ตู้อบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์แบบเทอร์โมไซฟอนร่วมกับพัดลมไอร้อนแบบอัตโนมัติสำหรับชุมชน

วิศวกรรมศาสตร์ - พลังงาน

ปัญหาการขาดแคลนพลังงานมีความสําคัญต่อระบบ เศรษฐกิจของประเทศเนื่องจากมีปริมาณความต้องการใช้ พลังงานในด้านต่างๆเพิ่มขึ้นทุกปี โดยเฉพาะพลังงาน ฟอสซิลจํานวนมาก และเป็นไปอย่างไม่มีประสิทธิภาพดัง แสดงในรายงานของ Lawrence Livermore National Laboratory [1] รวมถึงข้อตกลงว่าด้วยการลดก๊าซเรือน กระจกที่เหมาะสมของแต่ละประเทศ (Nationally Appropriate Mitigation Actions: NAMAs)ส่งผลให้ ประเทศไทยต้องมีการปรับแผนการใช้พลังงานของ ประเทศโดยรวมดังนั้นเพื่อให้สอดคล้องกับแผนอนุรักษ์ พลังงาน (EEP 2025) และแผนพัฒนาพลังงานทดแทน และพลังงานทางเลือก (AEDP 2025) ของกระทรวง พลังงาน ในการลดต้นทุนด้านพลังงานเพิ่มประสิทธิภาพ การใช้พลังงานและส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนใน การลดความเข้มการใช้พลังงานลงร้อยละ 30 ในปีพ.ศ. 2579 ทางคณะผู้วิจัยพิจารณาว่ากลุ่มอุตสาหกรรมการ อบแห้งผลผลิตทางการเกษตรเพื่อแปรรูป และเพิ่มมูลค่า สินค้าเป็นกลุ่มหนึ่งที่ควรส่งเสริมให้มีการใช้พลังงาน ทดแทน และอนุรักษ์พลังงานในกระบวนการผลิต เนื่องจากเป็นกระบวนการทางความร้อนสามารถ ประยุกต์ใช้ความร้อนจากรังสีอาทิตย์ (solar thermal) ซึ่งเป็นพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพสูง โดยมีค่ารังสี อาทิตย์เฉลี่ย 18.2 MJ/m2-day (ประเทศไทย) ในการลด ความชื้นของผลิตภัณฑ์ต่างๆได้ ในทางตรงหรือทางอ้อม ได้อย่างกว้างขวาง และกระจายตัวอยู่ทั่วประเทศตาม บริบทของแหล่งทรัพยากรต่างๆ เป็นทุนเดิม และสามารถ สร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจได้ ที่ผ่านมาการอบแห้งผลผลิตทางการเกษตรได้มีการ ใช้รังสีอาทิตย์สําหรับการผลิตลมร้อนในการอบแห้งแบบ passive, active และ hybrid [2] ระบบสะสมความร้อน แบบเปลี่ยนเฟส [3-5] เพื่อสะสมความร้อน รวมถึงการใช้ รังสีอาทิตย์เสริมปั๊มความร้อน (Solar assisted heat pump, SAHP) [6] โดยใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ทํางาน ร่วมกับปั๊มความร้อน 2 รูปแบบ คือทํางานแยกกันโดย ทํางานเสริมกันผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน และ (Direct-expansion, DX-SAHP) สารทํางานจะขยายตัว โดยตรงในตัวเก็บรังสีอาทิตย์และเป็นส่วนประกอบหนึ่งของระบบ [7] เพื่อเพิ่มสัมประสิทธิ์สมรรถนะ [8-10] เนื่องจากปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ได้เปรียบเชิงพลังงาน สามารถดึงความร้อนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิต่ำไป ยังแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงได้เมื่อเทียบกับการใช้ลวดไฟฟ้าใน การทํางานการใช้พลังงานจึงน้อยกว่า สามารถควบคุม อุณหภูมิ และความชื้นของอากาศที่ใช้อบแห้งได้ผ่านการ ควบคุมที่เหมาะสม [6] ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีคุณภาพดีกว่าการอบลมร้อนธรรมดา [11-12] ประกอบกับ กระบวนการอบแห้งอุณหภูมิต่ำ ส่งผลเชิงบวกต่อคุณภาพ ของวัสดุทางชีวภาพแต่ต้องใช้เวลาในการอบแห้งนาน (low temperature and long time, LTLT) ดังนั้นการอบแห้งด้วยปั๊มความร้อน และรังสีอาทิตย์ที่ อุณหภูมิต่ำกว่า 100 oC เป็นแนวทางหนึ่งในการอบเพื่อ รักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ซึ่งตู้อบแห้งรังสีอาทิตย์แบบเรือนกระจกขนาดเล็กกรณีไม่มีภาระอุณหภูมิภายใน สูงประมาณ 80-85 oC การตากแห้งในลักษณะนี้จะมีความ สะดวกและสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายน้อย แต่พบว่าหลังการ อบแห้งผลิตภัณฑ์มีสารปนเปื้อนค่อนข้างสูง และถ้า ผลิตภัณฑ์ที่ตากไม่แห้งพอ หรือตากในช่วงอากาศมี ความชื้นสูง ผลิตภัณฑ์ก็ประสบปัญหาเกี่ยวกับเชื้อรา ทําให้ไม่สามารถเก็บผลิตภัณฑ์ไว้ได้นาน และสร้าง ความเสียหายให้กับผู้ผลิตเป็นอย่างมาก การทําแห้งด้วยวิธีการข้างต้นจึงได้รับพัฒนามาเป็นการอบแห้งด้วย ลมร้อน (Hot air drying) โดยผลิตภัณฑ์ที่ต้องการทําให้แห้งต้องนํามาใส่ตู้อบแห้งแทนการวางไว้กับพื้น แล้วให้ ลมร้อนไหลผ่านตู้อบแห้ง ความชื้นของผลิตภัณฑ์ใน ตู้อบแห้งจะระเหยออกมาพร้อมกับลมร้อน โดยลมร้อน จะถูกระบายออกทางช่องระบายลมทั้งในรูปแบบที่เป็น การอบแห้งที่มีการพาความร้อนแบบธรรมชาติ (Natural convection drying หรือ Passive drying) และการ อบแห้งที่มีการพาความร้อนแบบบังคับ (Forced drying) เช่น เครื่องอบแห้งแบบแยกส่วนของสกนธ์ และคณะ เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบอุโมงค์ของสุขฤดี เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์แบบ อุโมงค์ลมโดยใช้หินภูเขาไฟเป็นตัวสะสมความร้อนของ พิภพ และ สําเริง และเครื่องอบแห้งพลังงาน แสงอาทิตย์แบบเรือนกระจกของรวิภา แม้ผลิตภัณฑ์ ที่ผ่านการทําแห้งด้วยเครื่องอบแห้งประเภทนี้จะมี คุณภาพ และปลอดภัยตามหลักเกณฑ์การผลิตอาหาร แต่เครื่องอบแห้งประเภทนี้เหมาะสําหรับการอบแห้ง ผลิตภัณฑ์ในช่วงที่มีแสงอาทิตย์สมํ่าเสมอเท่านั้น ดังนั้นเพื่อเป็นการลดปัญหาอบแห้งในช่วงที่แสงแดดไม่ เพียงพอ จึงได้นําการอบแห้งด้วยเครื่องอบแห้งแบบ ผสมผสาน (Hybrid drying) มาทดแทนการอบแห้งด้วย พลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว การอบแห้งแบบผสมผสานมีลักษณะเหมือนกับการอบแห้งด้วยลมร้อน ทุกประการ แต่ลมร้อนที่ไหลผ่านตู้อบแห้งจะได้รับความ ร้อนจากทั้งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานในรูปอื่นๆ เช่น พลังงานชีวมวล และพลังงานไฟฟ้า หรือได้รับความ ร้อนจากแหล่งให้ความร้อนที่ไม่เหมือนกันตั้งแต่ 2 แหล่ง ขึ้นไป นอกจากเครื่องอบแห้งแบบผสมผสานจะช่วย แก้ปัญหาที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น ยังสามารถช่วยให้ ผลิตผลิตภัณฑ์ในระยะที่จํากัดได้ เช่น การอบแห้ง พลังงานความร้อนร่วมของรังสีอินฟาเรด/ไมโครเวฟ และลมร้อนของสุภวรรณ และคณะ เครื่องอบแห้ง พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานไฟฟ้าของธีรเดช และคณะ และของ มัณฑทนา และ นัทธิ์ธนนท์ การอบแห้งแบบผสมผสานส่วนมากจะเป็นการ อบแห้งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับไฟฟ้า เนื่องจาก ผู้วิจัยสามารถควบคุมอุณหภูมิให้คงที่ได้ง่ายกว่าการใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับเชื้อเพลิงชีวมวล แต่ก็มียังมี นักวิจัยอีกกลุ่มได้เล็งเห็นความสําคัญของการนําชีวมวล แข็งมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด จึงได้ศึกษาเครื่องอบ แห้งแบบผสมผสานที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับ เชื้อเพลิงชีวมวล เช่น เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ ผสมผสานชนิดตู้ของกําพล และคณะ แต่เครื่อง อบแห้งดังกล่าวมีขนาดใหญ่เหมาะกับการผลิตในระดับ อุตสาหกรรม โครงการวิจัยนี้จึงได้ออกแบบและสร้างตู้อบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์แบบเทอร์โมไซฟอนร่วมกับพัดลมไอร้อนแบบอัตโนมัติสำหรับชุมชน ให้มีขนาดเหมาะสมต่อการใช้งานในระดับครัวเรือนมากขึ้น โดยได้นำพัดลมไอร้อนมาประยุกต์ใช้เพื่อให้ความร้อนในช่วงที่พื้นที่มีแสงแดดไม่สมํ่าเสมอ พร้อมกับศึกษาสมรรถนะของเครื่องอบแห้งที่ได้สร้างขึ้น

หัวหน้าโครงการ

ระบุผู้ร่วมโครงการภายใน

 

ระบุผู้ร่วมโครงการภายนอก

60000

2565