แถบสีน้ำตาลเข้ม สีส้ม และเหลือง แสดงค่าศักยภาพรังสี ของแสงอาทิตย์ที่สูงตามลำดับ   คำตอบเรื่องพลังงานอนาคต ของประเทศไทย

ความเหมาะสมและแนวโน้มที่เป็นไปได้ จากข้อมูลการสำรวจ ของสำนักงาน พลังงานแสงอาทิตย์ พบว่าพื้นที่ในประเทศไทย มีศักยภาพสูงเพียงพอที่จะรับ รังสีดวงอาทิตย์ พื้นที่ทั่วประเทศถึง 99% โดยตัวเลข รายวันเฉลี่ยต่อปี ในช่วง 19-20 MJ/ตรม.ต่อวัน เท่ากับ 14.3% ของพื้นที่ทั้งประเทศ ในช่วง 18-19 MJ/ตรม.ต่อวัน เท่ากับ 50.2% ของพื้นที่ทั้งประเทศ ในช่วง 17-18 MJ/ตรม.ต่อวัน เท่ากับ 27.9 % ของพื้นที่ทั้งประเทศ ในช่วง 16-17 MJ/ตรม.ต่อวัน เท่ากับ 07.1% ของพื้นที่ทั้งประเทศ ในช่วง 15-16 MJ/ตรม.ต่อวัน เท่ากับ 00.5% ของพื้นที่ทั้งประเทศ เท่ากับมีค่าเฉลี่ยทั้งประเทศ 18.2 MJ/ตรม.ต่อวัน เพราะฉะนั้นนับว่าเรามีโอกาสใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างสม่ำเสมอตลอดปี เกือบทั่วประเทศมีความได้เปรียบ กว่าพลังงานอื่นๆทั้งปวง

แผนที่แสดงพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์ ค่าเฉลี่ยทั้งปี สีแดงแสดงความเข้มข้นสูงสุดของรังสี ภาพรวมโลกจะรับค่ารังสีราว 45-47%

ความเข้าใจเบื้องต้น ที่เราจะนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้

ข้อมูลพื้นฐานของ แสงของรังสี ดวงอาทิตย์ จากตำแหน่งดวงอาทิตย์ในท้องฟ้า เป็นเรื่องแรก ที่จำเป็นต้องเข้าใจ เพื่อจะนำมาเป็นตัวกำหนดและคำนวณอธิบายถึง ความสามารถที่เราจะนำมาใช้งาน แสงของรังสีดวงอาทิตย์ ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศโลก เรียก Extraterrestrial radiation (รังสีจากนอกอวกาศ) ค่าเฉลี่ย 1367 Watts/ตรม.อาจมีค่าสูงต่ำ ±3% ขึ้นอยู่กับวงโคจรระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งบางช่วงเข้าใกล้กันและโลกมีแกน (Axis) ที่เอียงขณะหมุนรอบดวงอาทิตย์ จึงเป็นมูลเหตุของฤดูกาล โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดแปลงแปลงเล็กน้อย เกี่ยวกับเวลามาตรฐาน ท้องถิ่น เวลาที่แตกต่างกัน เรียกว่า Equation of time(เวลาเส้นศูนย์สูตรโลก) เรานำมาประกอบการเดินเรือในมหาสมุทร ที่นำทางโดยดวงดาว หรือดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงต้องนำมาเป็นข้อมูล คำนวณตำแหน่ง การให้พลังงานจากดวงอาทิตย์และ สิ่งที่ต้องทราบเพิ่มเติมอีกประการคือ เวลาขึ้น-ตก ของดวงอาทิตย์เพื่อเป็นข้อมูล ระยะช่วงวันยาว สั้นแต่ละวันของการให้แสงของรังสีดวงอาทิตย์ ด้วยเวลา ที่ต่างๆกันในแต่ละพื้นที่ และฤดูกาลที่ต่างกัน การหักเหของแสง ในชั้น บรรยากาศของโลก ซึ่งอาจเบาบางมาก แต่ก็เป็นเรื่องสำคัญควรนำมาคำนวณด้วย ยกตัวอย่างกรณี นี้เพื่อในเห็นภาพชัดขึ้น เรารดน้ำบนพื้นให้เปียกอาจใช้เวลาหลาย ชั่วโมงกว่าจะแห้งสนิท ถ้าไม่มีแสงจากดวงอาทิตย์ แต่หากแสงอ่อนๆส่องมาถึง พื้นนั้นจะแห้งภายในไม่กี่นาที รังสีของดวงอาทิตย์ เกิดจากเงื่อนไขหลอมละลายผสมกันของ อะตอม (Fusion) ภายในแกนกลาง และพัฒนาการเป็น ความร้อนสู่ชั้นนอกซึ่งเย็นตัวกว่า เกิดเป็น ชั้นบรรยากาศของรังสี ส่องมาสู่โลก โดยรังสีดังกล่าวจะมีความร้อนไม่มากไปกว่า 5,800 องศา K บนชั้นนอกของดวงอาทิตย์ แต่มีระยะความกว้างของคลื่นมาก 200-50,000 nm โดย 47% จะเป็นแสงที่เรามองเห็น (Visible wavelengths) มีระยะความกว้างของ คลื่น 380-780 nm ส่วนคลื่น Infrared ที่กว้างกว่า 780 nm ขึ้นไป มี 46% และ คลื่น Ultraviolet ที่ต่ำกว่า 380 nm มี 7% เรามองไม่เห็นรวมเป็น Extraterrestrial solar radiation (รังสีดวงอาทิตย์จากนอกอวกาศ) บางกรณีมีการสะท้อนกลับไปกลับมา จากชั้นบรรยากาศในบางพื้นที่เป็นเรื่องที่ มีความสำคัญเช่นกันโดยเฉพาะบริเวณที่ปกคลุมด้วยหิมะ จะสะท้อนกลับได้ดี แต่ทั้งหมด แสงของรังสีดวงอาทิตย์ จะฉายแสงลงมาบนพื้นผิวตามแนวตรงเป็น การบวกเพิ่มเติมกันระหว่าง Diffuse radiation และ Normal irradiance เรียกว่า Global irradiance

การฉายแสงของดวงอาทิตย์ เป็นแนวตรงทุกฤดูกาล แต่โลกเอียงทำให้ค่ารังสีรับไม่เท่ากัน

ถ้าพื้นผิวที่รับแสงเอียงกระดก ก็มีผลต่อการฉายแสงลงมาบน พื้นผิวตามแนวตรง จะทำให้ทั้งหมดของการฉายแสง Diffuse radiation ร่วมกับ Direct normal ลงบน พื้นผิวที่เอียงกระดกบวกเพิ่ม กับการสะท้อนกลับจากพื้นด้านล่างเป็นธรรมดาของ ลักษณะพื้นผิวดังกล่าว ค่าแสงของรังสีดวงอาทิตย์ ทวีคูณมากขึ้นโดยเฉพาะอยู่ในมุม Zenith (เหนือศีรษะ) เป็นการทำมุมเหมือนตัว T จากนั้นน้อยลงตามลำดับ ตามแนว เหนือ-ใต้ของแกน โลก ลักษณะโดยตรงของผิวพื้นที่เอียงกระดกของโลก เป็นอุปสรรคต่อการฉาย แสงแบบ Direct normal ช่วงกลางวันที่ท้องฟ้าไม่มีเมฆ รังสีของดวงอาทิตย์กระจายตัวและถูกดูดกลืนใน ชั้นบรรยากาศประมาณ 25% เท่ากับมีค่า แสงของรังสีดวงอาทิตย์ เฉลี่ยราวๆ 1,000 Watts/ตรม. เรียกว่า Direct normal irradiance (การส่องสว่างโดยตรง แบบปกติ) หรือลำแสงปกติ (Beam irradiance) ถ้าแสงนั้นมีการกระจัดกระจาย ส่องจากพื้นผิวโลก กลับสู่อวกาศเรียกว่า Diffuse radiation (รังสีที่พร่ากระจาย) อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดของโลกมีความเกี่ยวข้องกับ ดวงอาทิตย์ไม่ใช่เฉพาะเรื่อง แสง ที่เราได้รับในรูปแบบพลังงานแสงอาทิตย์ ที่กล่าวถึงเท่านั้น ดวงอาทิตย์มีผล ต่อสภาพอากาศโลก มากมายกว่าที่เราจะเข้าใจได้ในขณะนี้ เราเชื่อว่าพลังงานสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ มีส่วนเกี่ยวข้องกับฤดูกาลบนโลก อย่างลึกๆมากนานแล้ว ขณะนี้พึงเริ่มการศึกษาว่า หากมีการเปลี่ยนแปลงของ สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ จะมีผลกระทบอื่นๆบนโลก ต่อการดำรงชีวิตของ มนุษย์หรือไม่

บางส่วนของรังสี สะท้อนออกไปในอวกาศ

Solar car ยาว 3.6 เมตร น้ำหนัก 280 กิโลกรัม ความเร็วเฉลี่ย 110 กม./ชั่วโมง ใช้แบตเตอรี่แบบ NiMH 100 amp/ชั่วโมง 72 V. ( ปี 2008 ประมาณ 4 ล้านบาทในยุโรป)

อนาคตระบบคมนาคม ด้วยพลังงานสะอาดมากขึ้นตามลำดับ

ประวัติศาสตร์เรื่องคมนาคม ที่ผ่านมาในระยะ 30 ปีนี้ จาก ค.ศ.1970 ในโลกมี รถยนต์ 200 ล้านคัน ตัวเลขปัจจุบัน ค.ศ.2006 ในโลกมีรถยนต์รวมแล้ว มากกว่า 850 ล้านคัน อนาคตในปี ค.ศ. 2030 คาดว่าจะเพิ่มเป็น 2 เท่า เป็นตลาดใหญ่ด้วยความปรารถนาที่ผู้คนต้องอย่างไม่ยุติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ ประสบสภาวะเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ หรือราคาน้ำมันโลกพุ่งสูงขึ้น แต่เราต้อง มีพื้นที่สำหรับด้านเศรษฐกิจและสังคม โดยมีการคมนาคมเป็นสิ่งเชื่อมโยง รูปแบบที่สามารถ จะพบเห็นการปรับเปลี่ยนในขณะนี้ คือ การเปลี่ยนไปใช้ก๊าซ ใช้น้ำมันจากพืช เช่น น้ำมันจากถั่วเหลือง จากข้าวโพด แต่ปัจจัยที่ใช้จากพืชจะ มีผลกระทบ ในการสูญเสียพื้นที่ปลูกพืชอาหารสำหรับมนุษย์ำไปด้วย ค่าเฉลี่ยในการเดินทางที่ต้องลดลงจากการใช้พลังงานครึ่งหนึ่ง ด้วยรถรางหรือรถ ไฟฟ้าแทนรถยนต์ สถานการณ์ข้างหน้า การปฏิวัติพลังงานรถยนต์ เกิดขึ้นอย่าง หลีกเหลี่ยงไม่ได้ แม้ในวันนี้จะมีแต่รถขนาดเล็กราคายังสูง สมรถนะความเร็วและ ระบบต่างๆเริ่มสมบูรณ์ขึ้น ตามลำดับ

หนุ่มสาวรุ่นใหม่จะยอมรับรถระบบมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กที่คล้ายรถตุ๊กๆได้หรือไม่ ความเร็ว 85 กิโลเมตร/ชั่วโมง ในระยะทาง 150 กิโลเมตร ซึ่งมีจำหน่าบแล้วเช่นกันในยุโรป

การคมนาคมทางน้ำก็สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้

ภาพรวมของการคมนาคม มิใช่เฉพาะในเขตเมืองเท่านั้น ที่มีความสำคัญ อนาคต ของการแสวงหาหาอาหารจากทะเล มหาสุมทร ที่เราสิ้นเปลืองค่าเชื้อเพลิงมากมาย ต่อไปเมื่อทรัพยากรในทะเลน้อย หายากขึ้น การใช้เวลาในเส้นทางคงต้องเพิ่มขึ้น ค่าใช้จ่ายขึ้นอีกมาก รวมถึงระบบขนส่งทางทะเลที่เชื่อมโยงส่งสินค้ากัน อาจจะเห็น เรือเดินสมุทรขนาดใหญ่ ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อลดต้นทุนแทนน้ำมัน นอกจากพลังงานที่เราได้จากดวงอาทิตย์ ในศตวรรษนี้แล้ว สิ่งที่ยังมีมากมายจน ใช้ไม่มีวันหมดตราบใด ที่จักรวาลยังคงอยู่คือ Hydrogen ซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าธาต ุทั้งมวล วันนี้เราพบว่าเกิดเป็นไอจากการเปลี่ยนแปลงของก๊าซมีเทน มีมากในน้ำ และก๊าซธรรมชาติ ใน 1 แกลลอน Hydrogen (-253 องศา) มีน้ำหนัก 0.27 Kg. น้ำมันหนัก 2.72 Kg. หากในปริมาตรน้ำหนัก 1 ปอนด์ (0.45 Kg.) เท่ากัน รถที่ใช้น้ำมันเดินทางได้เพียง 19 กิโลเมตร รถที่ใช้ Liquid Hydrogen เดินทางได้ถึง 53 กิโลเมตร (เป็นตัวเลข ในการทดลอง) สามารถนำมาประดิษฐ์รูปแบบใหม่ เรียกว่า Hydrogen fuel cell ใช้กับรถยนต์ได้ แล้วจะเป็นพลังงานที่น่าสนใจ ในที่สุดจะนำมาใช้กับระบบบ้านอยู่อาศัยได้เช่นกัน เป็นหนทางเลือกแห่งอนาคต

Hydrogen fuel cell Car ค่ายจากประเทศญี่ปุ่น

เครื่องบินอนาคตใช้ Hydrogen fuel cell โดยการค้นคว้าทดลองสำหรับ เครื่องบิน Airbus เป็นผลสำเร็จแล้วเมื่อปี ค.ศ. 2005

สถานีจ่ายพลังงาน Hydrogen fuel cell  พัฒนาโดย UK Energy Research Centre

การขับเคี่ยวของเทคโนโลยี่การคมนาคม จะรุนแรงขึ้นเพราะเป็นตลาดใหญ่มาก ยังเป็นเรื่องจำเป็นของประชากรโลกทุกคน ไม่ว่าจะอาศัยอยู่ที่ใดของโลก ต้องมี การเดินทาง ระบบรถยนต์ที่ใช้ไฟ้า ที่ใช้กับน้ำมันได้ด้วย (Hybrid cars) ดูเหมือน เป็นที่ยอมรับมากขึ้นเช่นกัน การพัฒนามีความก้าวหน้า ที่จะใช้ไฟฟ้า จากบ้าน จากพลังงานธรรมชาติทุกชนิด โดยเชื่อมต่อสู่แบตเตอรี่ ขนาดใหญ่ไว้ในรถ และมีโครงการจูงใจให้เห็นถึงความ สะดวกโดย สามารถเติมพลังงานจากแสงอาทิตย์ ได้จากบริเวณลานจอดรถทั่วไป ติดตั้งระบบไว้ ใช้เวลาเติมไม่กี่นาทีก็เต็ม

ลานจอดรถเอนกประสงค์ Googleได้ทั้งพลังงานแสงอาทิตย์กันแดดกันฝน เป็นแนวโน้ม ที่จะพบเห็นต่อไปในทุกประเทศ เรื่องประหยัดพลังงาน

การพัฒนาการขั้นต่อไปเพื่ออนาคต ที่ง่ายและสะดวกขึ้น

รูปแบบพลังงานแสงอาทิตย์ ที่เราเห็นเป็นแผ่นๆ PV module ในวันนี้มีการพัฒนา การเป็นแบบม้วนโค้งดัดงอ เพื่อความสะดวกต่อการใช้งาน ขณะสามารถทำเป็น แผ่นฟิลม์บางๆ เพื่อนำไปติดตั้งกับหลังคา สินค้าของอนาคตจำนวนมาก เริ่มที่จะมีระบบ Solar cell เข้ามาเป็น Option โดย เน้นไปสู่กลุ่มทันสมัย และมีจำนวนที่ใช้มาก เช่น โทรศัพท์มือถือ วิทยุ เครื่ิองปรับ อากาศ พัดลม คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ที่ใช้ในกลางแจ้ง

Solar panels เป็นแผ่นฟิลม์บางพัฒนาเพื่อบ้านอยู่อาศัย อาคาร ในอนาคต

Solar panels พัฒนาการใช้ในกองทัพสหรัฐ

รถยนต์รุ่นเก่าใช้น้ำมันและก๊าซ จะถูกปรับเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้า จากแบตเตอรี่

ชีวิตประจำวันอนาคตหนีไม่พ้นระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ต้องมีติดตัว

จะเห็นสินค้าใหม่ๆ ออกแบบอยู่บนเงื่อนไข Solar panels

แม้แต่แฟชั่น จะมีแนวคิด Solar cell เข้าไปเกี่ยวข้อง

ต่อไปข้างหน้า จะพบเป็นลักษณะนำมาทาแทนสีทาบ้าน สามารถทาหลังคา ทาผนัง โดยไม่ต้องติดตั้งแผง Solar cells แม้แต่อาจพ่นบนตัวถังรถยนต์ เพื่อการเก็บค่า พลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ขณะที่ขับบนท้องถนนไปในตัว ด้วย Nanotechnology นำสารกึ่งตัวนำผสม ลงในสีเพื่อไม่ให้มีข้อจำกัดในการรับแสงแล้วแปลงพลังงาน ดังกล่าว เข้าระบบเพื่อการใช้งาน นอกจากนั้น การที่นักวิทยาศาสตร์ รู้ว่า รังสีของดวงอาทิตย์ที่มากับแสงทำให้เรา ได้พลังงานบางส่วนเท่านั้น ต่อไปจะมีการพัฒนาไปสู่ วิธีการเก็บรังสี อื่นๆ เช่น รังสี Infrared เพื่อให้ได้ รับค่าของพลังงานเพิ่มขึ้นไปอีก หากเป็นเช่นนั้นจะทำให้ ความคุ้มค่าในเรื่อง Solar cell มากขึ้น โดยมีขนาดแผงรับที่เล็กลง

อยู่ในระหว่างการพัฒนา เพื่อให้รับค่ารังสี Infrared