การผลิตและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในอุตสาหกรรมน้ำตาล

จากฐานข้อมูลกรมโรงงานอุตสาหกรรม มีโรงงานผลิตน้ำตาลจำนวน 192 โรงในประเทศไทย

ซึ่งจากการประมาณการณ์พบว่า ปริมาณชานอ้อยสูงถึงประมาณ 20 ล้านตันต่อปี อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเกือบ 100% ของปริมาณชานอ้อยที่เกิดขึ้นทั้งหมดได้ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตน้ำตาล ไม่เพียงเพราะสามารถใช้เชื้อเพลิงที่ทางโรงงานน้ำตาลมีอยู่แล้ว

แต่ชานอ้อยเป็นชีวมวลอีกประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการเผาไหม้ คือ ให้ค่าความร้อนค่อนข้างสูง (เช่นเดียวกับแกลบ)

และไม่มีส่วนผสมของโลหะอัลคาไลน์ (เช่น โซเดียม โปแตสเซียม เป็นต้น) ในปริมาณที่ก่อให้เกิดปัญหาเถ้าหลอมและตะกรันในระหว่างการเผาไหม้ เทคโนโลยีการเผาไหม้ที่ใช้โดยทั่วไปเป็นแบบตะกรับ ขี้เถ้าสามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆได้ เช่น สามารถนำไปทำอิฐทนไฟหรือใช้ปรับปรุงสภาพดินเพื่อเพาะปลูก

ชานอ้อยถูกนำมาผลิตพลังงานโดยผ่านกระบวนการเผาไหม้ในหม้อต้มไอน้ำ (Boiler) ผลิตไอน้ำและนำไอน้ำบางส่วนไปเดินกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า

ระบบที่มีการผลิตทั้งความร้อน (ในที่นี้อยู่ในรูปของไอน้ำ) และผลิตไฟฟ้าในระบบเดียวกันเป็นที่รู้จักกันดี คือ ระบบ Co-generation จากการสำรวจฐานข้อมูลด้านการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงชีวมวลพบว่า โรงไฟฟ้าระบบ Co-generationที่ใช้ชานอ้อยเป็นเชื้อเพลิงหลักในประเทศมีจำนวน 30 แห่งรวมกำลังการผลิตไฟฟ้าทั้งสิ้น 615.4 MW อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการผลิตความร้อนและไฟฟ้าร่วมโดยส่วนใหญ่ยังอยู่ในระดับที่ต่ำ อีกทั้งการจัดการทางด้านวัตถุดิบเชื้อเพลิงยังไม่ดีพอทำให้เกิดการขาดแคลนได้โดยเฉพาะในฤดูที่ไม่มีการหีบอ้อยและผลิตน้ำตาลซึ่งยาวนานถึง 6 เดือนต่อปี บางแห่งมีการใช้วัตถุดิบเชื้อเพลิงนอกเหนือจากชานอ้อย ได้แก่ ต้นและใบอ้อย กิ่งไม้และเศษไม้อื่นๆ แกลบ รวมทั้งไม้โตเร็วบางชนิด เพื่อลดการพึ่งพิงชานอ้อยซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักเพียงชนิดเดียวซึ่งจะทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ตลอดทั้งปี

ในพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีการเก็บลำต้นพร้อมกับยอดอ้อยและป้อนเข้าโรงงานน้ำตาลเพื่อเพิ่มปริมาณกากของเสียที่จะนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง

แต่ทั้งนี้สัดส่วนยังคงถูกจำกัดเนื่องจากต้องควบคุมปริมาณยอดอ้อยไม่ให้มีผลกระทบต่อคุณภาพน้ำตาล อีกทั้งยอดและใบอ้อยนั้นมีความแหลมคมยากต่อการตัดหรือจัดเก็บ ก็จะถูกเผาทิ้งเสียส่วนใหญ่เพื่อสะดวกต่อการตัดต้นอ้อยและการเตรียมพื้นที่เพาะปลูกในรอบต่อไป ซึ่งนอกจากไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์แล้ว การเผาทิ้งในที่โล่งแจ้งยังก่อให้เกิดก๊าซที่เป็นมลพิษและฝุ่นอีกด้วย ถึงแม้ว่าได้มีการนำเข้าเทคโนโลยีสำหรับการตัดและจัดเก็บยอดและใบอ้อยมาใช้แล้วแต่ยังไม่มีการใช้อย่างแพร่หลายเท่าที่ควร อย่างไรก็ตาม จากการประมาณการณ์หากสามารถนำยอดและใบอ้อยไปใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ซึ่งมีสัดส่วนคิดเป็น 0.23 ของผลผลิต จะสามารถนำไปผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า 1,000 MW

ในปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาใช้เพื่อให้ได้พลังงานกลับมาสูงสุด

โดยการผลิตไอน้ำที่ความดันสูง เช่น ที่ 50 เท่าของบรรยากาศ ซึ่งต้องอาศัยการเผาไหม้ในหม้อน้ำที่ผลิตขึ้นเพื่อทนความดันได้สูง (High-pressure boiler) โดยไอน้ำที่ผลิตได้ถูกผ่านไปยังกังหันไอน้ำแบบควบแน่นและสามารถดึงเอาไอน้ำที่ยังมีความดันสูงไปใช้ได้ตามต้องการ ทำให้ลดการสูญเสียพลังงานโดยไม่จำเป็น กังหันไอน้ำแบบนี้ เรียกว่า Extraction condensing turbine ซึ่งมีข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับกังหันไอน้ำแบบ Condensing และกังหันไอน้ำแบบ Back-pressure ซึ่งไอน้ำที่สามารถดึงเอาไปใช้ได้เป็นส่วนที่เกิดขึ้นที่ส่วนท้ายของกังหันไอน้ำเท่านั้น

ซึ่งมีอุณหภูมิและความดันต่ำ เช่น ที่ 2 เท่าของบรรยากาศ

จึงนำไปใช้ประโยชน์ได้ไม่มาก เช่น นำไปแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อผลิตน้ำร้อน กังหันไอน้ำ 2 แบบหลังจึงจะเหมาะกับการใช้ในกรณีที่ต้องการผลิตไฟฟ้าเป็นหลักและมีความต้องการในการใช้ไอน้ำในปริมาณที่แน่นอน แต่มีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่ได้นำเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงดังที่ได้กล่าวข้างต้นมาใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้นอกจากจะสามารถนำไปใช้ในกระบวนการผลิตน้ำตาลและส่วนอื่นๆในโรงงานทำให้ลดค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงาน

ไฟฟ้าส่วนที่เหลือยังสามารถขายเข้าสายส่งของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตฯในลักษณะของผู้ผลิตไฟฟ้ารายเล็ก (Small power producer – SPP) ในโครงการส่งเสริมการใช้พลังงานทดแทนของกระทรวงพลังงานเพิ่มรายได้ให้กับโรงงาน จากข้อมูล ณ เดือนมีนาคม 2550 ปริมาณการขายไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าที่ใช้ชานอ้อยเป็นเชื้อเพลิงหลักรวม 191.8 MW การใช้ชีวมวลซึ่งเป็นพลังงานทดแทนและพลังงานสะอาดให้เป็นประโยชน์ยังช่วยลดปัญหาภาวะโลกร้อนอีกด้วย