกังหันน้ำ และระบบเครื่องกลไฟฟ้าต่ำ พพ. สามารถสร้างกังหันน้ำแบบRadial flow ที่มีขนาดเล็กว่า 6 MWe ได้โดยว่าจ้างผู้ประกอบการเอกชนในประเทศได้บางราย แต่ยังไม่สามารถออกแบบและผลิตกังหันน้ำแบบ Axial flow ล่าสุดการไฟฟ้าฝ่ายผลิตร่วมกับบัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมได้ออกแบบพัฒนา และสร้างกังหันน้ำขนาดเล็กเพื่อติดตั้งท้ายเขื่อนโดยทำงานที่แรงดันระดับน้ำต่ำเพียง 2.5-3 เมตรได้ โดยมีกำลังผลิตที่ประมาณ 28 kWe และมีประสิทธิภาพร้อยละ 75 โดยอุปกรณ์หลักเกือบทั้งหมดได้แก่ใบพัด ชุดกำเนิดไฟฟ้าซึ่งดัดแปลงจากมอเตอร์ชำรุดและระบบเชิงกลเกือบทั้งหมดพัฒนาขึ้นในประเทศโดยทีมงานวิจัยและกรมอู่ทหารเรือ73

พลังงานขยะและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากขยะสามารถแบ่งออกเป็น 8 เทคโนโลยีดังนี้1) Incineration Technology เป็นเทคโนโลยีที่มีความยืดหยุ่นต่อชนิดขยะสูงทำให้ลดมวลและปริมาตรได้มากและเวลากำจัดสั้นผลิตพลังงานได้มากที่สุดและระบบใช้พื้นที่น้อยที่สุดโดยสามารถใช้งานร่วมกับ RDF แต่ใช้เงินลงทุนและO&M สูง ซึ่งขนาดเล็กสุดที่คุ้มค่าต่อการลงทุนและสามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอคือ 250 ตันต่อวันอีกทั้งเป็นเทคโนโลยีขั้นสูง ประเทศไทยยังไม่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีได้เองและมีปัญหาเรื่อง PublicPerception ทำให้ต้องมีระบบบำบัดมลพิษที่มีประสิทธิภาพ และจำเป็นต้องใช้ผู้มีความรู้เฉพาะทาง2) Gasification Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด ลดมวลและปริมาตรได้ดี ใช้เวลากำจัดสั้น ผลิตพลังงานได้มากและระบบใช้พื้นที่น้อยโดยระบบขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 MW) สามารถพัฒนาได้เองในประเทศและใช้งานร่วมกับ RDF แต่ต้องมีการจัดการขยะเบื้องต้นก่อน เช่น การทำให้ขยะอยู่ในรูปของ Refuse derived fuel (RDF) แต่ใช้เงินลงทุนและ O&M สูง และยังขาดข้อมูลอ้างอิงในเชิงพาณิชย์ ระบบขนาดใหญ่เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งประเทศไทยยังไม่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีได้เอง และค่าการลงทุนเทคโนโลยียังแพงอยู่3) Pyrolysis Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด ลดมวลและปริมาตรได้ดี ใช้เวลากำจัดสั้นผลิตพลังงานได้มากและระบบใช้พื้นที่น้อย โดยระบบขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 MW) สามารถพัฒนาได้เองในประเทศ สามารถใช้งานร่วมกับ RDF ได้ แต่ใช้เงินลงทุนและ O&M สูง และยังขาดข้อมูลอ้างอิงในเชิงพาณิชย์ระบบขนาดใหญ่เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงซึ่งประเทศไทยยังไม่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีได้เอง และค่าการลงทุนเทคโนโลยียังแพงอยู่4) Plasma Arc Technology สามารถรองรับขยะมูลฝอยหรือของเสียได้หลากหลายประเภทแม้ว่าของเสียแต่ละประเภทจะมีจุดหลอมเหลวที่ต่างกันเป็น ปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกจากระบบมีปริมาณน้อยจึงมีค่าลงทุนระบบบำบัดมลพิษทางอากาศน้อย ลดปัญหาการเกิดไดออกซินได้ รวมทั้งเกิดกระบวนการสลายสารอินทรีย์โดยใช้ความร้อนอย่างสมบูรณ์ ในห้องปฏิกรณ์ที่สองด้วย แต่การใช้งานกับขยะมูลฝอยชุมชนยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนัก โดยยังอยู่ในขั้นของการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี ซึ่งระบบขนาดใหญ่ยังมีไม่มากนักอีกทั้งระบบขนาดใหญ่เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงและประเทศไทยยังไม่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีได้เอง74

5) RDF Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด ใช้งานร่วมกับ Gasification ได้ Plant มีขนาดเล็กทำให้สามารถสร้างกระจายตามจุดต่างๆ ณ แหล่งกำเนิดขยะ และเชื้อเพลิงที่ได้ไม่จำเป็นต้องผลิตพลังงานทันทีเก็บไว้ผลิตเมื่อใดก็ได้และเป็นระบบใช้พื้นที่น้อย ที่สำคัญคือเป็นเทคโนโลยีสามารถพัฒนาได้เองในประเทศแต่ไม่เป็น stand-alone unit และยังมีกากของเสียที่ต้องรอการกำจัด ขาดข้อมูลอ้างอิงในเชิงพาณิชย์และยังไม่มีตลาดการซื้อขายเชื้อเพลิงจากขยะ ซึ่งจำเป็นต้องมีตลาดรองรับเชื้อเพลิงขยะเพราะปัจจุบันประเทศไทยยังไม่มี6) Anaerobic Digestion Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด องค์ประกอบขยะในประเทศมีสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้สูง และเทคโนโลยีไม่ซับซ้อน สามารถพัฒนาเทคโนโลยีในประเทศได้เอง (ยกเว้นระบบผลิตพลังงาน) แต่จำเป็นต้องมีการจัดการขยะที่ดี มีการคัดแยกขยะอินทรีย์ออกจากขยะประเภทอื่นๆจึงจะสามารถเดินระบบได้อย่างเต็มประสิทธิภาพของระบบได้ และต้องพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ให้ก๊าซชีวภาพสูงและทนทานสภาพแวดล้อมได้ดี ต้องสร้างตลาดให้กับสารปรับปรุงคุณภาพดินเพื่อเพิ่มรายได้ให้ระบบ7) Landfill-Gas-To-Energy Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด องค์ประกอบขยะในประเทศมีสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้สูง และเทคโนโลยีไม่ซับซ้อน สามารถพัฒนาเทคโนโลยีในประเทศได้เอง (ยกเว้นระบบผลิตพลังงาน) แต่มีปัญหาเรื่องประสิทธิภาพของก๊าซที่ได้ และมลพิษที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการควบคุมดูแลที่ไม่ถูกต้องตามหลักวิชาการ8) Bioreactor-Gas-To-Energy Technology เป็นเทคโนโลยีสะอาด องค์ประกอบขยะในประเทศมีสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้สูง แต่ยังขาดข้อมูลอ้างอิงในเชิงพาณิชย์ และระบบขนาดใหญ่เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงประเทศไทยยังไม่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีได้เองเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากขยะแสดงได้ดังรูปที่ 16รูปที่ 16 แสดงเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากขยะ [16]75

การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานจากขยะงานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานจากขยะสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มดังนี้กลุ ่มที่ 1: Anaerobic Digestion Technology Landfill-Gas-to-Energy Technology และ RefusedDerive Fuel (RDF)เทคโนโลยีในกลุ่มนี้มีความพร้อมและเหมาะสมกับประเภทของขยะในประเทศไทยใช้ได้กับแหล่งผลิตขยะขนาดเล็ก (น้อยกว่า 100 ตันต่อวัน) ถึงระดับปานกลาง (100-250 ตันต่อวัน) เทคโนโลยีเหล่านี้ควรมีระบบการคัดแยกขยะรองรับ ถึงแม้พลังงานต่อหน่วยผลิตไม่มากแต่สามารถกระจายเทคโนโลยีได้ตามพื้นที่ต่างๆมีข้อจำกัดในการนำไปใช้เช่น Anaerobic Digestion ต้องมีการคัดแยกขยะ และใช้ได้ดีกับขยะจากตลาดสดและโรงอาหาร ส่วน RDF ควรติดตั้งใกล้แหล่งกำเนิดและมีระบบคัดแยกAnaerobic Digestion Technology เป็นเทคโนโลยีที่มีความพร้อมของเทคโนโลยีและการนำไปใช้จริงแต่ยังคงต้องพึ่งเทคโนโลยีในต่างประเทศเป็นหลัก ผลิตพลังงานได้ไม่สูงมากนัก ต้องมีการคัดแยกขยะรองรับเพื่อแยกอินทรีย์สารเข้าระบบใช้ได้กับแหล่งผลิตขยะขนาดเล็กและขนาดกลาง แหล่งฝังกลบในปัจจุบันมีอยู่มาก หากต้องการผลิตพลังงาน สำหรับ Landfill-Gas-to-Energy Technology นั้น แหล่งฝังกลบส่วนใหญ่ต้องสร้างระบบดึงก๊าซมาใช้ เพื่อให้สามารถผลิตพลังงานได้เต็มที่ ทั้งนี้ยังมีข้อจำกัดด้านการพยากรณ์ปริมาณก๊าซ การทำความสะอาดก๊าซ ใช้ได้กับแหล่งผลิตขยะขนาดกลางและขนาดใหญ่ ส่วน RDF ใช้ได้กับแหล่งผลิตขยะขนาดเล็ก เพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับระบบการผลิตพลังงาน เช่น gasification ยังไม่มีตัวอย่างในประเทศไทยและยังไม่มีตลาดรองรับกลุ่มที่ 2 : Incineration Gasification Technology และ Pyrolysis Technologyเทคโนโลยีในกลุ่มที่สองเป็นเทคโนโลยีด้านความร้อนเป็นหลัก ซึ่งเทคโนโลยีนี้นิยมใช้ในต่างประเทศเนื่องจากสามารถใช้กำจัดขยะที่ลดปริมาณได้จำนวนมากได้โดยไม่ต้องคัดแยก ผลิตพลังงานต่อหน่วยได้สูงกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ เทคโนโลยีกลุ่มนี้มีการลงทุนสูง แต่สามารถใช้ได้ในแหล่งผลิตขยะขนาดใหญ่และใหญ่มากและ Incineration ต้นทุนก่อสร้างและเดินระบบสูง มีปัญหามลพิษสิ่งแวดล้อม ไม่ต้องแยกขยะ ผลิตพลังงานได้สูงกว่าเทคโนโลยีอื่น Gasification Technology นิยมใช้ในต่างประเทศ อยู่ในระดับห้องปฏิบัติการและโรงงานต้นแบบ เป็นเทคโนโลยีสะอาด ยังมีข้อจำกัดด้านการลงทุน สำหรับ Pyrolysis Technology อยู่ในระดับห้องปฏิบัติการและโรงงานต้นแบบ เป็นเทคโนโลยีสะอาด ยังมีข้อจำกัดด้านการลงทุนกลุ่มที่ 3 : Plasma Arc Technology และ Bioreactor-Gas-To-Energyเทคโนโลยีในกลุ่มนี้ยังไม่มีความพร้อมในการนำมาใช้เนื่องจากอยู่ในระดับวิจัยและพัฒนายังไม่มีการใช้ทั้งในและต่างประเทศ Plasma Arc Technology ยังอยู่ในระดับวิจัยและพัฒนา ส่วน Bioreactor-Gas-To-Energy อยู่ในระดับพัฒนาเทคโนโลยี สามารถใช้ได้กับหลุมฝังกลบเก่าที่มีปัญหาด้านน้ำชะขยะ76

ชีวมวลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องพลังงานจากชีวมวล (Biomass) เป็นพลังงานที่ได้จากอินทรีย์สารของพืชและสัตว์ โดยใช้กระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ ซึ่งสามารถจำแนกได้เป็น 3 วิธีการหลัก ได้แก่วิธีเคมีความร้อน (Thermochemical process) เป็นการแปรรูปชีวมวลให้เป็นพลังงานโดยการใช้ความร้อนจนเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่น การเผาไหม้โดยใช้ออกซิเจนหรือการสันดาป(Combustion) การเผาไหม้โดยไม่ ใช้ออกซิเจนหรือไพโรลิซิส (Pyrolysis) และการทําใหเกิดก๊าซ (Gasification)วิธีชีวเคมี (Biochemical process) เป็นการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานโดยอาศัยปฏิกิริยาทางชีวเคมีซึ่งต้องพึ่งพาจุลชีพชนิดต่างๆ เช่น แบคทีเรียและราโดยนําไปหมักจนเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นสารอินทรียที่นําไปใช้เป็นพลังงานได้ในรูปของเอทานอลและก๊าซมีเทน (CH4)วิธีปฏิกิริยาเคมี (Chemical process) เป็ นการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานโดยการใช้ ปฏิกิริยาเคมีเช่น การผลิตไบโอดีเซล (Biodiesel)สำหรับประเทศไทย ชีวมวลที่มีศักยภาพในการนำมาผลิตความร้อนและไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มคือเศษวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรและอุตสาหกรรมการเกษตรเศษวัสดุจากอุตสาหกรรมไม้แปรรูปและเฟอร์นิเจอร์และชีวมวลจากไม้โตเร็วอย่างไรก็ตาม จากการศึกษาศักยภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนจากชีวมวลประเภทต่างๆ ข้างต้น ชีวมวลในกลุ่มเศษวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรและอุตสาหกรรมการเกษตรเป็นกลุ่มที่มีศักยภาพสูงที่สุด77

พืชเกษตรที่สำคัญของประเทศไทย ได้แก่ ข้าว อ้อย ข้าวโพด ปาล์ม และมันสำปะหลัง ในแต่ละปีมีวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรและอุตสาหกรรมการเกษตรเกิดขึ้นเป็นจำนวนมากจากการศึกษาดังกล่าวพบว่าชีวมวลเหลือทิ้งจากการเกษตรที่สำคัญเช่นแกลบและชานอ้อยได้ถูกใช้ในการผลิตพลังงานเกือบเต็มศักยภาพเช่นเดียวกับเศษไม้ยางพาราเหลือทิ้งในโรงงานแปรรูปไม้และเฟอร์นิเจอร์จะมีเหลืออยู่ก็เป็นส่วนที่ตกค้างอยู่ในพื้นที่ปลูกได้แก่กิ่งขนาดเล็กตอรากไม้ซึ่งยากต่อการรวบรวมและขนส่งทำให้ต้นทุนสูงแต่ฟางข้าวใบและยอดอ้อยลำต้นข้าวโพดและทะลายปาล์มยังมีศักยภาพเหลือสำหรับใช้ผลิตพลังงานอยู่สูงเทคโนโลยีการเปลี่ยนรูปชีวมวลซึ่งเป็นพลังงานเคมีให้อยู่ในรูปพลังงานความร้อนและไฟฟ้ามีหลายประเภท โดยเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่ กระบวนการเตรียมชีวมวลก่อนการแปรรูปเป็นพลังงานกระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงาน และกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า ดังแสดงในรูปที่ 17กระบวนการเตรียมชีวมวลก่อนการแปรรูปเป็นพลังงานที่พบโดยทั่วไปได้แก่การลดขนาดโดยการตัด(Chipping) บด (Grinding) ทำให้เป็นผง (Pulverizing) อัดก้อน (Briquetting) หรืออัดเม็ด (Pelletizing)การลดความชื้นโดยการตากแห้งหรืออบแห้งในประเทศไทยยังไม่มีการผลิตชีวมวลอัดก้อนและอัดแท่งใช้ในเชิงพาณิชย์เนื่องจากมีต้นทุนที่สูงอย่างไรก็ตามในต่างประเทศมีการผลิตชีวมวลอัดก้อนโดยเฉพาะเศษไม้เพื่อลดต้นทุนค่าขนส่งในขณะเดียวกันมีการผลิตชีวมวลอัดแท่งเพื่อนำไปใช้ในหม้อต้มไอน้ำในอุตสาหกรรมเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและใช้เป็นเชื้อเพลิงเผาไหม้ให้ความร้อนในครัวเรือนเทคโนโลยีหลักที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้าโดยกระบวนการทางความร้อนเคมีได้แก่เทคโนโลยีการเผาไหม้ (Combustion) ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยีหม้อไอน้ำและกังหันไอน้ำ (Boiler and Steam turbine) เทคโนโลยีการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงหรือแก็สซิฟิเคชั่น(Gasification) เทคโนโลยีการไพโรไลซิส (Pyrolysis) และเทคโนโลยีการกำจัดมลพิษ (Emission and controls)อันเกิดจากระบบผลิตพลังงานจากชีวมวล78

รูปที่ 17 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้าจากชีวมวล [15]การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานชีวมวลปัจจุบันงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการเปลี่ยนรูปชีวมวลซึ่งเป็นพลังงานเคมีให้อยู่ในรูปพลังงานความร้อนและไฟฟ้ามีหลายประเภท ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่ กระบวนการเตรียมชีวมวลก่อนการแปรรูปเป็นพลังงาน กระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงาน และกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าหรือความร้อน จากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานชีวมวลในช่วงปี 2539-2555จำนวน 173 งานวิจัย พบว่าหน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับพลังงาน 4 หน่วยงานคือมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) มหาวิทยาลัยนเรศวร (มน.) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (มก.) และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กลุ่ม ได้แก่กลุ่มงานวิจัยที่1 การวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพวัตถุดิบ เป็นกลุ่มที่ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาศักยภาพโดยภาพรวมของชีวมวลที่จะนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนในพื้นที่ต่างๆ ของประเทศไทย และการวิเคราะห์หาวัตถุดิบชนิดใหม่ที่มีศักยภาพสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนได้กลุ่มงานวิจัยที่ 2 การศึกษากระบวนการเตรียมชีวมวลก่อนการแปรรูปเป็นพลังงาน เป็นการศึกษาหาแนวทางการปรับปรุงคุณภาพของชีวมวลชนิดต่างๆ เพื่อให้มีคุณสมบัติที่เหมาะสมในการนำมาผลิตเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้า เช่น การลดขนาดโดยการตัด (Chipping) บด (Grinding) ทำให้เป็นผง (Pulverizing)อัดก้อน (Briquetting) หรืออัดเม็ด (Pelletizing) การลดความชื้นโดยการตากแห้งหรืออบแห้ง79

กลุ่มงานวิจัยที่ 3 การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนจากชีวมวลเป็นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนากระบวนการผลิตและปรับปรุงคุณภาพเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนจากชีวมวลกลุ่มงานวิจัยที่4 การวิจัยด้านเศรษฐศาสตร์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของชีวมวล เป็นการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะการปล่อยมลพิษจากการผลิตชีวมวลประเภทต่างๆ รวมทั้งแนวทางในการลดต้นทุนและลดผลกระทบของกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนจากชีวมวลงานวิจัยโดยส่วนใหญ่ของประเทศไทยอยู่ในกลุ่มที่ 3 โดยเป็นการศึกษาหาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนจากชีวมวล รวมทั้งการพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพลังงานจากชีวมวล เช่น Gasification เป็นต้น รองลงมาเป็นงานวิจัยในกลุ่มที่ 1และ 2 คือการศึกษาศักยภาพของวัตถุดิบชีวมวลในการผลิตพลังงานและการแสวงหาวัตถุดิบชีวมวลชนิดใหม่ที่จะสามารถนำมาผลิตพลังงานได้ รวมทั้งการพัฒนากระบวนการเพิ่มคุณสมบัติของวัตถุดิบก่อนเข้ากระบวนการผลิตพลังงานเพื่อให้กระบวนการผลิตพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่วนการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของผลิตพลังงานจากชีวมวลมีอยู่ในสัดส่วนที่น้อยเมื่อเทียบกับประเด็นอื่นๆ งานวิจัยในกลุ่มนี้จะเน้นวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตพลังงานและแนวทางในการลดต้นทุนดังกล่าวแนวทางการพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีชีวมวลที่ควรส่งเสริมแบ่งตามลักษณะของงานวิจัยและพัฒนาได้เป็น 4 ด้าน คือ(1) ด้านทรัพยากรชีวมวลเน้นการศึกษาการเก็บรวบรวมและขนส่งชีวมวลที่ยังมี ศักยภาพในการนำไปผลิตพลังงาน และการศึกษาและพัฒนาองค์ความรู้ของการปลูกพืชโตเร็วเพื่อใช้ผลิตพลังงาน(2) ด้านการวิจัยและพัฒนาการเตรียมเชื้อเพลิงให้เหมาะสม เน้นงานวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับคุณลักษณะของเชื้อเพลิงชีวมวลแต่ละชนิดและจัดทำฐานข้อมูลของเชื้อเพลิงชีวมวลในประเทศไทย และการศึกษาวิจัยกระบวนการผลิตชีวมวลอัดแท่งซึ่งอาจรวมไปถึงการปรับปรุงชีวมวลก่อนอัดแท่ง(3) ด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีในการเปลี่ยนชีวมวลเป็นพลังงานที่เหมาะสมเน้นการศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบผลิตพลังงานจากชีวมวลในกลุ่มโรงงานที่มีศักยภาพและการศึกษาถึงการป้องกันและแก้ไขปัญหาเรื่องประสิทธิภาพที่ลดลง ทั้งสำหรับระบบที่ดำเนินการอยู่และระบบในอนาคต การสร้างองค์ความรู้เรื่องการเผาไหม้ร่วมระหว่างถ่านหินกับชีวมวลและการศึกษาและวิจัยผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นจากการใช้เทคโนโลยี(4) การพัฒนาเพิ่มขีดความสามารถในด้านบุคลากรและอุปกรณ์ภายในประเทศสำหรับเทคโนโลยีที่กำลังได้รับความสนใจและมีศักยภาพในการพัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์เพื่อรองรับการใช้ในอนาคตอันใกล้และพัฒนาสร้างโรงงานต้นแบบขึ้นภายในประเทศ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มศักยภาพในการผลิตเทคโนโลยีเพื่อส่งออกด้วย80

ก๊าซชีวภาพและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องก๊าซชีวภาพ (Biogas) เป็นทางเลือกหนึ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนในประเทศไทยที่มีศักยภาพสูงมีต้นทุนต่ำกว่าพลังงานหมุนเวียนประเภทอื่นและมีแหล่งวัตถุดิบที่เป็นของเสียหรือของเหลือใช้จากกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมทางการเกษตร เช่น ของเสียจากฟาร์มปศุสัตว์ น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเกษตรซึ่งปัจจุบันได้มีการนำมาใช้ประโยชน์เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพอยู่แล้ว นอกจากนี้เศษวัสดุทางการเกษตรที่มีลักษณะเป็นของเสียที่อยู่ในรูปของแข็ง และพืชปลูกเพื่อพลังงานก็จัดเป็นแหล่งวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพ ยังมีโอกาสที่จะใช้ประโยชน์เป็นพลังงานจากการผลิตก๊าซชีวภาพได้เนื่องจากเศษวัสดุเหล่านี้ที่มีความเหมาะสมในการย่อยสลายเช่นมีคาร์โบไฮเดรตเป็นองค์ประกอบสูง มีความชื้นสูง เป็นต้นสถานภาพรวมของเทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพที่มีใช้อยู่ในประเทศไทยและต่างประเทศ ดังแสดงในรูปที่ 2.13 พบว่าเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพที่มีใช้ในประเทศไทยส่วนใหญ่ในต่างประเทศมีการใช้เชิงพาณิชย์แล้ว การใช้เทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพในระดับอุตสาหกรรมของประเทศไทยในปัจจุบันมีทั้งที่เป็นการนำเข้าเทคโนโลยีจากต่างประเทศ (โดยการที่มีผู้เชี่ยวชาญต่างประเทศมาออกแบบระบบ) และการใช้เทคโนโลยีที่วิจัยพัฒนาและปรับปรุงขึ้นเองในประเทศ โดยการก่อสร้างและติดตั้งระบบทั้งหมดจะเป็นการทำงานของผู้ประกอบการในประเทศ เทคโนโลยีถังปฏิกรณืที่ยังไม่มีการใช้ในประเทศไทยนั้นส่วนใหญ่จะอยู่ในระดับการวิจัยพัฒนาในห้องปฏิการและระดับต้นแบบ เช่น ถังปฏิกรณ์แบบ EGSB, IC AMR เป็นต้น81

สาหรับวัตถุดิบที่เป็นน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร เทคโนโลยีที่นิยมในประเทศไทยส่วนใหญ่จะเป็นบ่อดินขุด เช่น เทคโนโลยีแบบบ่อคลุม และ Modified Covered lagoon เนื่องจากการระยะเวลาการก่อสร้างสั้นและเชื่อกันว่ามีการลงทุนที่ถูกกว่าการก่อสร้างถังปฏิกรณ์ ลำดับรองลงมาคือเทคโนโลยีแบบ UASBซึ่งส่วนใหญ่จะใช้กับโรงงานอุตสาหกรรมที่มีพื้นที่จำกัดและมีความพร้อมของพนักงานที่ดูแลระบบเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะอินทรีย์ในต่างประเทศนอกจากใช้เทคโนโลยีแบบฝังกลบ (Sanitary Landfill)แล้วยังมีเทคโนโลยีแบบใช้ถังปฏิกรณ์ ซึ่งมีทั้งการหมักแบบเปียก (Wet Process) ซึ่งถังปฏิกรณ์แบบ CSTRและการหมักแบบแห้ง (Dry process) สำหรับประเทศไทยการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะอินทรีย์ มีการใช้แบบระบบฝังกลบ และมีการนำเข้าเทคโนโลยีแบบ Single Stage CSTR มาใช้เป็นโครงการสาธิต แต่ยังไม่เป็นที่นิยมมากนักในกรณีของการผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบจากอินทรีย์สารที่อยู่ในรูปของแข็ง เช่น Yard Waste และพืชพลังงานต่างๆ นั้น ในต่างประเทศโดยส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีถังหมักแบบ CSTR และได้มีการเพิ่มขั้นตอนการ Pre-treatment ขึ้นมา เช่น โดยใช้ การบดย่อย (Mechanical Process) การใช้ความร้อน (ThermalProcess) การใช้กรดหรือด่าง (Acid /Alkaline Process) หรือการใช้การเติมเอนไซม์ (Enzyme andBiological Treatment) ที่เป็นลักษณะเอนไซม์ผสมในของประเทศไทยยังเป็นการวิจัยพัฒนาในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ก็มีที่เป็นการทำการวิจัยพัฒนาเชิงวิศวกรรมในระดับสาธิตโดยภาคเอกชนเอง (คือสร้างระบบขนาดใช้งานจริงและมีการปรับปรุงรูปแบบถังปฏิกรณ์เชิงวิศวกรรม) เช่น มีการใช้หลักการของบ่อหมัก Modifiedcovered lagoon ที่ปรับปรุงการจัดการกากตะกอน การกวนผสม สำหรับวัตถุดิบที่เป็น วัสดุทางการเกษตรและมีการเพิ่มขั้นตอนการ Pre-treatment แบบ mechanical หรือ บำบัดด้วยความร้อน และกรด เป็นต้นในด้านเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพส่วนของระบบการผลิตก๊าซชีวภาพ เทคโนโลยีแบบบ่อคลุม (Coveredlagoon) และ Modified Covered lagoon เป็นเทคโนโลยีที่นิยมใช้กันมากในประเทศไทยเนื่องจากสร้างได้รวดเร็ว และประเทศไทยยังไม่มีข้อจำกัดของพื้นที่ เช่นเดียวกับที่สหรัฐอเมริกาเทคโนโลยีแบบModified covered lagoon ก็เป็นที่นิยมสำหรับจัดการของเสียจากฟาร์มปศุสัตว์ตรงกันข้ามกับประเทศสหภาพยุโรป ที่นิยมใช้เทคโนโลยีแบบ CSTR ซึ่งจะมีความต้องการใช้พื้นที่น้อยกว่า ส่วนของเทคโนโลยีผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียโรงงานอุตสาหกรรม นอกจากบ่อแบบ Modified Covered Lagoon แล้วเทคโนโลยีแบบ UASB และ AFF ก็มีการใช้งานในประเทศไทย82

รูปที่ 18 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนและไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพ [15]การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพปัจจุบันงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่ การ Pre-treatmentวัตถุดิบ การผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ และการนำก๊าซชีวภาพไปประยุกต์ใช้ในกรณีต่างๆ เช่นการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนและใช้ในยานยนต์ จากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานชีวมวลในช่วงปี 2539-2555 จำนวน 134 งานวิจัย พบว่าหน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับพลังงานก๊าซชีวภาพมี 4 หน่วยงานหลักคือ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) เนื่องจากมีหน่วยงานวิจัยด้านก๊าซชีวภาพโดยเฉพาะตั้งอยู่ในหน่วยงาน รองลงมาคือ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (มก.) และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ตามลำดับ โดยงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 5 กลุ่มได้แก่กลุ่มงานวิจัยที่1 การวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพวัตถุดิบ เป็นกลุ่มที่ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาศักยภาพโดยภาพรวมของวัตถุดิบที่สามารถการผลิตก๊าซชีวภาพ เช่น ของเสียจากฟาร์มปศุสัตว์ น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเกษตรและอาหาร เศษวัสดุจากพื้นที่การเกษตร รวมถึงเศษวัสดุจากอุตสาหกรรมเกษตร และพืชปลูกเพื่อพลังงาน (วัชพืชและพืชไร่โตเร็ว) ในพื้นที่ต่างๆ ของประเทศไทย และการวิเคราะห์หาวัตถุดิบชนิดใหม่ที่มีศักยภาพสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพได้83

กลุ่มงานวิจัยที่ 2 การศึกษากระบวนการเตรียมวัตถุดิบก่อนการแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพ เป็นการศึกษาหาแนวทางการปรับปรุงคุณภาพ (Pre-treatment) ของวัตถุดิบชนิดต่างๆ เพื่อให้มีคุณสมบัติที่เหมาะสมในการนำมาผลิตเป็นก๊าซชีวภาพกลุ่มงานวิจัยที่ 3 การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ เป็นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนากระบวนการผลิตและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบชนิดต่างๆกลุ่มงานวิจัยที่ 4 การศึกษาแนวทางการปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพ เป็นการวิจัยเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของก๊าซชีวภาพให้เหมาะสมแก่การนำไปประยุกต์ใช้ในรูปแบบต่างๆ เช่นการผลิตพลังงานไฟฟ้าพลังงานความร้อน และใช้ในยานยนต์กลุ่มงานวิจัยที่5 การวิจัยด้านเศรษฐศาสตร์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของชีวมวล เป็นการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะการปล่อยมลพิษจากการผลิตก๊าซชีวภาพประเภทต่างๆรวมทั้งแนวทางในการลดต้นทุนและลดผลกระทบของกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพงานวิจัยโดยส่วนใหญ่ของประเทศไทยอยู่ในกลุ่มที่ 3 โดยเป็นการศึกษาหาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพใหม่ๆ และการปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพลังงานจากชีวมวล รองลงมาเป็นงานวิจัยในกลุ่มที่ 1 คือการศึกษาศักยภาพและการแสวงหาวัตถุดิบชนิดใหม่เพื่อใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพส่วนการศึกษาในกลุ่มที่ 2 กลุ่มที่ 4 และกลุ่มที่ 5 มีอยู่ในสัดส่วนที่น้อยเมื่อเทียบกับประเด็นอื่นๆการส่งเสริมเพื่อให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีไปสู่เชิงพานิชย์มากขึ้น ควรส่งเสริมการวิจัยพัฒนาระดับต้นแบบ และระดับสาธิตมากขึ้น และควรส่งเสริมให้มีการสร้างมาตรฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพทั้งด้านการสร้างและการดูแลระบบ นอกจากนี้ควรส่งเสริมให้มีการฝึกอบรมให้ผู้ประกอบการหรือบุคลากรที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพอย่างสม่ำเสมอในทุกระดับ และเพื่อให้มีการสร้างความสามารถและสนับสนุนการผลิตอุปกรณ์ เครื่องจักร เกี่ยวกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพ ทั้งการผลิต ใช้ประโยชน์ การควบคุมและเกี่ยวกับความปลอดภัย ในประเทศ ควรที่จะริเริ่มให้มีหน่วยงานทดสอบและการให้การรับรองมาตรฐานของเทคโนโลยีด้านก๊าซชีวภาพ นอกจากนั้นควรมีมีมาตรการกระตุ้นให้ใช้หรือวิจัยเพื่อเทคโนโลยีใหม่ให้ส ำหรับผู้ประกอบการก็จะเป็นส่วนช่วยให้มีการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีมากขึ้น84

เอทานอลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเอทานอล (Ethanol) เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกสำหรับใช้ทดแทนน้ำมันเบนซินในภาคขนส่ง การผลิตเอทานอลนั้นขึ้นกับประเภทของวัตถุดิบที่ใช้ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทคือวัตถุดิบที่เป็นกลุ่มของน้ำตาลได้แก่น้ำอ้อยและกากน้ำตาลซึ่งวัตถุดิบในกลุ่มนี้สามารถผ่านเข้าสู่กระบวนการหมักด้วยยีสต์ได้เลยโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการปรับสภาพใดๆ ส่วนวัตถุดิบกลุ่มที่ 2 คือกลุ่มของแป้ง ได้แก่ มันสำปะหลัง ข้าวโพดและข้าว ซึ่งในกระบวนการผลิตเอทานอลแป้งต้องถูกย่อยให้ได้น้ำตาลก่อนที่จะผ่านเข้าสู่กระบวนการหมักด้วยยีสต์เพื่อเปลี่ยนน้ำตาลเป็นเอทานอลและวัสดุกลุ่มสุดท้ายคือวัตถุดิบที่เป็นเซลลูโลสได้แก่ฟางข้าวกากอ้อยและซังข้าวโพดซึ่งการผลิตเอทานอลจะต้องใช้ 3 ขั้นตอนคือการบำบัดเบื้องต้น (Pretreatment) เพื่อแตกพันธะที่เซลลูโลสจับกับสารประกอบอื่นๆออกให้สามารถย่อยได้ง่ายขึ้นจากนั้นจึงทำการย่อย (ด้วยกรดหรือเอนไซม์)และทำการหมักให้เกิดเอทานอลเป็นกระบวนการสุดท้าย ปัจจุบันวัตถุดิบของประเทศไทยที่มีศักยภาพในการผลิตเอทานอลคือมันสำปะหลัง และอ้อย (หรือกากน้ำตาล)เอทานอลเกิดจากการแปรสภาพน้ำตาล (กลูโคสและซูโครส) ผ่าน Embden-Meyerhof-Parnaspathway หรือ glycolysis pathway ของจุลินทรีย์จำพวกยีสต์ ดังนั้นน้ำอ้อยและกากน้ำตาลจึงเป็นวัตถุดิบที่ง่ายต่อการหมักเพื่อผลิตเอทานอล ในขณะที่วัตถุดิบที่มีแป้งเป็นองค์ประกอบหลัก เช่น มันสำปะหลังหากทำการย่อยแป้งก็จะได้น้ำตาลกลูโคสและหมักเป็นเอทานอลได้เช่นเดียวกัน นอกจากนั้น เอทานอลในรุ่นที่ 285

(2ndGeneration Ethanol) ยังสามารถผลิตได้จากวัตถุดิบประเภทเซลลูโลสได้อีกด้วย เทคโนโลยีการผลิตเอทานอลจากชีวมวลนั้นจะขึ้นกับประเภทของวัตถุดิบที่ใช้เพื่อผลิตเอทานอลรายละเอียดความแตกต่างของกระบวนการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบแต่ละประเภทมีรายละเอียดดังนี้1) วัตถุดิบที่เป็นกลุ่มของนำ้ำตาลได้แก่นำ้ำอ้อยและกากนำ้ำตาลยีสต์สามารถใช้วัตถุดิบประเภทนี้ได้เลยโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการปรับสภาพใดๆ2) วัตถุดิบที่เป็นกลุ่มของแป้งได้แก่มันสำปะหลังข้าวโพดและข้าวในกระบวนการผลิตเอทานอลแป้งจะถูกย่อยให้ได้นำ้ำตาลกลูโคสซึ่งเป็นนำ้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวเพื่อให้ยีสต์เปลี่ยนนำ้ำตาลเป็นเอทานอลซึ่งการย่อยแป้งประกอบด้วย 2 ขั้นตอน คือการย่อยครั้งแรก (Liquefaction) ขั้นตอนนี้จะใช้กรดหรือเอนไซม์กลุ่มแอลฟาอะมิเลส (alpha-amylase)ในการย่อยแป้งให้ได้โมเลกุลขนาดเล็กลงและมีความหนืดลดลงของเหลวที่ได้จะมีค่าสมมูลเด็กโทรส(Dextroseequivalent, DE) อยู่ในช่วงร้อยละ 10-15 เรียกว่ามอลโตเด็กซ์ทรินการย่อยครั้งสุดท้าย (Saccharification) ขั้นตอนนี้จะใช้เอนไซม์กลูโคอะมิเลส (glucoamylase)เข้าไปย่อยต่อให้ได้น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวก่อนที่จะเข้ากระบวนการหมักซึ่งยีสต์จะเปลี่ยนน้ำตาลเป็นเอทานอล3) วัตถุดิบที่เป็นกลุ่มของเซลลูโลสได้แก่ ฟางข้าว กากอ้อย และซังข้าวโพด วัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลสประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญ 3 ชนิดคือเซลลูโลส (cellulose) เฮมิเซลลูโลส(hemicellulose) ลิกนิน (lignin) และสารประกอบอื่นๆเซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ของนำ้ำตาลกลูโคสต่อกันเป็นสายยาวและอยู่ในรูปผลึกมีลักษณะเป็นเส้นใยเหนียวและไม่ละลายนำ้ำเฮมิเซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ของนำ้ำตาลเพนโตส (pentose) หลายชนิดเช่นไซโลส (xylose) แมนโนส (mannose) และอะราบิโนส(arabinose) ส่วนลิกนินเป็นพอลิเมอร์ของ Phenylpropane ทนต่อการย่อยสลายอย่างมากการผลิตเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลสประกอบด้วยขั้นตอนหลัก 3 ขั้นตอนดังนี้การทำ Pretreatment เป็นการแตกพันธะที่เซลลูโลสจับกับสารประกอบอื่นๆออกเพื่อให้เอนไซม์เซลลูเลส (cellulase) สามารถเข้าถึงและย่อยเซลลูโลสได้ง่ายขึ้นวิธีการทำ Pretreatment มีหลายวิธีทั้งวิธีทางเคมีได้แก่การย่อยด้วยกรดเจือจาง ย่อยด้วยกรดเข้มข้น การย่อยด้วยโอโซนและย่อยด้วยด่างเป็นต้นวิธีทางกายภาพได้แก่การระเบิดด้วยไอน้ำ (steam explosion) เป็นต้น หรืออาจใช้ทั้ง 2 วิธีร่วมกันได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุดิบเป็นสำคัญ86

การย่อย (Enzyme hydrolysis) มี 2 วิธีคือการย่อยด้วยกรดและการย่อยด้วยเอนไซม์การย่อยด้วยกรดจะมี 2 ขั้นตอนขั้นตอนแรกจะเป็นการย่อยเฮมิเซลลูโลสให้ได้น้ำตาลเพนโตสจากนั้นขั้นที่ตอนสองจะเป็นการย่อยเซลลูโลสให้ได้น้ำตาลกลูโคสส่วนการย่อยด้วยเอนไซม์เทคโนโลยีที่ใช้ปัจจุบันคือ SimultaneousSacharification and Fermentation (SSF) เป็นการรวมการย่อยและการหมักในถังหมักเดียวกันการหมักนำ้ำตาลที่ได้ให้เป็นเอทานอลโดยใช้จุลินทรีย์จำพวกยีสต์ปัจจุบันการผลิตเอทานอลในระดับอุตสาหกรรมใช้วัตถุดิบประเภทแป้งและน้ำตาล ส่วนวัตถุดิบเซลลูโลสซึ่งมีศักยภาพสูงได้รับความสนใจทั่วโลก และมีการวิจัยและพัฒนาจนถึงขั้นที่มีการสร้างโรงงานต้นแบบ/สาธิตแล้วรูปที่ 19 แสดงถึงเทคโนโลยีต่างๆ ที่ใช้ในแต่ละขั้นตอนการผลิตเอทานอลจากชีวมวล ซึ่งจำแนกเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในปัจจุบันทั้งในประเทศไทยและต่างประเทศ และเทคโนโลยีที่พัฒนาและคาดว่าจะมีการใช้งานในอนาคตรูปที่ 19 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงเอทานอล [15]การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเอทานอลปัจจุบันงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเชื้อเพลิงเอทานอลเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่การเพิ่มประสิทธิภาพการเพาะปลูกวัตถุดิบ กระบวนการผลิตเอทานอล และการศึกษาผลกระทบของการใช้เอทานอลกับยานยนต์ รวมทั้งแนวทางการส่งเสริมการใช้เอทานอล จากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานชีวมวลในช่วงปี 2539-2555 จำนวน 305 งานวิจัย พบว่าหน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับเอทานอลมี 3 หน่วยงานหลักคือ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย รองลงมาคือมหาวิทยาลัยขอนแก่น (มข.) ซี่งเป็น87

หน่วยงานที่อยู่ใกล้เคียงกับพื้นที่เพาะปลูกพืชพลังงานสำหรับผลิตเอทานอลทั้งอ้อยและมันสำปะหลังและมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) ตามลำดับ โดยงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น4 กลุ่ม ได้แก่กลุ่มงานวิจัยที่1 การวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพวัตถุดิบ เป็นกลุ่มที่ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาศักยภาพโดยภาพรวมของวัตถุดิบที่สามารถการผลิตเอทานอล เช่น การวิเคราะห์ศักยภาพของพื้นที่ในการปลูกพืชรวมทั้งการศึกษาแนวทางในการบริหารจัดการด้าน Logistic ในการรวบรวมวัตถุดิบเพื่อนำมาผลิตเอทานอลการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตวัตถุดิบ เช่น การพัฒนาปรับปรุงพันธุ์พืช นอกจากนั้นยังมีการวิเคราะห์หาวัตถุดิบชนิดใหม่ที่มีศักยภาพสามารถน ำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอลในรุ่นที่ 2 เช่น Lignocellulosic ethanolเป็นต้นกลุ่มงานวิจัยที่ 2 การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตเอทานอล เป็นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนากระบวนการผลิตและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆกลุ่มงานวิจัยที่ 3 การศึกษาแนวทางการประยุกต์ใช้เอทานอลกับยานยนต์ เป็นการวิจัยเพื่อศึกษาผลกระทบของเครื่องยนต์ต่อการใช้เอทานอลผสมกับน้ำมันเบนซินในสัดส่วนต่างๆ รวมทั้งการส่งเสริมให้ใช้เอทานอลแทนน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์ดีเซลกลุ่มงานวิจัยที่ 4 การวิจัยด้านเศรษฐศาสตร์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตเอทานอลเป็นการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะการปล่อยมลพิษจากการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบและเทคโนโลยีประเภทต่างๆ รวมทั้งแนวทางในการลดต้นทุนและลดผลกระทบจากการผลิตเอทานอลงานวิจัยโดยส่วนใหญ่ของประเทศไทยอยู่ในกลุ่มที่ 1 และ 2 โดยเป็นการศึกษาหาศักยภาพของวัตถุดิบชนิดต่างๆ ในการผลิตเอทานอลและการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ โดยเฉพาะวัตถุดิบที่ไม่ได้ใช้เป็นพืชอาหาร ในขณะที่งานวิจัยในกลุ่มที่ 3 และ 4 มีสัดส่วนของงานวิจัยน้อยกว่าโดยเฉพาะการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนการผลิตและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวัฏจักรการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆแนวทางในการส่งเสริมงานวิจัยและพัฒนาสำหรับการผลิตเอทานอลแบ่งได้เป็น 5 ด้าน ดังนี้ด้านที่ 1 การพัฒนาพันธุ์พืชและเขตกรรมพืชที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การพัฒนาและปรับปรุงพันธุ์พืช อันได้แก่ มันสำปะหลังและอ้อยโตเร็ว ที่ให้ผลผลิตและปริมาณแป้งและน้ำตาลสูง โดยทำการคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์ทั้งโดยวิธีดั้งเดิมและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวโมเลกุลเช่น Marker-assisted selection เพื่อให้ได้สายพันธุ์ที่เหมาะสมกับประเทศไทย2) การพัฒนาการจัดการเขตกรรมพืช และถ่ายทอดความรู้เรื่องการปลูก เก็บเกี่ยว และดูแลรักษาแก่เกษตรกรเพื่อให้ได้มาตรฐาน GAP88

3) การจัดการบริหารพื้นที่เพาะปลูกอย่างมีประสิทธิภาพ (Precision farming) เช่น การใช้เทคโนโลยี GISในการวางแผนการเพาะปลูก4) กำหนดแผนการผลิตและแผนส่งเสริมการปลูกอ้อยและมันสำปะหลังที่สมดุลกับความต้องการเพื่อรักษาระดับราคาของวัตถุดิบไม่ให้ผันผวนมากจนเกินไป รวมทั้งเพิ่มผลผลิตต่อไร่เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาด้านพื้นที่เพาะปลูกด้านที่ 2 การพัฒนา Logistics ของการเก็บรวบรวมและขนส่งวัตถุดิบ โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การเลือกชนิดของพืชพลังงานที่เหมาะสมกับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ละชนิดในประเทศโดยอาศัยข้อมูลศักยภาพในด้านต่างๆ เช่นผลผลิตต่อพื้นที่ อัตราการเจริญเติบโต ต้นทุนการเก็บเกี่ยว และความเป็นไปได้ในการนำไปใช้2) การศึกษาหาวิธีการรวบรวมวัตถุดิบที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงคุณภาพของวัตถุดิบที่ส่งถึงโรงงานขนาดและการกระจายตัวของแหล่งเพาะปลูกควบคู่กับตำแหน่งที่ตั้งของโรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ รวมทั้งประเมินค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นต่อหน่วยน้ำหนักที่ขนส่งด้านที่ 3 การพัฒนากระบวนการผลิตและโรงงานต้นแบบเพื่อให้มีการใช้วัตถุดิบอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การพัฒนากระบวนการย่อยแป้งให้เป็นน้ ำตาลและหมักเอทานอลพร้อมกันสำหรับวัตถุดิบมันสำปะหลังเพื่อลดการใช้พลังงานและลดการปนเปื้อนในขั้นตอนเปลี่ยนแป้งเป็นน้ ำตาล รวมทั้งการพัฒนาเอนไซม์ที่สามารถย่อยแป้งดิบเพื่อลดการใช้พลังงานในกระบวนการผลิต2) การพัฒนากระบวนการและระบบการผลิตเอทานอลที่สามารถใช้วัตถุดิบได้หลากหลายหรือใช้วัตถุดิบที่มีราคาถูกลง เช่น หัวมันสดบดแทนที่แป้งหรือมันเส้น เพื่อให้สามารถเลือกวัตถุดิบที่มีราคาถูกและมีความเหมาะสมในช่วงเวลาต่างๆ3) การคัดเลือกและปรับปรุงสายพันธุ์ยีสต์ด้วยเทคโนโลยีชีวโมเลกุลที่ทำให้สามารถทนอุณหภูมิและความเข้นข้นเอทานอลได้สูง4) การพัฒนาระบบควบคุมการทำงานของการเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลและการหมักเป็นเอทานอล5) การพัฒนาระบบการหมักที่สามารถผลิตเอทานอลที่ความเข้มข้นสูงขึ้นซึ่งส่งผลในการลดต้นทุนในขั้นตอนการทำเอทานอลให้บริสุทธิ์ เช่นวิธีการใช้วัตถุดิบปริมาณมากในถังหมัก เช่น High Solid LoadingFermentation สำหรับวัตถุดิบประเภทมันสำปะหลัง6) การพัฒนาการใช้ประโยชน์จากน้ำทิ้งของโรงงานผลิตเอทานอลทั้งเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อใช้เป็นพลังงานหรือนำไปผลิตเป็นปุ๋ยแล้วนำกลับไปใช้ในไร่เพาะปลูก7) การพัฒนาการใช้ประโยชน์จากกากของแข็งที่เหลือจากการหมัก รวมถึง by-product อื่นจากกระบวนการเพื่อเพิ่มมูลค่าของกระบวนการผลิตเอทานอลในภาพรวม89

8) ส่งเสริมให้โรงงานน้ำตาลลงทุนผลิตเอทานอล โดยตั้งโรงงานในบริเวณเดียวกันเพื่อลดความเสี่ยงด้านการลงทุน9) การพัฒนาโรงงานต้นแบบที่บูรณาการผลิตแป้งมันสำปะหลังและเอทานอลเข้าด้วยกัน หรือเพื่อการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบอื่นๆเพื่อสร้าง Engineering know-howด้านที่ 4 การพัฒนางานวิจัยพื้นฐานเพื่อผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพ โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การพัฒนากระบวนการปรับสภาพ (Pretreatment) เซลลูโลสด้วยไอน้ำ หรือน้ำอัดความดันโดยอาจทำงานร่วมกับการใช้ตัวทำละลาย หรือกรดคาร์บอนิก2) การพัฒนาสายพันธุ์ยีสต์ที่สามารถเปลี่ยนน้ำตาลประเภทเพนโตสเป็นเอทานอลได้3) การใช้เทคโนโลยีชีวโมเลกุลพัฒนาเอนไซม์เพื่อเปลี่ยนเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาล (Cellulose enzyme)ได้อย่างมีประ สิทธิภาพและราคาถูก4) การพัฒนาโรงงานต้นแบบขนาดเล็กเพื่อสะสม Engineering know-how สำหรับการขยายขนาดด้านที่ 5 การวิจัยเชิงนโยบายโดยเฉพาะการศึกษาต้นทุนและแนวทางในการลดต้นทุนการผลิตเอทานอล รวมทั้งมาตรการส่งเสริมให้มีการใช้เอทานอลเพิ่มมากขึ้น โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การวิจัยเพื่อให้ได้โครงสร้างราคาที่เหมาะสมทั้งของวัตถุดิบและเชื้อเพลิงชีวภาพ2) การวิจัยเพื่อให้ได้แนวทางในการบริหารจัดการอุปสงค์และอุปทานของวัตถุดิบและเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ละชนิดให้มีความเหมาะสม3) การพัฒนาแนวทางและวิธีจัดการเพื่อทำให้อุตสาหกรรมการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั้งวงจรมีความยั่งยืนโดยไม่กระทบต่อความมั่นคงด้านอาหารและการใช้พื้นที่4) กำหนดมาตรการรองรับเพื่อบรรเทาปัญหาของรถยนต์รุ่นเก่าที่อาจได้รับผลกระทบเมื่อมีการประกาศใช้ E10/95 ทั่วประเทศ เช่น การช่วยเหลือผู้บริโภคด้วยการเปลี่ยนอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนโดยไม่คิดราคาหรือในราคาถูก90

ไบโอดีเซลและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องไบโอดีเซลคือสารประกอบโมโนอัลคิลเอสเตอร์(Mono alkyl ester) ซึ่งเป็นผลผลิตจากปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน (Transesterifcation) ของน้ำมันพืชหรือสัตว์ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ประเภท ไตรกลีเซอไรด์(Triglyceride) ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดหรือเบส จะได้ผลิตผลเป็นเอสเตอร์(Ester) และผลิตภัณฑ์ผลพลอยได้กลีเซอรอล (Glycerol)ปฏิกิริยาการเกิดเมทิลเอสเตอร์มีสองปฏิกิริยาหลักๆคือปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันและปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันโดยรายละเอียดของแต่ละเทคโนโลยีมีดังนี้1) ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน เป็นกระบวนการที่นิยมใช้มากที่สุดในการผลิตเมทิลเอสเตอร์โดยไตรกลีเซอไรด์จะกลายเป็นเอสเตอร์ด้วยการทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ที่มากเกินพอซึ่งมีตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดอัลคาไลน์ละลายอยู่เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ภายใต้เงื่อนไขที่ต้องมีการขจัดกรดไขมันอิสระ (free fatty acid) ออกจากน้ำมัน (ปริมาณกรดไขมันอิสระไม่ควรเกินร้อยละ 1) ปัจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยีผลิตไบโอดีเซลมีหลายวิธี คือกระบวนการผลิตแบบพื้นฐานกระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันโดย continuous deglycerolization processกระบวนการทรานส์เอสเตริฟิเคชันโดยใช้เอนไซม์ไลเปสกระบวนการทรานส์เอสเตริฟิเคชันภายใต้สภาวะเหนือวิกฤตยิ่งยวดกระบวนการทรานส์เอสเตริฟิเคชันโดยการใช้เทคโนโลยีไมโครเวฟกระบวนการทรานเอสเตริฟิเคชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็ง2) ปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชัน (Esterification) เป็นปฏิกิริยาของกรดไขมันทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยากรดจำพวกกรดซัลฟิวริกช่วยเร่งปฏิกิริยาในปัจจุบันได้มีการพัฒนากระบวนการที่ควบรวมปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันและปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันเข้าด้วยกันในระบบผลิตเรียกว่ากระบวนการสองปฏิกิริยา (Two stage process) ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้กับวัตถุดิบที่มีกรดไขมันอิสระสูงทุกชนิดโดยในขั้นตอนแรกกรดไขมันอิสระจะถูกใช้ไปในปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชันแล้วจึงแยกกรดออกมาโดยการดึงออกและการปรับสภาพให้เป็นกลางด้วยด่าง (neutralization) ในขั้นตอนที่สองนั้นเป็นการทำปฏิกิริยาต่อโดยใช้91

ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันภายใต้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นด่างนอกจากนั้นยังมีการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็ง รวมถึงเอนไซม์ไลเปสเพื่อใช้ทดแทนตัวเร่งปฏิกิริยากรดจำพวกกรดซัลฟิวริกซึ่งก่อให้เกิดปัญหาการกัดกร่อนต่อระบบการผลิตอนึ่งนอกเหนือจาก 2 ปฏิกิริยาดังกล่าวในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อผลิตไบโอดีเซลเช่นกัน ได้แก่ กระบวนการเลี้ยงสาหร่ายเพื่อผลิตน้ำมันและกระบวนการHydrogenatedbiodiesel (ใช้ก๊าซไฮโดรเจนในการแปรสภาพไตรกลีเซอไรด์และกรดไขมันไปเป็นเชื้อเพลิง)ในส่วนของไบโอดีเซลนั้น วัตถุดิบที่มีความเป็นไปได้สำหรับใช้ผลิตไบโอดีเซล ได้แก่ ปาล์มน้ำมัน สบู่ดำมะพร้าว และน้ำมันพืชใช้แล้ว โดยวัตถุดิบที่มีศักยภาพสูงสุด คือ ปาล์มน้ำมัน สำหรับการปลูกสบู่ดำนั้นปัจจุบันมีต้นทุนสูงไม่จูงใจเกษตรกร และต้นทุนการผลิตไบโอดีเซลก็สูงเช่นกัน ในส่วนของการใช้มะพร้าวเป็นวัตถุดิบผลิตไบโอดีเซลนั้นต้องเผชิญกับภาวะผันผวนของราคาผลิตภัณฑ์มะพร้าวและต้นทุนการเก็บที่สูง ส่วนน้ำมันพืชใช้แล้วมีปริมาณน้อยมากจนไม่มีนัยสำคัญเทคโนโลยีต่างๆ ที่ใช้ในแต่ละขั้นตอนการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ แสดงได้ดังรูปที่ 20โดยจำแนกเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในปัจจุบัน และเทคโนโลยีที่พัฒนาและคาดว่าจะมีการใช้งานในอนาคต เทคโนโลยีที่ใช้กับปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชั่นแบ่งเป็นกลุ่มที่ใช้สารเร่งปฏิกิริยา ได้แก่ กระบวนการ Conventional(Base/acid catalysis), Continuous deglycerolization, Lipase-catalysis และ Microwave และกลุ่มที่ไม่ใช้สารเร่งปฏิกิริยาคือ Supercritical methanol ส่วนปฏิกิริยาเอสเตอริฟิเคชั่น จะแบ่งเป็นแบบกะ (Batch)และต่อเนื่อง (Continuous) เมื่อวัตถุดิบทำปฏิกิริยาแล้วสารประกอบที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีจะถูกแยกเป็นสองส่วนคือ ส่วนของเมทิล/เอทิลเอสเตอร์ดิบ ซึ่งจะถูกทำให้บริสุทธิ์ขึ้นให้ได้ตามมาตรฐานไบโอดีเซลรวมถึงแยกแอลกอฮอล์ที่ตกค้างออกเพื่อนำกลับไปใช้งานใหม่ และส่วนกลีเซอรอลดิบ ซึ่งเป็นผลิตผลพลอยได้และสามารถทำให้บริสุทธิ์ขึ้นเพื่อจำหน่ายต่อไปรูปที่ 20 สถานภาพของเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซล [15]92

การวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีไบโอดีเซลปัจจุบันงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเชื้อเพลิงเอทานอลเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่การเพิ่มประสิทธิภาพการเพาะปลูกวัตถุดิบ กระบวนการผลิตเอทานอล และการศึกษาผลกระทบของการใช้เอทานอลกับยานยนต์ รวมทั้งแนวทางการส่งเสริมการใช้เอทานอล จากการรวบรวมข้อมูลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานชีวมวลในช่วงปี 2539-2555 ำนวน จ 278 งานวิจัยพบว่าหน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับไบโอดีเซลมี 3 หน่วยงานหลักคือ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (มอ.)เนื่องจากแหล่งเพาะปลูกปาล์มน้ำมันซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไบโอดีเซลในประเทศไทยอยู่ทางภาคใต้รองลงมาคือจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยเกษตร (มก.) ตามลำดับ โดยงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กลุ่ม ได้แก่กลุ่มงานวิจัยที่1 การวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพวัตถุดิบ เป็นกลุ่มที่ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาศักยภาพโดยภาพรวมของวัตถุดิบที่สามารถการผลิตไบโอดีเซล เช่น การวิเคราะห์ศักยภาพของพื้นที่ในการปลูกพืชรวมทั้งการศึกษาแนวทางในการบริหารจัดการด้าน Logistic ในการรวบรวมวัตถุดิบเพื่อนำมาผลิตไบโอดีเซลการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตวัตถุดิบ เช่น การพัฒนาปรับปรุงพันธุ์พืช นอกจากนั้นยังมีการวิเคราะห์หาวัตถุดิบชนิดใหม่ที่มีศักยภาพสามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลในรุ่นใหม่ เช่น สบู่ดำและสาหร่ายเป็นต้นกลุ่มงานวิจัยที่ 2 การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซล เป็นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนากระบวนการผลิตและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆกลุ่มงานวิจัยที่ 3 การศึกษาแนวทางการประยุกต์ใช้ไบโอดีเซลกับยานยนต์ เป็นการวิจัยเพื่อศึกษาผลกระทบของเครื่องยนต์ต่อการใช้ไบโอดีเซลผสมกับน้ำมันดีเซลในสัดส่วนต่างๆ รวมทั้งการส่งเสริมให้ใช้ไบโอดีเซลในเครื่องจักรทางการเกษตรและยานยนต์อื่น เช่น เรือประมง เป็นต้นกลุ่มงานวิจัยที่ 4 การวิจัยด้านเศรษฐศาสตร์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตไบโอดีเซลเป็นการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะการปล่อยมลพิษจากการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบและเทคโนโลยีประเภทต่างๆ รวมทั้งแนวทางในการลดต้นทุนและลดผลกระทบจากการผลิตไบโอดีเซลงานวิจัยโดยส่วนใหญ่ของประเทศไทยอยู่ในกลุ่มที่ 1 และ 2 โดยเป็นการศึกษาหาศักยภาพของวัตถุดิบชนิดต่างๆ ในการผลิตไบโอดีเซลและการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆโดยเฉพาะวัตถุดิบที่ไม่ได้ใช้เป็นพืชอาหาร ในขณะที่งานวิจัยในกลุ่มที่ 3 และ 4 มีสัดส่วนของงานวิจัยน้อยกว่าโดยเฉพาะการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนการผลิตและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวัฏจักรการผลิตไบโอดีเซลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ93

แนวทางในการส่งเสริมงานวิจัยและพัฒนาสำหรับการผลิตไบโอดีเซลแบ่งได้เป็น 5 ด้าน ดังนี้ด้านที่ 1 การพัฒนาพันธุ์พืชและเขตกรรมพืชที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การพัฒนาและปรับปรุงพันธุ์พืช ได้แก่ ปาล์มน้ำมัน สบู่ดำ และสาหร่ายขนาดเล็ก ที่ให้ผลผลิตน้ำมันสูง โดยทำการคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์ทั้งโดยวิธีดั้งเดิมและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวโมเลกุล เช่นMarker-assisted selection เพื่อให้ได้สายพันธุ์ที่เหมาะสมกับประเทศไทย2) การพัฒนาการจัดการเขตกรรมพืช และถ่ายทอดความรู้เรื่องการปลูก เก็บเกี่ยว และดูแลรักษาแก่เกษตรกรเพื่อให้ได้มาตรฐาน GAP3) การจัดการบริหารพื้นที่เพาะปลูกอย่างมีประสิทธิภาพ (Precision farming) เช่น การใช้เทคโนโลยีGIS ในการวางแผนการเพาะปลูก4) กำหนดแผนการผลิตและแผนส่งเสริมการปาล์มน้ำมันที่สมดุลกับความต้องการเพื่อรักษาระดับราคาของวัตถุดิบไม่ให้ผันผวนมากจนเกินไป รวมทั้งเพิ่มผลผลิตต่อไร่เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาด้านพื้นที่เพาะปลูกด้านที่ 2 การพัฒนา Logistics ของการเก็บรวบรวมและขนส่งวัตถุดิบ โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การเลือกชนิดของพืชพลังงานที่เหมาะสมกับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ละชนิดในประเทศโดยอาศัยข้อมูลศักยภาพในด้านต่างๆ เช่นผลผลิตต่อพื้นที่ อัตราการเจริญเติบโต ต้นทุนการเก็บเกี่ยว และความเป็นไปได้ในการนำไปใช้2) การศึกษาหาวิธีการรวบรวมวัตถุดิบที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงคุณภาพของวัตถุดิบที่ส่งถึงโรงงานขนาดและการกระจายตัวของแหล่งเพาะปลูกควบคู่กับตำแหน่งที่ตั้งของโรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ รวมทั้งประเมินค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นต่อหน่วยน้ำหนักที่ขนส่งด้านที่ 3 การพัฒนากระบวนการผลิตและโรงงานต้นแบบเพื่อให้มีการใช้วัตถุดิบอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) พัฒนากระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มซึ่งบูรณาการกระบวนการผลิตเข้ากับกระบวนการสกัดน้ำมันพืช เพื่อต่อยอดสู่การออกแบบและสร้างโรงงานในลักษณะดังกล่าว2) การพัฒนาสายพันธุ์ปาล์มโดยใช้เทคโนโลยีการปรับปรุงสายพันธุ์โดยวิธีดั้งเดิม และใช้เทคนิคทางอณูชีววิทยา รวมถึงการบริหารจัดการพื้นที่เพาะปลูก3) การพัฒนากระบวนการผลิตไบโอดีเซลด้วยเทคโนโลยีใหม่ซึ่งสามารถเปลี่ยนส่วนที่เป็นวัตถุดิบที่มีกรดไขมันอิสระสูงเป็นไบโอดีเซล เช่นการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือเอนไซม์ตรึงรูปที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้4) การพัฒนาต่อยอดการใช้ประโยชน์จาก Crude glycerol ที่ได้จากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล เช่นเพื่อการผลิตก๊าซชีวภาพ หรือสารเคมีเพิ่มมูลค่า รวมถึงพัฒนากระบวนการทำกลีเซอรีนให้บริสุทธิ์ เพื่อนำ94

ไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ อย่างกว้างขวางขึ้น รวมทั้งวิจัยและพัฒนาการเก็บกลับ (Recover)แอลกอฮอล์ที่ใช้ในการผลิตไบโอดีเซลและการใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้กลีเซอรีน เพื่อลดต้นทุนการผลิต5) การพัฒนากระบวนการสกัดน้ำมันปาล์มแบบใหม่ที่ไม่ใช้ไอน้ำซึ่งสามารถใช้กับโรงงานขนาดเล็กขนาดชุมชนได้ดีด้านที่ 4 การพัฒนางานวิจัยพื้นฐานเพื่อผลิตไบโอดีเซลด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพโดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การศึกษาวิจัยการผลิตไบโอดีเซลโดยใช้ไมโครเวฟ และสารเร่งปฏิกิริยาใหม่ๆ ที่มีศักยภาพ2) พัฒนาโรงงานต้นแบบขนาดเล็กที่ใช้เทคโนโลยีใหม่ที่มีศักยภาพ เพื่อศึกษาและรวบรวมข้อมูลทางวิศวกรรม3) พัฒนาวัตถุดิบอื่นๆที่มีศักยภาพในการใช้ผลิตไบโอดีเซล เช่นสาหร่าย รวมถึงเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเช่นการจัดการการผลิต การปรับปรุงสายพันธุ์ด้านที่ 5 การวิจัยเชิงนโยบายโดยเฉพาะการศึกษาต้นทุนและแนวทางในการลดต้นทุนการผลิตไบโอดีเซล รวมทั้งมาตรการส่งเสริมให้มีการใช้ไบโอดีเซลเพิ่มมากขึ้น โดยมีตัวอย่างประเด็นงานวิจัย ได้แก่1) การวิจัยเพื่อให้ได้โครงสร้างราคาที่เหมาะสมทั้งของวัตถุดิบและเชื้อเพลิงชีวภาพ2) การวิจัยเพื่อให้ได้แนวทางในการบริหารจัดการอุปสงค์และอุปทานของวัตถุดิบและเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ละชนิดให้มีความเหมาะสม3) การพัฒนาแนวทางและวิธีจัดการเพื่อทำให้อุตสาหกรรมการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั้งวงจรมีความยั่งยืนโดยไม่กระทบต่อความมั่นคงด้านอาหารและการใช้พื้นที่95

สรุปภาพรวมการวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงานและพลังงานทดแทนของไทยภาพรวมของงานวิจัยและพัฒนาด้านอนุรักษ์พลังงานในระยะเวลา 15 ปีที่ผ่านมา มุ่งเน้นที่เทคโนโลยีการอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคาร ซึ่งมีสัดส่วนที่สูงกว่าภาคเศรษฐกิจอื่นค่อนข้างมาก ทั้งนี้มีสาเหตุมาจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอาคารค่อนข้างซับซ้อนและขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายปัจจัย ทั้งการออกแบบกรอบอาคารและการออกแบบระบบต่างๆ เช่น ระบบปรับและระบายอากาศและระบบส่องสว่าง รวมถึงเทคโนโลยีด้านวัสดุอุปกรณ์ที่ใช้ ตลอดจนพฤติกรรมของผู้ใช้ในอาคารซึ่งการออกแบบระบบดังกล่าวจะต้องมีความเหมาะสมกับตำแหน่งและสภาพภูมิอากาศในแต่ละพื้นที่ของประเทศ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เทคโนโลยีด้านอาคารที่มีประสิทธิภาพสูงที่ประสบผลสำเร็จในต่างประเทศอาจไม่สามารถประยุกต์ใช้ได้กับในกรณีของประเทศไทยได้โดยตรง ในขณะที่งานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการอนุรักษ์พลังงานในภาคอุตสาหกรรมและภาคขนส่งมีสัดส่วนค่อนข้างน้อยถึงแม้ว่าภาคเศรษฐกิจทั้งสองจะมีสัดส่วนการใช้พลังงานขั้นสุดท้ายสูงถึงกว่าร้อยละ 70 ของปริมาณการใช้พลังงานของทั้งประเทศก็ตามทั้งนี้เนื่องจากเทคโนโลยีอุปกรณ์และยานยนต์ประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่นั้นจะเป็นลิขสิทธิ์ของประเทศผู้ผลิตต่างประเทศ ดังนั้น งานวิจัยส่วนใหญ่ในสองภาคเศรษฐกิจนี้จึงให้ความส ำคัญไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีสนับสนุนเพื่อให้เกิดการใช้เทคโนโลยีของต่างประเทศให้มีประสิทธิภาพพลังงานมากขึ้นเท่านั้น นอกจากนั้น งานวิจัยเชิงนโยบายซึ่งมีความสำคัญและจำเป็นต้องมีการศึกษาวิจัยเพื่อออกแบบนโยบายและแผนการดำเนินมาตรการให้มีความสอดคล้องกับความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเพื่อให้เกิดการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด96

ในปัจจุบัน งานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการอนุรักษ์พลังงานในภาคอุตสาหกรรมของไทยยังมีอยู่อย่างจำกัด เนื่องจากต้องอาศัยการนำเข้าเทคโนโลยีจากต่างประเทศดังที่ได้กล่าวไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีเฉพาะของแต่ละอุตสาหกรรม (Industry-specific technologies) ซึ่งต้องนำเข้าทั้งกระบวนการแบบ Turn-keyทำให้ประเทศไทยขาดขีดความสามารถเชิงวิศวกรรมในการที่จะพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นของตนเอง ยกเว้นอุตสาหกรรมแป้งและน้ำตาลอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร รวมถึงการออกแบบและสร้างระบบทำความเย็นสำหรับเทคโนโลยีของระบบและเครื่องจักรพื้นฐาน (Cross-cutting technologies) ประเทศไทยต้องอาศัยการนำเข้าเป็นหลักเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คอมเพรสเซอร์และเครื่องทำน้ำเย็น ในปัจจุบันประเทศไทยสามารถผลิตและประกอบหม้อไอน้ำ ปั๊มน้ำ พัดลม มอเตอร์ ที่มีขนาดไม่ใหญ่นัก เครื่องจักรเหล่านี้ติดตั้งใช้งานในโรงงานขนาดกลางและเล็ก สำหรับโรงงานขนาดใหญ่ซึ่งมักมีบริษัทข้ามชาติเป็นเจ้าของ เครื่องจักรที่ใช้จะเป็นเครื่องจักรประสิทธิภาพสูงที่นำเข้าจากต่างประเทศ มีการอบรมถ่ายทอดเทคโนโลยีให้กับบุคลากรในโรงงาน ดังนั้น โรงงานขนาดใหญ่จึงค่อนข้างมีการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพอยู่แล้ว เครื่องจักรที่ผลิตและประกอบในประเทศส่วนใหญ่ขาดการประยุกต์ความรู้ทางวิชาการ การผลิตอาศัยการลอกแบบ โดยให้ความสำคัญกับมาตรฐานความปลอดภัยเป็นหลัก อุปกรณ์จึงขาดประสิทธิภาพพลังงาน การส่งเสริมทั้งด้านเทคโนโลยีและนโยบายเพื่อให้เครื่องจักรที่ผลิตและประกอบในประเทศมีการพัฒนาประสิทธิภาพให้สูงขึ้น นอกจากจะอนุรักษ์พลังงานแล้ว ยังช่วยให้อุตสาหกรรมขนาดกลางและเล็กมีความสามารถในการแข่งขันสูงขึ้น สามารถอยู่รอดในตลาดได้ระบบผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วมหรือ Combined Heat and Power (CHP) เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มีศักยภาพสูงในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของประเทศไทย เทคโนโลยี CHP ที่มีความเหมาะสมมี 2 ประเภท คือ เทคโนโลยีกังหันก๊าซ (Gas turbine) และเครื่องยนต์ก๊าซ (Gas engine) อนึ่งในการผลิตเครื่องต้นกำลังประเภท Gas engine และ Gas turbine และเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้น ส่วนใหญ่อยู่ภายใต้การดำเนินการของบริษัทที่มีชื่อเสียงเพียงไม่กี่บริษัทในประเทศที่พัฒนาแล้ว ประเทศกำลังพัฒนาที่มีบทบาทอยู่บ้าง คือ จีน และอินเดีย สำหรับประเทศไทยจำเป็นต้องนำเข้าเทคโนโลยีเหล่านี้จากต่างประเทศ ดังนั้นช่องว่างสำหรับการวิจัยและพัฒนาในประเทศจึงอยู่ที่การใช้ความร้อนทิ้ง (Waste heat) และ การออกแบบระบบควบคุมและการ Optimize การปฏิบัติการของทั้งระบบการวิจัยพัฒนา วิศวกรรม และเทคโนโลยีที่ประเทศไทยควรส่งเสริม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรม ได้แก่(1) การวิจัยประยุกต์ที่บูรณาการอุปกรณ์ใช้ไฟฟ้าและความร้อนในระบบ เช่น ระบบมอเตอร์(Motor systems) ที่รวมการควบคุมมอเตอร์กับอุปกรณ์ที่ถูกขับเคลื่อนไว้ด้วย และระบบไอน้ ำที่รวมการควบคุมหม้อไอน้ำกับอุปกรณ์ใช้ไอน้ำต่างๆ ไว้ด้วย เป็นต้น(2) การวิจัยประยุกต์ที่ช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ใช้ไฟฟ้าและความร้อนในประเทศสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เช่น มอเตอร์ ปั้มน้ำ พัดลม และหม้อไอน้ำ โดยเฉพาะให้มีประสิทธิภาพที่สูงกว่ามาตรฐานขั้นต่ำ (Minimum Energy Performance Standards หรือ MEPS) ที่ทางราชการกำหนด97

(3) การวิจัยประยุกต์ในด้านการควบคุมกระบวนการผลิต (Industrial process control) การใช้ความร้อนทิ้ง (Waste heat recovery) ให้เป็นประโยชน์ รวมทั้งการทำ Benchmarking ของอุตสาหกรรมแต่ละประเภท(4) การศึกษาเชิงเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงเชื้อเพลิง (Fuel switching) และการใช้ระบบ CHP เพื่อประหยัดพลังงานและลดมลพิษ ซึ่งเป็นแนวโน้มที่สำคัญในการรองรับภาวะราคาน้ำมันที่สูงขึ้นงานวิจัยและพัฒนาในภาคอาคารธุรกิจและบ้านอยู่อาศัยควรให้การสนับสนุนการวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีด้านพลังงานที่เกี่ยวกับอาคารอย่างจริงจัง เนื่องจากอาคารที่สร้างขึ้นในระยะ 60 ปี ที่ผ่านมาไม่สอดคล้องกับภูมิอากาศร้อนชื้น ภาระการปรับอากาศสูง และใช้แสงจากหลอดประดิษฐ์ในช่วงกลางวันทั้งที่แสงธรรมชาติมีอย่างเพียงพอ ส่งผลให้การใช้ไฟฟ้าสูงและมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น แต่ขณะเดียวกันความรู้จากการวิจัยในปัจจุบันทำให้ทราบว่ามีโอกาสและศักยภาพที่จะออกแบบและสร้างอาคารที่มีสมรรถนะพลังงานสูงมากกว่าปัจจุบันมาก อีกทั้งมีความคุ้มค่าเชิงต้นทุน งานวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะมีส่วนช่วยในการสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับการใช้พลังงานโดยรวมของทั้งอาคาร การแสวงหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของระบบและอุปกรณ์ การวิจัยเกี่ยวกับตัวอาคาร รูปทรง ทิศทาง ภูมิอากาศ และวิธีวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ของความคุ้มค่าเชิงประสิทธิภาพพลังงานของทั้งอาคาร การวิจัยประสิทธิภาพเชิงพลังงานของกรอบอาคารการวิจัยด้านความสบายเชิงอุณหภาพและการปรับอากาศ การวิจัยการให้แสงสว่างและการใช้แสงธรรมชาติควรมีการกำหนดเป้าหมายระดับความรู้และความสามารถของการวิจัยที่นำไปสู่การพัฒนาและออกแบบระบบของอาคารให้ได้ประสิทธิภาพพลังงานตามกำหนดไว้ให้เป็นรูปธรรม นอกจากนั้น งานวิจัยเชิงนโยบายและการสนับสนุนการบริหารงานอนุรักษ์พลังงานในภาคอาคาร มีส่วนสำคัญทำให้เกิดการติดตามสถานภาพและการหาวิธีการเพิ่มประสิทธิผลของการบริหารงานอนุรักษ์พลังงานในส่วนอาคาร การพัฒนา การปรับปรุงและการแก้ไขวิธีบริหารมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของอาคารและระบบ โดยเฉพาะ การทำให้เกิดการบริหารงานการบังคับใช้เกณฑ์มาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของอาคารใหม่ที่ยังไม่ได้ก่อสร้างหรืออาคารเก่าที่มีการปรับปรุงใหม่งานวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอนุรักษ์พลังงานในภาคขนส่งในประเทศไทยที่ผ่านมายังมีไม่มากนักเมื่อเทียบกับสัดส่วนปริมาณการใช้พลังงานในภาคขนส่ง ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากประเทศไทยไม่ใช่เจ้าของเทคโนโลยียานยนต์โดยตรง อุตสาหกรรมผลิตยานยนต์ในประเทศเป็นแค่การผลิตชิ้นส่วนและประกอบเท่านั้นเทคโนโลยีเครื่องยนต์ยังเป็นลิขสิทธิ์ของผู้ผลิตต่างประเทศ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของยานยนต์สามารถดำเนินการด้วยมาตรการบังคับใช้เกณฑ์มาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานและส่งเสริมการใช้ยานยนต์ที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูงผ่านมาตรการทางภาษี ซึ่งการดำเนินมาตรการต่างๆ ดังกล่าว มีความต้องการงานวิจัยเชิงนโยบายเพื่อให้ได้ข้อมูลที่เพียงพอต่อการดำเนินการมาตรการดังกล่าวให้มีประสิทธิผลรวมถึงเพื่อให้สามารถติดตามและประเมินผลได้อย่างต่อเนื่อง นอกจากนั้น ที่ผ่านมาการพัฒนาระบบโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งของประเทศได้เน้นความสำคัญของการเดินทางทางถนนเป็นหลักซึ่งเป็นรูปแบบการเดินทางที่มีประสิทธิภาพพลังงานต่ำ ดังนั้น ควรมีการวิจัยเพื่อสร้างองค์ความรู้ในการพัฒนาระบบโครงสร้างพื้นฐานขนส่งที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูง แนวทางและเทคโนโลยีการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก98

ในภาคขนส่งสามารถแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม ตามหลักการ “ASIF” ได้แก่ (1) การลดกิจกรรมการเดินทาง(Avoid or reduce traveling) เช่น การประชุมผ่านวิดีโอ การใช้เทคโนโลยีแสดงข้อมูลการจราจรผ่านทางอินเตอร์เน็ต (2) การเปลี่ยนรูปแบบการเดินทาง (Shift mode) เช่น การพัฒนาระบบ Bus Rapid Transit (BRT)และส่งเสริมการใช้ระบบ Non-motorized transport (3) การเพิ่มประสิทธิภาพยานยนต์ (Improve vehicleefficiency) เช่น ส่งเสริมการใช้รถอีโคคาร์ รถโฮบริด รถไฟฟ้า และ (4) การใช้เชื้อเพลิงทางเลือก (Fuel choice)ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับในภาพรวมของการวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทนในระยะเวลา 15 ปีที่ผ่านมา งานวิจัยและพัฒนาด้านพลังงานทดแทนของประเทศไทยประกอบด้วย 5 เทคโนโลยีหลักได้แก่ ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ เชื้อเพลิงเอทานอล เชื้อเพลิงไบโอดีเซล ชีวมวล และก๊าซชีวภาพ โดย 1 ใน 3 ของงานวิจัยและพัฒนาทั้งหมดเป็นเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ รองลงมาคือเชื้อเพลิงเอทานอลและไบโอดีเซลเทคโนโลยีละประมาณร้อยละ 20 พลังงานชีวมวลร้อยละ 12 และก๊าซชีวภาพประมาณร้อยละ 10 ตามลำดับงานวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับเชื้อเพลิงเอทานอลและไบโอดีเซลมีลักษณะเหมือนกันคือโดยส่วนใหญ่เป็นงานวิจัยในส่วนต้นน้ำและกลางน้ำ กล่าวคือการศึกษาหาศักยภาพของวัตถุดิบชนิดต่างๆ ในการผลิตเอทานอลและไบโอดีเซลและการพัฒนาปรับปรุงประสิทธิภาพกระบวนการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพนี้จากวัตถุดิบชนิดต่างๆ โดยเฉพาะวัตถุดิบที่ไม่ได้ใช้เป็นพืชอาหาร ในขณะที่งานวิจัยในระดับปลายน้ำและงานวิจัยเชิงนโยบายมีสัดส่วนค่อนข้างน้อยโดยเฉพาะการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนการผลิตและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวัฏจักรการผลิตเอทานอลและไบโอดีเซลจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ หน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับเอทานอลมี 3 หน่วยงานหลักคือ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย รองลงมาคือมหาวิทยาลัยขอนแก่น(มข.) และมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) ตามลำดับ ในขณะที่หน่วยงานที่ทำงานวิจัยและพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงไบโอดีเซลมี 3 หน่วยงานหลักคือ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ (มอ.) จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยเกษตร (มก.) ตามลำดับ ซึ่งแนวทางในการส่งเสริมงานวิจัยและพัฒนาส ำหรับการผลิตเอทานอลและไบโอดีเซลในอนาคตแบ่งได้เป็น 5 ด้านคือ การพัฒนาพันธุ์พืชและเขตกรรมพืชที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ การพัฒนา Logistics ของการเก็บรวบรวมและขนส่งวัตถุดิบ การพัฒนากระบวนการผลิตและโรงงานต้นแบบเพื่อให้มีการใช้วัตถุดิบอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต การพัฒนางานวิจัยพื้นฐานเพื่อผลิตเอทานอลจากเซลลูโลสด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพและการพัฒนางานวิจัยพื้นฐานเพื่อผลิตไบโอดีเซลด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพและการวิจัยเชิงนโยบายโดยเฉพาะการศึกษาต้นทุนและแนวทางในการลดต้นทุนการผลิตเอทานอลและไบโอดีเซล รวมทั้งมาตรการส่งเสริมให้มีการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพเพิ่มมากขึ้นงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีพลังงานชีวมวลเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่ กระบวนการเตรียมชีวมวลก่อนการแปรรูปเป็นพลังงาน กระบวนการแปรรูปชีวมวลเป็นพลังงาน และกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้าหรือความร้อน ซึ่งมีหน่วยงานที่ทำงานวิจัยในด้านนี้ 4 หน่วยงานหลักคือ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) มหาวิทยาลัยนเรศวร (มน.) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (มก.) และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยการศึกษาวิจัยส่วนใหญ่เป็นการศึกษาหาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้า99

และความร้อนจากชีวมวล รวมทั้งการพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพลังงานจากชีวมวล รองลงมาเป็นงานวิจัยเกี่ยวกับการศึกษาศักยภาพของวัตถุดิบชีวมวลในการผลิตพลังงานและการแสวงหาวัตถุดิบชีวมวลชนิดใหม่ที่จะสามารถนำมาผลิตพลังงานได้ รวมทั้งการพัฒนากระบวนการเพิ่มคุณสมบัติของวัตถุดิบก่อนเข้ากระบวนการผลิตพลังงานเพื่อให้กระบวนการผลิตพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น ส่วนการศึกษาเกี่ยวกับต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของผลิตพลังงานจากชีวมวลมีอยู่ในสัดส่วนที่น้อยเมื่อเทียบกับประเด็นอื่นๆ งานวิจัยในกลุ่มนี้จะเน้นวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตพลังงานและแนวทางในการลดต้นทุนดังกล่าว ในอนาคตแนวทางการพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีชีวมวลที่ควรส่งเสริมแบ่งตามลักษณะของงานวิจัยและพัฒนาได้เป็น 4 ด้าน คือ ทรัพยากรชีวมวล ด้านการวิจัยและพัฒนาการเตรียมเชื้อเพลิงให้เหมาะสม ด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีในการเปลี่ยนชีวมวลเป็นพลังงานที่เหมาะสมและด้านการพัฒนาเพิ่มขีดความสามารถในด้านบุคลากรและอุปกรณ์ภายในประเทศปัจจุบันงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ ได้แก่ การPre-treatment วัตถุดิบ การผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบชนิดต่างๆ และการนำก๊าซชีวภาพไปประยุกต์ใช้ในกรณีต่างๆ เช่น การผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อนและใช้ในยานยนต์ หน่วยงานหลักที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับพลังงานก๊าซชีวภาพมี 4 หน่วยงานหลักคือ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (มช.) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (มก.)และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ตามลำดับ งานวิจัยโดยส่วนใหญ่ของประเทศไทยอยู่ในกลุ่มการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพ โดยเป็นการศึกษาหาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพใหม่ๆ และการปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพลังงานจากชีวมวล รองลงมาเป็นงานวิจัยในกลุ่มการวิจัยเกี่ยวกับศักยภาพวัตถุดิบคือการศึกษาศักยภาพและการแสวงหาวัตถุดิบชนิดใหม่เพื่อใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพ ส่วนการศึกษาในกลุ่มการศึกษากระบวนการเตรียมวัตถุดิบก่อนการแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพ กลุ่มการศึกษาแนวทางการปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพ และกลุ่มการวิจัยด้านเศรษฐศาสตร์และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของชีวมวลมีอยู ่ในสัดส่วนที่น้อยเมื่อเทียบกับประเด็นอื่นๆ แนวทางการส่งเสริมงานวิจัยและพัฒนาควรมุ่งเน้นในการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีไปสู่เชิงพาณิชย์ให้มากขึ้น เช่น การวิจัยและพัฒนาในระดับต้นแบบและสาธิต รวมทั้งการฝึกอบรมให้ผู้ประกอบการและบุคคลากรที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพสามารถสร้างและผลิตอุปกรณ์ เครื่องจักร และเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพได้เองภายในประเทศเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สามารถพิจารณาเป็น 2 ส่วนคือเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์และเทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์ สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์นั้น เทคโนโลยีผลึกซิลิกอนยังคงมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีฟิล์มบาง โดยจำแนกได้เป็น 5 กลุ่มเทคโนโลยีคือ กลุ่มผลึกซิลิกอน (c-Si หรือwafer based c-Si) กลุ่มฟิล์มบาง (Thin films) กลุ่ม Emerging technologies กลุ่ม Concentratortechnologies (CPV) และกลุ่มที่เป็นเทคโนโลยีชั้นสูง (Novel PV concepts) แนวโน้มส่วนแบ่งการตลาดทั่วโลกนั้น เทคโนโลยีชนิดผลึกซิลิกอนยังคงมีส่วนแบ่งการตลาดเป็นส่วนใหญ่ แต่เทคโนโลยีกลุ่มฟิล์มบางก็จะมีการพัฒนาเทคโนโลยีไปเร็วมากและจะเพิ่มสัดส่วนการตลาดมากขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกัน โดยขึ้นอยู่กับความเชื่อมั่นในอายุการใช้งาน ราคาและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นประกอบกันในประเทศไทย เทคโนโลยีกลุ่มผลึกซิลิกอนเป็นเทคโนโลยีที่มีการใช้งานเชิงพาณิชย์มานานมีความเชื่อมั่นในการใช้งานได้ดีอยู่แล้ว ทำให้ช่องว่างในการพัฒนาในประเทศมีน้อย อาจพัฒนาในเรื่องของการลดต้นทุน100

และเพิ่มคุณภาพในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม เทคโนโลยี Thin films Si นั้น มีการผลิตและการพัฒนาบ้างแล้วในประเทศไทย แต่ยังคงมีช่องว่างในการเลือกวิจัยพัฒนาได้อีกพอควร เทคโนโลยีกลุ่มEmerging technologies ยังจำเป็นต้องมีการพัฒนาต้นแบบและสาธิตการใช้งานเมื่อทำเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์แล้ว เทคโนโลยีกลุ่ม Concentrator technologies อาจจะมีการทดลองสาธิตและเก็บข้อมูลแต่อาจจะมีอุปสรรคจากราคาและความยุ่งยากซับซ้อนประกอบกับลักษณะของรังสีกระจายในพื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศไทย และเทคโนโลยีกลุ่มเทคโนโลยีชั้นสูง เป็นกลุ่มที่ควรสนับสนุนเพื่อให้นักวิจัยไทยได้พัฒนาองค์ความรู้และติดตามความก้าวหน้าทางวิชาการระดับนานาชาติเมื่อพิจารณาโครงสร้างพื้นฐานการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์และพัฒนาการของอุตสาหกรรมในประเทศไทยแล้วพบว่า เทคโนโลยีกลุ่มผลึกซิลิกอนและกลุ่มฟิล์มบางชนิดซิลิกอนมีศักยภาพทางเทคโนโลยีในการพัฒนาเชิงอุตสาหกรรมทั้งในด้านการพัฒนาประสิทธิภาพและกระบวนการผลิตได้ซึ่งอาจช่วยเรื่องต้นทุนการผลิตแผงเซลล์ เพิ่มประสิทธิภาพเซลล์และแผงเซลล์ และการเพิ่มอายุการใช้งานได้เมื่อพิจารณาเทคโนโลยีของระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ ในอดีตที่ผ่านมาประเทศไทยมุ่งเน้นเฉพาะเทคโนโลยีแบบไม่เชื่อมต่อกับระบบจำหน่าย สำหรับในปัจจุบัน เมื่อมีความชัดเจนเรื่องการรับซื้อไฟฟ้าจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น ก็มีการพัฒนาและใช้งานอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายของการไฟฟ้า และอินเวอร์เตอร์สำหรับโรงไฟฟ้า ด้วยศักยภาพอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศไทยมีความสามารถในการแข่งขันเชิงอุตสาหกรรมที่ดีและความสามารถในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ประกอบระบบ (Balance of Systems) ทั้งแบบเชื่อมต่อระบบจำหน่ายและแบบไม่เชื่อมต่อระบบจำหน่าย นอกจากการพัฒนาเทคโนโลยีอุปกรณ์ประกอบระบบแล้ว นักวิจัยของไทยยังมีศักยภาพและความต่อเนื่องในการศึกษาเทคโนโลยีระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ได้แก่ ผลกระทบของการเชื่อมต่อระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับระบบจำหน่ายการออกแบบระบบเซลล์แสงอาทิตย์เชิงวิศวกรรม การทดสอบมาตรฐานทั้งผลิตภัณฑ์และระบบ เป็นต้นซึ่งจำเป็นต้องมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องการผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มีส่วนประกอบหลักอยู่ 2 ส่วนคือ แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์และถังเก็บน้ำร้อน แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์เป็นเทคโนโลยีที่ไม่ซับซ้อน ใช้หลักการดูดกลืนความร้อนและส่งผ่านให้น้ำหรือของเหลวนำความร้อนชนิดอื่น เทคโนโลยีแผงรับความร้อนแสงอาทิตย์แบ่งออกได้เป็น4 ชนิดได้แก่ Flat plate collector, Evacuated collector, CPC collector และ Parabolic troughcollector ประเทศไทยมีการใช้แผงรับความร้อนแสงอาทิตย์ทั้งชนิด Flat plate และ Evacuated tubeอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีทั้งสองชนิดมีความคงทน ประสิทธิภาพและราคาที่ไม่ต่างกันมาก โดยมากเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ การผลิตในประเทศมีเฉพาะชนิด Flat plate ซึ่งในปัจจุบันมีการพัฒนาสารเคลือบแผ่นดูดกลืนความร้อนชนิด Super selective ทำให้มีประสิทธิภาพและอุณหภูมิสูงทัดเทียมกับแผง Evacuated collectorการนำกังหันลมมาใช้ผลิตไฟฟ้าโดยส่วนใหญ่เป็นการศึกษาโดยอาศัยข้อมูลทุติยภูมิเพื่อคำนวณและประเมินโครงการโดยอาศัยหลักการทางสถิติ เทคโนโลยีใบพัดกังหันลมแบ่งออกเป็น 2 ด้านคือ เทคโนโลยีการออกแบบและระบบควบคุมกำลังผลิตด้วยใบกังหันลม และเทคโนโลยีการผลิตใบกังหันลม ในการออกแบบกังหันลมในประเทศไทยมักนิยมใช้ภาคตัดของแพนอากาศ (Airfoil section) ตามรูปแบบมาตรฐาน แต่หาก101

เอกสารอ้างอิง[1] กระทรวงพลังงาน (2554). แผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี (พ.ศ. 2544-2573), พฤศจิกายน 2554.[2] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน (2553). รายงานพลังงานของประเทศไทยปี 2553.[3] บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (2553). โครงการศึกษาเพื่อจัดทำแนวนโยบายด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม: ด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน, ตุลาคม 2553.[4] บัณฑิต ลิ้มมีโชคชัย และคณะ (2552). การประเมิน cost-effectiveness ของการลงทุนด้านพลังงานหมุนเวียนและการประหยัดพลังงานในภาพรวมของประเทศ, รายงานฉบับสมบูรณ์. กรกฎาคม 2552.[5] อภิชิต เทอดโยธิน และคณะ (2550). การประเมินศักยภาพและเทคโนโลยีการประหยัดพลังงานในภาคอุตสาหกรรม.ภายใต้โครงการวิจัยเชิงนโยบายเพื่อส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน,สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.[6] บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (2554).โครงการศึกษาเพื่อพัฒนาแผนอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี, รายงานฉบับสมบูรณ์. พฤษภาคม 2554.[7] สุรพงศ์ จิระรัตนานนท์และคณะ (2555). โครงการศึกษาเพื่อจัดทำแผนแม่บทการวิจัยด้านการอนุรักษ์พลังงานของประเทศไทย: ภาคอาคารธรุกิจและที่อยู่อาศัย.[8] Chirarattananon, S., Chaiwiwatworakul, P., Hien, VD, Rakkwamsuk, P., Kubaha, K. (2010) Assessmentof energy savings from the revised building energy code of Thailand. Energy 35(4): pp. 1741-1753.[9] Chirarattananon, S., Hien, VD., Tummu, P. (2012) Thermal performance and cost effectiveness ofwall insulation under Thai climate. Energy and Buildings 45: pp. 82-90.[10] Schipper, L., et al. (2000) “Flexing the Link between Transport and Greenhouse Gas Emissions:A Path of the World Bank,” Internation Energy Agency, Paris.[11] จำนง สรพิพัฒน์และคณะ (2555). โครงการศึกษาเพื่อจัดทำแผนแม่บทการวิจัยด้านการอนุรักษ์พลังงานของประเทศไทย: ภาคขนส่ง.[12] IEA (International Energy Agency) (2010), Transport Energy Efficiency, Internation Energy Agency, Paris.[13] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (2555). แผนพัฒนาพลังงานทดแทน ร้อยละ 25 ใน 10 ปี(2555-2564), กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน.[14] กระทรวงพลังงานและกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2554). แผนการปฏิบัติการ การใช้นโยบายวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและนวัตกรรรมเพื่อสนับสนุนการพัฒนาพลังงานทดแทนของประเทศ.[15] บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม (2553). การศึกษาเพื่อจัดทำแนวนโยบายด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและนวัตกรรม: ด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับพลังงาน, สำนักงานคณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติ.[16] สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (2550). โครงการวิจัยเชิงนโยบายเพื่อสนับสนุนการพัฒนาและการใช้พลังงานหมุนเวียนและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในประเทศไทย, ำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน สกระทรวงพลังงาน.[17] ภมรรัตน์ ประสพโชค (2532). การศึกษาความเป็นไปได้ในการนำพลังงานลมมาผลิตกระแสไฟฟ้า กรณีศึกษาโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานลม เกาะพงัน จังหวัดสุราษฏร์ธานี.103

คณะทำงานคณะที่ปรึกษาดร.ทวารัฐ สูตะบุตรดร.ประเสริฐ สินสุขประเสริฐนายมนัสวี ฮะกีมีนางสาวจรัสพรรณ พุ่มพวงนายเรืองเดช ปั่นด้วงนายวันชัย บรรลือสินธุ์นางสาวสุจิตรา เย็นเองคณะผู้วิจัย วิทยาลัยนวัตกรรม มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์นายธิรินทร์ ณ ถลางดร.กมลพรรณ แสงมหาชัยดร.สุรชัย สถิตคุณารัตน์นายอธิป หิตาชาตินางสาวรุ่งรวี ล้อซ้งนางสาวพัชรนันท์ พงศ์สถิตธรรม104

¡ÃÁ¾Ñ²¹Ò¾Åѧ§Ò¹·´á·¹áÅÐ͹ØÃѡɾÅѧ§Ò¹ ¡ÃзÃǧ¾Åѧ§Ò¹àÅ¢·Õè 17 ¹¹¾ÃÐÃÒÁ 1 ࢵ»·ØÁÇѹ ¡Ãا෾ÁËÒ¹¤Ã 10330â·ÃÈѾ· 0 2223 2593-5, 0 2222 4102-9 â·ÃÊÒà 0 2225 3785www.dede.go.th