เทคโนโลยี นวัตกรรม สิ่งประดิษฐ์ วิศวกรรม เกษตรศาสตร์ >>

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยารวมตัวระหว่างไฮโดรเจน 4 อะตอม กับฮีเลียม 1 อะตอมแล้วคายพลังงานออกมาจากกฎของไอสไตน์ พลังงานที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาจะอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เรียกว่า รังสีดวงอาทิตย์ แต่พลังงานดังกล่าวจะส่งมาถึงโลกได้เพียงบางส่วนเท่านั้น เนื่องจากสาเหตุบางประการ เช่น การสะท้อนกลับ การดูดซับไว้โดยบรรยากาศ ที่ห่อหุ้มโลก และฝุ่นละออง

พลังงานจากดวงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในกิจกรรมมากมายอาจจะนำมาใช้โดยตรง เช่น การตากแห้ง ระบบกลั่นน้ำแสงอาทิตย์ ระบบทำน้ำอุ่นโดยใช้แสงอาทิตย์ ในบางกรณี มีการปรับปรุงเทคโนโลยีในการสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ให้ดีขึ้น เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้เซล

การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์

1.การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า มีวิธีการ 2 วิธี คือ

ใช้กระจกโค้งสะท้อนแสงแดดไปรวมศูนย์กันที่หม้อต้มน้ำ เมื่อน้ำร้อนจัดกลายเป็นไอ ก็ใช้ไอน้ำไปหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การรวมแสงด้วยกระจกโค้งนี้ สามารถทำให้เกิดความร้อนได้ถึง 500 องศาเซลเซียส
การสร้างเซลแสงอาทิตย์หรือเซลสุริยะ เพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงแดดให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง มีอยู่ 2 แบบคือ เซลไฟฟ้าที่ใช้ผลึกซิลิกอนกับแบบที่ใช้แคดเมียมซัลไฟด์ ชนิดซิลิกอนสามารถแปลงแสงแดดให้เป็นไฟฟ้าได้ร้อยละ 12 ส่วนแคดเมียมแปลงได้เพียงร้อยละ 4.5

ระบบการใช้งานเซลแสงอาทิตย์จะประกอบด้วย แผงเซลแสงอาทิตย์ ระบบควบคุมการประจุไฟและการควบคุมการไหลของกระแสไฟ และคอบตัดไฟเมื่อมีแรงดันสูงเกินไป และป้องกันการไหลกับของกระแสไฟจากแบตเตอรี่ไปยังเซลล์เวลาที่เซลล์ไม่ได้ผลิตไฟฟ้า หรือเวลาที่ไม่มีแสงแดดนั่นเอง นอกจากนั้นก็ยังมีแบตเตอรี่ และระบบการควบคุมสภาวะไฟ เมื่อต้องการใช้ไฟกระแสสลับ ก็สามารถเปลี่ยนเป็นกระแสตรงได้ การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็น 3 ระบบ คือ

เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้า อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ
เซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย (PV Grid connected system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิดต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า
เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับทำงานร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าอื่น ๆ เช่น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลม และเครื่องยนต์ดีเซล ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลม และไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นต้น โดยรูปแบบระบบจะขึ้นอยู่กับการออกแบบตามวัตถุประสงค์ของโครงการ

2.การผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

การผลิตน้ำร้อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติ เป็นการผลิตน้ำร้อนชนิดที่มีถังเก็บอยู่สูงกว่าแผงรับแสงอาทิตย์ใช้หลักการหมุนเวียนตามธรรมชาติ
การผลิตน้ำร้อนชนิดใช้ปั๊มน้ำหมุนเวียน เหมาะสำหรับการใช้ผลิตน้ำร้อนจำนวนมากและมีการใช้อย่างต่อเนื่อง
การผลิตน้ำร้อนชนิดผสมผสาน เป็นการนำเทคโนโลยีการผลิตน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์ผสมผสานกับความร้อนเหลือทิ้งจากการระบายความร้อนของเครื่องทำความเย็น หรือเครื่องปรับอากาศ โดยผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน

3.การผลิตพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ ปัจจุบันมีการยอมรับใช้งาน 3 ลักษณะ คือ

การอบแห้งระบบ Passive เป็นระบบที่เครื่องอบแห้งทำงานโดยอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์และกระแสลมที่พัดผ่าน
การอบแห้งระบบ Active เป็นระบบอบแห้งที่มีเครื่องช่วยให้อากาศไหลเวียนในทิศทางที่ต้องการ เช่น มีพัดลมติดตั้งในระบบเพื่อบังคับให้มีการไหลของอากาศผ่านระบบ
การอบแห้งระบบ Hybrid เป็นระบบอบแห้งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และยังต้องอาศัยพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ ช่วยในเวลาที่มีแสงอาทิตย์ไม่สม่ำเสมอ หรือต้องการให้ผลิตผลทางการเกษตรแห้งเร็วขึ้น

ข้อดี พลังงานแสงอาทิตย์มีปริมาณมหาศาลไม่รู้จักหมดสิ้นเป็นพลังงานที่สะอาดไม่มีอันตราย ไม่ทำให้สภาวะแวดล้อมเป็นพิษ เป็นพลังงานที่ได้มาเปล่า ๆ และมีอยู่โดยทั่วไปไม่ต้องซื้อหาดังเช่นพลังงานชนิดอื่น ๆ

ข้อเสีย รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นรังสีที่ทำอันตรายต่อมนุษย์ เช่น โรคต้อกระจก โรคภูมิแพ้ ผิวหนังที่ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตนาน ๆ อาจเป็นมะเร็งได้ รวมถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในการแปลงพลังแสงอาทิตย์ยังมีราคาสูง