ถ่านหิน

ถ่านหิน คือ หินชนิดหนึ่งที่เกิดจากการตกตะกอนสะสมของซากพืชในยุคดึกดำบรรพ์เป็นเวลายาวนานหลายล้านปี จนตะกอนนั้นได้เปลี่ยนสภาพไปและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นธาตุคาร์บอน โดยมีธาตุอื่น ๆ ทั้งที่เป็นก๊าซและของเหลวปนอยู่ด้วยในสัดส่วนที่น้อยกว่าและเป็นแร่เชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้ มีสีน้ำตาลอ่อนจนถึงสีดำ มีทั้งชนิดผิวมันและผิวด้าน น้ำหนักเบา ถ่านหินประกอบด้วยธาตุที่สำคัญ 4 อย่างได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจนจากนั้น มีธาตุหรือสารอื่น เช่น กำมะถันเจือปนเล็กน้อย ถ่านหินที่มีจำนวนคาร์บอนสูงและมีธาตุอื่น ๆ ต่ำ เมื่อนำมาเผาจะให้ความร้อนมาก ถือว่าเป็นถ่านหินคุณภาพดี การเกิดถ่านหินมีความหลากหลายทั้งจากปัจจัยของแหล่งกำเนิด ระยะเวลาและสภาวะต่าง ๆ ทำให้ถ่านหินจากแหล่งต่างกันมีองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างกันและถูกแบ่งประเภทไว้เป็นลำดับ (RANK) ตามความสมบูรณ์ทางธรณีวิทยาที่กลายเป็นถ่านหิน (Coalification Process) สามารถแยกประเภทตามลำดับชั้นได้เป็น 4 ประเภท คือ ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของถ่านหินแต่ละประเภท [พีตเป็นต้นกำเนิดถ่านหิน จึงยังไม่นับว่าเป็นถ่านหิน] ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้าของโลก โดยมีสัดส่วนประมาณร้อยละ 41 มากกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น เนื่องจากมีราคาถูก และสามารถจัดหาได้ง่าย การใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าทั่วไปจะใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหินมาต้มน้ำให้เกิดไอน้ำโดยใช้หม้อไอน้ำ (Steam Boiler) หรือเครื่องกำเนิดไอน้ำ (Steam Generator)และส่งไอน้ำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ (Steam Turbine) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator)เพื่อผลิตไฟฟ้า นอกจากใช้ถ่านหินเพื่อผลิตไฟฟ้าแล้ว ถ่านหินยังเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่สำคัญในภาคอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมถลุงเหล็ก ปูนซีเมนต์ กระดาษ อาหาร ฯลฯ สารเคมีต่าง ๆ ในถ่านหินยังสามารถแยกออกมาเพื่อผลิตพลาสติก น้ำมันทาร์ ไฟเบอร์สังเคราะห์ ปุ๋ย และยาได้ แหล่งถ่านหินนั้นมีกระจายอยู่เกือบทุกประเทศทั่วโลก ซึ่งแหล่งที่สามารถขุดขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้ (Recoverable Reserves) มีประมาณ 70 ประเทศ ซึ่งจากการประมาณปริมาณสำรองถ่านหินของโลก โดย Energy Information Administration ประเทศสหรัฐอเมริกา พบว่าในปี พ.ศ. 2546 ทั่วโลกมีปริมาณสำรองถ่านหิน 1,000,912 ล้านตัน โดยพื้นที่ที่มีปริมาณสำรองถ่านหินอยู่มาก ได้แก่ ในทวีปอเมริกาเหนือ โดยเฉพาะประเทศสหรัฐอเมริกา ทวีปยุโรป โดยเฉพาะประเทศโปแลนด์ เยอรมัน และทวีปเอเชีย โดยเฉพาะประเทศจีน ออสเตรเลีย อินเดีย และประเทศรัสเซีย เนื่องจากถ่านหินมีราคาถูก สามารถจัดหาได้ง่ายและกองเก็บไว้ในโรงไฟฟ้าได้ทำให้การผลิตไฟฟ้าเพื่อรองรับไฟฟ้าขั้นต่ำ (Base Load Demand) ส่วนความผันผวนของราคาถ่านหิน เนื่องจากถ่านหินเป็นสินค้า (Commodity) ชนิดหนึ่งซึ่งมีการซื้อขายกันในตลาดโลกเช่นเดียวกับน้ำมัน ราคาถ่านหินจึงอาจมีแนวโน้มสูงขึ้นหรือต่ำลงในลักษณะเดียวกับน้ำมันได้ ซึ่งเป็นไปตามสภาวะเศรษฐกิจ ความต้องการใช้ และการเก็งกำไรในตลาด อย่างไรก็ตามถ่านหินยังคงมีราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น ในปี 2549 จีนเป็นผู้ผลิตถ่านหินมากที่สุด ร้อยละ 38 ตามด้วย สหรัฐอเมริกาและอินเดีย ตามการสำรวจของกรมทรัพยากรธรณี ของอังกฤษ ในปี 2555 สหรัฐอเมริกาได้ลดกำลังการผลิตถ่านหินลงร้อยละ 7 และมีการปิดโรงไฟฟ้าถ่านหิน แล้วใช้แก๊สธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้าแทน โดยความต้องการถ่านหินในประเทศที่ลดลง แต่ส่งออกถ่านหินในปริมาณเพิ่มขึ้น โดยประเทศแถบแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ได้ผลิตถ่านหินเพื่อส่งออกไปยังจีน และประเทศต่าง ๆ ในทวีปเอเชีย ในปี พ.ศ. 2556 ปัญหาทางด้านสิ่งแวดล้อม เพราะถ่านหินมีกำมะถันอยู่เป็นจำนวนมาก จากการสำรวจพบว่า โลกของเรามีปริมาณถ่านหินสำรองประมาณ 948 พันล้านตัน ในปี พ.ศ. 2550 มีการใช้ถ่านหิน 7.075 พันล้านตัน เทียบได้กับ ปริมาณน้ำมันดิบ 57 ล้านบาร์เรลต่อวัน หรือเทียบกับ ก๊าซธรรมชาติ 51 ล้านบาร์เรลต่อวัน (ข้อมูลปี พ.ศ. 2550) จากการรายงานของ British Petroleum ในปี พ.ศ. 2550 ในปี พ