นวัตกรรมแห่งอนาคต "Heliomax" พลังงานโซลาร์ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence Solar Power)

เมื่อไม่กี่วันที่ผ่านมามีสตาร์ตอัพรายหนึ่งชื่อว่า Heliogen ได้คิดค้นพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตด้วยระบบปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence Solar Power) โดยใช้ชื่อว่า Heliomax ซึ่งเป็นการร่วมมือกันระหว่างทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากสถาบันชื่อดังหลายแห่งเช่น Calthec และ MIT 

โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมหาเศรษฐีชื่อดังหลายคน เช่น บิล เกตส์ (Bill Gate) และนายแพทย์แพทริค ซูนเชียง (Patrick Soon-Shiong) คุณหมอแสนล้านชาวอเมริกันผู้คิดค้นยารักษามะเร็งหลายชนิดและเจ้าของสื่อชื่อดังอย่างหนังสือพิมพ์ลอสแองเจลลิสไทม์ (Los Angeles Time)

พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Power) สามารถผลิตได้หลายรูปแบบ แบ่งเป็น 2 ประเภทคือ

1. Photovoltaic (PV) แบบแผงโซลาร์เซลล์ที่พบเห็นกันทั่วไป มีวิธีการทำงานคือเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง โซลาร์เซลล์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำซึ่งดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อแสงตกกระทบบนแผ่นโซลาร์เซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โปรตอน (Proton) จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน (Electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (Atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น ซึ่งแผงโซลาร์นี้ก็สามารถแยกย่อยออกไปได้อีกหลายชนิดตามวัสดุที่ใช้ผลิต เช่น 

• แผงโซล่าเซลล์ชนิดโมโนซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าสูงกว่าแผงชนิดอื่นๆ เพราะผลิตมาจาก Silicon เกรดดี 
• แผงโซล่าเซลล์ชนิดอะมอร์ฟัสเกิดจากการนำเอาสารที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า มาฉาบเป็นแผ่นฟิล์มบางๆ ซึ่งสารที่นำมาฉาบเหมาะกับการนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กโทรนิกซ์ขนาดเล็ก เช่น นาฬิกา Solar Watch, เครื่องคิดเลข

2. Concentrated Solar Power (CSP) โซล่าเซลล์แบบรวมแสง​ มีวิธีการทำงานคือ รวมแสงไว้ที่วัตถุรับแสงโดยใช้กระจกหรือวัสดุสะท้อนแสง โดยวัตุดังกล่าวนี้จะหมุนตามดวงอาทิตย์ และสะท้อนแสงไปยังตัวรับแสงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานที่มีอุณหภูมิสูง แบ่งออกเป็น 3 แบบคือ

• แบบ Parabolic Trough ประกอบด้วยตัวรับแสงที่มีลักษณะเป็นรางยาวโค้งทางเดียว และติดตั้งระบบหมุนตามดวงอาทิตย์แบบแกนเดียว ทำหน้าที่รวมพลังงานแสงอาทิตย์สะท้อนไปยังท่อที่ตั้งขนานกับแนวรางรวมแสง เพื่อถ่ายเทความร้อนให้กับของเหลวที่ไหลหมุนเวียนผ่านท่อโดยการแลกเปลี่ยนความร้อน ความร้อนเมื่อถูกถ่ายเทให้ของเหลวทำงานจะกลายเป็นไอน้ำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปจะต้องมีแหล่งความร้อนจากก๊าซธรรมชาติมาเสรม     
• แบบ Central Receivers หรือ Power Tower ประกอบด้วยตัวรับความร้อนที่ติดตั้งอยู่กับที่บนหอคอยที่ล้อมรอบด้วยแผงกระจกขนาดใหญ่เป็นจำนวนมากที่เรียกกันว่าเฮลิโอสแตท เฮลิโอสแตทจะหมุนตามดวงอาทิตย์และสะท้อนรังสีไปยังตัวรับความร้อน ซึ่งภายในบรรจุของเหลวที่ทำหน้าที่ดูดซับความร้อนและส่งต่อไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันหรือนำไปเก็บไว้ในถังเก็บกักเพื่อนำมาใช้งานต่อไป
• แบบ Parabolic Dishes ประกอบด้วยตัวรวมแสงลักษณะเป็นจาน ทรง Parabolic ที่มีจุดรวมแสงเพื่อสะท้อนพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังตัวรับความร้อนที่ตั้งอยู่บนจุดศูนย์รวม Parabolic Dishes จะใช้แผงสะท้อนที่มีลักษณะเป็นโค้งจำนวนมากซึ่งทำด้วยกระจกหรือฟิล์มบาง ตัวรวมแสงเหล่านี้จะตั้งอยู่บนโครงสร้างซึ่งใช้ระบบหมุนตามดวงอาทิตย์สองแกน เพื่อรวมแสงให้เป็นจุดเดียวไปรวมตัวอยู่บนตัวรับความร้อน ความร้อนที่ได้สามารถใช้ประโยชน์ได้โดยตรงกับ cycle heat engine ซึ่งติดอยู่บบนตัวรับความร้อน หรือนำความร้อนที่ได้ไปทำให้ของเหลวร้อนก่อนแล้วนำไปใช้กับ central engine 

หลักการในการทำงานของ Heliomax เป็นอย่างไร

เป็นแบบรวมแสงที่มี Central Receivers โดยกลุ่มของกระจกที่อยู่กลางแจ้งจำนวนหลายชิ้นจะทำหน้าที่สะท้อนแสงแดดทั้งหมดไปยังจุดรับจุดเดียวกันจนเกิดเป็นพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้นซึ่งเป็นระบบที่มีใช้จริงในหลายประเทศ แต่สิ่งที่ถือเป็นความก้าวล้ำทางเทคโนโลยีนั่นคือ พลังงานเข้มข้นดังกล่าวมีความร้อนที่สูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส เมื่อเทียบกับผู้พัฒนารายอื่นที่สามารถทำอุณหภูมิได้ไม่เกิน 565 องศาเซลเซียส

โดยความร้อนในระดับนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในภาคการผลิตอุตสาหกรรมหนักได้ เช่น การทำเหมือง การผลิตซีเมนต์ เหล็ก แก้ว ปิโตรเคมี และการจัดการขยะ ในกรณีที่อุณหภูมิแตะถึงระดับ 1500 องศาเซลเซียสสามารถนำไปใช้ในรูปแบบเชื้อเพลิงไฮโดรเจน สำหรับยานพาหนะขนาดใหญ่ เช่น เครื่องบิน และระบบฮีตเตอร์ ของที่อยู่อาศัยได้

ความแตกต่างของ Heliomax กับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป

เคล็ดลับของ Heliomax อยู่ที่ระบบปัญญาประดิษฐ์ที่ทำหน้าที่ความคุมการเคลื่อนไหวของกระจกแต่ละบาน ให้หันไปตามแสงอาทิตย์ในองศาที่สามารถสะท้อนแสงอาทิตย์ได้อย่างแม่นยำและก่อให้เกิดพลังงานความร้อนสูงที่สุด จุดเด่นของเทคโนโลยีนี้คือเป็นพลังงานสะอาด 100 เปอเซนต์ ไม่มีการปล่อยคาร์บอนซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของสภาวะโลกร้อน ปกติแล้วการทำอุตสาหกรรมหนักจะต้องใช้เชื้อเพลิงจากฟอสซิลเป็นปริมาณมากทำให้มีการปล่อยคาร์บอนมากตามไปด้วย คิดเป็นสัดส่วนถึง 1 ใน 5 ของทั้งโลก โดยเฉพาะการผลิตซีเมนต์ที่มีการปล่อยคาร์บอนถึง 7 เปอร์เซนต์ 

ข้อเสียของ Heliomax 

ปัญหาใหญ่ของเทคโนโลยีนี้ก็เหมือนกับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป นั่นคือแสงแดดไม่ได้ส่องลงมาเท่ากันทุกวัน ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญของอุตสาหกรรมหนักที่จำเป็นต้องใช้พลังงานในระดับที่สม่ำเสมอ สำหรับความท้าทายนี้ Heliogen ระบุว่า ทางบริษัทต้องจัดการกับการกักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นต่อไป 

​บิล กลอส (Bill Gloss) ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ Heliogen กล่าวว่าเป้าหมายสูงสุดของบริษัทคือการมีเทคโนโลยีที่ไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และมีต้นทุนที่ถูกจนสามารถแข่งขันกับน้ำมันได้ ตอนนี้ทีมงานทุกคนกำลังแข่งกับเวลเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ให้ได้โดยเร็วที่สุด เพราะนอกจากศักยภาพทางธุรกิจแล้ว Heliogen ยังเป็นประโยชน์มาหศาลต่อมนุษยชาติอีกด้วย

น่าสนใจทีเดียวเลยนะครับกับเทคโนโลยี AI ที่เข้ามามีบทบาทกับชีวิตประจำวันของเรามากขึ้นทุกที การประยุกต์ใช้เทคโนโยลี AI เข้ากับวัสดุพื้นฐานต่างๆ เพื่อช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของเราให้ดีขึ้นนั้นถือเป็นเทรนด์ที่น่าจับตามองเป็นอย่างยิ่ง สำหรับตอนต่อไปจะมีอะไรที่น่าสนใจอีกบ้างนั้นสามารถติดตามข่าวสารได้ที่ Wazzadu.com นะครับ 

รูปภาพและที่มา: 

www.businessinsider.com 

helioscsp.com/concentrated-solar-power-csp-vs-photovoltaic-pv/

nongcom-energy.blogspot.com/