อุปกรณ์ใหม่สามารถผลิตไฟฟ้าจาก “ความเย็น” ของอวกาศในยามค่ำคืนที่มืดมิด

แผงโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ใช้ผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ยอดเยี่ยม แต่มันมีข้อจำกัดอย่างหนึ่งคือสามารถผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะในตอนกลางวันที่มีแสงแดดเท่านั้น ขณะที่พวกเราส่วนใหญ่กลับบ้านกันในช่วงดวงอาทิตย์กำลังลับขอบฟ้าอันเป็นเวลาที่ความต้องการใช้พลังงานเพิ่มสูงขึ้นเพื่อใช้ทำแสงสว่าง ทำอาหาร สร้างความอบอุ่น ความบันเทิง ฯลฯ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อผลิตไฟฟ้าเข้ามาเสริมในช่วงที่มีไฟฟ้าไม่พอใช้ แต่ตอนนี้นักวิจัยได้คิดประดิษฐ์อุปกรณ์ใหม่ที่สามารถผลิตไฟฟ้าในตอนกลางคืนแก้ไขจุดอ่อนของโซลาร์เซลล์ได้แล้ว

อุปกรณ์นี้ทำงานโดยอาศัยหลักเทอร์โมอิเล็คตริก (ThermoElectric Principle) ที่ว่าจะเกิดไฟฟ้าขึ้นเมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองพื้นผิว หลักการนี้ถูกค้นพบมานานเกือบ 200 ปีแล้วและถูกนำไปประยุกต์ใช้สร้างกระแสไฟฟ้าในหลากหลายรูปแบบ เช่น เสื้อผ้าที่ใช้ความร้อนในตัวผู้สวมใส่สร้างไฟฟ้าสำหรับชาร์จไฟให้อุปกรณ์พกพาได้ เป็นต้น

ในเวลากลางคืนมีปรากฏการณ์อย่างหนึ่งที่เรียกว่า Radiative Cooling วัตถุที่หันหน้าออกสู่ท้องฟ้าจะเย็นกว่าอากาศโดยรอบเพราะว่ามันแผ่ความร้อนออกไปสู่อวกาศได้โดยตรงเนื่องจากชั้นบรรยากาศไม่สามารถปิดกั้นแสงอินฟราเรดได้ มีการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าสามารถทำให้อาคารเย็นลงได้ด้วยปรากฏการณ์นี้โดยไม่ต้องใช้พลังงานอื่นมาแล้ว

Wei Li วิศวกรจากมหาวิทยาลัยแสตนด์ฟอร์ดกับ Shanhui Fan นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส ได้นำหลักเทอร์โมอิเล็คตริกกับปรากฏการณ์ Radiative Cooling รวมเข้าด้วยกันสร้างเป็นอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าชนิดใหม่ ตัวอุปกรณ์ประกอบด้วยแผ่นอลูมิเนียมกลมทาสีดำวางอยู่บนกล่องโฟมพอลิสไตรีนที่ห่อหุ้มด้วยแผ่นฟิล์ม aluminized mylar ซึ่งจะทำให้อากาศภายในร้อนกว่า ขณะที่แผ่นดิสก์อลูมิเนียมเย็นกว่าเนื่องจากมันหันหน้าไปทางท้องฟ้า

night-power-cell-3

ด้วยอุหณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างแผ่นดิสก์กับอากาศโดยรอบทำให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นตามหลักเทอร์โมอิเล็คตริก เมื่อพวกเขานำมันเชื่อมต่อเข้ากับตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า (Boost Converter) และหลอดไฟ LED ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นสามารถทำให้หลอดไฟสว่างได้

night-power-cell-2

ทีมวิจัยได้ทดสอบอุปกรณ์บนหลังคาตลอดคืนและวัดกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อเนื่องมากกว่า 6 ชั่วโมง พวกเขาพบว่ามันสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 25 มิลลิวัตต์ต่อตร.ม. แม้ว่าจะเป็นพลังงานที่ไม่มากนักแต่ก็เป็นการพิสูจน์ว่าอุปกรณ์นี้ทำงานได้ผลตามแนวคิด นักวิจัยยังบอกว่ามันสามารถเพิ่มประสิทธิภาพเป็น 0.5 วัตต์ต่อตร.ม.ได้ไม่ยาก และตามหลักการแล้วอุปกรณ์นี้สามารถใช้งานร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์เพื่อให้ทั้งสองระบบผลิตไฟฟ้าได้ตลอดทั้งวัน

“งานของเราได้ใช้ประโยชน์จากความเย็นของห้วงอวกาศมาเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน” Aaswath Raman หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “เราคิดว่านี่เป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีเสริมสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์แม้ว่าพลังงานที่ได้จะลดลงไปมาก แต่ก็สามารถทำงานได้ในเวลาที่โซลาร์เซลล์ไม่สามารถทำได้”

 

ข้อมูลและภาพจาก newatlas, nytimes


Leave a Reply

Your email address will not be published.