การผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์

     การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนิยมนำมาใช้ในรูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่แล้ว ยังมีการคิดค้นเทคโนโลยีนำความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Thermal Process) มาผลิตไฟฟ้าด้วย ซึ่งมีลักษณะการทำงานคล้ายแว่นขยาย โดยใช้อุปกรณ์รับแสง เช่น กระจกหรือวัสดุสะท้อนแสงและหมุนตามดวงอาทิตย์ เพื่อรวบรวมความร้อนจากแสงอาทิตย์มาไว้ที่จุดเดียวกัน หรือที่เรียกว่า ระบบความร้อนรวมศูนย์ ทำให้เกิดความร้อนสูง ส่งผ่านไปยังตัวกลาง เช่น น้ำหรือน้ำมัน แล้วนำน้ำหรือน้ำมันที่ร้อนไปหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป

     ระบบความร้อนแบบรวมศูนย์นี้ ปัจจุบันยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากนัก เนื่องจากต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจะสูงกว่าการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตไฟฟ้าได้จากรังสีตรงเท่านั้น เช่น แสงอาทิตย์จากทะเลทราย ดังนั้น ระบบผลิตไฟฟ้าจากความร้อนแสงอาทิตย์จึงไม่เหมาะกับประเทศไทย เพราะแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็นรังสีกระจายและมีเมฆมาก

     การผลิตไฟฟ้าจากความร้อนแสงอาทิตย์สามารถแบ่งได้ 3 ประเภทหลักๆ ตามกระบวนการรวบรวมความร้อนให้กับตัวกลาง ก่อนนำไปหมุนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า ได้แก่

1)ระบบรางพาราโบลิค (Parabolic Through) ประกอบด้วยรางยาว โค้งมิติเดียวเป็นตัวรับแสง ติดตั้งอยู่บนระบบหมุนตามดวงอาทิตย์แกนเดียว ทำหน้าที่รวมแสงอาทิตย์ให้สะท้อนไปยังท่อที่ขนานกับแนวราง เพื่อถ่ายเทความร้อนให้ของเหลว (น้ำหรือน้ำมัน) ที่ไหลผ่านท่อ ทำให้ของเหลวนั้นกลายเป็นไอและไปขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า หากในช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์ การผลิตไอน้ำจะใช้พลังงานจากก๊าซธรรมชาติเข้ามาช่วยเสริม

รูปที่  1 แสดงระบบรางพาราโบลิค

2)ระบบหอคอย (Power Tower) ประกอบด้วยตัวรับความร้อนที่ติดตั้งอยู่กับที่ตั้งบนหอคอย ที่ล้อมรอบด้วยแผงกระจกขนาดใหญ่จำนวนมาก เรียกว่า “โฮลิโอสเตท” ซึ่งจะหมุนตามดวงอาทิตย์และสะท้อนแสงไปยังตัวรับความร้อน เพื่อให้ของเหลวที่อยู่ภายในได้รับความร้อนจนระเหยเป็นไอและไปขับเคลื่อนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งระบบนี้ส่วนใหญ่ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและกำลังจะนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ เช่น โรงไฟฟ้า Gemasolar ในเมือง Seville ทางตอนใต้ของประเทศสเปน เป็นต้น

                                             รูปที่ 2 แสดงระบบหอคอย

3)ระบบจานพาราโบลิค (Parabolic Dish) ร่วมกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (Stirling Engine) จะใช้หลักการแปลงความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานกลเพื่อนำไปผลิตไฟฟ้า โดยจะประกอบด้วยจานรวมแสงแบบพาราโบลิคและเครื่องยนต์สเตอร์ลิงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยทำงานด้วยการส่งผ่านความร้อนของแสงอาทิตย์ ให้กับลูกสูบของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ที่ติดตั้งบนจุดโฟกัสของจานพาราโบลิค เมื่ออากาศภายในลูกสูบมีอุณหภูมิสูงขึ้นและขยายตัวจนทำให้เครื่องยนต์ทำงานอย่างต่อเนื่อง ส่วนตัวรวมแสงแบบจานพาราโบลิคจะมีผิวสะท้อน โดยประกอบด้วยแผ่นสะท้อนแสงหลายชิ้นประกอบกัน และมีระบบขับเคลื่อนแบบ 2 แกน หมุนตามดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน

                                    รูปที่ 3 แสดงระบบบจานพาราโบลิคร่วมกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง 

               ในที่นี้เราจะศึกษาการผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์โดยใช้จานพาราโบลิคร่วมกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง   

การประดิษฐ์จานพาราโบลิค

วัสดุอุปกรณ์

1. จานดาวเทียม

2. กระจกเงาราบขนาด 5x5 cm

3. กาวซิลิโคน

4. กระดาษแข็ง

5. กระดาษฟรอยด์

6. ลวด

7. กาวสองหน้าอย่างหนา

8. ทินเนอร์

7. ฟองน้ำล้างจาน

ขั้นตอนการประดิษฐ์จานพาราโบลิก

          1. ติดกระดาษแข็งบนจานดาวเทียม โดยใช้ลวดเย็บ

                    2. ติดกระจกจากด้านในออกด้านนอก  โดยเริ่มจากจุดกึ่งกลางของจานดาวเทียม

          3. นำกระดาษฟรอยด์ มาติดที่ขอบให้โค้งตามรูปของจานดาวเทียม

                    4. ใช้ฟองน้ำจุ่มทินเนอร์แล้วขัดกาวซิลิโคนที่ติดบนกระจก  เพื่อให้กระจกใสสะอาดเหมือนเดิม
   

          5. จานพาลาโบลิคที่เสร็จสมบูรณ์ (กระดาษฟรอยด์ไม่พอ 55+)

คลิก เพื่อศึกษาเพิ่มเติม

ที่มา  http://www.egco.com/th/energy_knowledge_solar3.asp