Category: เทคโนโลยี

  • เจาะหลุมลึกที่สุดในโลกเพื่อนำพลังงานสะอาดไร้ขีดจำกัดมาให้มวลมนุษยชาติ

    เจาะหลุมลึกที่สุดในโลกเพื่อนำพลังงานสะอาดไร้ขีดจำกัดมาให้มวลมนุษยชาติ

    พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal Energy) เป็นอีกหนึ่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ในปัจจุบันมีการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพน้อยมาก เนื่องจากยังมีข้อจำกัดในการเข้าถึงแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ แต่ตอนนี้บริษัท Quaise Energy ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพที่แยกตัวออกมาจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) มีแผนการจะเจาะหลุมลึกที่สุดในโลกโดยใช้เทคโนโลยีใหม่ถึงระดับความลึก 20 กิโลเมตรซึ่งไม่เคยมีใครทำได้มาก่อน เพื่อนำพลังงานสะอาดที่มีอยู่มากมายมหาศาลไร้ขีดจำกัดมาให้มวลมนุษยชาติ ทุกคนรู้ดีว่าแกนโลกร้อนมากอุณหภูมิที่แกนกลางนั้นอยู่ที่ประมาณ 5,200 °C เป็นความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี รวมกับความร้อนที่หลงเหลือจากการก่อตัวของโลก ใต้พื้นโลกมีพลังงานความร้อนสะสมอยู่อย่างมหาศาล Paul Woskov วิศวกรวิจัยอาวุโสด้านฟิวชั่นของ MIT บอกว่าแค่นำเอาพลังงานความร้อนใต้พิภพออกมาเพียง 0.1% จะเพียงพอต่อความต้องการพลังงานของทั้งโลกได้นานมากกว่า 20 ล้านปี แต่ปัญหาคือการเข้าถึงเพราะต้องเจาะหลุมให้ลึกมากพอ และระดับความลึกของหลุมที่ต้องการนั้นลึกกว่าหลุมที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยเจาะมาเกือบเท่าตัว หลุมที่ลึกที่สุดที่มนุษย์สามารถเจาะได้คือ Kola Superdeep Borehole ในประเทศรัสเซีย เป็นโครงการขุดเจาะทางวิทยาศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการและโครงสร้างของเปลือกโลก โครงการนี้พยายามที่จะเจาะลึกเข้าไปในเปลือกโลกให้ลึกที่สุด หลุมเจาะ Kola มีความลึก 12.262 กิโลเมตร ใช้เวลาเจาะทั้งหมดเกือบ 20 ปี ขณะที่ความร้อนใต้พื้นโลกค่อยๆเพิ่มขึ้นตามความลึกของหลุมเจาะ เมื่อถึงระดับความลึกมากกว่า 10 กิโลเมตรอุณหภูมิจะสูงราว 200 °C กลายเป็นอุปสรรคสำคัญของการเจาะด้วยเครื่องเจาะที่ใช้ในปัจจุบัน และเป็นข้อจำกัดที่ไม่อาจเจาะให้ลึกมากกว่านี้ […]

  • โซลาร์ฟาร์มเหนือคลองส่งน้ำได้พลังงานสะอาดแถมประหยัดที่ดินและน้ำมหาศาล

    โซลาร์ฟาร์มเหนือคลองส่งน้ำได้พลังงานสะอาดแถมประหยัดที่ดินและน้ำมหาศาล

    โซลาร์ฟาร์มเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและราคาไม่แพง แต่มีปัญหาตรงที่ต้องใช้ที่ดินจำนวนมากสำหรับติดตั้งแผ่นโซลาร์เซลล์ ซึ่งนอกจากทำให้ต้นทุนพลังงานสูงขึ้นยังเสียโอกาสทำประโยชน์ในที่ดินเหล่านั้นอีกด้วย รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกาจึงได้ผุดโครงการโซลาร์ฟาร์มเหนือคลองส่งน้ำซึ่งนอกจากจะได้พลังงานสะอาดยังสามารถประหยัดที่ดินและน้ำจำนวนมหาศาลอีกด้วย จากแนวคิดง่ายๆโดยการใช้พื้นที่เหนือคลองส่งน้ำที่มีอยู่มากมายยาวหลายพันกิโลเมตรซึ่งไม่ต้องลงทุนซื้อที่ดิน ไม่ต้องเสียโอกาสทำประโยชน์ในที่ดิน ที่สำคัญร่มเงาของแผ่นโซลาร์เซลล์ยังช่วยลดการระเหยของน้ำในคลอง รวมทั้งยังช่วยลดการเจริญเติบโตของสาหร่ายในน้ำอีกด้วย การทำวิจัยเพื่อยืนยันแนวคิดนี้จึงตามมา จากผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งแผ่นโซลาร์เซลล์คลุมเหนือคลองส่งน้ำในรัฐแคลิฟอร์เนียยาว 6,400 กิโลเมตรสามารถลดการระเหยของน้ำได้ถึง 82% ช่วยประหยัดน้ำได้ปีละ 286 ล้านลูกบาศก์เมตร ซึ่งเพียงพอสำหรับพื้นที่การเกษตรกว่า 126,000 ไร่ หรือเพียงพอสำหรับการใช้ในที่พักอาศัยของประชาชนมากกว่า 2 ล้านคน และถ้าหากติดตั้งแผ่นโซลาร์เซลล์คลุมเหนือคลองส่งน้ำทั้งหมดในรัฐแคลิฟอร์เนียจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ถึง 13 กิกะวัตต์ หรือคิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของกำลังผลิตที่ต้องการเพื่อให้ถึงเป้าหมายการปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ในปี 2030 โครงการนี้เรียกว่า Project Nexus เป็นความร่วมมือของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียกับสำนักทรัพยาการน้ำแห่งแคลิฟอร์เนีย มีการจัดสรรเงินให้กับโครงการนี้แล้ว 20 ล้านดอลลาร์ โดยมีแผนติดตั้งแผ่นโซลาร์เซลล์ชุดแรกเหนือคลองชลประทานในเขต Central Vally ของรัฐแคลิฟอร์เนียความยาวรวม 2.5 กิโลเมตร คลองชลประทานในเขตดังกล่าวมีความกว้าง 6 – 30 เมตร “โซลาร์ฟาร์มเหนือคลองเป็นตัวอย่างของการประสานพลังงานและน้ำที่ให้ประโยชน์ด้านความยั่งยืนหลายประการ” Brandi McKuin หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “การใช้คลองส่งน้ำทำโซลาร์ฟาร์มช่วยประหยัดน้ำในขณะเดียวกันก็สามารถผลิตไฟฟ้าได้ด้วย และยังหลีกเลี่ยงการใช้ที่ดินขนาดใหญ่เพื่อพัฒนาเป็นแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์” อย่างไรก็ตามยังมีอุปสรรคกับความท้าทายที่จะต้องเอาชนะให้ได้อยู่ด้วย เช่น การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์อาจเป็นอุปสรรคต่อการเข้าไปบำรุงรักษาคลอง […]

  • โฟมชนิดใหม่ทำจาก “ป๊อปคอร์น” คุณสมบัติดีเยี่ยมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

    โฟมชนิดใหม่ทำจาก “ป๊อปคอร์น” คุณสมบัติดีเยี่ยมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

    แผ่นฉนวนโฟม EPS (Expandable Polystyrene) เป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกที่เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิตปิโตรเลียม มีคุณสมบัติเด่นหลายอย่าง ได้แก่ ค่าการนำความร้อนต่ำเป็นฉนวนความร้อนที่ดี ป้องกันเสียง ป้องกันน้ำ ตัดต่อขึ้นรูปได้ง่าย มีความยืดหยุ่นป้องกันแรงกระแทกได้ดี ที่สำคัญมีน้ำหนักเบาและราคาถูกจึงเป็นที่นิยมใช้ในหลากหลายรูปแบบ โดยเฉพาะในงานก่อสร้าง งานฉนวนกันความร้อน และงานบรรจุภัณฑ์ แต่โฟม EPS มีปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมแบบเดียวกับพลาสติกชนิดอื่นคือ ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและรีไซเคิลได้ยาก ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยเกิททิงเงิน ประเทศเยอรมัน ได้พยายามคิดค้นวัสดุชนิดใหม่ที่ทำจากพืชเพื่อใช้ทดแทนโฟม EPS และพวกเขาประสบความสำเร็จในการสร้างโฟมที่ทำจาก “ป๊อปคอร์น” ซึ่งมีคุณสมบัติดีเยี่ยมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หัวหน้าทีมวิจัยศาสตราจารย์ Alireza Kharazipour ได้แนวคิดนี้เมื่อ 10 ปีที่แล้ว เมื่อเขาซื้อป๊อปคอร์นถุงหนึ่งที่โรงภาพยนตร์ ตั้งแต่นั้นมาทีมงานของเขาได้คิดค้นวิธีการนำป๊อปคอร์นมาทำเป็นแผ่นโฟม เนื่องจากมีราคาไม่แพงและสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เพื่อนำมาใช้ทดแทนโฟม EPS ที่กำลังสร้างปัญหาให้กับสิ่งแวดล้อม และในที่สุดพวกเขาก็ประสบความสำเร็จ กระบวนการผลิตโฟมป๊อปคอร์นเริ่มต้นด้วยการหั่นเมล็ดข้าวโพดด้วยเครื่องจักรเป็นเม็ดๆ จากนั้นใช้ไอน้ำแรงดันสูงเพื่อทำให้มันขยายตัวหรือทำให้เม็ดข้าวโพดแตก จากนั้นสารเชื่อมประสาน (Bonding Agent) ที่ได้มาจากโปรตีนของพืชจะถูกนำไปผสมกับเม็ดข้าวโพดเล็กๆที่ขยายตัวหรือแตกตัวแล้ว หลังจากนั้นนำส่วนผสมลงไปบีบอัดในแม่พิมพ์ เมื่อสารเชื่อมประสานแห้งตัวดีแล้วแผ่นโฟมจะถูกลบออกจากแม่พิมพ์และพร้อมใช้งาน ทีมวิจัยบอกว่าโฟมป๊อปคอร์นดูดซับความร้อนได้ดีกว่าโฟม EPS และมีความไวไฟน้อยกว่ามากซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยในการใช้งาน อีกทั้งโฟมป๊อปคอร์นใหม่ยังมีคุณสมบัติไม่ซับน้ำซึ่งจะมีส่วนช่วยให้มีอายุการใช้งานได้นานขึ้น โฟมป๊อปคอร์นยังสามารถนำมาหั่นฝอยหรือหมักเพื่อใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพ หรือแม้กระทั่งใช้เป็นอาหารสัตว์เมื่อเลิกใช้แล้ว นอกจากนี้ของเสียจากอุตสาหกรรมข้าวโพด […]

  • เทคโนโลยีใหม่ “แผ่นดิสก์ 5 มิติ” เก็บข้อมูลได้มากกว่าแผ่นบลูเรย์ 10,000 เท่า

    เทคโนโลยีใหม่ “แผ่นดิสก์ 5 มิติ” เก็บข้อมูลได้มากกว่าแผ่นบลูเรย์ 10,000 เท่า

    เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลมีพัฒนาการก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ทั้งความสามารถในด้านการอ่านและเขียนข้อมูล รวมทั้งปริมาณและความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูล จากแผ่นซีดีที่จัดเก็บข้อมูลได้แค่ 0.7 GB มาเป็นแผ่นดีวีดีที่จัดเก็บข้อมูลได้ 4.7 – 8.5 GB จนมาถึงแผ่นบลูเรย์ที่จัดเก็บข้อมูลได้มากถึง 50 GB ล่าสุดทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยเซาท์แฮมป์ตันในสหราชอาณาจักรเผยว่า ด้วยเทคโนโลยีการเก็บข้อมูลแบบ 5 มิติจะทำให้แผ่นดิสก์รุ่นต่อไปจัดเก็บข้อมูลได้มากกว่าแผ่นบลูเรย์ถึง 10,000 เท่า เทคโนโลยีการเก็บข้อมูลแบบ 5 มิติหรือที่เรียกกันว่า Superman memory crystal ถูกพัฒนามานานหลายปีแล้ว โดยการใช้แสงเลเซอร์ความเร็วสูงมากชนิดเฟมโตเซคเคิลเลเซอร์ (Femtosecond Lasers) ในกระบวนการเขียนข้อมูลลงในแผ่นบรรจุข้อมูลที่ทำจากแก้วซิลิกา คลื่นแสงเลเซอร์ที่สั้นแต่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อนี้จะหลอมโครงสร้างเล็กๆระดับนาโนที่มีความหนาแน่นสูงในแก้วซิลิกาสร้างเป็นข้อมูลดิจิตอล โดยที่นอกจากจะใช้มิติเชิงพื้นที่ทั้ง 3 มิติในการบันทึกข้อมูลแล้ว ยังใช้คุณสมบัติด้านความเข้มกับโพลาไรซ์ของแสงในการบันทึกข้อมูลด้วย จึงเป็นการเก็บข้อมูลแบบ 5 มิติซึ่งช่วยเพิ่มปริมาณการเก็บข้อมูลได้อย่างมหาศาล เมื่อปี 2013 ทีมวิจัยสามารถพัฒนาแผ่นดิสก์แก้ว 5 มิติที่สามารถบรรจุข้อมูลได้ถึง 360 TB สำหรับแผ่นดิสก์ขนาดเท่ากับแผ่นซีดี หลังจากทีมวิจัยได้พัฒนาวิธีการเขียนด้วยเลเซอร์ที่รวดเร็วและประหยัดพลังงานมาอย่างต่อเนื่อง ล่าสุดพวกเขาประสบความสำเร็จในการจัดเก็บข้อมูลได้หนาแน่นเพิ่มขึ้นอีกมาก โดยแผ่นดิสก์ขนาดเท่ากับแผ่นซีดีสามารถจัดเก็บข้อมูลได้ถึง 500 TB หรือมากกว่าแผ่นบลูเรย์ถึง 10,000 เท่า […]

  • ปูนซิเมนต์ชนิดใหม่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตได้มากกว่าครึ่ง

    ปูนซิเมนต์ชนิดใหม่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตได้มากกว่าครึ่ง

    หนึ่งในตัวการสำคัญลำดับต้นๆของการปล่อยคาร์บอนเข้าสู่บรรยากาศของโลกคือการผลิตปูนซิเมนต์ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับงานก่อสร้างที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ดังนั้นจึงมีความพยามยามในการหาทางลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตปูนซิเมนต์มาตลอดหลายปีที่ผ่านมา ล่าสุดนักวิจัยได้พัฒนาปูนซิเมนต์ชนิดใหม่ที่สามารถลดการปล่อยคาร์บอนในระหว่างการผลิตลงได้มากกว่าครึ่งหนึ่ง หินปูนเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (Portland Cement) ซึ่งใช้งานมากที่สุดในปัจจุบัน หินปูนซึ่งถูกใช้ในสัดส่วนราว 80% ของวัตถุดิบทั้งหมดจะผ่านกระบวนการระเบิดออกมาจากภูเขานำไปย่อยและบดเป็นผงแล้วนำไปเผาในเตาเผาแบบหมุนจนได้เป็นปูนเม็ดแล้วนำไปบดละเอียดเป็นปูนซิเมนต์ ระหว่างการเผาในเตาเผาแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ในหินปูนจะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ปล่อยออกสู่บรรยากาศ มีการประมาณการว่าในปี 2020 มีการผลิตปูนซีเมนต์ประมาณ 6,000 ล้านตันทั่วโลก และในการผลิตปูนซิเมนต์ดังกล่าวนั้นมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คิดเป็นสัดส่วนมากถึง 8% ของทั้งหมด หากต้องการลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตปูนซิเมนต์จำเป็นต้องลดสัดส่วนของหินปูนลงให้มากที่สุด ปูนซิเมนต์ชนิด CSA (Calcium Sulfoaluminate) ดูเหมือนจะเป็นความหวังหนึ่ง ปูนซิเมนต์ชนิดนี้ใช้แร่บอกไซต์ (Bauxite) แทนที่หินปูนส่วนใหญ่ แต่ว่าแร่บอกไซต์เป็นวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมและมีปริมาณจำกัด ดังนั้นทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย Martin-Luther-Halewittenberg (MLU) ในประเทศเยอรมันและมหาวิทยาลัย Pará ในประเทศบราซิลจึงได้ร่วมกันพัฒนาปูนซิเมนต์ชนิดใหม่โดยใช้ดินเหนียวเบอร์เทรา (Belterra clay) ซึ่งเป็นชั้นดินที่อยู่เหนือชั้นแร่บอกไซต์มาแทนที่หินปูนแทนแร่บอกไซต์ ชั้นดินเหนียวเบอร์เทราอาจมีความหนาถึง 30 เมตร และครอบคลุมแหล่งแร่บอกไซต์ในเขตร้อนของโลก เช่น แอ่งแอมะซอน และในภูมิภาคอื่นๆ ซึ่งหมายความว่ามันจะมีปริมาณมากเพียงพอสำหรับการผลิตปูนซิเมนต์ ที่สำคัญดินเหนียวเบอร์เทรามีแร่ธาตุที่เป็นอะลูมิเนียมมากเพียงพอสำหรับการผลิตปูนซีเมนต์คุณภาพสูง และยังสามารถนำไปผลิตได้เลยโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการใดๆ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือในการทำเหมืองบอกไซต์ชั้นดินเหนียวเบอร์เทราถูกขุดออกมาทิ้งอยู่แล้ว มันจึงเหมือนเป็นผลพลอยได้หรือเหมือนกับนำขยะมาใช้ประโยชน์ เราอาจไม่สามารถทดแทนหินปูนด้วยดินเหนียวเบอร์เทราทั้งหมดได้ […]

  • กังหันลมลอยน้ำดีไซน์ใหม่ชุดเดียวจ่ายไฟฟ้าเพียงพอสำหรับบ้าน 80,000 หลัง

    กังหันลมลอยน้ำดีไซน์ใหม่ชุดเดียวจ่ายไฟฟ้าเพียงพอสำหรับบ้าน 80,000 หลัง

    เทคโนโลยีกังหันลมมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ขณะที่แนวโน้มการพัฒนาประสิทธิภาพและลดต้นทุนคือการสร้างกังหันลมที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ปัจจุบันกังหันลมขนาดใหญ่ที่สุดในโลกมีขนาดกำลังการผลิตไฟฟ้าถึง 15 เมกะวัตต์ แต่บริษัทสัญชาตินอร์เวย์ได้คิดค้นเทคโนโลยีใหม่ใช้กังหันลมขนาดเล็กจำนวนนับร้อยสร้างเป็นชุดกังหันลมลอยน้ำขนาดมหึมาสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่ากังหันลมขนาดใหญ่ที่สุดในโลกถึง 5 เท่า ที่สำคัญต้นทุนต่ำกว่าสามารถแข่งขันกับไฟฟ้าในระบบปกติได้ทันที บริษัท Wind Catching Systems (WCS) ได้เปิดตัวระบบกังหันลมแบบใหม่ลักษณะเป็นโครงสร้างสูงกว่า 1,000 ฟุต (324 m) โครงสร้างขนาดมหึมานี้จะติดตั้งกังหันลมขนาดเล็กจำนวนมากนับร้อยตัว (ดูตามภาพไม่น้อยกว่า 117 ตัว) ในรูปแบบเหลื่อมสลับกัน โครงสร้างทั้งชุดวางอยู่บนแท่นลอยน้ำที่จอดอยู่กับพื้นมหาสมุทรโดยใช้แนวทางปฏิบัติเดียวกับอุตสาหกรรมก๊าซและน้ำมัน WCS กล่าวว่ากังหันลมลอยน้ำของพวกเขาแค่ชุดเดียวสามารถให้พื้นที่กวาดรับลมเป็นสองเท่าของกังหันลม 15 MW Vestas V236 ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก และใบพัดขนาดเล็กกว่าของมันสามารถทำงานได้ดีกว่ามากในความเร็วลมมากกว่า 40 ถึง 43 กม./ชม. ขณะที่พอถึงความเร็วลมระดับนี้กังหันขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะเริ่มปรับมุมใบพัดเพื่อจำกัดการผลิตและป้องกันตัวเองจากความเสียหาย ทำให้โดยรวมแล้วสามารถเพิ่มผลผลิตพลังงานไฟฟ้าประจำปีได้มากกว่าถึง 5 เท่าตัว โดยกังหันลมแต่ละชุดสามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับบ้านในยุโรปถึง 80,000 หลัง เนื่องจากกังหันลมของ WCS สร้างขึ้นด้วยชิ้นส่วนขนาดเล็กแทนการใช้ส่วนประกอบชิ้นเดียวขนาดใหญ่ ดังนั้นการทำงานในทุกขั้นตอนจะง่ายกว่ามาก หลังจากที่ได้ติดตั้งแท่นลอยน้ำแล้วงานส่วนที่เหลือสามารถทำได้บนดาดฟ้าของแท่นโดยไม่ต้องใช้เครนหรือเรือพิเศษ และด้วยการออกแบบกริดของใบพัดที่เหมาะสมช่วยให้เข้าถึงการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องได้ง่าย ที่สำคัญมันมีอายุการใช้งานได้ถึง 50 ปี เทียบกับอายุใช้งานของกังหันลมขนาดใหญ่ที่มีเพียง 30 […]

  • โซลาร์เซลล์ใหม่ใช้เป็นหลังคาโรงเรือนเพาะปลูกได้โดยไม่มีผลใดๆต่อพืช

    โซลาร์เซลล์ใหม่ใช้เป็นหลังคาโรงเรือนเพาะปลูกได้โดยไม่มีผลใดๆต่อพืช

    การทำฟาร์มเพาะปลูกโดยใช้โรงเรือนที่มุงด้วยวัสดุโปร่งใสที่เรียกกันว่า Greenhouse นั้นเป็นวิธีที่ให้ได้ผลผลิตที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตามวิธีนี้ต้องมีค่าใช้จ่ายเป็นค่าไฟฟ้าสูงถึงราว 30% ของต้นทุนการดำเนินงาน แต่ผลวิจัยล่าสุดที่มหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาสเตต (NCSU) เผยว่าสามารถตัดค่าใช้จ่ายส่วนนี้ออกไปได้โดยการใช้โซลาร์เซลล์ชนิดใหม่ทำเป็นหลังคาของโรงเรือนเพื่อผลิตไฟฟ้าใช้เองโดยที่ไม่มีผลใดๆต่อสุขภาพและการเจริญเติบโตของพืช แนวคิดในเรื่องนี้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าในการสังเคราะห์แสงของพืชพวกมันไม่ได้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดแต่ใช้เฉพาะบางความยาวคลื่นเท่านั้น ดังนั้นหากนำแสงอาทิตย์เฉพาะย่านความยาวคลื่นที่พืชไม่ได้ใช้ไปเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าและปล่อยให้ย่านแสงที่พืชต้องการลงไปให้พืชได้ใช้งานตามปกติก็จะเกิดประโยชน์เป็นทวีคูณ เพียงแต่จะต้องมีโซลาร์เซลล์ที่คุณสมบัติตามแนวคิดนี้ และคำตอบก็คือโซลาร์เซลล์สารอินทรีย์กึ่งโปร่งแสง (Semitransparent organic solar cells) หรือ โซลาร์เซลล์ ST-OSCs “พืชใช้แสงบางช่วงความยาวคลื่นเท่านั้นในการสังเคราะห์แสงและแนวคิดก็คือการสร้างโรงเรือนเพาะปลูกที่สร้างพลังงานได้เองจากแสงที่ไม่ได้ใช้นั้นในขณะที่ปล่อยให้แสงที่พืชใช้สังเคราะห์แสงผ่านไปได้” Brendan O’Connor หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “เราสามารถทำได้สิ่งนี้โดยใช้โซลาร์เซลล์ชนิดสารอินทรีย์เพราะมันสามารถปรับสเปกตรัมของแสงที่ดูดซับได้ ดังนั้นเราสามารถเลือกเอาเฉพาะความยาวคลื่นที่พืชไม่ได้ใช้มาผลิตไฟฟ้า” ทีมวิจัยทำการทดลองเพื่อตรวจสอบหาผลกระทบที่มีต่อพืชโดยทดลองกับแปลงผักกาดหอมใบแดง แบ่งแปลงผักกาดหอมใบแดงเป็นหลายกลุ่มแต่ละกลุ่มได้รับแสงอาทิตย์ในย่านความยาวคลื่นแตกต่างกันแต่ทุกกลุ่มรักษาตัวแปรอื่นๆให้เหมือนกันหมดซึ่งรวมทั้งอุณหภูมิ, ความเข้มข้นของ CO2, การให้น้ำและปุ๋ย กลุ่มควบคุมได้รับแสงอาทิตย์เต็มทุกย่านสเปกตรัม ส่วนกลุ่มอื่นจำลองการดูดกลืนแสงของโซลาร์เซลล์ ST-OSCs โดยใช้แผ่นกรองแสงที่มีอัตราส่วนของแสงสีน้ำเงินต่อแสงสีแดงแตกต่างกันไป ทีมวิจัยพบว่าผักกาดหอมที่ปลูกภายใต้เซลล์แสงอาทิตย์มีสุขภาพและการเจริญเติบโตไม่แตกต่างจากผักกาดหอมที่ปลูกภายใต้แสงอาทิตย์โดยตรง พวกเขาไม่พบความแตกต่างในการวัดค่าสำคัญใดๆเลย รวมถึงสารต้านอนุมูลอิสระ, การดูดซึม CO2, ขนาด และน้ำหนัก และยังได้โบนัสเพิ่มจากการที่โซลาร์เซลล์ยังช่วยควบคุมอุณหภูมิภายในโรงเรือนได้เป็นอย่างดีอีกด้วย ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแนวคิดในการนำโซลาร์เซลล์ชนิดโปร่งใสมาใช้กับโรงเรือนเพาะปลูกสามารถดำเนินการได้ แต่อย่างไรก็ตามโซลาร์เซลล์ ST-OSCs ยังมีประสิทธิภาพไม่สูงเทียบเท่ากับโซลาร์เซลล์แบบโฟโตโวลตาอิก (PV) ที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน แต่นักวิจัยก็กำลังพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของมันอยู่ตลอดเวลา รวมไปถึงการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายของโซลาร์เซลล์ ST-OSCs ที่อาจจะได้พบเห็นในอนาคต เช่น ใช้ทำหน้าต่าง […]

  • โซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนใหม่ประสิทธิภาพสูงทำลายสถิติโลก

    โซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนใหม่ประสิทธิภาพสูงทำลายสถิติโลก

    การปรับปรุงและพัฒนาประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์สามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากกับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพื้นที่ของแผงโซลาร์เซลล์จำนวนเท่ากัน สิ่งนี้คือเป้าหมายที่นักวิจัยจำนวนมากทั่วโลกต้องการทำให้สำเร็จโดยเร็ว และสถิติโลกได้ถูกทำลายลงอีกครั้งเมื่อโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนใหม่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมาถึงเกือบ 30% จากเดิมวัสดุหลักที่ใช้ทำโซลาร์เซลล์คือซิลิกอนซึ่งมีการพัฒนาจนถึงขีดจำกัดของประสิทธิภาพที่ราว 20% จนเมื่อราว 10 ปีก่อนมีการนำวัสดุชนิดใหม่คือเพอร์โรฟสไกป์ (Perovskite) ซึ่งมีราคาถูกกว่าและบางกว่ามาทำโซลาร์เซลล์ได้ประสิทธิภาพสูงกลายเป็นทางเลือกใหม่เพื่อทดแทนแผ่นซิลิกอนที่มีราคาแพง ต่อมานักวิจัยได้นำวัสดุทั้งสองชนิดมารวมกันเป็นโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอน (Perovskite-Silicon Tandem Solar Cell) และโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่นี้ได้ถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อห้าปีก่อนได้ประสิทธิภาพสูงสุดที่ 13.7% เพียงสามปีถัดมาก็ขยับเพิ่มเป็น 25.2% และเมื่อต้นปีนี้เองโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่นี้ทำประสิทธิภาพสูงถึง 27.7% และล่าสุดทีมวิจัยที่สถาบัน Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ประเทศเยอรมันสามารถสร้างโซลาร์เซลล์ชนิดเพอร์โรฟสไกป์-ซิลิกอนที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 29.15% ซึ่งสูงที่สุดเป็นสถิติโลกใหม่ของเทคโนโลยีนี้ซึ่งเกือบทะลุผ่านไมล์สโตนสำคัญที่ 30% และอยู่ไม่ไกลจากขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 35% แล้วด้วย casino free spin เหตุผลสำคัญที่ทำให้โซลาร์เซลล์ชนิดใหม่มีประสิทธิภาพสูงมากเป็นเพราะวัสดุหลักสองชนิดดูดซับพลังงานแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ซิลิกอนดูดซับพลังงานย่านแสงสีแดงและย่านอินฟราเรดได้ดี ในขณะที่เพอร์โรฟสไกป์จะทำได้อย่างยอดเยี่ยมในย่านแสงสีเขียวและสีน้ำเงิน ดังนั้นเมื่อนำวัสดุทั้งสองชนิดมาวางซ้อนอยู่ในเซลล์เดียวกันจึงทำให้มีการดูดซับพลังงานทุกย่านความถึ่ของแสงอาทิตย์ ผลคือโซลาร์เซลล์ชนิดใหม่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมาก casino firmaları “โซลาร์เซลล์ชนิดจับคู่ซิลิกอนกับเพอร์โรฟสไกป์เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสามารถก้าวข้ามขีดจำกัด ประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ได้” ทีมวิจัยกล่าว “ประสิทธิภาพ 29.15% ไม่เพียงเป็นสถิติของเทคโนโลยีนี้แต่มันยังเป็นประสิทธิภาพระดับสูงสุดของบรรดาแผงโซลาร์เซลล์เกิดใหม่อีกด้วย” canlı bahis siteleri ในงานวิจัยนี้ประสิทธิภาพ 29.15% […]

  • โซลาร์เซลล์ดีไซน์ใหม่ “ลายตาหมากรุก” มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัว

    โซลาร์เซลล์ดีไซน์ใหม่ “ลายตาหมากรุก” มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัว

    แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์กำลังเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำให้โลกหลุดพ้นจากการใช้พลังงานฟอสซิลซึ่งเป็นตัวการหลักที่ปล่อยมลพิษทำลายสิ่งแวดล้อมของโลกในปัจจุบัน แต่เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ยังมีข้อจำกัดเรื่องประสิทธิภาพที่ยังค่อนข้างต่ำ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามกันทุกวิถีทางที่จะทำลายข้อจำกัดนี้ให้ได้ ล่าสุดนักวิจัยได้ออกแบบโซลาร์เซลล์ใหม่ให้ผิวหน้ามีร่องเป็นลายตาหมากรุก ปรากฏว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าแบบเดิมที่ไม่มีลายถึงกว่าเท่าตัว อีกทั้งยังอาจทำให้แผ่นโซลาร์เซลล์บางลงและราคาถูกลงกว่าเดิมด้วย โซลาร์เซลล์ที่ทำด้วยวัสดุน้ำหนักเบาและบางกำลังถูกพัฒนาขึ้นอย่างมากเนื่องจากสามารถใช้ในผลิตภัณฑ์หลากหลายตั้งแต่กระเบื้องหลังคาไปจนถึงใบเรือและอุปกรณ์ตั้งแคมป์ นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังหาวิธีการใหม่ๆในการเพิ่มการดูดซับแสงของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากวัสดุบางเบาเหล่านั้นเพื่อให้ประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นกว่าเดิม ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย University of York ประเทศอังกฤษและมหาวิทยาลัย Nova University of Lisbon ประเทศโปรตุเกสได้ทำการศึกษาว่าลักษณะพื้นผิวที่ถูกออกแบบให้แตกต่างกันของแผ่นโซลาเซลล์จะส่งผลกระทบต่อดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร โดยตรวจสอบพื้นผิวที่ออกแบบมาในหลายลายหลายรูปแบบได้แก่ลายกุหลาบ (Rose), ลายซิกแซก (Zigzag) และลายตาหมากรุก (Checkerboard) ดังรูปด้านล่าง พวกเขาพบว่าพื้นผิวลายตาหมากรุกช่วยให้การดูดซับแสงดีที่สุด “เราพบเคล็ดลับง่ายๆในการเพิ่มการดูดซับแสงของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแผ่นบาง” Christian Schuster นักวิจัยจาก University of York กล่าว “จากการตรวจสอบของเราแสดงให้เห็นว่าแนวคิดการออกแบบลวดลายพื้นผิวนั้นเทียบได้กับการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับของการออกแบบที่ยุ่งยากและซับซ้อน” ในการออกแบบทีมวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การหารูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกระเจิงและการกระจายของแสงโดยมีเป้าหมายให้โซลาร์เซลล์สามารถดูดซับพลังงานให้มากขึ้นด้วยการดักจับแสงอาทิตย์เอาไว้ให้มากขึ้นในขณะที่ปล่อยให้แสงสะท้อนออกไปจากตัวมันน้อยลง ลวดลายตาหมากรุกหลายรูปแบบที่ดูคล้ายกับคิวอาร์โค้ดถูกออกแบบขึ้นและนำไปทดสอบ ผลปรากฏว่าลายตาหมากรุกที่มีการหมุนแบบสุ่มสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าแบบอื่นๆและสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันถึง 125% “หลักการที่ใช้ในการออกแบบของเราสอดคล้องกับทุกแง่มุมที่เกี่ยวข้องของการดักจับแสงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ มีโครงสร้างรองรับการกระจายแสงที่เรียบง่ายใช้งานได้จริง” Schuster กล่าว “การออกแบบนี้ได้นำเสนอศักยภาพในการรวมเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับวัสดุที่บางและยืดหยุ่นได้มากขึ้น ดังนั้นจึงสร้างโอกาสในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในผลิตภัณฑ์ต่างๆได้กว้างขวางมากขึ้น” นอกจากนี้ทีมวิจัยยังกล่าวว่าด้วยความเรียบง่ายอย่างเป็นธรรมชาติลวดลายกระดานหมากรุกสามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ง่ายกว่าและยังแข็งแรงกว่ารูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีโครงสร้างนาโนที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่สำคัญแผ่นโซลาร์เซลล์จะบางลงและต้นทุนในการผลิตยังจะลดลงอีกหลายเท่าอีกด้วย   ข้อมูลและภาพจาก sciencealert, reneweconomy

  • “Blue Whirls” ไฟหมุนสีน้ำเงินแท้จริงแล้วเกิดจากเปลวไฟสามชนิดมารวมกัน

    “Blue Whirls” ไฟหมุนสีน้ำเงินแท้จริงแล้วเกิดจากเปลวไฟสามชนิดมารวมกัน

    เป็นเวลานับหมื่นปีมาแล้วที่มนุษย์มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดและคุ้นเคยกับ “ไฟ” เราได้เรียนรู้ถึงอันตรายที่มากมายและประโยชน์ที่หลากหลายของมันเป็นอย่างดี แต่ไฟก็ยังมีเรื่องน่าทึ่งที่เราไม่เคยรู้มาก่อนอย่าง “Blue Whirls” ที่นักวิทยาศาสตร์เพิ่งค้นพบว่าแท้จริงแล้วเกิดจากเปลวไฟสามชนิดมารวมกัน การเผาไหม้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตพลังงานและกระบวนการทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก แต่ข้อเสียของมันคือการปล่อยเขม่าและมลพิษออกมาซึ่งมีส่วนในการก่อให้เกิดวิกฤตสภาพภูมิอากาศที่โลกกำลังประสบอยู่ การผุดขึ้นของ Blue Whirls หรือไฟหมุนสีน้ำเงินที่ถูกค้นพบโดยบังเอิญเมื่อสี่ปีก่อนได้จุดประกายความคิดที่จะนำจุดเด่นของไฟหมุนสีน้ำเงินมาใช้ประโยชน์ แต่ก่อนอื่นจะต้องเข้าใจโครงสร้างของมันให้ดีเสีียก่อน “คำถามพื้นฐานสำหรับทฤษฎีการเผาไหม้ที่เกิดในไฟหมุนสีน้ำเงินก็คือคำถามที่ว่าโครงสร้างเปลวไฟของไฟหมุนสีน้ำเงินคืออะไร” ทีมวิจัยกล่าว “ถ้าเราเข้าใจโครงสร้างของมันเราก็สามารถควบคุมให้มันเชื่องได้ สามารถปรับขนาดและสร้างมันขึ้นได้ตามต้องการ” เสาเพลิงหมุน (Fire Whirls) หรือทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น่ากลัวที่สุดอย่างหนึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อลมพายุพัดมาเจอกับไฟป่าแล้วเกิดการหมุนวนยกตัวหอบเอาไฟขึ้นไปกลายเป็นเสาเพลิงที่หมุนวนคล้ายกับพายุทอร์นาโดดังรูปด้านล่าง ในการศึกษาเสาเพลิงหมุนเหนือพื้นน้ำที่เกิดจากการเผาน้ำมันที่รั่วไหลลงทะเลครั้งหนึ่งนักวิทยาศาสตร์สังเกตพบไฟหมุนสีน้ำเงินเกิดขึ้นในเสาเพลิงหมุน พวกเขาพบว่าการเผาไหม้ของไฟหมุนสีน้ำเงินนี้เป็นการเผาไหม้ที่สมบูรณ์แบบจนแทบไม่มีการปล่อยเขม่าและมลพิษออกมาเลยซึ่งหากสามารถทำความเข้าใจและควบคุมมันได้ก็อาจนำมาใช้ประโยชน์ได้ จากการศึกษาวิจัยนักวิทยาศาสตร์สามารถทำแผนที่อุณหภูมิของมันและทำให้ไฟหมุนสีน้ำเงินมีความเสถียรได้แต่พวกเขาก็ยังไม่เข้าใจโครงสร้างของมันอยู่ดี พวกเขาเลยสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สามมิติสร้างไฟหมุนสีน้ำเงินขึ้นจากไฟหมุนสีเหลือง หลังผ่านการปรับค่าเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์หลายครั้งจนในที่สุดพวกเขาก็สามารถสร้างไฟหมุนสีน้ำเงินที่ใกล้เคียงของจริงได้สำเร็จ ทีมวิจัยพบว่าไฟหมุนสีน้ำเงินที่น่าอัศจรรย์นี้ประกอบด้วยเปลวไฟ 3 ชนิดที่แตกต่างกันซึ่งรวมกันเป็นชนิดที่ 4 ซึ่งก็คือไฟหมุนสีน้ำเงินนั่นเอง เปลวไฟส่วนที่อยู่ใต้วงแหวนสีน้ำเงินเป็นเปลวไฟชนิด Rich Premixed Flame ซึ่งเกิดจากเชื้อเพลิงผสมกับออกซิเจนก่อนการเผาไหม้โดยที่ส่วนผสมมีสัดส่วนของเชื้อเพลิงมากเกินไป ส่วนเปลวไฟที่อยู่ด้านบนของวงแหวนสีน้ำเงินเป็นเปลวไฟชนิด Diffuse Flame ซึ่งเชื้อเพลิงแยกส่วนกับออกซิเจนมาผสมกันตอนเกิดการเผาไหม้ และเปลวไฟอีกส่วนหนึ่งอยู่ที่ด้านนอกของเปลวไฟ Diffuse Flame เป็นเปลวไฟชนิด Lean Premixed Flame ซึ่งเชื้อเพลิงผสมกับออกซิเจนก่อนการเผาไหม้แต่มีสัดส่วนของออกซิเจนมากเกินไป เปลวไฟชนิดที่ 4 คือเปลววงแหวนสีน้ำเงินซึ่งเป็นบริเวณที่เปลวไฟทั้งสามชนิดแรกมารวมกันกลายเป็นเปลวไฟที่เชื้อเพลิงกับออกซิเจนผสมกันในสัดส่วนที่พอดีซึ่งทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ที่เรียกว่า […]