เหตุใดชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊สจึงมีประโยชน์ต่อภาคการเกษตร?

การผลิตไฟฟ้าภายในฟาร์มด้วยชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊ส

แปลงมูลสัตว์และเศษวัสดุจากพืชให้เป็นไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงภายในฟาร์ม

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพสามารถนำของเสียจากฟาร์มทุกชนิดมาใช้ประโยชน์ได้ ตั้งแต่ปุ๋ยคอกสัตว์ไปจนถึงเศษพืชผลที่เหลือทิ้ง และเปลี่ยนให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ทันที ณ สถานที่นั้นเอง ส่งผลให้เกษตรกรไม่จำเป็นต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้ามากนักอีกต่อไป ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการดำเนินงานของอุปกรณ์ที่ต้องใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง เช่น เครื่องรีดนมและหน่วยเก็บรักษาความเย็น เมื่อฟาร์มจัดการของเสียด้วยตนเองแทนที่จะขนส่งออกไปภายนอก ก็จะประหยัดค่าใช้จ่ายด้านการขนส่งได้ และลดการปล่อยก๊าซมีเทนลงได้ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ของเสียถูกทิ้งไว้ในบ่อกลางแจ้งโดยไม่มีการจัดการ เครื่องยนต์ที่ใช้ในระบบนี้สามารถดักจับพลังงานจากก๊าซชีวภาพได้ประมาณสามในสี่ถึงสี่ในห้าของพลังงานทั้งหมด และส่วนใหญ่แล้วระบบเหล่านี้จะผลิตไฟฟ้าได้ในอัตราประมาณครึ่งหนึ่งของโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ทำให้มีประสิทธิภาพโดยรวมสูงมาก

ประสิทธิภาพของระบบผลิตไฟฟ้าและพลังงานความร้อนรวม (CHP) และความทนทานในการปฏิบัติงาน

ระบบผลิตไฟฟ้าและพลังงานความร้อนรวม (CHP) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมาก เนื่องจากสามารถกักเก็บความร้อนที่สูญเสียไปทั้งหมด—ซึ่งคิดเป็นประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ผลิตได้—แล้วนำความร้อนนั้นไปใช้งานจริง เช่น การทำความร้อนให้โรงนา การควบคุมสภาพแวดล้อมในเรือนกระจก หรือการรักษาอุณหภูมิของถังหมักให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมตามต้องการ ข้อมูลล่าสุดจากกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา (US Department of Energy) ในรายงานปี 2023 ระบุว่า ระบบนี้สามารถบรรลุประสิทธิภาพได้สูงถึงประมาณ 85% ซึ่งนับว่าน่าประทับใจอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เมื่อโครงข่ายไฟฟ้าหยุดทำงานเนื่องจากพายุหรือเหตุขัดข้องอื่นๆ ระบบ CHP จะยังคงดำเนินการต่อไปอย่างไม่ขาดตอน จึงเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ฟาร์มจำนวนมากพึ่งพาเทคโนโลยีนี้อย่างมาก ขณะนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊สรุ่นใหม่ที่มีจำหน่ายในตลาดมาพร้อมกับชิ้นส่วนแบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยให้การซ่อมบำรุงทำได้ง่ายขึ้น และเกษตรกรที่ใช้งานจริงรายงานว่า ภายใต้การดูแลรักษาที่เหมาะสม ระบบสามารถให้เวลาใช้งานจริง (uptime) ได้มากกว่า 95% อีกทั้ง เนื่องจากเครื่องยนต์ได้รับความเครียดน้อยลงจากการนำความร้อนที่กู้คืนกลับมาใช้ใหม่ ผู้ปฏิบัติงานส่วนใหญ่จึงพบว่าอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ยืดออกไปอีกระหว่าง 15 ถึง 20 ปี เมื่อเทียบกับอุปกรณ์มาตรฐานทั่วไป

ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจจากการติดตั้งชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊ส

ลดต้นทุนพลังงานและแทนที่เชื้อเพลิงดีเซล

เกษตรกรสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้โดยการเปลี่ยนของเสียจากการทำฟาร์มให้กลายเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊ส ซึ่งหมายความว่าจะพึ่งพาแหล่งไฟฟ้าภายนอกน้อยลง และไม่จำเป็นต้องใช้ระบบสำรองด้วยเชื้อเพลิงดีเซลที่มีราคาแพงอีกต่อไป ยกตัวอย่างเช่น ฟาร์ม Fair Oaks Dairy ซึ่งนำมูลสัตว์จากวัวประมาณ 9,000 ตัวมาผ่านกระบวนการผลิต ตามข้อมูลจากบริษัท Greengas Inc. การติดตั้งระบบนี้สามารถแทนที่เชื้อเพลิงดีเซลได้ประมาณ 1.5 ล้านแกลลอนต่อปี และเมื่อติดตั้งระบบนี้ในรูปแบบหน่วยผลิตไฟฟ้าและพลังความร้อนรวม (Combined Heat and Power: CHP) ฟาร์มส่วนใหญ่มักจะเห็นว่าต้นทุนพลังงานโดยรวมลดลงระหว่าง 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ค่าใช้จ่ายที่ลดลงหมายถึงผลตอบแทนจากการลงทุนที่เร็วขึ้น และผลลัพธ์ที่ดีขึ้นต่อผลกำไรสุทธิของกิจกรรมทางการเกษตรที่มุ่งสู่ความยั่งยืนโดยยังคงรักษาความสามารถในการทำกำไรไว้ได้

สร้างรายได้จากของเสียและลดค่าใช้จ่ายด้านปุ๋ยผ่านสารดิจิสเตท

ระบบผลิตก๊าซชีวภาพไม่เพียงแต่ช่วยลดค่าใช้จ่ายในบิลเท่านั้น แต่ยังสร้างแหล่งรายได้เสริมอีกด้วย เมื่อระบบเหล่านี้ผลิตไฟฟ้าส่วนเกินขึ้นมา เกษตรกรสามารถรับค่าตอบแทนผ่านโครงการพลังงานสีเขียวต่างๆ ได้ บางรัฐยังอนุญาตให้เกษตรกรขายไฟฟ้าส่วนเกินนี้โดยตรงให้กับบริษัทสาธารณูปโภคด้านพลังงานผ่านสัญญาพิเศษอีกด้วย อีกหนึ่งผลผลิตที่ได้จากระบบเหล่านี้คือ 'ไดเจสเทต' (digestate) ซึ่งอาจมองได้ว่าเป็นปุ๋ยธรรมชาติที่อุดมไปด้วยธาตุอาหาร หลังจากเริ่มใช้ระบบดังกล่าว เกษตรกรส่วนใหญ่พบว่าตนจำเป็นต้องซื้อปุ๋ยสำเร็จรูปจากภายนอกน้อยลงอย่างมาก — บางครั้งลดลงได้ถึง 90% ทั้งนี้ เพราะไดเจสเทตมีประสิทธิภาพสูงกว่า เนื่องจากพืชสามารถดูดซึมไนโตรเจนได้ง่ายขึ้น และมีโอกาสเกิดการไหลบ่าของสารเคมีที่เป็นอันตรายเข้าสู่แหล่งน้ำน้อยลงด้วย ตัวเลขจากภาคสนามแสดงให้เห็นว่าฟาร์มที่เปลี่ยนมาใช้ระบบนี้มักจะสามารถลดค่าใช้จ่ายประจำปีลงได้ระหว่าง 20 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ที่ได้รับนั้นไม่ได้จำกัดอยู่แค่การประหยัดเงินเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจัดการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเชื่อมโยงความต้องการด้านพลังงานเข้ากับการจัดการมูลสัตว์และของเสียอื่นๆ จากฟาร์ม

ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊สในการดำเนินงานฟาร์ม

การจับก๊าซมีเทน การลดก๊าซเรือนกระจก และการทำฟาร์มอย่างชาญฉลาดต่อสภาพภูมิอากาศ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไบโอแก๊สช่วยป้องกันไม่ให้ก๊าซมีเทนปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจากบ่อบำบัดมูลสัตว์และวัสดุเสียอื่นๆ ที่กำลังย่อยสลาย ก๊าซมีเทนมีศักยภาพทำลายสภาพภูมิอากาศรุนแรงกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 28 เท่า เมื่อฟาร์มจับก๊าซไบโอแก๊สนี้ไว้แล้วเผาไหม้แทนที่จะปล่อยทิ้ง จะเปลี่ยนปัญหาสิ่งแวดล้อมร้ายแรงให้กลายเป็นพลังงานที่ใช้การได้ กระบวนการนี้สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณ 60% สำหรับฟาร์มที่เข้าร่วมโครงการ สำหรับมูลสัตว์หนึ่งตันที่ผ่านระบบ แต่ละปีจะสามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 2.5 ตัน ผลการลดลงเหล่านี้ช่วยให้บรรลุมาตรฐานการทำฟาร์มที่เป็นมิตรต่อสภาพภูมิอากาศหลายประการ และทำให้การดำเนินงานสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดต่างๆ ได้ง่ายขึ้น เช่น ข้อกำหนดที่ระบุไว้ในโครงการ AgSTAR ของสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสหรัฐอเมริกา (EPA)

การควบคุมกลิ่น การลดเชื้อโรค และการนำของเสียอินทรีย์ไปใช้ประโยชน์นอกสายการผลิต

การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนช่วยลดกลิ่นไม่พึงประสงค์โดยธรรมชาติ เนื่องจากกระบวนการนี้ทำลายกรดไขมันและสารประกอบซัลเฟอร์ที่ก่อให้เกิดกลิ่นรบกวน ผลการทดลองแสดงว่า กระบวนการนี้สามารถลดกลิ่นรบกวนได้ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเปรียบเทียบกับการเก็บของเสียไว้ในถังเปิดตามปกติ ทั้งนี้ หากเราควบคุมอุณหภูมิให้สูงอย่างต่อเนื่องในช่วงประมาณ 50–60 องศาเซลเซียส จะสามารถกำจัดแบคทีเรียที่เป็นอันตรายส่วนใหญ่ได้ด้วย โดยมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของเชื้อจุลินทรีย์อันตราย เช่น อีโคไล (E. coli) และซาลโมเนลลา (Salmonella) รวมทั้งไข่ของปรสิตที่ก่อปัญหาจะหายไปด้วย นอกจากนี้ แทนที่จะนำวัสดุอินทรีย์เหล่านี้ไปฝังกลบในหลุมฝังกลบ หรือปล่อยให้ก่อมลพิษต่อระบบน้ำ การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะเปลี่ยนธาตุอาหารในวัสดุเหล่านี้ให้กลายเป็นสารอาหารที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ไนเตรตไหลชะล้างเข้าสู่แหล่งน้ำของเรา และส่งเสริมสุขภาพโดยรวมของลุ่มน้ำในพื้นที่

ไดเจสเทต: ผลพลอยได้ที่ยั่งยืน ซึ่งช่วยเสริมสร้างสุขภาพของดิน

สิ่งที่ได้จากเครื่องผลิตไบโอแก๊สไม่ใช่เพียงของเสียเท่านั้น แต่ยังเป็นปุ๋ยอินทรีย์ที่มีคุณค่าอย่างแท้จริง ซึ่งเปลี่ยนวัสดุที่มิฉะนั้นจะถูกทิ้งไปให้กลายเป็นสิ่งที่เป็นประโยชน์ต่อดิน อีกทั้งของเหลวที่เหลือจากการผลิตนี้ยังมีไนโตรเจนที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริงในปริมาณ 60–80 เปอร์เซ็นต์ รวมทั้งยังมีฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมในปริมาณที่เหมาะสมด้วย เกษตรกรที่เปลี่ยนมาใช้สารนี้แทนปุ๋ยเคมีทั่วไป มักสังเกตเห็นว่าผลผลิตของตนเติบโตดีขึ้นประมาณ 10–30 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ โครงสร้างของดินยังแข็งแรงขึ้นตามกาลเวลา เพราะสามารถกักเก็บน้ำได้ดีขึ้นและมีโครงสร้างโดยรวมที่ดีขึ้นอีกด้วย ข้อได้เปรียบสำคัญประการหนึ่งคือ กระบวนการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic digestion) สามารถกำจัดแบคทีเรียที่เป็นอันตรายและกลิ่นรบกวนทั้งหลายที่มักพบในมูลสัตว์ดิบได้อย่างหมดสิ้น ส่งผลให้สารที่ได้หลังการหมัก (digestate) นั้นปลอดภัยกว่ามากในการนำไปหว่านลงบนแปลงนา โดยไม่ต้องกังวลเรื่องการปนเปื้อน เกษตรกรส่วนใหญ่พบว่าสามารถใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่แล้วในการนำ digestate ไปใช้งานได้ จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในการซื้อปุ๋ยเชิงพาณิชย์ราคาแพงลงได้ หลังจากใช้ digestate อย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหลายฤดูกาล ดินจะมีปริมาณฮิวมัสสูงขึ้น และแสดงความสามารถในการต้านทานภาวะแห้งแล้งได้ดีขึ้นประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีการเพาะปลูกแบบเดิม ทำให้ digestate กลายเป็นส่วนสำคัญหนึ่งของแนวปฏิบัติการเกษตรสมัยใหม่ที่ทำงานร่วมกับธรรมชาติ แทนที่จะขัดแย้งกับธรรมชาติ