พลังงานแสงอาทิตย์ และโซล่าเซลล์

ทุกๆ ชั่วโมง ดวงอาทิตย์ให้พลังงานมายังโลกด้วยปริมาณพอที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานทั่วโลกตลอดทั้งปี ปัจจุบันเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์มีการพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานจริงในปัจจุบันยังมีปริมาณน้อยกว่าหนึ่งในสิบของหนึ่งเปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับความต้องการพลังงานทั่วโลก โดยทั่วไปเรามักคุ้นเคยกับสิ่งที่เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ หรือแผงโซล่าเซลล์ส่วนมากมักติดตั้งบนหลังคาบ้าน หรือ เครื่องคิดเลขแบบพกพา โซลาเซลล์ผลิตขึ้นจากวัสดุสารกึ่งตัวนำคล้ายกับชิพที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ เมื่อเซลล์ได้รับแสงอาทิตย์อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากอะตอม กระแสการไหลของอิเล็กตรอนจากเซลล์จำนวนมาก ทำให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น นี้คือคุณสมบัติพิเศษของโซล่าเซลล์ ซึ่งเป็นการนำประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ได้อย่างคุ้มค่า

ตัวเก็บรังสีแบบรางพาราโบลิก (Parabolic Trough Collector)

สำหรับโครงการขนาดใหญ่ที่ต้องการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ มีการใช้เทคนิคหลากหลายเพื่อให้ได้ปริมาณพลังงานมากพอในการนำมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดความร้อน และถูกใช้ในการต้มน้ำเพื่อขับกังหันไอน้ำสำหรับสร้างกระแสไฟฟ้า คล้ายกับโรงไฟฟ้าถ่านหิน และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับประชาชนหลายพันคน ตัวเก็บรังสีแบบรางพาราโบลิก (Parabolic Trough Collector) เป็นอีกเทคนิคที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ด้วยตัวเก็บรังสีจากดวงอาทิตย์ที่มีแผ่นสะท้อนแสงรูปทรงพาราโบลาช่วยรวมแสงอาทิตย์ไปยังจุดโฟกัส ณ ตำแหน่งที่ติดตั้งแนวท่อที่มีตัวกลางไหลผ่านทำให้ดูดกลืนความร้อนได้ในปริมาณสูงมาก โดยมีอุณหภูมิสูงถึง 290-400 องศาเซลเซียส กรณีที่ใช้น้ำเป็นตัวกลาง ถ้าติดตั้งตัวเก็บรังสีแบบรางพาราโบลิกจำนวนมากพอ ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้น้ำกลายสภาพเป็นไอน้ำแรงดันสูงป้อนเข้าสู่โรงไฟฟ้า พลังความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป ตัวเก็บรังสีแบบรางพาราโบลิกยังสามารถออกแบบให้มีระบบติดตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าเพื่อรับแสงอาทิตย์จากรังสีตรงได้ตลอดทั้งวัน เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการแปรรูปพลังงานให้สูงขึ้นได้อีกด้วย

กระบวนการผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์ระบบรางพาราโบลิก

พลังงานแสงอาทิตย์เปรียบดังแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมด และไม่ก่อให้เกิดมลภาวะใดๆ นำมาใช้งานได้หลากหลาย ตั้งแต่การผลิตไฟฟ้าใช้ในท้องถิ่นทุรกันดาร จนกระทั่งการใช้งานบนสถานีดาวเทียมอวกาศ เช่นเดียวกับการผลิตไฟฟ้าใช้สำหรับรถยนต์อนาคตหรือในอาคารสมัยใหม่ พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตในเวลากลางคืนได้ จึงต้องออกแบบให้มีระบบจัดเก็บพลังงานสำหรับใช้เวลากลางคืน ดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จึงต้องใช้แผงโซล่าเซลล์ และแบตเตอร์รี่เป็นจำนวนมาก อีกทั้งยังต้องการที่ดินขนาดใหญ่ ทำให้ต้นทุนในการผลิตต่อหน่วยสูง แต่เมื่อมองย้อนกลับไป จะพบว่ามีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นปีละประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ ใน 15 ปีที่ผ่านมา เกิดการแข่งขันกันทางการตลาด แผงโซลาเซลล์จึงมีราคาที่ถูกลงในขณะที่ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น อีกทั้งในหลายประเทศ เช่น ญี่ปุ่น เยอรมนี และสหรัฐอเมริกา ได้ลดภาษีการผลิตและนำเข้าแผงโซล่าเซลล์ การติดตั้งระบบโซล่าเซลล์ตามอาคารบ้านเรือน จึงคืนทุนภายในระยะเวลาเพียง 5 - 10 ปี พลังงานแสงอาทิตย์จึงถือได้ว่าเป็นพลังงานสะอาด และยั่งยืนอย่างแท้จริง

พลังงานแสงอาทิตย์กับสังคมไทย

แน่นอนว่าคำว่า “พลังงานแสงอาทิตย์” เป็นคำที่คุ้นหูของเราทุกคนกันอยู่แล้ว เพราะไม่ว่าจะเป็นจากวิชาเรียนในสายวิชาด้านพลังงานต่าง ๆ หรือตามสื่ออย่างเช่น หนังสือพิมพ์ นิตยสาร วารสาร โทรทัศน์ เว็บไซต์ ฯลฯ ล้วนต้องมีการกล่าวถึงพลังงานแสงอาทิตย์หากจะพูดถึงเรื่องราวเกี่ยวกับพลังงานสะอาดหรือพลังงานหมุนเวียน แต่หากถ้าให้เราถามกันจริง ๆ ว่าแล้วพลังงานแสงอาทิตย์ที่ว่ากันอยู่นี้ มันเกี่ยวข้องกับชีวิตของเราอย่างไร แล้วปัจจุบันเราใช้ประโยชน์จากมันกันมากน้อยแค่ไหน เพราะประเทศไทยของเรานั้นรู้กันอยู่ว่าองศาความร้อนทะลุปรอททุกวัน อันที่จริงไม่อยากให้เรามองกันว่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเรื่องไกลตัว จับต้องยาก เข้าไม่ถึง เพราะจริง ๆ แล้วคุณอาจจะกำลังใช้ชีวิตอยู่กับมันอย่างไม่รู้ตัวก็ได้ ยกตัวอย่างเช่น “ไก่ย่างพลังงานแสงอาทิตย์” ที่เคยเป็นข่าวอึกทึกครึกโครมในหน้าหนังสือพิมพ์จนคนตามไปชิมกันอย่างล้นหลาม ก็ถือเป็นวิธีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในรูปแบบหนึ่งเพียงแต่ไม่ได้กักเก็บมันเอาไว้ใช้ในยามกลางคืนก็เท่านั้น หรือตามถนนสายหลักเวลากลางคืนที่คุณขับรถแล้วเห็นไฟกระพริบบอกเลนอยู่กลางพื้นถนน แต่พอกลางวันก็เป็นแค่แท่นสะท้อนแสงธรรมดา นั่นก็ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บโดยแผ่นโซล่าเซลล์เห็นไหมว่าพลังงานที่มีให้เราใช้ได้เหลือเฟือ ไม่มีวันหมดอย่างพลังงานแสงอาทิตย์ อยู่คู่กับชีวิตประจำวันของเราทุกคน เพียงแต่ถ้าคุณเปิดใจพร้อมเรียนรู้ถึงประโยชน์ที่แท้จริง โลกใบนี้คงจะปลอดภัยจากมลพิษต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากการกระทำของมนุษย์ได้มากขึ้น

อ้างอิงจาก

1. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2557). พลังงานแสงอาทิตย์. In สารานุกรมพลังงานทดแทน (pp. 24, 26-27).

2. http://environment.nationalgeographic.com

เรียบเรียงโดย อ.พลกฤษณ์ คุ้มกล่ำ