ลานซักล้าง

ที่จริงมี solar collector แบบง่ายๆ ที่ใช้กระป๋องน้ำอัดลมหรือกระป๋องเบียร์ เจาะรูที่ก้นพ่นสีดำ มาเรียงกันเป็นแผงในกล่อง(ไม้)ที่มีฝาเป็นกระจกใสอีกครับ ผมไม่ได้เขียนเรื่องนี้เพราะว่าเก็บความร้อนได้น้อย ไม่พอจะต้มน้ำเป็นไอหรือปั่นไฟฟ้า แต่เหมาะกับการให้ความร้อนแก่บ้านในเขตหนาว

ในบรรดา solar collector ที่เขียนไปในตอนที่แล้ว: ฮีลิโอสแตด (Heliostat) ใหญ่โตเกินความพอเพียง, จานพาราโบลารับแสงอาทิตย์ (Parabolic dish) มีปัญหาสร้างกระจกโค้ง และตัวรับแสงอาทิตย์ที่ทนความร้อนสูง แต่แบบท่อนำความร้อน (Parabolic through) สามารถดัดแปลงให้ผลิตด้วยเทคโนโลยีชาวบ้านได้ ทำให้ต้นทุนถูกลงมาได้มาก… แต่ว่ามีบางเรื่องที่ต้องดัดแปลงก่อนครับ

กระจกเงาในความหมายของคนทั่วไปก็เป็นกระจกที่ใช้ในบ้านนั่นล่ะครับ แต่ว่ากระจกเงาที่ใช้ในบ้านมีน้ำหนักมาก เมื่อจะนำไปติดตั้งนอกบ้าน จะต้องทนแดดทนฝน แล้วต้องเป็นแบบที่ทนความร้อนทนรังสีด้วย

กระจกที่สะท้อนแสงอาทิตย์ไปรวมศูนย์กันที่ท่อรับแสงได้ดี ก็จะต้องโค้งเป็นรูปพาราโบลา แต่จะหากระจกเงาที่มีลักษณะดังกล่าวในตลาดไม่ได้ ผิวหน้าของกระจกเงาเป็นแผ่นกระจกใส ดัดให้โค้งไม่ได้ ต้องสั่งทำเป็นพิเศษ ทำให้ราคาสูง แถมเมื่อสั่งผลิต จุดโฟกัสก็ตายตัว

มี “กระจก” อีกแบบหนึ่ง เป็นกระจกเงาโค้ง ใช้ติดในร้านค้าเพื่อสอดส่องป้องกันคนขโมยของ หรือติดตามหัวมุมถนนที่มีทัศนวิสัยไม่ดีเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ กระจกแบบนี้ไม่ได้เป็นกระจกใสฉาบปรอทเหมือนกระจกเงาในบ้าน แต่ทำด้วยโพลีเมอร์ เป็นโพลีคาร์บอเนตหรือไม่ก็อะครีลิก ซึ่งดัดให้งอได้

อย่างไรก็ตาม การขึ้นรูปให้โค้งเป็นพาราโบลา แม้ว่าทำได้ง่าย แต่ถ้าไม่ต้องขึ้นรูปโค้ง จะง่ายกว่ามาก — ถึงอย่างไรเราก็มีผิวสะท้อนแสงแล้ว

ถ้าหากผิวสะท้อนแสงไม่โค้ง (คือใช้แผ่นเรียบซอยเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมผืนผ้าแคบๆ แทน) แสงก็ไม่รวมกันที่จุดโฟกัส และจะแผ่ออกเท่กับความกว้างของแผ่นสะท้อนแสง ดังนั้นตัวรับแสงอาทิตย์ก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย จึงต้องปรับปรุงตัวรับแสงตามไปอีกทอดหนึ่ง

รูปข้างบนนี้ แผ่นสะท้อนแสงอยู่ทางซ้าย ตัวรับแสงอยู่ทางขวา

ถ้าเราดัดแผ่นรับแสงเป็นพาราโบลาได้ แสงจะไปรวมกันที่จุดศูนย์กลางของวงกลม(สีเขียว) แต่ถ้าแผ่นรับแสงเป็นแผ่ตรง ตัวรับแสงจะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นมีเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับความกว้างของแผ่นสะท้อนแสง

แต่มีการดัดแปลที่สำคัญ คือแทนที่จะใช้ท่อเรียบๆ เราควรเซาะร่องให้ด้านที่รับแสงสะท้อน มีลักษณะเหมือนกับเป็นหนาม

ร่องในรูปข้างบน ถ่างออกเป็นมุม 15° เมื่อแสงส่องเข้ามาจากทางด้านขวา แสงจะเด้งไปเด้งมาอยู่ในร่อง ทั้งนี้เป็นไปตามกฎของแสงที่มุมตกเท่ากับมุมสะท้อน (ฟิสิกส์ระดับมัธยม) การสะท้อนแต่ละครั้ง ไม่ได้สะท้อนได้ทั้ง 100% เพราะว่าเราใช้โลหะที่ไม่เงา ในเมื่อแสงไม่ได้สะท้อนที่ผิวร่องทั้ง 100% ส่วนที่ไม่ได้สะท้อนเปลี่ยนเป็นความร้อนซึ่งก็จะถูกผิวของตัวรับแสงซึมซับไว้

ถ้าร่องมีมุม 15° แสงจะสะท้อน 12 ครั้ง (180°/มุมของร่อง), ถ้าร่องมีมุม 10° ก็จะสะท้อน 18 ครั้ง, ถ้าร่องมีมุม 90° จะสะท้อนเพียง 2 ครั้งเท่านั้น — อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียงกับการใช้ท่อทรงกระบอกมาเป็นตัวรับแสง ท่อทรงกระบอกไม่มีเด้งเลย เมื่อแสงตกกระทบ ก็เด้งออกทันที

ตารางข้างล่างนี้เปรียบเทียบการดูดซับแสงอาทิตย์ไว้ เทียบทรงกระบอกไม่มีร่อง กับแบบมีร่องที่มีมุมของร่อง 45° สมมุติให้ใช้วัสดุที่สะท้อนแสง 50% (คือดูดซับไว้เป็นความร้อนได้ 50%) เมื่อแสงให้กำลังมา 100 หน่วย

สามารถทดลองการสะท้อนในร่องรูปตัว V (หรือ U) ได้ง่ายๆ ครับ หากโลหะมาวางเป็นรูปตัว V แล้วยิงแสงเข้าไป แสงจะเด้งไปเด้งมาอยู่ในนั้น เด้งกี่ครั้งก็แล้วแต่มุม

ผมลองเอาแผ่น CD สองแผ่นมาวาง เอาด้านเงาหันเข้าหากัน แล้วเอาเลเซอร์ยิงที่มุมต่างๆ ได้ผลตามหลักการครับ แต่ว่าภาพไม่ค่อยชัดเพราะว่าเลเซอร์ของผมมีกำลังแรง (เอาไว้ส่องท้องฟ้า) จึงทำให้แสงสะท้อนจ้ามาก

ทั้งสองรูป ยิงเลเซอร์เข้าที่แผ่นที่อยู่ไกล รูปซ้ายทำมุมกว้างกว่ารูปขวา จะเห็นแสงสะท้อนเป็นจุดๆ ปรากฏที่แผ่นซ้ายของทั้งสองรูป เห็นจุดสะท้อนหลายจุด มีระยะห่างไม่เท่ากัน โดยที่รูปขวามีระยะห่างของจุดที่สะท้อนใกล้กว่า เพราะว่าสะท้อนหลายครั้งกว่า (เนื่องจากมุมแคบกว่า)

การทดลองนี้ได้ผลแบบเดียวกัน ไม่ว่าจะยิงแสงเข้าด้วยมุมกระทบเท่าไหร่

การเซาะร่องยังมีข้อดีอีกอย่างหนึ่ง คือเมื่อตัวรับแสงมีอุณหภูมิสูงขึ้น ก็จะถ่ายเทความร้อนออกมาสู่บรรยากาศตามธรรมชาติ จะด้วยการแผ่รังสีความร้อน หรือว่าโดนลมในบรรยากาศพัดเอาความร้อนไปก็ตาม แต่ถ้าเราใช้ลักษณะของร่อง การแผ่รังสีความร้อน ก็แผ่ให้กับผิวอีกด้านหนึ่งของร่องซึ่งอยู่ตรงข้าม ซึ่งก็ยังเป็นส่วนของตัวรับแสงอยู่ดี จึงไม่สูญเสียความร้อนไป แล้วอีกอย่างคือลมก็พัดเข้าไปในร่องได้ลำบากกว่าครับ

ดังนั้นข้อเสนอสำหรับการสร้างจานรับพลังงานแสงอาทิตย์ก็คือ

1. ใช้แบบท่อรับแสงที่ดัดแปลง
2. ใช้แผ่นโพลีคาร์บอเนตสะท้อนแสง สะท้อนแสงเข้าไปรวมกันที่จุดโฟกัส — ถ้าดัดแผ่นไม่ได้ ให้ตัดเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมผืนผ้า เรียงในลักษณะที่แต่ละแผ่น สะท้อนแสงไปรวมกัน แม้จะไม่รวมเป็นจุดก็ตาม
3. ตรงจุดโฟกัส ทำปลอกโลหะ เซาะร่อง ยิ่งมีจำนวนร่องมาก ก็ยิ่งดี — จำนวนร่องมาก หมายถึงมีมุมที่ก้นร่องแคบ

อย่าลืมว่าท่อรับแสงอาทิตย์ วางในแนวเหนือใต้ เอียงไปทางใต้เท่ากับตำแหน่งของเส้นรุ้งที่ติดตั้ง เพื่อที่จะหมุนตามดวงอาทิตย์ในแนวตะวันออกตะวันตกนะครับ

« « Prev : เก็บตะวัน (1)

Next : ก่อนความสำเร็จ » »