ในปัจจุบันพลังงานเป็นสิ่งที่จำเป็นทั้งทางตรงและทางอ้อม ของการดำรงชีวิต
และกิจกรรมทุกชนิดและยิ่งถ้าต้องการความสะดวกสบายก็ต้องใช้พลังงานมากขึ้น และพลังงานที่ใช้มากก็คือความร้อนและไฟฟ้า ในปัจจบันแหล่งกำเนิดของพลังงานหล ๆ
ก็คือ น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ นอกจากจะมีจำกัดแล้วยังสร้างปัญหาด้านมลพิษและสิ่งแวดล้อม รวมทั้งทำลายชั้นบรรยากาศของโลกด้วย ส่วนพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากเขื่อนกั้นน้ำได้พัฒนาไปถึงจุดอิ่มตัวแล้วสำหรับเกือบทุกประเทศ
ปัจจุบันประเทศไทยมีความสามารถผลิตไฟฟ้าจากพลังงานต่างๆ
คือไฟฟ้าพลังความร้อน ไฟฟ้าพลังน้ำ โดยหลักๆ
เราต้องพึ่งไฟฟ้าจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง ซึ่งเป็นสิ่งต้องนำเข้าเกือบทั้งหมดและมีแนวโน้มจะสูงขึ้นในระยะกลางและระยะยาว
หากเกิดเหตุการณ์ฉุกเฉินขึ้นเป็นไปได้มากที่กิจกรรมทางเศรษฐกิจและสังคมจะได้รับผลกระทบอย่างมาก แนวทางในการแก้ไขหรือลดความเสี่ยงคือ การพยายามหาแหล่งพลังงานอื่นมาทดแทน
การใช้พลังงานธรรมชาติที่มีอยู่ในประเทศของตนเอง เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อสร้างไฟฟ้ารวมทั้งพลังงานความร้อน
พลังงานแสงอาทิตย์ถือว่าเด่นกว่าสิ่งอื่น เพราะมีอยู่ทั่วไป ไม่จำกัด สะอาด ดีต่อสิ่งแวดล้อม
การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการสร้างพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเป็นสิ่งที่ทั่วโลกกำลังพยายามพัฒนาให้สำเร็จ ทั้งในแง่เศรษฐกิจและเทคโนโลยี
ยังจะแก้ปัญหาด้านมลพิษด้วย
และสำหรับประเทศไทยแล้วจะเป็นการยกระดับการพึ่งตัวเองทางด้านพลังงาน ไปถึงความมั่นคงของชาติอีกด้วย
เซลล์แสงอาทิตย์ คืออะไร เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์สิ่งประดิษฐ์ทางวิศวกรรม ซึ่งประยุกต์ใช้คุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำ เมื่อมีแสงตกกระทบ ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าสร้างจากอะไร
เซลล์แสงอาทิตย์ ในปัจจุบันนั้นได้มีการพัฒนาและแทบจะทั้งหมดทำจาก ธาตุ silicon เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองของโลก ที่เห็นอยู่รอบๆ ตัวเรา เช่น ทรายตามธรรมชาติ ท้องทะเล หินต่างๆ ก็มีซิลิคอน เป็นวัตถุดิบที่ใช้มากในอุตสาหกรรมสารกึ่งตัวนำในปัจจุบัน เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนแบ่งได้เป็นสองชนิดใหญ่ๆ คือ
แบบผลึกและแบบอะมอร์ฟัส ซึ่งการสร้างของแต่ละชนิดจะต่างกัน
ทำไมจึงเกิดกระแสไฟฟ้าได้ในกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์นั้น ขบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยตรงในสารกึ่งตัวนำ เมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานกระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกันพลังงานจากแสงจะทำให้เกิดประจุบวกและลบขึ้นในสารกึ่งตัวนำ ถ้านำประจุนี้ไปใช้งานให้ได้ก็จะเป็นกระแสไฟฟ้านั่นเอง
ปริมาณไฟในช่วง 1 วัน
เปลี่ยนแปลงอย่างไร พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ในช่วงหนึ่งวัน จะเปลี่ยนแปลงตามปริมาณแสงอาทิตย์ที่ได้รับ ตอนช่วงเช้าและเย็นที่ความเข้มของแสงอาทิตย์น้อยกว่าตอนช่วงกลางวัน เซลล์แสงอาทิตย์ก็จะแปรผันตามไปด้วยในการใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับโดยผ่านอินเวอร์เตอร์ ถ้าหากมีค่าต่ำอินเวอร์เตอร์จะไม่ทำงาน นั่นก็คือช่วงเช้าๆ หรือเย็นๆ อาจจะใช้งานไม่ได้
ต่างกับแบตเตอรี่อย่างไร แบตเตอรี่ธรรมดานั้นจะเก็บประจุไว้ในตัวมันในรูปแบบของพลังงานเคมีและเมื่อต่อขั้วใช้ไฟก็จะให้กระแสไฟฟ้าออกมา ส่วนเซลล์แสงอาทิตย์นั้นไม่ใช่ตัวเก็บประจุไฟฟ้า คือ หากไม่มีแสงก็ไม่มีประจุเกิดขึ้นการใช้งานจะทำได้ก็ต่อเมื่อมีแสงเท่านั้นหากมองในแง่ของอุปรกณ์ไฟฟ้าจะเห็นว่าเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่มีคุณลักษณะเหมือนกันคือ เมื่อต่ออนุกรมกัน จะยกแรงดันไฟฟ้าได้และเมื่อต่อขนานกัน จะเพิ่มกระแสได้ ฉะนั้นในแง่ของการออกแบบวงจรจะคิดได้ว่า สองอย่างนี้เหมือนกัน
อายุการใช้งานนานเท่าใดเซลล์แสงอาทิตย์นั้นใช้ปรากฏการณ์ของสารกึ่งตัวนำ ซึ่งไม่มีส่วนที่จะสึกหรอในเชิงทฤษฎี ฉะนั้นตัวของมันเองแทบกล่าวได้ว่าอายุการใช้งานไม่จำกัด ต่อจะมีส่วนต่อของเซลล์ที่เจ้ามาในส่วนจะมีอายุการใช้งานจำกัด เทคโนโลยีและเหตุผลทางต้นทุนในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน ทำให้อายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ในระดับประมาณ 20 - 25 ปี ในอนาคตน่าจะสามารถสร้างระบบโดยใช้วัสดุทีคงทนได้มากขึ้นเพื่อให้อายุการใช้งานยาวเกินกว่า 30 ปีขึ้นไป
จุดเด่นของไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ คืออะไร จุดเด่นของพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ เมื่อเทียบกับไฟฟ้าปกติที่เราใช้ปัจจุบัน
มีดังนี้
เป็นแหล่งพลังงานที่สะอาด ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์นั้น
เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง จึงไม่เหมือนกับระบบผลิตไฟฟ้าอื่น ๆ
ที่จะต้องเผาน้ำมัน ถ่านหิน แล้วปั่นเทอร์โบน์ด้วยไอน้ำ ซึ่งเหล่านี้ทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อม รวมมทั้งมลภาวะทางเสียงต่าง ๆ
สร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาดตั้งแต่เล็กๆ
เพื่อใช้กับเครื่องคิดเลข จนถึงโรงงานไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งไม่ว่าจะเล็กหรือใหญ่
ก็ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ลักษณะพื้นฐานเหมือนกัน ประสิทธิภาพเท่ากัน
ผลิตที่ไหนใช้ที่นั้น ระบบไฟฟ้าปกตินั้นแหล่งผลิตกัยจุดใช้งานอยู่คนละที่ และจะต้องมีระบบทำการส่ง เช่น
ตามเกาะ หรือบนภูเขา ที่ห่างไกล
แต่เซลล์แสงอาทิตย์จะต่างจากระบบไฟฟ้าปกติ
คือ สามารถผลิตไฟฟ้าในบริเวณที่จะใช้งานได้ หรือจะติดบนหลังคาบ้าน เพื่อสร้างไฟฟ้าใช้เองในบ้านเลย
ส่วนข้อเสียของพลังงานแสงอาทิตย์ ก็คือ
1.
ความเข้มของพลังงานขาเข้าต่ำ พลังงานของดวงอาทิตย์ไม่มีหมดก็จริง
แต่ความเข้มของพลังงานนั้นไม่สูงทำให้ในกรณีที่ต้องการเอาท์พุทสูงจำเป็นต้องใช้จำนวนเซลล์แสงอาทิตย์มาก และพื้นที่มากตามไปด้วย
2.
ปริมาณไฟฟ้าที่ได้เปลี่ยนแปรผันตามสภาพอากาศ พลังงานแสงอาทิตย์ขาเข้าขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ เอาท์พุทจึงแปรผันตามไปด้วย
การออกแบบระบบเพื่อใช้งานจึงต้องคำนึงถึงจุดนี้อย่างดีด้วย
3.
ไม่ใช่แบตเตอรี่ ไฟฟ้าจะเกิดก็ต่อเมื่อมีแสง และตัวมันเองไม่สามารถเก็บไฟได้ ดังนั้น
การออกแบบระบบหากจำเป็น ก็จะต้องมีการผสมกับไฟฟ้าปกติหรือแบตเตอรี่เพื่อใช้เวลาที่ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไม่จ่ายกระแสไฟ
เหมือนกับไฟจากการไฟฟ้าหรือไม่ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นเป็นกระแสตรง
ในแง่นี้ก็ต่างกับไฟฟ้าจากการไฟฟ้า
ซึ่งเป็นกระแสสลับ
แต่เราก็สามารถใช้อุปกรณ์ซึ่งเรียกว่า
อินเวอร์เตอร์เปลี่ยนกระแสตรงให้เป็นกระแสสลับได้
ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ร่วมกับแบตเตอรี่ได้หรือไม่ เซลล์แสงอาทิตย์ต่างกับแบตเตอรี่
เซลล์แสงอาทิตย์เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเก็บประจุไม่ได้ ในขณะที่แบตเตอรี่เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้า อย่างไรก็ตามในแง่ของวงจรไฟฟ้า
อาจมองทั้งสองว่าเหมือนกันและต่อเข้าแบบขนานเพื่อใช้งาน โดยที่จะต้องมีไดโอดคร่อมอยู่ด้วย เพื่อให้เมื่อแสงพอเพียง เซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นตัวจ่ายไฟ แต่หากไม่มีแสง
แบตเตอรี่จะเป็นตัวจ่ายไฟในขณะที่จะป้องกันการชาร์จเซลล์แสงอาทิตย์ โดยแบตเตอรี่ด้วย
ราคาไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นอย่างไร เมื่อเทียบกับราคาไฟฟ้าปกติ
ในปัจจุบัน
ราคาค่าไฟฟ้าได้จากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นก็ยังสูงกว่าราคาค่าไฟจากโรงไฟฟ้าชนิดอื่นอยู่ประมาณ 3 -
5 เท่า ขึ้นอยู่กันนโยบาจจุบัยค่าไฟของแต่ละประเทศด้วย ในอนาคตเป็นที่แน่นอนว่าเชื้อเพลิงต่าง ๆ
ที่นำมาใช้ผลิตไฟฟ้าในปัจจุบันจะมีต้นทุนสูงขึ้นเรื่อย ๆ
ทั้งจากการหดหายของแหล่งน้ำมัน
และก๊าซธรรมชาติ
ทั้งในแง่ของมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
การทำลายชั้นโอโซน
ซึ่งปัจจุบันทำให้ต้องมีการหาแหล่งพลังงานอื่นมาทดแทนเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
จึงคาดว่าจะมีจุดหนึ่งที่ราคาของไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ จะมีราคาเทียบเท่าและแม้แต่จะถูกกว่าไฟฟ้าโดยวิธีปัจจุบัน ในประเทศไทยถ้าสามารถลดต้นทุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ และเพิ่มประสิทธิภาพของการเปลี่ยนพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ดีขึ้น ซึ่งมีโอกาสเป็นไปได้
ก็จะทำให้ความสามารถแข่งขันด้านราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ดีขึ้นอย่างทันที ซึ่งขณะนี้ทั่วโลกกำลังมุ่งมั่นพัฒนากันอยู่
ไฟดูดไหม ไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นแรงดันไม่ว่าใหญ่หรือเล็กจะเป็นประมาณ 0.5
V
ต่อหนึ่งเซลล์
ซึ่งเป็นค่าที่น้อยน้อยแรงดันของถ่านไฟฉายธรรมดาที่เราใช้กันอยู่
แต่ถ้าในกรณีที่เราต่ออนุกรมเป็นชุดเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น แล้วจะต้องระวังไฟฟ้าดูดในการใช้งานทั่วไป มักจะต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน แบบอนุกรม
เพื่อให้ได้แรงดันในระดับเท่ากับแบตเตอรี่คือ 12 V
ใช้กับเครื่องไฟฟ้าในบ้านได้หรือไม่ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้กับกระแสตรงได้นั้น ก็มีหลายอย่าง
เช่น วิทยุ เครื่องเล่นเทป ฯลฯ
ถ้าจะใช้กับเซลล์แสงอาทิตย์ก็ไมยาก
โดยจะต้องมีระบบจ่ายไฟกระแสตรงตามระดับความดันไฟฟ้าที่ต้องการ ส่วนเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น
โทรทัศน์ ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ ซึ่งทำงานด้วยกระแสสลับนั้นจะต้องมีอินเวอร์เตอร์เพื่อเปลี่ยนกระแสตรงเป็นกระแสสลับ
ปัจจุบันมีการใช้งานอย่างไรบ้างในปัจจุบันมีตั้งแต่งานเล็ก ๆ
ตั้งแต่ไม่กี่ W เพื่อใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น
เครื่องคิดเลข
จนถึงเพื่อใช้กับงานที่ต้องการพลังงานสูงขึ้น เช่น
ปั๊มน้ำ ระบบไฟฟ้าสำหรับบ้าน และระบบไฟฟ้าสำหรับสถานีถ่ายทอดสัญญาณ โทรศัพท์
ซึ่งจำเป็นที่จะต้องตั้งอยู่ที่สูง
เช่น ยอดเขา ยอดเนิน
ที่ไม่มีไฟฟ้าไปถึง ฯลฯ
ไฟฟ้าที่เกิดเมื่อแสงกระทบ แต่ไม่ได้ใช้หายไปไหนไฟฟ้าที่ถูกสร้างจากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นไปไหน ในกรณีเช่นนี้
ประจุบวกและลบ
ซึ่งถูกสร้างตลอดเวลาที่ถูกแสงนั้นเมื่อมีจำนวนมากขึ้น แต่ไม่ได้ถูกนำไปใช้งานก็จะไม่สามารถออกไปจากเซลล์ได้
แต่จะเกิดการรวมตัวของประจุลบและบวกกลายเป็นพลังงาน โดยส่วนใหญ่จะเป็นความร้อน และความร้อนนี้จะถูกถ่ายเทออกไปจากตัวจะถูกถ่ายเทออกไปจากตัวเซลล์แสงอาทิตย์ในที่สุด ตั วเซลล์แสงอาทิตย์จะร้อนขึ้นแต่ก็ไม่ได้สร้างปัญหาอะไร ทั้งนี้เพราะความร้อนนี้จะไม่มากและ
การถ่ายเทออกสู่ภายนอกจะเกิดขึ้นผ่านบรรยากาศ รอบข้างโดยธรรมชาติอยู่แล้ว
นโยบาบการส่งเสริมของไทยมีหรือไม่ อย่างไรในประเทศไทย การพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน กรมโยธาธิการ
กระทรวงศึกษาธิการ ได้นำเซลล์แสงอาทิตย์ไปใช้เพื่อกิจกรรมต่าง ๆ
โดยเฉพาะการพัฒนาท้องถิ่นมาเป็นระยะเวลานานพอควร โดยได้รับความร่วมมือจากนักวิจัยทั้งจาก มหาวิทยาลัยและสถายันการวิจัยต่าง ๆ
ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีใช้ในปัจจุบันและมีบริษัทเอกชนที่นำเข้าตัวเซลล์และประกอบเป็นโมดูล มีระดับการผลิตและบางส่วนส่งออกด้วย
การไฟฟ้าแห่งประเทศไทย
ได้เริ่มโครงการส่งเสริมการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อใช้กับบ้าน โดยได้รับการสนับสนุนทางงบประมาณ จากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งดูแลโดยสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ ซึ่งจะช่วยค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง
และปัจจุบันได้ดำเนินโครงการต่อ
เป็นระยะที่สอง
โดยจะทำการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนบ้าน
นอกจากนี้ทางสภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย
ยังได้เริ่มโครงการที่จะนำเซลล์แสงอาทิตย์ไปติดตั้งบนหลังคาโรงงานด้วย
ในแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ
ได้วางแผนแนวทางที่จะส่งเสริมการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ไว้และสำนักงานคณะกรรมการนโยบายแห่งชาติได้จัดทำแผนรองรับโดยจะส่งเสริมให้มีการติดตั้งระบบไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ได้เริ่มโครงการวิจัยและพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่เหมาะกับภูมิภาคอากาศเขตร้อนชื้น
โดยได้รับการสนับสนุนจากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน
มีวัตถุประสงค์จะทำการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดไฮบริด ระหว่างอะมอร์ฟัสซิลิคอน Microcrystalline ให้ได้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพหรือกล้องวงจรปิด และจะทำการผลิตเชิงสาธิตแผงดังกล่าวด้วย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น