ลานซักล้าง

เป็นที่รู้กันว่าถ้าหากจะรวมแสงอาทิตย์ ก็จะได้ความร้อน จากนั้นเปลี่ยนความร้อนไปเป็นพลังงานรูปอื่น เพื่อใช้งานได้ตามหลักการอนุรักษ์พลังงานได้

ความร้อนจากดวงอาทิตย์ รวบรวมได้ในสองลักษณะ คือใช้เลนส์นูนวางหน้าจุดโฟกัส หรือใช้กระจกวางด้านหลังจุดโฟกัส บันทึกนี้พูดถึงลักษณะหลังครับ

ไม่ต้องห่วงว่าบันทึกของผม จะเป็นเรื่องพื้นๆ หรอกครับ แต่จำเป็นต้องปูพื้นกันก่อน เพราะว่าบล็อกนี้มีผู้อ่านหลากหลายเหมือนกัน

ดวงอาทิตย์ให้พลังงานเฉลี่ย 1000 W/m² พลังงานนี้ ตกกระทบพื้นโลกโดยที่เราไม่ได้ร้องขอ และปล่อยทิ้งไปเฉยๆ แต่แสงแดดก็สร้างคณูปการแก่โลก ในแง่ของการสร้างภูมิอากาศ การสังเคราะห์แสงแก่พืชซึ่งเป็นต้นทางของห่วงโซ่อาหาร

รูปข้างบนเป็นการเก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยพยายามรวมแสงไว้ที่ตัวรับ ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นความร้อนให้เรานำไปใช้อีกทอดหนึ่ง มีสามลักษณะใหญ่ๆ คือ

Parabolic Through ท่อนำความร้อน

ใช้กระจกพาราโบลา (คล้ายทรงกระบอก) สะท้อนแสงแดดเข้าสู่จุดโฟกัส ซึ่งก็คือศูนย์กลางความโค้งนั่นเอง ภายในท่อนำความร้อนซึ่งถูกเผาโดยแสงอาทิตย์ จะมีน้ำ น้ำเกลือ หรือน้ำมันเป็นของเหลวที่นำความร้อน

เพราะว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้า และจะให้พลังงานสูงสุดก็ต่อเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบในแนวตั้งฉาก ดังนั้นตัวรับความร้อนแบบท่อนำความร้อน ก็ต้องหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ตลอดเวลา

การหมุนหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์แบบนี้ไม่ยากเท่าไหร่ เพราะเป็นการหมุนในแกนเดียวคือหมุนให้แผงรับแสงหันในแนวตะวันออกไปตะวันตก ส่วนแกนของท่อจะวางในแนวเหนือใต้เอียงเล็กน้อย

ที่ต้องเอียงเพราะเมืองไทยไม่ได้ตั้งอยู่บนเส้นศูนย์สูตร อย่างบ้านผมอยู่นนทบุรี ประมาณ 14° เหนือ ก็จะต้องวางให้ปลายท่อด้านทิศใต้ ต่ำกว่าปลายท่อทางทิศเหนือ โดยท่อนำความร้อน เอียงทำมุมกับแนวระนาบ 14° เช่นเดียวกัน ที่นราธิวาสควรเอียง 6° และเชียงรายควรเอียง 20° — อยู่ตรงเส้นรุ้งที่เท่าไหร่ ก็วางท่อนำความร้อนให้เอียงเท่านั้น

อัตราการหมุนก็ไม่ได้ยากเย็น เพราะว่าดวงอาทิตย์โคจรต่อเนื่องด้วยอัตราชั่วโมงละ 15° เสมอ (วันหนึ่งมี 24 ชั่วโมง) ดังนั้นถ้าคิดแบบง่ายๆ ก็ใช้มอเตอร์ความเร็วคงที่ แล้วทดเกียร์เอาจนได้อัตราการหมุนที่ 15°/ชม.

พลังงานที่ท่อนำความร้อนได้รับ ก็ประมาณพื้นที่หน้าตัดของกระจกเมื่อหันหน้าตรงเข้าสู่ดวงอาทิตย์ ยิ่งใช้กระจกใหญ่ก็จะยิ่งได้พลังงานมาก แต่ว่าจะหมุนยากขึ้นเพราะน้ำหนักมากขึ้นตามไปด้วย

ในวันที่แดดจัดและไม่มีเมฆ ท่อนำความร้อนในรูป จะให้อุณหภูมิได้ถึง 400°C (ถ้าท่อและกระจกยาวพอ) แต่ถ้าสั้นกว่านี้ อุณหภูมิก็ลดลง เพราะมีพื้นที่เก็บพลังงานน้อยลง

Heliostat ฮีลิโอแสตด ตัวรับความร้อนแยกกับกระจก

อันนี้เป็นหลักการของตำนานอันหนึ่ง ซึ่งเคยบรรจุอยู่ในแบบเรียนสมัยผมเด็กๆ ว่าอคีมีดิสแห่งเมืองซิราคิวส์สมัยโบราณ ใช้โล่ขัดเงาสะท้อนแสงอาทิตย์ไปเผาเรือของข้าศึกที่บุกเข้ามา — เรื่องนี้มีผู้พิสูจน์แล้วว่าไม่จริงนะครับ ขนาดใช้กระจกเงาซึ่งสะท้อนแสงได้ดีกว่าโล่ขัดเงา ยังสร้างความร้อนไม่พอจะติดไฟเลย เพราะว่าความร้อนไม่รวมเป็นจุด แต่กระจายกันอยู่บนพื้นที่รับแสง

เนื่องจากกระจกวางอยู่กับพื้น แยกออกจากหอคอยรับแสงสะท้อน ฮิลิโอสแตด มีข้อดีที่สามารถเพิ่มพื้นที่กระจกไปได้เท่าที่ต้องการ รูปข้างบนเป็นฮีลิโอสแตดที่นำความร้อมาปั่นไฟฟ้าขนาด 10 MW ข้อดีอีกอย่างหนึ่งคือพื้นที่รับความร้อนบนหอกว้างใหญ่ขึ้นมาก และรับแสงได้จากทุกด้าน เพราะว่าวางกระจกได้รอบตัว

แต่เรื่องที่ยากคือว่า เนื่องจากกระจกจะต้องสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ซึ่งเคลื่อนที่ตลอดเวลา ไปยังถังรับแสงซึ่งอยู่กับที่ การควบคุมกระจกแต่ละบานจึงซับซ้อนมาก และจะต้องพลิกตัวสองมิติ ทำให้กระจกแต่ละบานเอียงไม่เท่ากันเลย และไม่หมุนด้วยอัตราเท่ากับเลยทั้งสองมิติตลอดทั้งวัน ทำให้การควบคุมมุมเอียงของกระจกแต่ละบานซับซ้อน

Parabolic Disk จานรับแสงอาทิตย์

อันนี้อาจจะเป็นแบบที่เห็นกันมากจนรู้สึกว่าเป็นเรื่องง่ายๆ ตรงไปตรงมา แต่ที่จริงๆม่ง่ายหรอกครับ ถ้าง่ายคงเห็นกันเกลื่อนกลาดแล้ว

จานรับแสงอาทิตย์เป็นจากเส้นกราฟพาราโบลาที่หมุนรอบแกน ปรากฏเป็นรูปจานสามมิติ ถมื่อแสงตกกระทบผิวพาราโบลาซึ่งเป็นกระจก แสงจะสะท้อนไปเข้าจุดโฟกัส ทำให้รวบรวมความร้อนต่อพื้นที่สะท้อนแสงได้มากที่สุด

แล้วแต่ขนาดพื้นที่ของกระจกสะท้อนแสง ตัวรับแสงที่อยู่จรงจุดโฟกัสอาจจะมีอุณหภูมิสูงหลายพันองศา แม้แต่โลหะก็อาจหลอมละลาย จึงต้องหาวัสดุที่นำความร้อนได้ดี แต่ทนความร้อนสูงมาทำเป็นตัวรับแสง

ในปัจจุบัน จานรับแสงมักติดตั้งเครื่องยนต์สเตอร์ลิงไว้ที่ปลาย ซึ่งจะเปลี่ยนความร้อนเป็นไฟฟ้าทันที แต่ว่าด้วยความยาวของบันทึกนี้ (มี feedback ว่าผู้อ่านไม่ชอบอ่านเรื่องที่ยาวเกินไป ทำให้ประสาทเสีย) คงต้องยกยอดไปไว้ในบันทึกอื่น

แล้วรวบรวมความร้อนไปทำไม

ตอบแบบรวบรัดนะครับ

1. อบพืชผลทางการเกษตร ไล่ความชื้น ทำให้ราคาพืชผลสูงขึ้น
2. ปั่นไฟฟ้า สร้างรายได้ประจำ การไฟฟ้ารับซื้อไฟฟ้าที่ผลิตจากแสงอาทิตย์ ในราคาที่สูงกว่าราคาที่การไฟฟ้าขายไฟฟ้าให้เรา 8 บาท/หน่วย เป็นเวลา 10 ปี (หน่วยคือ kWh) ถ้าหากว่าพื้นที่ตรงนั้นการไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าจากน้ำมัน จะซื้อแพงขึ้นอีกหน่วยละ 1.5 บาท และถ้าผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ในเขตสามจังหวัดชายแดนภาคใต้ จะเพิ่มราคารับซื้อให้อีกหน่วยละ 1.5 บาท — ไม่ว่าค่าไฟจะขึ้นไปเป็นเท่าไหร่ ราคาที่การไฟฟ้ารับซื้อจากเราก็จะสูงกว่าราคาที่การไฟฟ้าขายเสมอ
3. ส่วนหนึ่งของภาษีมูลค่าเพิ่มจากการขายไฟฟ้าให้การไฟฟ้า (การไฟฟ้าหักเลย เบี้ยวไม่ได้ เลี่ยงไม่ได้) จะตกอยู่กับท้องถิ่น เป็นรายได้ให้ อปท.เอาไปพัฒนาท้องถิ่น — ถ้าเขาโกง ต้องโทษตัวเองที่ไม่เอาใจใส่ดูแลท้องถิ่นของเราเอง

ครูบาเคยเล่าให้ฟังถึง อ.โพนทราย จ.ร้อยเอ็ด ว่ามีสภาพแห้งแล้งเหมือนเป็นทะเลทรายสุดลูกหูลูกตา แม้แต่พืชก็เป็นพืชแบบทะเลทราย มีพื้นเป็นทราย ดูใน Google Maps แล้ว ผมแปลกใจเหมือนกันนะครับ ไม่นึกว่าจะมีพื้นที่อย่างนี้อยู่ในเมืองไทย ที่จริงแล้วมีอยู่หลายแห่งด้วย

ไม่รู้ว่าชาวบ้านอยู่กันยังไงหรอกนะครับ แต่เขาอยู่กันมาได้ก็แล้วกัน ซึ่งคนเราถ้ามีทางเลือก คงไม่เลือกที่จะอยู่ในที่กันดาร  ความกันดารแร้งแค้นมักจะทำให้หากกินลำบาก จะย้ายออกมาก็ไม่ได้เพราะมีถิ่นฐานอยู่ตรงนั้น

ถ้าอยากสร้างโอกาสให้ชาวบ้าน ก็ต้องนำโอกาสเข้าไปสู่พื้นที่ครับเพราะเขาออกมาไม่ได้ ในเมื่อพื้นที่แร้งแค้น ปลูกต้นไม้ไม่ได้ ถึงมีน้ำก็ต้องเก็บไว้สำหรับการอุปโภคบริโภค อุตสาหกรรมไม่มีเพราะไม่มีถนนใหญ่ -แต่- พื้นที่อย่างนี้ อาจเหมาะกับการวิจัยหรือการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์นะครับ

กรณีอย่างโพนทรายนี้ มีอยู่ทั่วไปในเมืองไทย แต่คนเมือง (ไม่เฉพาะคนกรุงเทพ) ซึ่งเป็นประชากรประมาณครึ่งหนึ่ง มักเห็นเป็นเรื่องไกลตัว ไม่รู้ ไม่เห็น ไม่เกี่ยว คนมีความรู้ ก็เฉยๆ ไม่ได้รู้เลยว่าความรู้ที่เปลี่ยนเป็นการกระทำ(ที่เป็นประโยชน์)ไม่ได้นั้น ไม่ต่างอะไรกับการไม่มีความรู้เลย คือว่าทุกอย่างเหมือนเดิม ไม่มีอะไรเกิดขึ้น

ไม่มีอะไรจะทนความกดดันที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ได้หรอกนะครับ

เพ้อเจ้ออีกแล้ว…

« « Prev : การสร้างหลักประกันให้ผู้ประกอบการใหม่

Next : เก็บตะวัน (2) » »