การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์

การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์

พลังงาน แสงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุดของโลก และเป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ อันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ มนุษย์เราจึงได้มีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ตั้งแต่โบราณกาล เริ่มแต่การใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในการทำให้วัสดุหรืออาหารแห้ง จนกระทั่งมาถึงในยุคปัจจุบันที่มีการนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้อย่างเป็น ระบบ เช่น การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ หรือการผลิตน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์ เป็นต้น

เทคโนโลยี พลังงานแสงอาทิตย์อาจจำแนกเป็น 2 รูปแบบ โดยคำนึงถึงประโยชน์ที่ได้รับ รูปแบบที่ 1 คือ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ และรูปแบบที่ 2 คือ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์

1. การผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เบื้องต้น

การ นำพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ไปใช้ในรูปของพลังงานความร้อนถือเป็นการนำ พลังงานแสงอาทิตย์ไปใช้งานโดยตรง โดยอุปกรณ์หลักในการรับพลังงานแสงอาทิตย์ คือแผงรับแสงอาทิตย์ (solar collector) ซึ่งอาจเป็นแบบแผ่นเรียบ (flat plate collector) แบบแผ่นโค้งพาราโบลา (parabolic collector) หรือแบบจาน (dish collector) ดังแสดงในรูปที่ 1 (ก) 1 (ข) และ 1 (ค) ตามลำดับ ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานที่ต้องการ

 

รูปที่ 1 แผงรับแสงอาทิตย์ประเภทต่าง ๆ
(ที่มารูป: เซลล์แสงอาทิตย์, องค์ความรู้ (KM) สำนักวิชาการพลังงานภาค 4)

                การนำพลังงานความร้อนไปใช้งานอาจนำไปใช้โดยผ่านตัวกลางก่อน ซึ่งตัวกลางที่เป็นที่นิยม ได้แก่ น้ำ ในลักษณะของอุปกรณ์ผลิตน้ำร้อน (solar water heater) และอากาศ ในลักษณะของอุปกรณ์ผลิตอากาศร้อน (solar air heater)  จากนั้นความร้อนจากตัวกลางจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่าง ๆ  น้ำร้อนที่ผลิตได้อาจนำไปใช้งานโดยตรงในการอุปโภคบริโภคในครัวเรือนหรือ อาคารใหญ่ เช่น โรงแรมหรือโรงพยาบาล  ขณะที่อากาศร้อนที่ผลิตได้อาจนำไปใช้ในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร หรือพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์อาจถูกนำไปใช้งานโดยตรง เช่น การหุงต้มอาหารด้วยเตาหุงต้มพลังงานแสงอาทิตย์

2. การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เบื้องต้น

                การ ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ถือเป็นวิวัฒนาการด้านวิศวกรรมที่สำคัญอย่างหนึ่งของ มนุษย์ โดยผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์ (solar cell หรือ photovoltaic cell) ซึ่งเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ส่วนใหญ่เซลล์แสงอาทิตย์จะทำมาจากสารกึ่งตัวนำจำพวกซิลิคอน (อยู่ในประเภทเดียวกับทราย) มีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลก โดยนำมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์

  

 

รูปที่ 2 เซลล์แสงอาทิตย์ในโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 2 MW จ.อุดรธานี

                สำหรับหลักการทำงานเบื้องต้นนั้น ทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โฟตอน (photon) จะถ่ายเทพลังงานให้แก่อิเล็กตรอน (electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น ลักษณะการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงที่สุด ในช่วงเวลากลางวัน จึงเหมาะที่จะนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้าเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลน พลังงานไฟฟ้าในช่วงกลางวัน

ที่มา: เซลล์แสงอาทิตย์, องค์ความรู้ (KM) สำนักวิชาการพลังงานภาค 4
        กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.)

แหล่งข้อมูล http://www.kanhasolar.com/index.php?lay=show&ac=article&Id=539452492&Ntype=4