บทท่ี 4การวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing

พลังงานชนิดตาง ๆ ไมวาจะเปนไฟฟาหรือไอน้ําในทางวิศวกรรมถือวาพลังงานแตละชนิดมีคุณภาพตางกัน การเปรียบเทียบพลังงานชนิดตาง ๆ จะตองอยูบนมาตรฐานเดียวกัน และมาตรฐานนั้นคือคา Exergy ที่บอกถึงศักยภาพในการสรางงานของพลังงานแตละชนิดดัง เชน ความรอน 1 MJ กับไฟฟา 1 MJ สามารถสรางงานไดในปริมาณที่ตางกัน ในงานวิจัยนี้จะใชวิธีวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing เพื่อเปรียบเทียบตนทุนพลังงานที่เกิดจากการใชกาซชีวภาพเปนเชื้อเพลิงสําหรับเครื่องยนตเปนตนกําลังขับพัดลมในฟารมสุกรขนาดเล็กกับตนทุนพลังงานที่เกิดจากการใชไฟฟาและน้ํามันแกสโซลีน วิธีวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing เปนวิธีที่คิดราคาพลังงานซึ่งเปนงานสุทธิที่ไดจากระบบ ดังนั้นการคิดราคางานที่ไดจากระบบพื้นฐานคา Exergy เปนคาที่ถูกตองอยางแทจริง

4.1 การกําหนดขอบเขตการถายเทมวลและพลังงานของระบบการกําหนดขอบเขตการการถายมวลและพลังงานเพื่อใชในการวิเคราะหตนทุนแบบ

Exergy Costing ซ่ึงจะมีการกําหนดขอบเขตใหเกิดความชัดเจนและถูกตองในผลการวิเคราะหที่กิดขึ้น แสดงรูปของขอบเขตของการถายมวลผานระบบดังรูปที่ 4.1 และ แสดงรูปขอบเขตการถายเทพลังงานผานระบบ ดังรูป 4.2 และมีการกําหนดตัวแปรที่จะใชงานดังนี้

รูปท่ี 4.1 ขอบเขตของการถายเทมวลเขาและออกจากระบบ

& bgm

& fgm

& w,inm & w,outm

& am

83

& bgm คือ มวลของพลังงานที่เขาระบบ, kg/s (คาไดจากการตรวจวัด)

& am คือ มวลของอากาศที่เขาระบบ, kg/s (คาไดจากการตรวจวัด)

& fgm คือ มวลของกาซรอนทิ้งออกจากระบบ, kg/s

& w,inm คือ มวลของอากาศจากโรงเรือนที่ไหลเขาระบบ, kg/s

& w,outm คือ มวลของอากาศจากโรงเรือนที่ไหลออกระบบ, kg/s (คาไดจากการตรวจวัด)

สมารถเขียนเปนสมการไดดังนี้

& & & & &bg a w,in fg w,outm + m + m = m + m

รูปท่ี 4.2 ขอบเขตของการถายเทพลังงานเขาและออกจากระบบ

bgE คือ พลังงานของเชื้อเพลิงที่เขาระบบ, kW

aE คือ พลังงานของอากาศที่เขาระบบ, kW fgE คือ พลังงานของกาซรอนทิ้งออกจากระบบ, kW

lossE คือ พลังงานสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานและการสะสมความรอน, kW

w,inE คือ พลังงานอากาศจากโรงเรือนที่ไหลเขาระบบ, กําหนดใหมีคาเทากับ 0 kW

w,outE คือ พลังงานของอากาศจากโรงเรือนที่ไหลออกระบบ, kW (คิดเฉพาะสวนที่เปน

พลังงานจลนเพื่อใชในการคํานวณ Exergy Costing)สมารถเขียนเปนสมการไดดังนี้

bg a w,in fg loss w,outE + E + E = E + E + E

bgE

fgE

w,inE w,outE

aE

lossE

84

4.2 การกําหนดขอบเขตการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costingการกําหนดขอบเขตการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing ในงานวิจัยนี้จะทําการ

เปรียบเทียบตนทุนพลังงานที่เกิดจากการใชกาซชีวภาพเปนเชื้อเพลิงสําหรับเครื่องยนตเปนตนกําลังขับพัดลมในฟารมสุกรขนาดเล็กเปรียบเทียบกับตนทุนพลังงานที่เกิดจากการใชไฟฟา และน้ํามันแกสโซลีน ซ่ึงในการที่จะทําการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing จะตองทําการกําหนดขอบเขตเพื่อใหเกิดความชัดเจนและถูกตองในผลของการวิเคราะหที่เกิดขึ้น แสดงรูปของขอบเขตการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing ดังรูป 4.1 ซ่ึงมีการกําหนดคาของตัวแปรที่จะใชงานดังนี้

bgC& คือ อัตราตนทุนของพลังงาน , Baht/s จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป

cbg คือ ราคาพลังงาน , Baht/MJ จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป

bgE& คือ คา Exergyของพลังงาน , MJ/s จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป

aC& คือ อัตราตนทุนของอากาศ กําหนดใหมีคาเทากับ 0 Baht/s ca คือ ราคาของอากาศ กําหนดใหมีคาเทากับ 0 Baht/MJ

aE& คือ คา Exergy ของอากาศ กําหนดใหมีคาเทากับ 0 MJ/s

fgC& คือ อัตราตนทุนของกาซรอนทิ้ง กําหนดใหมีคาเทากับ 0 Baht/s

fgE& คือ คา Exergy ของกาซรอนทิ้ง กําหนดใหมีคาเทากับ 0 MJ/s

clC& คือ อัตราตนทุนของสารระบายความรอน กําหนดใหมีคาเทากับ 0 Baht/sccl คือ ราคาของสารระบายความรอน กําหนดใหมีคาเทากับ 0 Baht/MJ

clE& คือ คา Exergy ของสารระบายความรอน กําหนดใหมีคาเทากับ 0 MJ/s

wC& คือ อัตราตนทุนงานที่ได , Baht/s จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป cw คือ ราคาของงาน , Baht/MJ จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไปW& คือ คา Exergy ของงาน , MJ/s จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป

engZ& คือ อัตราตนทุนของเครื่องยนต หรือมอเตอรไฟฟา, Baht/s จะมีการคํานวณ

ในแตละประเภทตอไป

fanZ& คือ อัตราตนทุนพัดลม , Baht/s จะมีการคํานวณในแตละประเภทตอไป

M&OZ& คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษา, Baht/s จะมีการคํานวณ ในแตละประเภทตอไป

ในหัวขอที่มีการกําหนดใหมีคาเทากับ 0 เนื่องจากคาดังกลาวไมมีสวนสําคัญในงานวิจัย และสวนที่ตองใชในงานวิจัยจะมีการกลาวถึงในหัวขอตอไป

85

รูปท่ี 4.3 ขอบเขตการวิเคราะหคา ตนทุนแบบ Exergy Costing ของงานวิจัย

4.3 การประเมินตนทุนแบบ Exergy Costing หลังจากที่ไดทําการหนดขอบเขตที่ใชในการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing

แลวตองทําการประเมินคาใชจายที่เกิดขึ้นจากใชอุปกรณหรือการดําเนินการตางๆ โดยกําหนดใหอยูในรูปของราคาตอหนวยเวลา ราคาตอหนวยพลังงาน และคาพลังงานตอหนวยเวลา ซ่ึงในการประเมินตนทุนแบบ Exergy Costing ในงานวิจัยนี้ไดแยกออกเปน 3 สวนคือ ตนทุนที่เกิดจากการใชมอเตอรไฟฟา ตนทุนที่เกิดจากการใชเครื่องยนตแกสโซลีน และตนทุนที่เกิดจากการใชเครื่องยนตกาซชีวภาพ จากนั้นเมื่อไดมูลสวนของตนทุนแลวจึงนําขอมูลไปทําการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing อีกครั้ง

4.3.1 การประเมินตนทุนการใชมอเตอรไฟฟาในการขับพัดลมในการประเมินตนทุนของการใชมอเตอรไฟฟาเปนตนกําลังขับพัดลมหมุนเวียนอากาศ

ตองมีขอมูลที่ใชในการประกอบการคํานวณมีการกําหนดคาตางดังนี้4.3.1.1 ราคาพลังงาน ในการคํานวณหาคาราคาพลังงานของการใชมอเตอรไฟฟา

สามารถทําไดโดยการเก็บขอมูลการใชไฟฟาของฟารมเลี้ยงสุกรเปนระยะเวลา 1 year ซ่ึงผลของการเก็บขอมูลแสดงดังตารางที่ 4.1

WC& = cw W&bgC& = cbg bgE&

fanZ&

engZ&

fgC& = cfg fgE&

clC& = ccl clE&

aC& = ca aE&

86

ตารางที่ 4.1 ขอมูลการใชพลังงานไฟฟาของฟารมสุกรในระยะเวลา 1 year

เดือน ปริมาณการใชไฟฟา คาไฟฟา ราคาพลังงาน หมายเหตุkW-hr Baht Baht/kW-hr

ธ.ค 47 666 2,232.58 3.35 ในเดือน มิ.ย.-ก.ค. 48ม.ค 48 1,014 3,502.52 3.45 อยูในชวงพักและก.พ 48 1,185 4,126.70 3.48 ทําความสะอาดฟารมมี.ค. 48 1,540 5,422.29 3.52 จึงไมมีการใชพลังงานเม.ย 48 1,502 5,283.62 3.52พ.ค. 48 783 2,659.57 3.40ส.ค. 48 1,050 3,673.90 3.50ก.ย. 48 1,307 4,621.60 3.54ต.ค. 48 1,389 5,072.59 3.65พ.ย. 48 1,429 5,224.37 3.66คาเฉลี่ย 1,186.50 4,181.97 3.52

จากตารางที่ 4.1 ขอมูลของราคาพลังงานในการใชมอเตอรไฟฟาเทากับ 3.52 Baht/kW-hr ดังนั้นสามารถทําการเปลี่ยนหนวยใหอยูในรูป Baht/MJ ไดดังนี้

bg1

3.52 [Bath] 1,000c =

1[MJ/s] 3,600[s]×

×

bg1c =0.978 Baht/MJ

โดย bg1c คือ ราคาพลังงานของมอเตอรไฟฟา , Baht/MJ

4.3.1.2 Exergy ของมอเตอรไฟฟาสามารถหาไดจากการตรวจวัดซึ่งมีขอมูลในตาราง ที่ 3.1 ซ่ึงผลการวัดการใชพลังงานของมอเตอรไฟฟามีคาเทากับ 0.786 kW ดังนั้นสามารถทําการเปลี่ยนหนวยใหอยูในรูป MJ/s ไดดังนี้

87

bg1

786[J]E =

1,000,000[s]&

×& -6bg1E =786 10 MJ/s

โดย bgE 1& คือ คา Exergy ของมอเตอรไฟฟา, MJ/s

4.3.1.3 อัตราตนทุนของพลังงานของมอเตอรไฟฟาสามารถหาไดจากการคํานวณ ตามสมการที่ 2.34

bg1C& = bg1c bgE&

× ×& -6bg1C =0.978 786 10

×& -6bg1C =768.533 10 Baht/s

โดย bg1C& คือ อัตราตนทุนของพลังงาน, Baht/s

4.3.1.4 Exergy ของงาน ที่ใชมอเตอรไฟฟาขับพัดลมหมุนเวียนอากาศไดจากการ ตรวจวัดปริมาณลมซึ่งมีขอมูลการตรวจวัดความเร็วลมของมอเตอรไฟฟามีคาเทากับ 6.32 m/s มีมวลของอากาศที่ไหลผานพัดลมเทากับ 8.37 kg/s รายละเอียดแสดงไวในภาคผนวก จ จาก สมการของพลังงานจลน (Kinetic Energy)

2am V

Kinetic Energy = 2& MJ/s

×&

2 -6a

1

m V 10W =

22 -6

1

8.37 6.32 10W =

2× ×

&

-61W = 167.15 10×& MJ/s

โดย &1W คือ คา Exergy ของงาน ที่ใชมอเตอรไฟฟาขับพัดลมหมุนเวียนอากาศ, MJ/s

am& คือ มวลของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนตอพัดลม 1 ตัว = 8.37 kg/s

88

V คือ ความเร็วของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนของพัดลม 1 ตัว = 6.32 m/s

4.3.1.5 อัตราตนทุนของมอเตอรไฟฟาขับพัดลมหมุนเวียนอากาศไดจากการสอบถามผูประกอบการจากราคามอเตอรไฟฟาพรอมคาติดตั้งมีราคาเทากับ 2,700 Baht อายุการใชงานของมอเตอรไฟฟาเทากับ 2 year ดังนั้นอัตราตนทุนของมอเตอรไฟฟาจะมีคาเทากับ

eng

2,700Z =

3,600 24 365 26× × ×& 1

-6engZ = 43.89 10×& 1 Baht/s

โดย engZ& 1 คือ อัตราตนทุนของมอเตอรไฟฟา, Baht/s

4.3.1.6 อัตราตนทุนพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศ ขอมูลไดจากการสอบถาม ผูประกอบการราคาของพัดลมโครงพัดลมพรอมคาติดตั้งมีราคาเทากับ 6,800 Baht อายุการใชงานของพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศเทากับ 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนพัดลมจะมีคาเทากับ

fan

6,800Z =

3,600 24 365 5× × ×&

-6fanZ = 44.22 10×& Baht/s

โดย fanZ& คือ อัตราตนทุนพัดลม, Baht/s4.3.1.7 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษา ไดจากการสอบถามผูประกอบการ

คาบํารุงรักษาเปลี่ยนสายพาน 1 เสน ตออายุการใชงาน 2 years ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการ และคาบํารุงรักษา จะมีคาเทากับ

o&m

100Z =

3,600 24 356 2× × ×& 1

-6o&mZ = 1.626 10×& 1 Baht/s

โดย o&mZ 1& คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษา, Baht/s

89

4.3.1.8 ราคาของงานที่ได จากการคําควณโดยใชคาของ bg1C& & 1W fanZ& และ o&mZ 1& แทนคา

ลงในสมการที่ 2.42 ดังนั้น ราคาของงานที่ไดโดยใชมอเตอรไฟฟาขับพัดลมจะมีคาเทากับ

bg eng fan o&mW

C Z Z Zc

W

+ + +=& & & &

&1 1 1

1

1

-6 -6 -6 -6

W -6

768.533 10 43.89 10 44.22 10 1.626 10c

167.159 10× + × + × + ×

=×1

W1c =5.134 Baht/MJ

โดย Wc 1 คือ ราคาของงานจากการใชมอเตอรไฟฟาขับพัดลม , Baht/MJ

4.3.2 การประเมินตนทุนการใชเคร่ืองยนตแกสโซลีนในการขับพัดลมในการประเมินตนทุนของการใชมอเตอรไฟฟาเปนตนกําลังขับพัดลมหมุนเวียนอากาศตอง

มีขอมูลที่ใชในการประกอบการคํานวณมีการกําหนดคาตางดังนี้4.3.2.1 ราคาพลังงาน ในการคํานวณหาคาราคาพลังงานของเครื่องยนตแกสโซลีนจะใช

ราคาของน้ํามันแกสโซลีนในเดือนที่ทําการทดสอบโดยมีราคาเทากับ 29.50 Baht/lite คาความรอนขั้นต่ําของแกสโซลีน (LHV) มีคาเทากับ 32 MJ/lite [26]

bg2

29.50 [Baht/lite]c =

32[MJ/lite]

bg2c =0.922 Baht/MJ

โดย bg2c คือ ราคาพลังงานของเครื่องยนตแกสโซลีน , Baht/MJ

4.3.2.2 Exergy ของเครื่องยนตแกสโซลีนสามารถหาไดจากการตรวจวัดซึ่งมีขอมูลในภาคผนวก ฉ ซ่ึงผลการวัดการใชพลังงานเครื่องยนตแกสโซลีนที่ความเร็วรอบ 1,850 rpm มีคา เทากับ 0.68 lite/hr คาพลังงานแกสโซลีน (LHV) 32 MJ/lite [26] ดังนั้นสามารถทําการเปลี่ยนหนวยใหอยูในรูป MJ/s ไดดังนี้

bg2

0.68[lite/h] 32[MJ/lite]E =

3,600[s/h]×

&

-3bg2E = 6.044 10×& MJ/s

90

โดย bg2E& คือ คา Exergy ของเครื่องยนตแกสโซลีน, MJ/s

4.3.2.3 อัตราตนทุนของพลังงานของเครื่องยนตแกสโซลีนสามารถหาไดจากการคํานวณตามสมการที่ 2.34

bg2C& = bg2c bg2E&

-3bg2C = 0.922 6.044 10× ×&

-3bg2C = 5.572 10×& Baht/s

โดย bg2C& คือ อัตราตนทุนของพลังงาน, Baht/s

4.3.2.4 Exergy ของงาน ที่ใชเครื่องยนตแกสโซลีนขับพัดลมหมุนเวียนอากาศไดจากการตรวจวัดปริมาณลมซึ่งมีขอมูลการตรวจวัดของเครื่องยนตแกสโซลีนที่ความเร็วรอบ 1,850 rpm ความเร็วลม (V) มีคาเทากับ 7.27 m/s มีปริมาณอากาศ ( V& ) ที่ไหลผานพัดลมเทากับ 8.23 m3kg/s (ภาคผนวก ฉ) อากาศมีความหนาแนนเฉลี่ย (ρa ) เทากับ 1.17 kg/m3 (ภาคผนวก จ) จากสมการของพลังงานจลน (Kinetic Energy) ดังนั้น

2am V

Kinetic Energy = 2& MJ/s

ρ 2 -6a

2

V V 10W =

2×&

&

2 -6

2

8.23 1.17 7.27 10W =

2× × ×

&

-62W = 254.463 10×& MJ/s

โดย 2W& คือ คา Exergy ของงานที่ใชเครื่องยนตแกสโซลีนขับพัดลมหมุนเวียน อากาศ, MJ/s

am& คือ มวลของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนตอพัดลม 1 ตัวมีคาเทากับV& ρa , kg/s V คือ ความเร็วของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนของพัดลม1 ตัว = 7.27 m/s

91

4.3.2.5 อัตราตนทุนของเครื่องยนตแกสโซลีนขับพัดลมหมุนเวียนมีราคาเทากับ 8,300 Baht (จากภาคผนวก ค และ ภาคผนวก ฉ) อายุการใชงานของเครื่องยนตแกสโซลีนเทากับ 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนของเครื่องยนตแกสโซลีนจะมีคาเทากับ

eng2

8,300Z =

3,600 24 365 5× × ×&

-6engZ = 53.969 10×& 2 Baht/s

โดย engZ& 2 คือ อัตราตนทุนของเครื่องยนตแกสโซลีน, Baht/s

4.3.2.6 อัตราตนทุนพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศ ขอมูลไดจากการสอบถาม ผูประกอบการราคาของพัดลมโครงพัดลมพรอมคาติดตั้งมีราคาเทากับ 6,800 Baht อายุการใชงานของพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศ เทากับ 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนพัดลมจะมีคาเทากับ

fan

6,800Z =

3,600 24 365 5× × ×&

-6fanZ = 44.22 10×& Baht/s

โดย fanZ& คือ อัตราตนทุนพัดลม, Baht/s

4.3.2.7 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาสายพาน ไดจากการสอบถาม ผูประกอบการคาบํารุงรักษาเปลี่ยนสายพาน 1 เสน ตออายุการใชงาน 2 years ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษา จะมีคาเทากับ

o&m2,1

100Z =

3,600 24 365 2× × ×&

-6o&m ,Z = 1.626 10×& 2 1

Baht/s

โดย o&m ,Z& 2 1 คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาสายพาน, Baht/s

4.3.2.8 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต จากคูมือการใชเครื่องยนต [25] ตองทําการเปลี่ยนน้ํามันเครื่องยนตทุกๆ 100 hr น้ํามันเครื่องยนตแบบ 4 จังหวะขนาด 1 lite ราคา 115 Baht สามารถใชงานได 2 คร้ัง กําหนดใหเครื่องยนตทํางาน 8 hr/day ในระยะเวลา 1 year

92

ฟารมจะเปดใชงาน 300 days (ประมาณ 10 months จากตารางที่ 4.1) ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต สามารถคํานวณไดดังนี้

จํานวนครั้งที่ตองทําการเปลี่ยนน้ํามันเครื่อง = 300 8

100×

= 24 คร้ัง/year

คิดเปนคาใชจาย = 24 115

2×

= 1,380 Baht/year

o&m2,2

1,380Z =

3,600 24 365× ×&

-6o&m ,Z = 44.866 10×& 2 2 Baht/s

โดย o&m ,Z 2 2& คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต, Baht/s

4.3.2.9 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต จากคูมือการใชเครื่องยนต [25] ตองทําการซอมบํารุงเครื่องยนต เปลี่ยนชุดแหวนลูกสูบ ชุดกานสูบ และประเก็บฝาสูบ ทุกๆ6000 hr คาอะไหลรวมคาแรงเทากับ 2,885 Baht กําหนดใหเครื่องยนตทํางาน 8 hr/day ในระยะเวลา 1 year ฟารมจะเปดใชงาน 300 days เปนเวลา 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต สามารถคํานวณไดดังนี้

อายุการใชงานของเครื่องยนต = × ×300 8 5 = 12,000 hr

คิดเปนคาใชจาย = ×12,000-6,000

( ) 2,8856000

= 2,885 Baht

× × ×& o&m2,3

2,885Z =

3600 8 300 5

×& -6o&m ,Z = 66.782 102 3 Baht/s

โดย & o&m ,Z 2 3 คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต, Baht/s

4.3.2.10 ราคาของงานที่ได ไดจาการคําควณโดยใชคาของ & bg2C & 2W fanZ& 2 1& o&m ,Z

o&m ,Z 2 2& และ & o&m ,Z 2 3 แทนคาลงในสมการที่ 2.42 ดังนั้น ราคาของงานที่ไดโดยใชมอเตอรไฟฟาขับพัดลมจะมีคาเทากับ

93

& & & & & &

&bg2 eng2 fan o&m2,1 o&m2,2 o&m2,3

W22

C +Z +Z +Z +Z +Zc =

W

× × × × × ××

-3 -6 -6 -6 -6 -6

W2 -6

5.572 10 +53.969 10 +44.22 10 +1.626 10 +44.866 10 +66.782 10c =

254.463 10

W2c = 22.729 Baht/MJ

โดย Wc 2 คือ ราคาของงานจากการใชเครื่องยนตแกสโซลีนขับพัดลม , Baht/MJ

4.3.3 การประเมินตนทุนการใชเคร่ืองยนตกาซชีวภาพในการขับพัดลมในการประเมินตนทุนของการใชมอเตอรไฟฟาเปนตนกําลังขับพัดลมหมุนเวียนอากาศ

ตองมีขอมูลที่ใชในการประกอบการคํานวณมีการกําหนดคาตางๆ ดังนี้4.3.3.1 ราคาพลังงาน ในการคํานวณหาคาราคาพลังงานของเครื่องยนตกาซชีวภาพจะมี

ราคาเทากับ 0 Baht/m3 เนื่องจากเปนผลิตภัณฑไดจากระบบบําบัดน้ําเสียของฟารมสุกร คาพลังงานของกาซชีวภาพ 17.226 MJ/m3 (ภาคผนวก ฌ)

3

bg3 3

0 [Bath/m ]c =

17.226[MJ/m ]

bg3c = 0 Baht/MJ

โดย bg3c คือ ราคาพลังงานของเครื่องยนตกาซชีวภาพ, Baht/MJ

4.2.3.2 Exergy ของเครื่องยนตกาซชีวภาพสามารถหาไดจากการตรวจวัดซึ่งมีขอมูลในภาคผนวก ฉ ผลการวัดการใชพลังงานเครื่องยนตกาซชีวภาพที่ความเร็วรอบ 2,441 rpm มีคาเทากับ 2.11 m3/hr คาพลังงานกาซชีวภาพ 17.226 MJ/m3 (ภาคผนวก ฌ) ดังนั้นสามารถทําการเปลี่ยนหนวยใหอยูในรูป MJ/s ไดดังนี้

3 3

bg3

2.11[m /hr] 17.226[MJ/m ]E =

3,600[s/hr]×

&

-3bg3E =10.096 10×& MJ/s

94

โดย bgE& 3 คือ คา Exergy ของเครื่องยนตกาซชีวภาพ, MJ/s

4.3.3.3 อัตราตนทุนของพลังงานของเครื่องยนตกาซชีวภาพสามารถหาไดจากการคํานวณตามสมการที่ 2.34

bg3C& = bg3c bgE& 3

-3bg3C = 0 10.096 10× ×&

& bg3C = 0 Baht/s

โดย & bg3C คือ อัตราตนทุนของพลังงาน , Baht/s

4.3.3.4 Exergy ของงาน ที่ใชเครื่องยนตเครื่องยนตกาซชีวภาพขับพัดลมหมุนเวียนอากาศไดจากการตรวจวัดปริมาณลมซึ่งมีขอมูลการตรวจวัดของเครื่องยนตกาซชีวภาพที่ ความเร็วรอบ 2,441 rpm ความเร็วลม (V) มีคาเทากับ 6.63 m/s มีปริมาณอากาศ ( V& ) ที่ไหลผาน พัดลมเทากับ 7.49 m3kg/s (ภาคผนวก ฑ) อากาศมีความหนาแนนเฉลี่ย (ρa ) เทากับ 1.14 kg/m3 (ภาคผนวก ฑ) จากสมการของพลังงานจลน (Kinetic Energy) ดังนั้น

2am V

Kinetic Energy = 2& MJ/s

ρ 2 -6a

3

V V 10W =

2×&

&

2 -6

3

7.49 1.14 6.63 10W =

2× × ×

&

-63W = 187.665 10×& MJ/s

โดย 3W& คือ คา Exergy ของงานที่ใชเครื่องยนตแกสโซลีนขับพัดลมหมุนเวียนอากาศ, MJ/s

am& คือ มวลของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนตอพัดลม 1 ตัวมีคาเทากับ V& ρa , kg/s V คือ ความเร็วของอากาศที่ไหลผานโรงเรือนของพัดลม 1 ตัว = 6.63 m/s

95

4.3.3.5 อัตราตนทุนของเครื่องยนตกาซชีวภาพขับพัดลมหมุนเวียนมีราคาเทากับ 11,700 Baht (จากภาคผนวก ค ฉ ฌ และฎ ) อายุการใชงานของเครื่องยนตกาซชีวภาพเทากับ 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนของเครื่องยนตกาซชีวภาพจะมีคาเทากับ

eng3

1,1700Z =

3,600 24 365 5× × ×&

-6engZ = 190.192 10×& 3 Baht/s

โดย engZ& 3 คือ อัตราตนทุนของเครื่องยนตกาซชีวภาพ, Baht/s

4.3.3.6 อัตราตนทุนพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศ ขอมูลไดจากการสอบถาม ผูประกอบการราคาของพัดลมโครงพัดลมพรอมคาติดตั้งมีราคาเทากับ 6,800 Baht อายุการใชงานของพัดลมที่ใชหมุนเวียนอากาศ เทากับ 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนพัดลมจะมีคาเทากับ

fan

6,800Z =

3,600 24 365 5× × ×&

-6fanZ = 44.22 10×& Baht/s

โดย fanZ& คือ อัตราตนทุนพัดลม, Baht/s

4.3.3.7 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาสายพาน ไดจากการสอบถามผูประกอบการ คาบํารุงรักษาเปลี่ยนสายพาน 1 เสน ตออายุการใชงาน 2 years ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษา จะมีคาเทากับ

o&m3,1

100Z =

3,600 24 365 2× × ×&

-6o&m ,Z = 1.626 10×& 3 1 Baht/s

โดย o&m ,Z& 3 1 คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาสายพาน , Baht/s

4.3.3.8 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต ไดจากคูมือการใช เครื่องยนต [25] ตองทําการเปลี่ยนน้ํามันเครื่องยนตทุกๆ 100 hr น้ํามันเครื่องยนตแบบ 4 จังหวะขนาด 1 lite ราคา 115 Baht สามารถใชงานได 2 คร้ัง กําหนดใหเครื่องยนตทํางาน 8 hr/day ในระยะ

96

เวลา 1 year ฟารมจะเปดใชงาน 300 days (ประมาณ 10 months จากตารางที่ 4.1) ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต จะสามารถคํานวณไดดังนี้

จํานวนครั้งที่ตองทําการเปลี่ยนน้ํามันเครื่อง = 300 8

100×

= 24 คร้ัง/Year

คิดเปนคาใชจาย = 24 115

2×

= 1,380 Baht/Year

o&m3,2

1,380Z =

3,600 24 365× ×&

-6o&m ,Z = 44.866 10×& 3 2 Baht/s

โดย o&m ,Z& 3 2 คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต, Baht/s

4.3.3.9 อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต จากคูมือการใชเครื่องยนต [25] ตองทําการซอมบํารุงเครื่องยนต เปลี่ยนชุดแหวนลูกสูบ ชุดกานสูบ และประเก็บฝาสูบ ทุกๆ6000 hr คาอะไหลรวมคาแรงเทากับ 2,885 Baht กําหนดใหเครื่องยนตทํางาน 8 hr/day ในระยะเวลา 1 year ฟารมจะเปดใชงาน 300 days เปนเวลา 5 years ดังนั้นอัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต สามารถคํานวณไดดังนี้

อายุการใชงานของเครื่องยนต = × ×300 8 5 = 12,000 hr

คิดเปนคาใชจาย = ×12,000-6,000

( ) 2,8856000

= 2,885 Baht

× × ×& o&m3,3

2,885Z =

3600 8 300 5

×& -6o&m ,Z = 66.782 103 3 Baht/s

โดย & o&m ,Z 2 3 คือ อัตราตนทุนคาดําเนินการและคาบํารุงรักษาเครื่องยนต, Baht/s

4.3.3.10 ราคาของงานที่ได จาการคํานวณโดยใชคาของ & bg3C & 3W fanZ& o&m ,Z& 3 1

& o&m ,Z 3 2 และ & o&m ,Z 3 3 แทนคาลงในสมการที่ 2.42 ดังนั้น ราคาของงานที่ไดโดยใชกาซชีวภาพ

ขับพัดลมจะมีคาเทากับ

& & & & & &

&bg3 eng3 fan o&m3,1 o&m3,2 o&m3,3

W33

C +Z +Z +Z +Z +Zc =

W

97

× × × × × ××

-6 -6 -6 -6 -6

W3 -6

0+190.192 10 +44.22 10 +1.626 10 +44.866 10 66.782 10c =

187.665 10

W3c = 1.853 Baht/MJ

โดย Wc 3 คือ ราคาของงานจากการใชเครื่องยนตกาซชีวภาพขับพัดลม , Baht/MJ

4.4 ผลการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costingในการวิเคราะหตนทุนแบบ Exergy Costing จะไดทําเปรียบเทียบตนทุนในการใชมอเตอร

ไฟฟา เครื่องยนตแกสโซลีน และเครื่องยนตกาซชีวภาพในหัวขอ อัตราตนทุนพลังงาน อัตราตนทุนเครื่องตนกําลัง และอัตราตนทุนการดําเนินการและคาบํารุงรักษา จากนั้นก็นํามาเปรียบเทียบเพื่อ หาราคาต่ําที่สุดของงานที่ไดเพื่อหาตนกําลังที่ใชในการขับพัดลมที่มีความเหมาะสม รวมถึงทําการประเมินผลทางเศรษฐศาสตรเพื่อหาความคุมคาในการลงทุนของตนกําลังที่ไดตอไป ซ่ึงผลของการวิเคราะหมีดังนี้

4.4.1 ผลการวิเคราะหอัตราตนทุนพลังงานจากผลการคํานวณพบวาการใชมอเตอรไฟฟาในการขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมี อัตราตน

ทุนพลังงานเทากับราคาของงาน bg1C& ) ที่เกิดขึ้นเทากับ -6768.533 10× Baht/s เมื่อเปลี่ยนมาใชเครื่อง

ยนตแกสโซลีนการขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมี ราคาของงาน ( bg2C& ) ที่เกิดขึ้นเทากับ -65,572 10×Baht/s และเมื่อปรับปรุงเครื่องยนตแกสโซลีนใหเปนเครื่องยนตกาซชีวภาพแลวนํามาขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมีราคาของงาน ( bg3C& ) ที่เกิดขึ้นเทากับ 0 Baht/s สรุปผลไดวาอัตราตนทุนพลังงาน

ในการใชเครื่องยนตแกสโซลีนมีคามากที่สุดเนื่องจาก Exergy ของเครื่องยนตแกสโซลีน( bg1E& )

มีคามากที่สุดคือเทากับ -36.044 10× MJ/s และอัตราตนทุนพลังงานในการใชเครื่องยนต กาซชีวภาพมีคาต่ําสุดเนื่องจาก ราคาพลังงาน ( bg3c ) มีคาต่ําสุดคือ 0 Baht/MJ

4.4.2 ผลการวิเคราะหอัตราตนทุนตนกําลังขับพัดลมจากผลการคํานวณพบวาการใชตนกําลังขับพัดลมเปนมอเตอรไฟฟามีตนทุนตนกําลัง

( engZ& 1 ) เทากับ -643.89 10× Baht/s เมื่อเปลี่ยนตนกําลังขับมาใชเครื่องยนตแกสโซลีนมีตนทุน

ตนกําลัง ( engZ& 2 ) เทากับ -6134.922 10× Baht/s และใชตนกําลังขับเปนเครื่องยนตกาซชีวภาพมี

ตนทุนตนกําลัง ( engZ& 3 ) เทากับ -6190.192 10× Baht/s สรุปผลไดวาอัตราตนทุนตนกําลังขับพัดลม

ที่มีคามากที่สุด คือเครื่องยนตกาซชีวภาพเนื่องจาก คาเครื่องยนตและคาปรับปรุงเครื่องยนตให

98

สามารถใชกาซชีวภาพได มีคาใชจายมากที่สุดคือ 11,700 Baht และอัตราตนทุนตนกําลังขับพัดลม ที่มีคานอยที่สุด คือมอเตอรไฟฟาเนื่องจากมีคาใชจายในการนํามอเตอรไฟฟามาใชงานต่ําที่สุด คือ2,700 Baht

4.4.3 ผลการวิเคราะหอัตราตนทุนการดําเนินงานและคาบํารุงรักษาจากผลการคํานวณพบวาการเครื่องยนตกาซโซลีนและเครื่องยนตกาซชีวภาพในการขับ

พัดลมหมุน เ วี ยนอากาศมี อั ตร าตนทุนการดําเนินการและค าบํารุ ง รักษา เครื่ อ งยนต( & & & & & &o&m2,1 o&m2,2 o&m2,3 o&m3,1 o&m3,2 o&m3,3Z Z Z Z Z และ Z ) เทากันคือเทากับ × -6113.274 10 Baht/s

สวนมอเตอร ไฟฟ ามี อัตราตนทุนการดําเนินการและค าบํารุ ง รักษา ( o&m1Z& ) เท ากับ -61.626 10× Baht/s สรุปผลไดวามีอัตราตนทุนการดําเนินการและคาบํารุงรักษาของเครื่องยนตกาซ

โซลีนและเครื่องยนตกาซชีวภาพมีคามากที่สุดเนื่องจาก ตองมีการเปลี่ยนสายพาน การเปลี่ยนถายน้ํามันเครื่องยนต และการซอมบํารุงเครื่องยนต

4.4.4 ผลการวิเคราะหราคาของงานที่ไดจากผลการคํานวณพบวาการใชมอเตอรไฟฟาในการขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมี ราคา

ของงาน ( W1c ) ที่เกิดขึ้นเทากับ 5.239 Baht/MJ เมื่อเปล่ียนมาใชเครื่องยนตแกสโซลีนการขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมี ราคาของงาน ( W2c ) ที่เกิดขึ้นเทากับ 22.729 Baht/MJ และเมื่อปรับปรุง เครื่องยนตแกสโซลีนใหเปนเครื่องยนตกาซชีวภาพแลวนํามาขับพัดลมหมุนเวียนอากาศมี ราคา ของงาน ( W3c ) ที่เกิดขึ้นเทากับ 1.853 Baht/MJ สรุปผลไดวาเครื่องยนตกาซชีวภาพมีราคาของงานมีคาต่ําสุด เนื่องจากราคาพลังงาน ( bg3c ) มีคาต่ําสุดคือ 0 Baht/MJ ดังนั้นเครื่องยนตกาซชีวภาพจึงมี

ความเหมาะสมที่จะนํามาใชเปนตนกําลังขับพัดลม

4.5 การวิเคราะหผลทางเศรษฐศาสตรการประเมินผลทางเศรษฐศาสตร เปนการเปรียบเครื่องยนตกาซชีวภาพกับมอเตอรไฟฟา

โดยงานศึกษาวิจัยนี้จะคํานวณเฉพาะระยะเวลาคืนทุน (Simple Payback Period, SPB) และอัตราผลตอบแทนการคืนทุน (Internal rate of return, IRR) เทานั้น ซ่ึงอยูภายใตสมมุติฐานดังนี้

ก. คํานึงถึงตนทุนในสวนของการซื้อเครื่องยนต และปรับปรุงเครื่องยนตข. ใหระบบทํางานวันละ 8 hr จํานวน 300 days/yearค. ถือวากาซชีวภาพที่ไดมีอยูแลวไมคิดราคาตนทุนง. เครื่องยนตมีอายุการใชงาน 5 year

99

4.5.1 วิธีประเมินโดยคิดระยะเวลาคืนทุน (Simple Payback Period, SPB)จากการนําเครื่องยนตกาซชีวภาพมาใชงานเปนตนกําลังแทนมอเตอรไฟฟาสามารถสรุป

คาใชจายกระแสเงินไดสุทธิเปรียบเทียบการใชพลังงานไฟฟากับกาซชีวภาพไดดังตารางที่ 4.2 โดยมีขอกําหนดของการคํานวณดังนี้

ก. คาเครื่องยนต คาปรับปรุงเครื่องยนต และคาติดตั้ง 11,700 Bahtข. ราคาบํารุงรักษา คาสายพานเครื่องยนตและคาเปลี่ยนถายน้ํามันเครื่อง 1,430 Baht/yearค. ราคาบํารุงรักษาเปลี่ยนอไหลเครื่องยนต 2,885 Bahtที่ 6,00 hr หรือ 2.5 yearsง. เมื่อนําเครื่องยนตมาใชงานแทนมอเตอรไฟฟา 8 hr/day จํานวน 300 days/year สามารถ

ประหยัดคาใชจายไฟฟาไดเทากับ

bg1C 3,600 8 300× × ×&

ประหยัดคาไฟฟาได = 6,640 Baht/year

ตารางที่ 4.2 แสดงกระแสเงินไดสุทธิของการใชพลังงานกาซชีวภาพ

ปที่ เงินลงทุนแตกตาง

(Baht)กระแสรายไดเฉลี่ย

(Baht/year)รายไดสุทธิ(Baht/year)

0 -11,700 0 01 - 5,210 -6,4902 - 5,210 -1,2803 - 2,325 1,0454 - 5,210 6,2555 - 5,210 11,465

ระยะเวลาคืนทุนสามารถคํานวณไดจากสมการที่ 2.43 [23]

SPB = เงินลงทุนเบื้องตน / (รายไดเฉลี่ยตอป - รายจายเฉลี่ยตอป)

1280

SPB = 2+2,325

SPB = 2.55 หรือ 2 year 7 months

100

4.5.2 อัตราผลตอบแทนการคืนทุน (Internal Rate of Return, IRR)การหาอัตราผลตอบแทนการลงทุนของเครื่องยนตกาซชีวภาพมาใชแทนมอเตอรไฟฟา

โดยแทนคาเงินลงทุนแตกตาง และกระแสรายไดเฉลี่ย ลงในสมการ 2.44 และ 2.45

NPV = ( )

∑=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

+

N

1nn

n TICi1

NCF = 0

เมื่อ TIC = ( )

∑=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+

N

1nn

n

i1NCF

โดยที่ TIC คือ มูลคาปจจุบันของเงินลงทุนทั้งหมด

nNCF คือ กระแสเงินสดสุทธิของปที่ n

i คือ อัตราผลตอบแทนการคืนทุน N คือ อายุการใชงานของอุปกรณ ( 5 year)

⎡ ⎤+ + + + −⎢ ⎥+ + + + +⎣ ⎦5,210 5,210 2,325 5,210 5,210

0 = 11,7002 3 4 5(1 i) (1 i) (1 i) (1 i) (1 i)

i = 0.2851 หรือ IRR = 28.51 %

ในการนําเครื่องกาซชีวภาพมาใชเปนตนกําลังขับพัดลมแทนมอเตอรไฟฟาจะมีระยะเวลาคืนทุน (Simple Payback Period, SPB) เทากับ 2 years 7 month และมีผลตอบแทนการคืนทุน(Internal rate of return, IRR) เทากับ 28.51% ดังนั้นในการนําเครื่องยนตกาซชีวภาพมาใชงานเปนตนกําลังขับพัดลมแทนมอเตอรไฟฟา จึงมีความเหมาะสม