การตัดสินใจของนักเรียน : ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ถ้าไม่สร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พลังงานทางเลือกของประเทศไทย คืออะไร

สถานการณ์ข่าวในสังคม : ปี พ.ศ. 2553 รัฐบาลต้องตัดสินใจอนุมัติโครงการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่ความคืบหน้าล่าสุด คือ รัฐบาลสั่งให้ทำแผนพีดีพีสำรอง (พีดีพี 2010 : พ.ศ. 2553-2573) หวังใช้เป็นข้อเปรียบเทียบในการตัดสินใจว่าจะมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หรือไม่ในต้นปีหน้า (พ.ศ. 2554) และนายกรัฐมนตรี ได้สั่งการในที่ประชุมคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ (กพช.) ให้กระทรวงพลังงานทบทวนแผนพีดีพี 2010 ในส่วนของการจัดหาไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ใหม่ โดยต้องการให้จัดหาพลังงานเชื้อเพลิงทดแทนประเภทอื่น เชื้อเพลิงประเภทอื่นที่ว่า คืออะไร ในชั้นเรียน STS ของครูศักดิ์อนันต์ อนันตสุข มีคำตอบ 

สถานการณ์ในชั้นเรียน เป็นดังนี้ 
สถานการณ์ เรื่อง “ข้อเสนอโครงการวิจัยพลังงานทดแทน”
สมมุติว่า “นักเรียนทำงานอยู่ในหน่วยงานของรัฐบาลซึ่งให้ทุนสำหรับโครงการวิจัยใหม่ มีงบประมาณ 30 ล้านบาท สำหรับโครงการวิจัยพลังงานทดแทน นักเรียนได้รับข้อเสนอโครงการวิจัยใหม่ 5 โครงการ แต่ไม่มีเงินพอสำหรับทุกโครงการ นักเรียนมีสารสนเทศของแต่ละโครงการและต้องการตรวจสอบประโยชน์และข้อเสียหรือต้นทุนทุกประการ ก่อนการตัดสินใจให้ทุน ให้นักเรียนตัดสินใจว่า จะให้ทุนวิจัยแก่โครงการใด อย่างไร” (อย่าลืมว่า เรามีงบประมาณอยู่ 30 ล้านบาท)

ข้อเสนอโครงการพลังงานทดแทน
     1. โครงการพลังงานจากกระแสน้ำขึ้นและกระแสน้ำลง (Tidal power project) การสร้างเขื่อนกั้นกระแสน้ำบริเวณปากอ่าวและแม่น้ำที่มีกระแสน้ำขึ้นและลง น้ำจะถูกกักเก็บไว้ในระดับกระแสน้ำขึ้นสูงสุด เมื่อน้ำลงกระแสน้ำที่ปล่อยลงไป จะสามารถหมุนใบพัดของกังหัน ประเทศไทยมีทำเลจำนวนหนึ่งที่มีความเหมาะสมกับการผลิตพลังงานจากกระแสน้ำ
     อย่างไรก็ตาม เขื่อนกั้นน้ำจะเป็นอันตรายต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของนกทะเลและปลา และพลังงานกระแสน้ำ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เพียง 10 ชั่วโมงต่อวัน
การสร้างเขื่อนบริเวณปากอ่าวไทย สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 7% ของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ภายในประเทศภายในปี ค.ศ.2020 และถ้าทำเลทุกแห่งมีการสร้างเขื่อนกั้นน้ำไว้ได้ ก็จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ถึง 20% ของความต้องการของประเทศ ราคาของกระแสไฟฟ้าจากเขื่อนกั้นกระแสน้ำ จะถูกกว่าที่ผลิตจากสถานีที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง
     ก่อนสร้างเขื่อนจริง จะมีการสร้างแบบจำลองเขื่อนและทดสอบแบบจำลองต่างๆ งานวิจัยนี้ จะทดสอบการออกแบบลักษณะต่างๆ ในบ่อกักเก็บน้ำขนาดใหญ่เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โครงการวิจัยนี้จะต้องใช้เงินงบประมาณ 7,200,000 บาท

     2. โครงการพลังงานจากลม (Wind power project) พลังงานจากลม เป็นการวิจัยเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าที่สะอาดมาก ลมจะหมุนให้ใบพัดของกังหันขนาดใหญ่ ซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นมา แหล่งพลังงานไม่ต้องจ่ายเงิน ไม่มีมลภาวะ แต่บางคนรู้สึกว่า ฟาร์มกังหันลมทำลายภูมิทัศน์ ดังนั้น คณะผู้วิจัย จึงต้องการสร้าง “ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งทะเล” ทะเลอันดามันและอ่าวไทย มีลมแรงมากและกังหันจะหมุนตลอดเวลา
     ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้20% ของประเทศได้ในปี ค.ศ. 2025 ราคากระแสไฟฟ้าจะใกล้เคียงกับราคากระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากสถานีที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง
     เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมนอกชายฝั่ง ต้องสร้างฐานที่มั่นคง ตอกลึกลงไปถึงก้นทะเล ซึ่งยากและค่าใช้จ่ายสูง แต่ถ้าจะทำให้ง่ายขึ้นและมีราคาถูกลง อาจวางเครื่องกังหันไว้บนชานชาลาลอยน้ำ วิธีการนี้สามารถทำได้ในอู่ต่อเรือแล้วลากออกไปไว้กลางทะเล งานวิจัยต้องการออกแบบชานชาลาลอยน้ำที่มั่นคงเพียงพอที่จะทำให้กังหันทำงานได้ โครงการวิจัยนี้จะต้องใช้เงินงบประมาณ 6,600,000 บาท

     3. โครงการพลังงานชีวมวล (Biomass energy project) ชีวมวล หมายถึง สารใดๆ จากพืชและสัตว์ เช่น ต้นไม้ ธัญญาหาร ของเสียของสัตว์หรือกระดาษ ทั้งหมดนี้สามารถย่อยสลายได้ โดยแบคทีเรียในถังปิดผนึกที่ไม่มีออกซิเจน กระบวนการนี้จะผลิตก๊าซขึ้น “ก๊าซชีวภาพ” นี้ สามารถเผาไหม้ได้เหมือนกับน้ำมันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ชีวมวลนี้เป็นพลังงานรูปแบบที่หมุนเวียนได้
     ชีวมวล สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 12% ของประเทศภายในปี ค.ศ. 2020 กระแสไฟฟ้าจะมีราคาถูกกว่า กระแสไฟฟ้าที่เป็นผลผลิตจากสถานีผลิตพลังงานในปัจจุบัน
     ก๊าซชีวภาพประกอบไปด้วยก๊าซผสมหลายชนิด ส่วนใหญ่คือ ก๊าซมีเทน แต่ก็มีก๊าซหลายชนิดที่ไม่เผาไหม้ โครงการวิจัยนี้จะทดสอบแบคทีเรียชนิดต่างๆและก๊าซชีวภาพ เพื่อจะค้นหาว่า การผสมกันแบบใดจะผลิตก๊าซชีวภาพที่ดีที่สุดสำหรับการเผาไหม้เหมือนกับน้ำมันเชื้อเพลิง
โครงการวิจัยนี้จะต้องใช้เงินงบประมาณ 7,800,000 บาท

     4. โครงการพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear fusion project) ในนิวเคลียร์ฟิวชัน ไฮโดรเจนอะตอมมารวมกันและปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา การทำให้เกิดฟิวชันทำได้ยากมาก นักวิทยาศาสตร์จะต้องทำให้อุณหภูมิสูงถึง 100 ล้านองศาเซลเซียส ไฮโดรเจนจะต้องบรรจุอยู่ในสนามแม่เหล็กขนาดมหึมา และนักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลานานในการแก้ปัญหา กระบวนการฟิวชัน ผลิตสารกัมมันตภาพรังสีน้อยมากและเชื้อเพลิงราคาไม่แพง กระบวนการนี้ไม่ทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจก
     ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่า เตาปฏิกรณ์ฟิวชันที่ใช้งานได้เครื่องแรก สามารถเดินเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าได้ภายในปี ค.ศ. 2050 ฟิวชันนี้ สามารถสนองความต้องการพลังงานทั้งหมดของโลก กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จะมีราคาถูกมาก
     นักวิทยาศาสตร์ยังเพียงแค่ สามารถทำให้ปฏิกิริยาฟิวชันเกิดขึ้นเป็นเวลา 2-3 นาทีเท่านั้น โครงการวิจัยนี้ จะหาวิธีทำให้อุณหภูมิที่จำเป็นต่อการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันให้ลดต่ำลง เพื่อให้ง่ายในการทำให้กระบวนการดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง โดยจะใช้อนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่า Muons (อนุภาคปฐมภูมิอย่างหนึ่ง ที่มีมวล 207 เท่าของอิเล็กตรอน มีอยู่ในรูปที่มีประจุบวกและประจุลบ) ช่วยให้อะตอมไฮโดรเจนยึดติดกันแน่น
โครงการวิจัยนี้จะต้องใช้เงินงบประมาณ 13,200,000 บาท

     5. โครงการพลังงานเซลล์สุริยะ (Solar cells project)
     เซลล์สุริยะ เป็นเซลล์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานจากดวงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง บางทีเรียกกันว่า เซลล์ไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาของแสง (Photovoltaic cells) เซลล์สุริยะจะถูกนำไปติดตั้งบนหลังคาอาคาร เพื่อให้มันรับแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตกระแสไฟฟ้า เซลล์สุริยะเงียบและไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ ไม่ต้องการที่ดินและน้ำมากมายในกระบวนการผลิต
     ปัญหาของเซลล์สุริยะ คือ มันสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เฉพาะเมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสงเท่านั้น ยิ่งดวงอาทิตย์จ้ามาก เซลล์สุริยะก็จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น เราต้องใช้เซลล์สุริยะจำนวนมากเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าให้ได้จำนวนมากเพียงพอสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าและให้ความสว่างแก่บ้านเรือน เซลล์สุริยะมีราคาแพง ตามปกติเราจะใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ เพื่อเก็บสะสมพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ในตอนกลางคืน
     เซลล์ไฟฟ้าสุริยะที่เกิดจากปฏิกิริยาของแสงนี้ สามารถให้กระแสไฟฟ้าได้ 3% ของความต้องการของประเทศในปี ค.ศ. 2050 เซลล์สุริยะที่ติดตั้งไว้บนหลังคา สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าฟรีให้แก่ผู้อาศัยในอาคารนั้น
     เซลล์ไฟฟ้าสุริยะที่เกิดจากปฏิกิริยาของแสงนี้ ยังไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร มันสามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้เพียง 7% เท่านั้น โครงการวิจัยนี้จะผลิตวัสดุใหม่ สำหรับการทำเซลล์สุริยะให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยค้นหาสารเคลือบเซลล์ที่เป็นสารย้อมพิเศษซึ่งไวต่อแสงสว่าง
โครงการนี้ต้องการงบประมาณ 6,000,000 บาท

ผลการตัดสินใจของนักเรียน
ผลการตัดสินใจของนักเรียน กลุ่มที่ 1 สนับสนุน 4 โครงการ ตามลำดับ ดังนี้

1. พลังงานลม เพราะ กำลังการผลิตถึง 20% มีผลกระทบไม่มาก แหล่งพลังงานไม่ต้องจ่ายเงิน ไม่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (งบประมาณ 7,800,000 บาท)
2. พลังงานชีวมวล เพราะ กระแสไฟฟ้ามีราคาถุกกว่าในปัจจุบัน(งบประมาณ 7,800,000 บาท)
3. พลังงานจากกระแสน้ำขึ้นและลง เพราะ กำลังการผลิตถึง 20% ระยะเวลาในการดำเนินการสั้น (งบประมาณ 7,200,000 บาท)
4. พลังงานเซลล์สุริยะ ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 3% ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ แต่ใช้เวลานาน (งบประมาณ 6,000,000 บาท)

ผลการตัดสินใจของนักเรียน กลุ่มที่ 2 ให้ทุน 3 โครงการ ตามลำดับ ดังนี้

1. โครงการพลังงานลม เนื่องจากผลิตกระแสไฟฟ้าที่สะอาดมาก ลมจะหมุนในใบพัดของกังหันขนาดใหญ่ แหล่งพลังงานไม่ต้องจ่ายเงิน ไม่มีมลภาวะ สร้างฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งทะเล มีลมแรงมากและกังหันจะหมุนตลอดเวลา และกังหันลมนอกชายฝั่ง สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้20% (งบประมาณ 6,600,000 บาท)
2. โครงการพลังงานชีวมวล เนื่องจากกระบวนการนี้จะผลิตก๊าซขึ้น “ก๊าซชีวภาพ” สามารถเผาไหม้ได้เหมือนกับน้ำมันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และชีวมวลเป็นพลังงานรูปแบบที่หมุนเวียนได้ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้12% (งบประมาณ 7,800,000 บาท)
3. โครงการพลังงานเซลล์สุริยะ เป็นเซลล์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานจากดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์สุริยะจะถูกนำไปติดตั้งบนหลังคาอาคารเพื่อให้รับแสงอาทิตย์ ไม่ต้องพึ่งพามลภาวะ ไม่ต้องการที่ดินและน้ำมากมายในกระบวนการผลิต สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้3% (งบประมาณ 6,000,000 บาท)

ผลการตัดสินใจของนักเรียน  กลุ่มที่ 3 สนับสนุน 3 โครงการ ดังนี้

1. โครงการพลังงานลม เนื่องจากเป็นพลังงานที่สะอาดและไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม อุปกรณ์ที่จะสร้างมีต้นทุนไม่สูงมาก สามารถจัดเป็นแหล่งท่องเที่ยวได้ ซึ่งจะได้ประโยชน์หลายด้านทั้งด้านพลังงาน และรายได้จากการท่องเที่ยว โดยลมจะหมุนใบพัดของกังหันขนาดใหญ่ ซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นมาใช้เป็นพลังงานทดแทนได้ โครงการนี้ใช้งบประมาณค่อนข้างต่ำและได้ผลผลิตสูง โดยผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 20% (งบประมาณ 6,600,000 บาท)
2. โครงการพลังงานชีวมวล เนื่องจากประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม มีของเสียที่เกิดจากพืชสัตว์ ที่สามารถย่อยสลายได้ ค่อนข้างมาก เราจึงนำวัตถุดิบเหล่านี้มาผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งดีกว่าการนำไปเผา เพราะจะทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ผลิตกระแสไฟฟ้าได้12% (งบประมาณ 7,800,000 บาท)
3. โครงการพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน เราให้ทุนสนับสนุนโครงการนี้ เพราะต้องการให้เกิดการศึกษาพลังงานทางเลือกในระยะยาว และต้องการให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ จากการลงทุนทำโครงการนี้ นิวเคลียร์ฟิวชัน เป็นพลังงานที่ไฮโดรเจนอะตอมมารวมกันและปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา การฟิวชัน ไม่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (งบประมาณ 13,200,000 บาท)

ผลการตัดสินใจของนักเรียน กลุ่มที่ 4 สนับสนุน 2 โครงการ และให้งบประมาณ 2 เท่า ดังนี้

1. โครงการพลังงานลม เพราะลมจะผลิตกระแสไฟฟ้าที่สะอาด ไม่มีมลภาวะ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 20% ราคากระแสไฟฟ้าจะใกล้เคียงกับราคากระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากสถานีที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง (งบประมาณ 6,600,000 บาท) ให้ทุนสนับสนุน 2 เท่ากับที่ขอเท่ากับ 13,200,000 บาท
2. โครงการพลังงานเซลล์สุริยะ เพราะเป็นเซลล์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานจากดวงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ เซลล์สุริยะจะถูกนำไปติดตั้งบนหลังคาอาคารเพื่อให้รับแสงอาทิตย์ ไม่ต้องพึ่งพามลภาวะ ไม่ต้องการที่ดินและน้ำมากมายในกระบวนการผลิต ผลิตกระแสไฟฟ้าได้3% (งบประมาณ 6,000,000 บาท) ให้ทุนสนับสนุน 2 เท่ากับที่ขอเท่ากับ 12,000,000 บาท

ผลการตัดสินใจของนักเรียน ที่ 5 ตัดโครงการอันตรายและไม่คุ้มทุนออก ให้ทุนโครงการที่เหลือ ดังนี้

การให้ทุนของเรา พิจารณาโดยการตัดโครงการที่อันตรายออกก่อน จึงตัดโครงการพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันทิ้งไปเป็นอันดับแรก จากนั้นพิจารณาโครงการที่เหลือ โดยดูจากกำลังการผลิตกระแสไฟฟ้าที่ได้ และงบประมาณที่ขอ พบว่าโครงการพลังงานเซลล์สุริยะ จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้น้อยที่สุด (เพียง 3%) แต่ของบประมาณมาใกล้เคียงกับโครงการอื่นๆที่เหลือ คือ 6,000,000 บาท เมื่อเทียบกับกระแสไฟฟ้าที่ได้จึงตัดโครงการนี้ออกไป
และตัดสินใจให้ทุนกับโครงการที่เหลือ 3 โครงการ โดยตั้งชื่อโครงการให้ใหม่ด้วยว่า
1. โครงการเขื่อนผลิตไฟฟ้าช่วยชาติ (โครงการเดิม คือ พลังงานจากกระแสน้ำขึ้นและกระแสน้ำลง)
2. โครงการหมุนพลังงาน (โครงการเดิม คือ พลังงานจากลม)
3. โครงการถังหมักชีวมวล (โครงการเดิม คือ พลังงานชีวมวล)

ผลการตัดสินใจของนักเรียน กลุ่มที่ 6 สนับสนุนทุน 3 โครงการ ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ดังนี้

โครงการที่ให้ทุน คือ
1. โครงการพลังงานชีวมวล เพราะชีวมวล เป็นการนำเอาพลังงานกลับมาใช้ใหม่ได้ ไม่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ผลิตกระแสไฟฟ้าได้12% (งบประมาณ 7,800,000 บาท)
2. โครงการพลังงานลม เพราะเป็นพลังงานที่สะอาด เหมาะที่จะนำมาทำเป็นพลังงานทดแทน สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มาก (งบประมาณ 6,600,000 บาท)
3. โครงการพลังงานเซลล์สุริยะ เพราะเป็นพลังงานที่ใสสะอาด ไม่ทำลายระบบนิเวศ จึงเป็นพลังงานทดแทนที่ดี (งบประมาณ 6,000,000 บาท)
โครงการที่ไม่ได้ให้ คือ
1. โครงการพลังงานจากกระแสน้ำขึ้นและกระแสน้ำลง เพราะพลังงานนี้จะทำลายที่อยู่ของนกทะเลและที่อยู่ของปลาตัวเล็กๆ จึงไม่เหมาะกับพลังงานทดแทน แม้จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้มาก
2. พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน เพราะพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานที่กำลังทำการทดลอง ยังไม่สำเร็จ จึงไม่ควรนำงบประมาณไปลงทุนทำเรื่องนี้