พลังงานขับเคลื่อนทุกอย่างในโลก เราใช้พลังงานกันอย่างไร ?

พลังงานขับเคลื่อนแทบจะทุกสิ่งทุกอย่างในโลก ในช่วงที่พลังงานแพงทะลุเพดานแบบนี้ เรามาดูกันว่าปกติเราใช้พลังงานไปกับอะไรบ้าง

พลังงานขับเคลื่อนแทบจะทุกสิ่งทุกอย่างในโลก ในช่วงที่พลังงานแพงทะลุเพดานแบบนี้ เรามาดูกันว่าปกติเราใช้พลังงานไปกับอะไรบ้าง เผื่อจะเกิดไอเดียในการประหยัดพลังงานบ้างก็ได้

หน่วยวัด

ก่อนจะเปรียบเทียบการใช้พลังงานต่างๆ ได้ เราต้องรู้จักหน่วยวัดกันก่อน หน่วยวัดสากลที่ใช้คือ จูล (Joule, J) ซึ่งปริมาณพลังงาน 1 J สามารถยกน้ำหนัก 1 นิวตัน (ประมาณส้มหนึ่งลูก) ให้สูงขึ้นได้ 1 เมตร อย่างเช่น การกดแป้นพิมพ์แต่ละครั้งใช้พลังงาน 0.002 J ข้าวเปล่าหนึ่งจานให้พลังงาน 550,000 J หรือ น้ำมันเบนซินหนึ่งลิตรให้พลังงาน 31,536,000 J

       อัตราพลังงานต่อหน่วยเวลา หรือ “กำลังงาน” วัดด้วยหน่วย วัตต์ (Watt, W) กำลังงาน 1 W คือ อัตราการใช้พลังงาน 1 J ต่อวินาที เทียบได้กับการยกส้มหนึ่งลูกให้สูงขึ้น 1 เมตรทุกๆ 1 วินาที เพราะฉะนั้นกำลังของหลอดไฟ LED 10 W ยกส้ม 10 ลูกให้สูงขึ้นได้ 1 เมตรต่อวินาที ส่วนจะใช้ปริมาณพลังงานมากแค่ไหน ก็ขึ้นกับว่าเราเปิดไฟนานเท่าไหร่ เช่น ถ้าเราเปิดไฟไว้ 1 ชม. (3,600 วินาที) ปริมาณพลังงานที่ใช้ก็คือ 10 x 3,600 = 36,000 J หรือ 36 kJ (กิโลจูล) แน่นอนว่าเครื่องใช้แต่ละชนิดใช้พลังงานไม่เท่ากัน ก่อนที่จะไปดูเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เราไปดูพลังงานที่เรากินเข้าไปก่อน

พลังงานคน

นอกจากจูล (J) แล้ว หน่วยวัดพลังงานที่นิยมใช้กับอาหารก็คือ แคลอรี่ (cal, calorie) ซึ่งเทียบเท่า 4.18 J หลายคนคงเคยได้ยินว่าเราต้องกินอาหารวันละ 1,500 – 2,500 แคลอรี่ ซึ่งนี่เป็นความเข้าใจที่ผิด เพราะเราต้องการพลังงานมากกว่านั้นพันเท่า และหน่วยที่ถูกต้องคือ “กิโลแคลอรี่” ต่างหาก! ความผิดพลาดนี้เกิดจากนักโภชนาการ เพราะแทนที่จะใช้ตัว k แทน 1,000 แล้วเขียนกิโลแคลอรี่ (1,000 แคลอรี่) ว่า kcal แบบที่คนปกติใช้ กลับลีลาเขียนเป็น Cal (โดยใช้ C ตัวใหญ่แทนกิโล) คราวนี้เขียนไปเขียนมาก็ถูกบ้างผิดบ้าง ทำเอาสับสนไปหมด

พลังงานที่ร่างกายได้รับแต่ละวัน 2,000 kcal เทียบเท่า 8,368 kJ (กิโลจูล) สามารถยกส้มมากกว่า 8 ล้านลูก ให้สูงขึ้น 1 เมตร เทียบเท่าพลังงาน 2,324 Wh (วัตต์-ชั่วโมง) ซึ่งพอเอาเวลา 24 ชั่วโมงต่อวันไปหาร ก็ถือว่ามนุษย์เราขับเคลื่อนด้วยกำลังเฉลี่ยประมาณ 100 W พอๆ กับหลอดไฟ LED 10 ดวง

แน่นอนว่าเราไม่ได้ใช้กำลังเฉลี่ยตลอดเวลา ตอนหลับใช้พลังงานน้อยกว่าตอนตื่น ตอนวิ่งสปริ๊นท์ก็ระเบิดพลังออกมาได้ถึง 30 เท่า (3,000 W) แต่แน่นอนว่าได้แป๊บเดียว ถ้าเป็นการวิ่งทางไกลเราจะใช้พลังงานได้ 10-20 เท่า และสำหรับการทำงานต่อเนื่องเราก็ออกแรงได้แค่ 60-80 W (ยกส้ม 6-8 กิโลกรัมขึ้นสูง 1 เมตรต่อวินาที)

กำลังอันน้อยนิดของเราทำให้เราต้องการตัวช่วยอย่าง วัว ควาย ม้า ในการทำการเกษตรในอดีต

วัวตัวเล็กๆ มีกำลังไม่ถึง 300 W แต่ถ้าเป็นม้าดีๆ ก็ให้กำลังมากถึง 700-800 W (1 แรงม้า เท่ากับ 745 W ทำงานได้ประมาณ 10 เท่าของคน) แม้ว่าวัวควายจะทำงานได้น้อยกว่าม้า ทั้งยังควบคุมยาก แต่ก็ได้รับความนิยมมากกว่า เพราะมีข้อดีที่สำคัญคือ วัวควายกินหญ้า ไม่แย่งอาหารคนกิน ยิ่งถ้าได้ควายมานี่ถือว่าคุ้มมาก เพราะลุยน้ำลุยโคลนได้ แถมยังเผาผลาญอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวัวด้วย

คันไถที่ใช้ม้าหรือวัวควายลาก ทำให้เราเตรียมดินได้เร็วขึ้นเป็นสิบๆ เท่า (เมื่อเทียบกับแรงคน) ยิ่งพอมีการประดิษฐ์เครื่องเกี่ยวนวดในศตวรรษที่ 19 มายิ่งสะดวกสบายขึ้นอีก เครื่องเกี่ยวนวดเครื่องแรกในแคลิฟอร์เนียต้องใช้ฝูงม้ามากกว่า 24 ตัวลาก ซึ่งก็สิ้นเปลืองมาก (เราต้องแบ่งผลผลิตที่ได้ให้ม้ากิน)

รถไถเกี่ยวนวดในปัจจุบันอย่างคูโบต้า DC-70 ให้กำลังถึง 70 แรงม้า!

ภาพจาก https://www.youtube.com/watch?v=xEIkmjq4708

พลังงานที่ใช้ในครัวเรือน

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในครัวเรือนส่วนแบ่งได้เป็น 4 ประเภทใหญ่ๆ คือ 1) ที่ให้แสง อย่างหลอดไฟ 2) ที่ทำความร้อน อย่างเตาไฟฟ้า 3) ที่ขับเคลื่อนมอเตอร์ อย่างพัดลมหรือแอร์ และ 4) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อย่าง ทีวีหรือมือถือ

หลอดไฟ LED ขนาดทั่วๆ ไปกินไฟ 7-13 W ส่วนเตาไฟฟ้าใช้พลังงานมากถึงหัวละ 2,000 W เพราะต้องทำความร้อนสูง แต่เมื่อพูดถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าที่กินไฟมากที่สุด ก็หนีไม่พ้นแอร์ เพราะแค่ห้องเล็กๆ ขนาด 20 ตร.ม. ก็ต้องใช้แอร์ขนาด 1,000 W แล้ว ที่สำคัญที่สุดคือ ปกติแล้วเราเปิดแอร์ต่อเนื่องเป็นเวลานาน ไม่แน่แปลกใจว่าสำหรับหลายๆ บ้าน ค่าไฟ 70-80% ก็มาจากแอร์นี่แหละ การปิดแอร์ 1 ชั่วโมง ประหยัดไฟได้เท่ากับปิดไฟดวงหนึ่ง 100 ชั่วโมง

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่กินไฟน้อยกว่าที่หลายคนคิด คือ สมาร์ทโฟน เพราะโดยเฉลี่ยใช้พลังงานไม่ถึง 1 W (อย่าเพิ่งดีใจ…อ่านต่อก่อน)

พลังงานแฝงในข้าวของเครื่องใช้

ใครที่ต้องเดินทางด้วยรถยนต์ส่วนตัวเป็นประจำ พลังงานส่วนนี้อาจเป็นค่าใช้จ่ายพลังงานส่วนใหญ่ มอเตอร์ไซค์อย่างฮอนด้าเวฟมีกำลังเพียง 6,000 W หรือ 6 kW (กิโลวัตต์) แต่ถ้าเป็นรถขนาดกลางอย่างโตโยต้าอัลติสก็จะมีกำลัง 90 kW และสำหรับรถหรูอย่างเบนซ์ S คลาส ก็ให้กำลังมากถึง 320 kW หรือ 429 แรงม้า เทียบเท่าฮอนด้าเวฟ 53 คัน หรือ แอร์ 320 เครื่อง ซึ่งพลังงานส่วนใหญ่ก็ใช้ขนตัวรถเองเพราะหนักกว่าผู้โดยสารเป็นสิบเท่า ดังนั้นการใช้ระบบขนส่งสาธารณะที่ขนคนจำนวนมากจึงประหยัดพลังงานได้มหาศาล (แต่จะน่านั่งหรือเปล่านั่นเป็นอีกเรื่อง)

การผลิตข้าวของเครื่องใช้ต่างๆ ไม่ว่าอะไรอะไรก็ต้องใช้พลังงานทั้งนั้น กว่าจะผลิตเหล็กได้ก็ต้อง ขุดแร่ ถลุงเหล็กด้วยความร้อนสูง และนำมาขึ้นรูป การผลิตเหล็กหนึ่งตันต้องใช้พลังงานโดยเฉลี่ย 20 GJ (20 พันล้านจูล) การผลิตกระดาษเขียนหนังสือใช้พลังงานมากกว่านั้นอีก กว่ามะเขือเทศจะมาถึงมือเราก็ต้องใช้พลังงานมากถึง 40 GJ ต่อตัน ส่วนสมาร์ทโฟนหนึ่งเครื่องนั้นใช้พลังงานตลอดกระบวนการผลิตมากกว่า 1 GJ ซึ่งมากกว่าไฟฟ้าที่ใช้ตลอดอายุการใช้งานของมันเป็น 10 เท่า!

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมการลดการบริโภคข้าวของเครื่องใช้ การใช้ซ้ำ และการรีไซเคิล ถึงช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ เพราะพอเราใช้ของน้อยลง ก็ใช้พลังงานในการผลิตน้อยลง และก็ปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยไปด้วย (การผลิตของจากวัสดุรีไซเคิลช่วยประหยัดพลังงาน เพราะไม่ต้องไปเริ่มผลิตวัตถุดิบตั้งแต่แรก)

บิตคอยน์

บิตคอยน์ประยุกต์ใช้พลังงานเพื่อสร้างระบบเงินสดดิจิทัลไร้ศูนย์กลาง อัตราพลังงานที่เหล่านักขุดบิตคอยน์ใช้ในปัจจุบันนั้นมากถึง 15 GW (ข้อมูลจาก [2]) เทียบเท่ารถมอเตอร์ไซค์ 2.5 ล้านคัน หรือ แอร์ 15 ล้านเครื่อง

อ้างอิง
[1] Smil, V. (2019). Energy: A Beginner’s Guide (2nd edition).
[2] https://ccaf.io/cbeci/index