หน่วยวิจัยธรณีฟิสิกส์และคณะผู้ร่วมวิจัย
ที่มาและความสำคัญ
การวิจัยด้านพลังงานทดแทนในรูปแบบต่าง ๆ เช่น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนใต้พิภพ เป็นส่วนนึงของงานวิจัยสำคัญที่ตอบโจทย์นโยบายด้านพลังงานของชาติ และเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนของคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล (SDGs) ในหลากหลายมิติ ไม่ว่าจะเป็น เป้าหมาย (7) การมีพลังงานสะอาดที่ทุกคนเข้าถึงได้ (9) อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน (11) เมืองและถิ่นฐานมนุษย์อย่างยั่งยืน ตลอดจน (17) ความร่วมมือเพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน เป็นต้น
การวิจัยในชุดนี้เป็นส่วนหนึ่งภายใต้ความร่วมมือกันหลายภาคส่วน ไม่ว่าจะเป็น กลุ่มวิจัยธรณีฟิสิกส์ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กรมทรัพยากรน้ำบาดาล กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน และภาคเอกชนอีกหลายราย เพื่อที่จะร่วมกันประเมินความเป็นไปได้ในการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพ มาใช้ในการผลิตไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม โดยคาดหวังจะเพิ่มกำลังการผลิตโดยรวมทั้งประเทศจาก 0.3 เมกะวัตต์ เป็นหลายสิบเมกะวัตต์ โดยเป้าหมายหลักในการบรรลุวัตถุประสงค์นี้ คือ การระบุแหล่งพลังงานความร้อนจากแหล่งกักเก็บน้ำร้อนใต้ดินที่มีอุณหภูมิสูง และมีปริมาณเพียงพอที่จะใช้ในการผลิตไฟฟ้า โดยคณะผู้ดำเนินการและที่ปรึกษาจากทุกภาคส่วนได้เลือกใช้การสำรวจแมกนีโตเทลลูริก ซึ่งเป็นการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์แบบแม่เหล็กไฟฟ้าที่ให้ภาพโครงสร้างใต้ดินในรูปสภาพต้านทานไฟฟ้าตั้งแต่ระดับตื้นหลักสิบเมตร จนถึงระดับลึกได้หลายกิโลเมตร และสามารถทำการสำรวจแบบสามมิติในเชิงพื้นที่ทั้งแบบละเอียดและแบบกว้างครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ เพื่อความถูกต้องและแม่นยำในการระบุตำแหน่งแหล่งกักเก็บของเหลวร้อนใต้ดินของโครงการได้เป็นอย่างดี และพิจารณาแล้วว่ามีความเหมาะสมกว่าวิธีการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์แบบอื่น ๆ
การดำเนินงานและผลการวิจัย
กลุ่มวิจัยธรณีฟิสิกส์ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล มีความเชี่ยวชาญทั้งการสำรวจเก็บข้อมูลสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของโลก ณ พื้นที่สำรวจ การประมวลผลข้อมูล ตลอดจนการสร้างแบบจำลองสภาพต้านทานไฟฟ้าใต้ดินแบบสามมิติ ด้วยโปรแกรมทางธรณีฟิสิกส์ที่พัฒนาขึ้นเองบนคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูง จึงได้ดำเนินการสำรวจด้วยวิธีแมกนีโตเทลลูริกเพื่อระบุแหล่งกักเก็บน้ำร้อนใต้ดินและประเมินศักยภาพแหล่งความร้อนใต้พิภพร่วมกับหน่วยงานต่าง ๆ โดยพื้นที่ดำเนินการประกอบไปด้วยพื้นที่ที่พบน้ำพุร้อนที่มีอุณหภูมิที่พื้นผิวสูงและผ่านการประเมินศักยภาพเบื้องต้นจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้องแล้ว โดยมีแหล่งน้ำพุร้อนแม่จัน (น้ำพุร้อนป่าตึง) ในอำเภอแม่จัน จังหวัดเชียงราย เป็นพื้นที่ที่ถูกคัดเลือกว่ามีศักยภาพสูงด้วย
การสำรวจแมกนีโตเทลลูริกในพื้นที่น้ำพุร้อนแม่จัน ได้มีการดำเนินการต่อเนื่องตั้งแต่โครงการนำร่องใน พ.ศ. 2556 เพื่อทดสอบความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้วิธีการสำรวจนี้ในประเทศไทย และมีการสำรวจและเก็บข้อมูลเพิ่มโดยตลอดจนถึง พ.ศ. 2561 ที่ทำให้สามารถระบุตำแหน่ง ขนาด และความลึกของแหล่งกักเก็บของเหลวร้อนใต้ดิน โดยมีจำนวนสถานีสำรวจรวมถึง 92 สถานี กระจายตัวโดยรอบน้ำพุร้อนแม่จัน โดยมีกรมทรัพยากรน้ำบาดาล และกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงานเป็นผู้ให้การสนับสนุนการสำรวจ หน่วยวิจัยของเราได้ทำงานร่วมกับภาคเอกชนที่เชี่ยวชาญการสำรวจน้ำพุร้อน ตลอดจนผู้เชี่ยวชาญการขุดเจาะเพื่อพัฒนาการใช้งานจากน้ำร้อนใต้ดิน ทั้งในประเทศและต่างประเทศ โดยได้มีการถ่ายทอดและแลกเปลี่ยนความรู้เพื่อสร้างกลุ่มการวิจัยด้านพลังงานทดแทนจากพลังงานความร้อนใต้พิภพในประเทศไทย ผลจากการสำรวจเก็บข้อมูลภาคสนามดังกล่าว ได้ถูกนำมาประมวลผลและจึงนำไปใช้สร้างแบบจำลองสภาพต้านทานไฟฟ้าใต้ดินแบบสามมิติโดยละเอียดและครอบคลุมพื้นที่สำรวจ สามารถบ่งบอกลักษณะทางธรณีวิทยาที่สำคัญของแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งนี้ได้ (Amatyakul et al., 2015 และ 2021)
ผลที่ได้จากงานวิจัย
แบบจำลองสภาพต้านทานไฟฟ้าใต้ดินแบบสามมิติ แสดงโครงสร้างของแหล่งกักเก็บน้ำร้อนและโครงสร้างทางธรณีวิทยาของแหล่งความร้อนใต้พิภพ
การประยุกต์ใช้ผลงานวิจัย
แบบจำลองสภาพต้านทานไฟฟ้าใต้ดินแบบสามมิติ แสดงโครงสร้างของแหล่งกักเก็บน้ำร้อนและโครงสร้างทางธรณีวิทยาของแหล่งความร้อนใต้พิภพ
การพัฒนาต่อยอดจากผลการวิจัยในอนาคต
ข้อมูลจากหลุมเจาะและผลการสำรวจแมกนีโตเทลลูริกจะได้นำไปใช้ในการประเมินความสามารถในการผลิตไฟฟ้าและการออกแบบทางวิศวกรรมของหลุมผลิตและส่งกลับน้ำร้อน ณ แหล่งความร้อนใต้พิภพ อำเภอแม่จัน จังหวัดเชียงราย และจะใช้เป็นต้นแบบการสำรวจสำหรับการสำรวจและประเมินศักยภาพแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพแหล่งอื่น ๆ ในประเทศไทยต่อไป ตอบโจทย์การวิจัยด้านพลังงานทดแทนจากการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานความร้อนใต้พิภพ สอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนของคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล (SDGs) ในหลากหลายมิติ ไม่ว่าจะเป็น เป้าหมาย (7) การมีพลังงานสะอาดที่ทุกคนเข้าถึงได้ (9) อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน (11) เมืองและถิ่นฐานมนุษย์อย่างยั่งยืน ตลอดจน (17) ความร่วมมือเพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน ดังที่ได้กล่าวไว้แล้ว
ทุนวิจัยและกิตติกรรมประกาศ
1. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์
2. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน
3. กรมทรัพยากรน้ำบาดาล
4. กลุ่มบริษัทเอ็นโซล จำกัด และ บริษัท จีโอเทค พิลลาร์ จำกัด
5. บริษัท เคิร์ลอี ธรณีฟิสิกส์ จำกัด
เอกสารงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง
1. Amatyakul, P., Rung-Arunwan, T. & Siripunvaraporn, W. A pilot magnetotelluric survey for geothermal exploration in Mae Chan region, northern Thailand. Geothermics 55, 31–38 (2015).
2. Amatyakul, P. et al. An assessment of a shallow geothermal reservoir of Mae Chan hot spring, northern Thailand via magnetotelluric surveys. Geothermics 95, 102137 (2021).