เด็กไทยเจ๋ง พัฒนา “คูลเลอร์วอทิ่ง” นวัตกรรมยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ หวังลดขยะมหาศาลในอีก 20 ปีข้างหน้า

แม้จะเป็นที่ยอมรับว่าการติดตั้ง “แผงโซลาร์เซลล์” กับอาคารบ้านเรือนจะเป็นการลงทุนที่คุ้มค่าในระยะยาวกับเจ้าของอาคาร แต่ด้วยอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ในเขตร้อนที่กำหนดไว้ที่ 20-25 ปี ทำให้คาดการณ์ว่าประเทศไทยจะต้องรับมือกับ ขยะแผงโซลาร์เซลล์ ที่จะเกิดขึ้นพร้อมๆ กันในปริมาณมหาศาล ในอีก 20-25 ปีข้างหน้าอย่างแน่นอน

ดังนั้น หากมีวิธีการที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้ให้นานขึ้น นอกจากจะเป็นประโยชน์กับผู้ใช้งานโดยตรงแล้ว ยังทำให้ปริมาณของแผงโซลาร์เซลล์ที่เลิกใช้งานในแต่ละปีมีจำนวนลดน้อยลง และไม่เป็นขยะพร้อมๆ กันในช่วง 20-25 ปีข้างหน้า นำไปสู่การจัดการกับขยะกลุ่มนี้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสม และมีผลเสียกับสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด

จึงเป็นที่มาของ “คูลเลอร์วอทิ่ง จงเย็นลงนะเจ้าโซลาร์” เป็นระบบที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของโซลาร์เซลล์หรือโซลาร์พาเนล ที่ถูกจัดแสดงภายใต้กิจกรรม FIBO DEMO DAY เมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมา เป็นผลงานไอเดียของกลุ่มนักศึกษาชั้นปีที่ 3 สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)

ที่มีสมาชิกด้วยกัน 8 คน ประกอบด้วย ลลิดา เตชะวิโรจน์อุดม, สรชัช ขวัญเกลี้ยง, ปภพ พันธรักษ์, กิตติเชษฐ์ อาริยะธนาศักดิ์, พงศภัค รติปัญญากุล, ธนภัทร พานบัว, มนสิชา โสภิตลาภธนา และ พีรวัส สันติเฟืองกุล โดยมี อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข และ อาจารย์ปิติวุฒญ์ ธีรกิตติกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา

ยุ้ย ลลิดา ในฐานะหัวหน้าทีมฯ กล่าวว่า “ผลงานชิ้นนี้เกิดขึ้นจากหัวข้อโปรเจ็กต์เกี่ยวกับการลด Waste ซึ่งพวกเราก็เห็นว่าในปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตการใช้โซลาร์พาเนลหรือแผงโซลาร์เซลล์เป็นหนึ่งในทางเลือกของพลังงานสะอาดที่กำลังได้รับความนิยม พวกเราจึงสนใจหาวิธี หรือนวัตกรรมที่จะมาช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์”

“การที่อายุการใช้งานของตัวแผงโซลาร์เซลล์ลดลง เกิดจากการมีรอยร้าวเล็กๆ เกิดขึ้นบนแผง ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าลดลง ซึ่งรอยร้าวเหล่านี้มีสาเหตุจากการโก่งตัว (deflection) หรือการเกิดไมโครแครก (Micro-crack) ที่เกิดบนผิวหน้าแผงมีอุณหภูมิที่สูงเกินไปต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานานๆ” ป่าน–พีรวัส สันติเฟื่องกุล กล่าว

ดังนั้น แนวคิดของนักศึกษา FIBO ปี 3 ทีมนี้ก็คือ หาวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิบนของแผงโซลาร์เซลล์พร้อมกับมีกลไกการลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ให้ลดลง (กรณีที่ตรวจพบว่าอุณหภูมิสูงเกินไป) ไอเดียนี้จะประกอบด้วย 2 ระบบคือ ระบบควบคุมอุณหภูมิโดยใช้น้ำ (Water Cooling) และการตรวจความผิดพลาดของการทำงานด้วย I-V Curve”

พีรวัส กล่าวเสริมว่า เนื่องจากอุณหภูมิเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สำคัญ ที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสร้างไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ (นอกเหนือจากความเข้มของแสง) โดยแผงโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และจะมีประสิทธิภาพลดลง 0.5% ทุกอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก 1 องศา ที่สำคัญคือ หากอุณหภูมิบนแผง สูงเกิน 50 องศา ตัวแผงมีโอกาสที่จะเกิดการโก่งตัว เกิดรอยร้าว หรือปัญหาอื่นๆ ตามมาได้ ซึ่งสิ่งที่เลือกใช้ควบคุมอุณหภูมิบนแผงคือ น้ำ

“เราเลือกใช้ “ระบบวอเตอร์คูลลิ่ง”เป็นการควบคุมไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไป โดยการใช้น้ำในการระบายความร้อนบนตัวแผงให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยเราจะมีการวัดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงทุก 15 นาที ถ้าพบว่าอุณหภูมิหน้าแผงสูงกว่า 45 องศา ก็จะทำการเปิดระบบให้น้ำไหลผ่านด้านบนของแผง จนอุณหภูมิลดงมาที่ 40 องศาก็จะหยุดจ่ายน้ำ”

ลลิดา กล่าวเสริมว่า นอกเหนือจากระบบตรวจวัดและระบบควบคุมอุณหภูมิบนแผงโซลาร์เซลล์แล้ว ยังนำ “I-V Curve” มาใช้ในการตรวจสอบข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์ทั้งระบบแบบ Real Time ซึ่งทันทีที่พบความผิดปกติของแผงตัวใด ก็จะมีการตัดการเชื่อมต่อการส่งกระแสไฟฟ้าของแผงนั้นออกจากระบบ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายเพิ่มขึ้น เพราะหลายกรณีหากฝืนใช้งานต่อก็จะเป็นผลเสียกับตัวระบบไปด้วย โดยจะมีการแจ้งตำแหน่งของแผงที่ทำงานผิดปกติให้เจ้าของหรือผู้ควบคุมระบบทราบต่อไป

พีรวัส กล่าวว่า แผงโซลาร์เซลล์ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ขณะที่แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานในประเทศไทยซึ่งอากาศร้อนกว่า มีอายุการใช้งานประมาณ 20-25 ปี ซึ่งหากเทคนิคของเราสามารถช่วยยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านเราได้ จะเป็นการช่วยลดปริมาณขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อีกทางหนึ่ง

“อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ผลงาน “นวัตกรรมยืดอายุการใช้งาน Solar Panel” ของน้องๆ ชิ้นนี้ ยังเป็นเพียงตัวต้นแบบ แต่มองว่าสิ่งที่นักศึกษากลุ่มนี้นำเสนอนั้นมีศักยภาพและเป็นการทำโจทย์ที่แตกต่างจากกลุ่มอื่น และมีความน่าสนใจที่สามารถเอาไปประยุกต์หรือต่อยอดให้มีประสิทธิภาพสูงได้” อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข รองผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ และประธานหลักสูตรวิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ FIBO กล่าว