พลังงานแสงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์ให้พลังงานจำนวนมหาศาลแก่โลกของเรา พลังงานจากดวงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุด เป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฎิกิริยาใดๆอันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ เซลล์แสงอาทิตย์จึงเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็คทรอนิคส์ชนิดหนึ่ง ที่ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปลี่ยนเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ส่วนใหญ่เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำพวกซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึง 22 เปอร์เซนต์ ในส่วนของประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร จึงได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ในเกณฑ์สูง พลังงานโดยเฉลี่ยซึ่งรับได้ทั่วประเทศประมาณ 4 ถึง 4.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ประกอบด้วยพลังงานจากรังสีตรง (Direct Radiation) ประมาณ 50 เปอร์เซนต์ ส่วนที่เหลือเป็นพลังงานรังสีกระจาย (Diffused Radiation) ซึ่งเกิดจากละอองน้ำในบรรยากาศ(เมฆ) ซึ่งมีปริมาณสูงกว่าบริเวณที่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรออกไปทั้งแนวเหนือ - ใต้
ในประเทศไทยมีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้จำนวน 2 รูปแบบ คือ
1. ผลิตไฟฟ้าโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เช่น
- โรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ผาบ่อง ขนาดกำลังผลิตติดตั้งสูงสุด 500 กิโลวัตต์ ที่ ต.ผาบ่อง อ.เมือง จ.แม่ฮ่องสอน
- สถานีพลังงานแสงอาทิตย์สันกำแพง จังหวัดเชียงใหม่
- สถานีพลังงานแสงอาทิตย์คลองช่องกล่ำ อ.วัฒนานคร จ.สระแก้ว
- โครงการสาธิต ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน ระยะที่ 1
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 2.88 กิโลวัตต์ เขตคลองเตย กทม.
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 2.25 กิโลวัตต์ เขตดอนเมือง กทม.
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 2.88 กิโลวัตต์ เขตอำเภอลำลูกกา จ.ปทุมธานี
- โครงการสาธิต ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน ระยะที่ 2
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 3.016 กิโลวัตต์ ต.บ่อผุด อ.เกาะสมุย จ.สุราษฎร์ธานี
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 3.016 กิโลวัตต์ ต.บ่อผุด อ.เมือง จ.นนทบุรี
<> แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 3.120 กิโลวัตต์ อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี
<> เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดกำลังการผลิต 4.2 กิโลวัตต์ที่ศาลากลาง จังหวัดเชียงใหม่
2. ผลิตความร้อน เช่น
- เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
- เครื่องสกัดสารป้องกันและกำจัดศัตรูพืช โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์
- เครื่องอบแห้ง เช่น กล้วย ปลา โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานแสงอาทิตย์ดูจะได้รับการกล่าวขวัญถึงมากที่สุดว่า จะเป็นความหวังอันสูงส่งของมนุษย์ที่จะช่วยแก้ปัญหาพลังงานขาดแคลนได้อย่างแท้จริง ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดของธรรมชาติ โดยความเป็นจริงแล้วแหล่งพลังงานทุกชนิดที่กล่าวไปแล้วยกเว้นชนิดเดียวก็คือ พลังงานจากกระแสน้ำขึ้นน้ำลงล้วนแต่เกี่ยวกันไม่โดยตรงก็โดยทางอ้อมกับพลังงานดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น พลังงานดวงอาทิตย์เป็นพลังงานที่เกิดจากกระบวนการนิวเคลียร์แบบที่เรียกกันว่า นิวเคลียร์ฟิวชั่น กระบวนการเกิดพลังงานบนดวงอาทิตย์เป็นผลจากการรวมตัวของอะตอมไฮโดรเจนเป็นอะตอมฮีเลี่ยม แล้วมีมวลส่วนหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจนหายไป มวลส่วนที่หายไปนี้เองที่เปลี่ยนไปเป็นพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกส่งออกไปรอบดวงอาทิตย์ แล้วก็มีส่วนหนึ่งส่วนน้อยเท่านั้นที่เดินทางมาถึงโลก
พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผิวดวงอาทิตย์ พื้นที่ 1 ตารางหลา มีค่าถึงประมาณ 65,000 แรงม้า แต่ที่ผิวโลกบนพื้นที่ 1 ตารางหลา เท่ากันนั้นมีพลังงานแสงอาทิตย์เดินทางมาถึงเพียงประมาณ 1 1/3 แรงม้า หรือ 1 กิโลวัตต์เท่านั้น แต่ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์บนผิวโลกที่ดูมีค่าเพียงน้อยนิดนี้ เมื่อคิดเป็นปริมาณของพลังงานจากแหล่งเชื้อเพลิงที่เรามีอยู่แล้ว และความจำเป็นของมนุษย์เราในการใช้พลังงานเพื่อกิจกรรมต่างๆ แล้วไม่น้อยเลย เพราะพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงโลกในช่วงเวลา 1 เดือน นั้นคิดเป็นปริมาณพลังงานก็เท่ากับถ่านหินถึง 18 คูณ 1012 ตันหรือแปดล้านล้านตัน ซึ่งเป็นปริมาณของถ่านหินที่คาดกันว่ามีเหลืออยู่ในโลกทั้งหมดขณะนี้
ดังนั้น โลกเราถึงแม้จะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางถึงประมาณ 93 ล้านไมล์ และดูเสมือนกับจะได้รับพลังงานแสงอาทิตย์เป็นปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยความเป็นจริงในแง่ของความต้องการใช้พลังงานของมนุษย์โลกแล้ว โลกเราก็ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์เป็นปริมาณมหาศาลอยู่ทุกขณะ แต่ในขณะนี้เป็นที่น่าเสียดายว่า โลกเราใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นประโยชน์ได้จริงๆ เพียงน้อยนิด คือประมาณ 1% เท่านั้น อีกประมาณ 99% นั้นสูญหายไปเปล่าอย่างน่าเสียดาย
พลังงานแสงอาทิตย์มีข้อดีอย่างไรบ้าง พลังงานแสงอาทิตย์มีเป็นปริมาณมหาศาลไม่รู้จักหมดสิ้น ตราบเท่าที่ดวงอาทิตย์ยังฉายแสงอยู่ซึ่งคาดกันว่า ก็อย่างน้อยอีกประมาณหนึ่งพันล้านปีทีเดียว พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่สะอาดไม่มีอันตรายในตัวมัน ไม่เป็นอันตรายต่อสภาวะแวดล้อม ไม่ทำให้สภาวะแวดล้อมเป็นพิษ และที่สำคัญที่สุดก็คือ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่มีอยู่โดยทั่วๆ ไปที่เราไม่ต้องไปซื้อไปหาดังเช่นพลังงานชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศที่อยู่ในเขตร้อนดังเช่น ประเทศไทยที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ก็เสมือนกับมีแหล่งพลังงานมหาศาลที่ได้มาเปล่าๆ โดยไม่ต้องซื้อ โดยทั่วๆไปการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นประโยชน์อาจแบ่งเป็น 2 ลักษณะสำคัญคือ (1) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของความร้อน (2) การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
สำหรับประเทศที่เจริญแล้วทางด้านเทคโนโลยีและมีเศรษฐกิจดี ดังเช่น สหรัฐอเมริกา โอกาสที่จะใช้ประโยชน์พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสองลักษณะมีมาก และขณะนี้ประเทศที่เอ่ยถึงนี้ก็กำลังทุ่มเทความรู้ความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ วิศวกรและทุนทรัพย์ในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นประโยชน์ ในประเทศไทยเรานั้นเป็นที่น่ายินดีว่าคนไทยกำลังตื่นตัวในเรื่องการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นประโยชน์ ในปัจจุบันนี้มีโครงการวิจัยการใช้ประโยชน์พลังงานแสงอาทิตย์ การประดิษฐ์คิดค้นสร้างอุปกรณ์เครื่องมือใช้ประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งสำหรับชีวิตประจำวัน และทางด้านเกษตรกรรมอยู่เป็นจำนวนมาก และกำลังได้รับความสนใจสนับสนุนจากรัฐบาลเป็นอย่างดี แต่การใช้ประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทยก็มีข้อจำกัดสำคัญอยู่ข้อหนึ่ง ซึ่งผู้สนใจในแหล่งพลังงานทดแทนนี้ควรตระหนักนั่นคือ การใช้ประโยชน์พลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย ปัจจุบันนี้ส่วนใหญ่อาจจะกล่าวได้ว่า ทั้งหมดล้วนแต่เป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของความร้อนเท่านั้น มิใช่การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ไปผลิตไฟฟ้า ซึ่งเป็นรูปของพลังงานที่สำคัญที่สุด สะดวกสบายต่อการใช้ที่สุด และมีบทบาทมากที่สุดสำหรับสังคมมนุษย์ ทั้งในวงการอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน
ในปัจจุบันนี้ประเทศไทยเราประสบความสำเร็จเป็นอย่างดีในการนำเอาความร้อนของแสงอาทิตย์มาใช้ให้เป็นประโยชน์ เช่น ในการสร้างเครื่องทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์สำหรับโรงพยาบาล โรงแรม การทำเครื่องต้มน้ำแสงอาทิตย์ การทำเตาแสงอาทิตย์หรือเตาสุริยะ การทำเครื่องกลั่นน้ำแสงอาทิตย์ การทำเครื่องอบแห้งผลิตผลเกษตรกรรม และอื่นๆ อีกมากมายซึ่งเป็นการนำเอาพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้โดยตรงที่มิต้องอาศัยเทคโนโลยีสูงนักหรือสลับซับซ้อนนัก
โดยทั่วๆ ไปในปัจจุบันนี้การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ทำได้ 2 วิธีคือ การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งเป็นหลักการสำคัญของเซลล์สุริยะหรือโซล่าร์เซลล์ (Solar Cell) ซึ่งอาศัยวัสดุสำคัญประเภทสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน หรือสารประกอบกึ่งตัวนำ เช่น กอลเลียมอาร์เซไนด์ ส่วนอีกวิธีหนึ่งของ การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ก็คือ ใช้ความร้อนของแสงอาทิตย์ไปต้มน้ำหรือทำให้ก๊าซร้อน แล้วใช้ไอน้ำร้อนหรือก๊าซร้อนไปทำให้เทอร์ไบน์หรือกังหันใบพัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนอีกต่อหนึ่ง โดยสรุปแล้วถ้าจะผลิตไฟฟ้าในระดับใหญ่ถึงขั้นเป็นโรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์แล้วก็ทำได้ 2 วิธี คือ ใช้เซลล์สุริยะจำนวนมากหรือ ใช้แสงอาทิตย์เป็นปริมาณมากไปต้มน้ำหรือทำให้ก๊าซร้อน แล้วไปทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอีกต่อหนึ่ง ซึ่งในการนี้จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีค่อนข้างสูง สลับซับซ้อนและราคาการลงทุนชั้นแรกสูงมาก
กองวิจัยและพัฒนา
กรมการพลังงานทหาร
ศูนย์การอุตสาหกรรมป้องกันประเทศและพลังงานทหาร
|
|
