"เจ้าไม้ขีดไฟ ก้านน้อยเดียวดาย แอบรักดอกทานตะวัน... ~~~*

...จุดตัวเองก็ยอมทันใด ให้ลุกเป็นไฟขึ้นมา เพียงปรารถนา ให้มีลำแสง สีทอง~~"

มันคงจะเก่าไปซักหน่อย สำหรับคนที่ไม่เคยได้ฟัง เพลง "ไม้ขีดไฟกับดอกทานตะวัน" ของคุณวิยะดา โกมารกุล

แต่เนื้อหาของเพลงนี้มีความลึกซึ้งหลายแง่มุม แบบที่สื่อความตรง ๆ เลยก็คือ เราจะเห็นได้ว่า ดอกทานตะวันไม่ได้หันเข้าหาไม้ขีดไฟ แม้ไม้ขีดไฟจะจุดตัวเองให้เกิดแสงจนดับไปแล้วก็ตาม เพราะดอกทานตะวันย่อมสนใจแต่แสงของพระอาทิตย์ ซึ่งเป็นความสนใจของผู้เขียนเองว่า ถ้าไม้ขีดไฟไม่อยู่แล้ว และดอกทานตะวันยังคงหาแต่แสงอาทิตย์อยู่ วันนึงดอกทานตะวันจะตามแสงอาทิตย์ได้ทันหรือเปล่า เพลงนี้จึงน่าจะมีภาคต่อนะ...

ด้วยความคิดดังกล่าวกับพื้นฐานความรู้เชย ๆ พระอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาล (ที่บอกว่าเชยเพราะกฎของฟิสิกส์ปัจจุบัน ลบความเชื่อดังกล่าวไปแล้ว พระอาทิตย์เป็นแค่ส่วนเล็ก ๆ ในจักรวาล และพระอาทิตย์เป็นเพียงศูนย์กลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก - Milky Way Galaxy ) จึงจะนำมาเปรียบเปรยกับโซล่าระบบตามตะวัน (Solar Tracking System)

เป็นที่รู้จักกันสำหรับ Solar Cell ที่ติดตามหลังคาบ้าน เราใช้เป็นพลังงานทางเลือกจากการรับพลังงานที่ได้จากธรรมชาติอย่างแสงอาทิตย์ เข้าใจได้โดยง่าย คือ แผงของโซล่าเซลล์จะต้องรับแดดไว้ เมื่อมีการรับและดูดซึมแสงทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ในปัจจุบันมีงานวิจัยเกิดขึ้นมากมาย โดยจะเน้นที่การพัฒนา Solar Cell ทั้งในแง่ของวัสดุที่ดีทนทาน ดูดซับแสงได้มาก เช่น การวิจัยพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Perovskite Tandem ที่สามารถดูดซับแสงได้ดีให้เพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าจากวัสดุ Pervoskite การวิจัยในความก้าวหน้าของวัสดุ Solar Cell และงานวิจัยที่ศึกษาความทนทานของแผงโซลาร์เซลล์เพื่อความคุ้มค่า โดยในบทความนี้จะกล่าวถึงระบบตามตะวันในสองลักษณะ ได้แก่ ระบบที่ปรับมุมตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ในแนวแกนเดียว (Single-Axis Solar Tracker) มักเป็นแนวนอนตั้งอยู่บนพื้น (Land Fill) และพื้นที่บนหลังคา (Solar Roof)

ภาพแผงพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นที่หลังคาอาคารการเรียนรู้พหุวิทยาการ

(LX : Learning Exchange) มจธ.

และระบบที่ปรับมุมตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ในสองแกน (แนวนอนและแนวตั้ง) ทำให้แผงโซลาร์เซลล์สามารถหันหน้าไปยังดวงอาทิตย์ได้อย่างแม่นยำตลอดทั้งวันและทั้งปี (Dual-Axis Solar Tracker) บางภาพจะเห็นเป็นแผงโซลาร์เซลล์แบบแนวตั้งและแนวนอนคล้ายเครื่องหมายบวก

โดยอาจารย์ในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี หนึ่งในผลงานของ ดร.จักรกฤช กันทอง คือ เครื่องติดตามพลังงานแสงอาทิตย์แบบสองแกนที่ใช้โอเพนซอร์สสำหรับชุมชนอัจฉริยะ อาจารย์ได้ขยายความถึงความแตกต่างระหว่างแบบแกนเดียวกับแบบสองแกนอย่างเข้าใจได้ง่ายว่า

"แบบแกนเดียวก็ครอบคลุมการรับแสงในช่วงเช้าที่ดวงอาทิตย์ขึ้นในทิศตะวันออกไปจนถึงเย็นตอนดวงอาทิตย์ตกในทิศตะวันตก แต่โลกของเรามีหลายฤดูกาล ฤดูหนาวกับฤดูร้อนไม่ตรงตามทิศตะวันเดิม อาจจะเจอในแบบคำโบราณที่เรียกว่า ตะวันอ้อมข้าว ที่ดวงอาทิตย์ขึ้นจะชิดออกไปทางตะวันออกเฉียงเหนือ จึงต้องมีการพัฒนาแบบสองแกน ให้แผงโซลาร์เซลล์เคลื่อนที่ได้ วิ่งตามดวงอาทิตย์ ดังนั้น แบบสองแกนนี้จะเพิ่มการรับพลังงานได้มากขึ้น โดยเพิ่มได้อีก 5-7% เมื่อเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์ที่ยังไม่ได้หมุนตามแสงอาทิตย์

ตารางเปรียบเทียบระบบตามตะวันแบบแกนเดียวและสองแกน

งานวิจัยที่ลงพื้นที่ชุมชนจริง

ทั้งนี้อาจารย์ได้บอกเล่าเพิ่มเติมว่า ได้นำงานวิจัยไปใช้ในพื้นที่สองชุมชน คือ จังหวัดชลบุรีและแม่ฮ่องสอน ที่นำไปติดตั้ง เริ่มใช้งาน แต่มีข้อจำกัดเรื่องอุปกรณ์ที่ต้องใช้ราคาสูงถึงจะทนทาน และแบบสองแกนต้องหมั่นคอยบำรุงรักษาด้วย แต่เมื่อคิดตามค่าการคาดการณ์พบว่าการเพิ่มระบบตามตะวันแบบสองแกนเมื่อวัดค่าการรับพลังงานเป็นไฟฟ้าก็สอดคล้องกับที่ออกแบบไว้ จึงมีผลเป็นที่น่าพอใจ

ปัจจุบันประเทศไทยใช้พลังงานทดแทนจากแผงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าบนท้องถนนด้วย และบรรจุใส่แบตเตอรี่เก็บสะสมพลังงานไว้ใช้

ผลวิจัยที่น่าสนใจพบว่า 30-50% ของการเปลืองไฟเกิดจากไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้...

...บนท้องถนนเพื่อให้เกิดการใช้ไฟฟ้าอย่างคุ้มค่าจึงควรลดค่าแสงสว่างในเวลาที่ใช้งานน้อย สัญจรน้อย เพื่อการใช้พลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น เที่ยงคืนถึงตีสามที่มีการสัญจรน้อย ค่าความสว่างลดลงมาเพื่อใช้ในเวลาที่จำเป็นที่มีการสัญจรมาก จึงมีการใช้แอปพลิเคชันและเซนเซอร์ร่วมด้วย

แบตเตอรี่ก็เป็นส่วนสำคัญ

จะเห็นได้ว่า เมื่อมีกำลังในการรับแสงแดดมาก การเก็บพลังงานส่วนเกินจากในช่วงที่ได้รับแสงมากก็เป็นเรื่องสำคัญ ซึ่งปัจจุบันเริ่มให้เป็นแบบไฮบริด ที่แบตเตอรี่ต้องทำงานร่วมกับระบบกริด ใช้ระบบไฟฟ้าและใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เมื่อจำเป็น สามารถขายพลังงานส่วนเกินกลับเข้าสู่กริดได้ แบตเตอรี่ที่นิยมใช้ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion) มีความนิยมใช้มากสุด เพราะน้ำหนักเบา เก็บพลังงานได้มากในพื้นที่จำกัด ชาร์จและใช้งานได้หลายรอบ จึงนิยมใช้ทั้งในระดับบ้านเรือนและเชิงพาณิชย์ทั่วไป แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟต (Lithium Iron Phosphate) ปลอดภัยสูง ทนทาน แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (Lead-Acid) ราคาถูก ใช้ระยะสั้น เป็นต้น

จากที่เล่ามาทั้งหมดคงจะได้คำตอบแล้วว่า หากดอกทานตะวันจะตามแสงอาทิตย์ให้ทันต้องใช้ระบบตามตะวันแบบสองแกน ที่รองรับแสงอาทิตย์ทั้งแบบแนวนอนทิศตะวันออกและตก ทั้งแบบแนวตั้งทิศเหนือและใต้ อีกทั้งใช้แบตเตอรี่บรรจุพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่เหมาะสมอย่างลิเธียมและนำมาใช้เมื่อจำเป็นร่วมกับระบบเซ็นเซอร์ ดอกทานตะวันจะตามตะวันได้ทัน

เอาล่ะ..ต้องนำไปแต่งเป็นเพลงภาคต่อใครก็ได้ช่วยแต่งที...

ข้อมูลอ้างอิง

ส่วนหนึ่งจากบทสัมภาษณ์ ดร.จักรกฤช กันทอง, 26 กรกฎาคม 2567

The advantages and disadvantages of solar trackers — RatedPower

The 6 Best Solar Batteries (2024 Guide) (thisoldhouse.com)

ภาพหน้าปกบางส่วนโดย ChatGPT4o