พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) ถือเป็นหัวใจสำคัญของการพัฒนา พลังงานทางเลือก (alternative energy) ที่ยั่งยืน ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาดและมีอยู่ไม่สิ้นสุด ด้วยความเร่งด่วนของการเปลี่ยนผ่านจากเชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานแสงอาทิตย์จึงเป็นคำตอบสำคัญเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของโลก พร้อมกับลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ในบทความนี้ ผู้เขียนจะพาผู้อ่านทุกๆ ท่าน ไปทำความเข้าใจแนวคิดของ พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) วิธีการต่าง ๆ ที่ใช้ในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ สำรวจโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีชื่อเสียง และมองไปยังแนวโน้มของพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคต

แนวคิด

พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) เป็นพลังงานที่ได้มาจากรังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ทรงพลังและไร้ขีดจำกัด โดย ในแต่ละวันพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่มาถึงโลกมีปริมาณประมาณ 173,000 เทราวัตต์ ซึ่งมากกว่าความต้องการพลังงานของมนุษย์หลายพันเท่า การใช้ประโยชน์จากพลังงานนี้ทำได้โดยการแปลงแสงแดดให้เป็นพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ไฟฟ้า ความร้อน หรือ พลังงานเคมี

1) ความสำคัญของพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นเครื่องมือสำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล และสนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืน นอกจากนี้ยังช่วยส่งเสริมความมั่นคงทางพลังงานและเปิดโอกาสให้ชุมชนห่างไกลสามารถเข้าถึงพลังงานได้

2) หลักการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานที่ใช้งานได้มี 2 กระบวนการหลัก ได้แก่ 1) ระบบโซลาร์เซลล์ (Photovoltaic – PV) แปลงแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงผ่านเซลล์แสงอาทิตย์ 2) พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar Thermal) เก็บแสงแดดเพื่อผลิตความร้อน ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตไฟฟ้าหรือใช้โดยตรงในกระบวนการต่าง ๆ

3) ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์ ยั่งยืน พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีการปล่อยมลพิษในกระบวนการผลิตพลังงาน เหมาะกับพื้นที่ห่างไกล สามารถติดตั้งได้แม้ในพื้นที่ที่ไม่มีโครงข่ายไฟฟ้า สร้างงาน อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์สร้างงานในหลายด้าน เช่น การผลิต การติดตั้ง และการบำรุงรักษา

4) ความท้าทายของพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีศักยภาพสูง แต่ก็มีความท้าทาย เช่น ความไม่สม่ำเสมอ การผลิตพลังงานขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด ต้นทุนการจัดเก็บพลังงาน การจัดเก็บพลังงานเพื่อใช้งานในช่วงไม่มีแสงแดดยังคงมีราคาสูง ข้อขัดแย้งด้านการใช้ที่ดิน โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่อาจแข่งขันกับพื้นที่เกษตรกรรมหรือพื้นที่ธรรมชาติ

เพิ่มเติม : ในวันที่ปิโตรเลียมและถ่านหินเริ่มร่อยหรอ เรายังมีทางไหนให้เลือกบ้าง

เทคนิคการเก็บเกี่ยวพลังงาน

เทคโนโลยีในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีการพัฒนาเพื่อรองรับความต้องการพลังงานที่หลากหลาย ดังนี้

1) ระบบโซลาร์เซลล์ (Photovoltaic – PV) โซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่นิยมมากที่สุดในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ โดยการแปลงแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านกระบวนการโฟโตโวลตาอิก

• แผงโซลาร์เซลล์ชนิดผลึกเดี่ยว (Monocrystalline) มีประสิทธิภาพสูงและอายุการใช้งานยาวนาน แต่ราคาสูงกว่า
• แผงโซลาร์เซลล์ชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) ราคาย่อมเยาและมีประสิทธิภาพปานกลาง
• แผงโซลาร์เซลล์ชนิดฟิล์มบาง (Thin-Film) น้ำหนักเบาและยืดหยุ่น เหมาะสำหรับพื้นผิวโค้ง

2) ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง (Concentrated Solar Power – CSP) CSP ใช้กระจกหรือเลนส์รวมแสงแดดไปยังจุดเล็ก ๆ เพื่อผลิตความร้อน ซึ่งนำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำและผลิตไฟฟ้า

• ระบบรางพาราโบลา (Parabolic Troughs) รวมแสงแดดไปยังท่อรับความร้อน
• หอพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Power Towers) ใช้กระจกหลายบานสะท้อนแสงแดดไปยังตัวรับความร้อนบนหอคอย
• ระบบกระจกแบน (Linear Fresnel Reflectors) ใช้กระจกแบนหรือกระจกโค้งเล็กน้อยเพื่อรวมแสง

3) ระบบความร้อนจากแสงอาทิตย์ ระบบนี้เก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อนำไปใช้ในงานที่อยู่อาศัย อุตสาหกรรม หรือเกษตรกรรม

• เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ใช้แผงรับแสงอาทิตย์ในการให้ความร้อนแก่น้ำ
• ระบบทำความร้อนอากาศ ใช้ให้ความร้อนในอาคารหรือกระบวนการอบแห้ง
• เตาแสงอาทิตย์ ใช้แสงแดดสำหรับทำอาหาร

4) เทคโนโลยีใหม่ ๆ

• เซลล์แสงอาทิตย์แบบ Perovskite มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต
• ฟาร์มโซลาร์ลอยน้ำ ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนผิวน้ำเพื่อประหยัดพื้นที่
• หน้าต่างแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์โปร่งใสที่สามารถใช้เป็นหน้าต่างได้

โครงการที่มีชื่อเสียง

โลกมีโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่แสดงถึงศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น

1) โครงการ Bhadla Solar Park อินเดีย ตั้งอยู่ในรัฐราชสถาน ของประเทศอินเดีย มีความจุ 2,245 เมกะวัตต์ เป็นโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก

2) โครงการ Tengger Desert Solar Park จีน ได้รับการขนานนามว่า “กำแพงพลังงานแสงอาทิตย์” ด้วยกำลังการผลิตกว่า 1,500 เมกะวัตต์

3) โครงการ Noor Ouarzazate Solar Complex โมร็อกโก หนึ่งในโครงการพลังงานแสงอาทิตย์แบบ CSP ที่ใหญ่ที่สุดในโลก

สรุป พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่มีบทบาทสำคัญต่ออนาคตของโลก ด้วยศักยภาพทางเทคโนโลยีและนโยบายสนับสนุนที่เพิ่มขึ้น พลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำพาโลกไปสู่ความยั่งยืน ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และสร้างพลังงานให้เพียงพอสำหรับทุกคนในทุกพื้นที่

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth