อนาคตแห่งโซล่าเซลล์ การจ่ายไฟฟ้าผ่านดาวเทียม
เราต่างคุ้นเคยกับโครงข่ายมากมายจากเทคโนโลยีดาวเทียม ไม่ว่าจะเป็น GPS, พยากรณ์อากาศ, โทรศัพท์มือถือ, อินเทอร์เน็ต ฯลฯ แต่ล่าสุดเทคโนโลยีนี้จะขยับความสำคัญไปอีกขั้น เมื่อเราสามารถจ่ายไฟฟ้าผ่านดาวเทียม
เทคโนโลยีอวกาศและดาวเทียมถือเป็นสิ่งได้รับความสนใจเป็นวงกว้าง จากการใช้งานได้หลากหลายตั้งแต่ด้านภูมิศาสตร์, ระบบระบุตำแหน่ง, ตรวจสอบสภาพอากาศ, กระจายสัญญาณโทรคมนาคม ฯลฯ เราต่างทราบคุณประโยชน์ของดาวเทียมเป็นอย่างดีเนื่องจากนี่เป็นเทคโนโลยีที่คนใช้กันทั่วไป
ความสำคัญของเทคโนโลยีดาวเทียมเพิ่มสูงขึ้น เมื่อปัจจุบันหลายบริษัทมีการใช้งานดาวเทียมหลายแนวทาง ตั้งแต่การตรวจสอบข้อมูลบนพื้นโลก ส่งสัญญาณและข้อมูลต่างๆ ไปจนการเป็นเครือข่ายอินเทอร์เน็ตแบบ SpaceX จำนวนของดาวเทียมรอบวงโคจรโลกปัจจุบันจึงมีนับหมื่นดวง และมีแนวโน้มจะเพิ่มจำนวนขึ้นทุกปี
และเทคโนโลยีดาวเทียมจะยิ่งทวีความสำคัญเมื่อมีแนวคิดการสร้างเครือข่ายพลังงานไร้สายจากโซล่าเซลล์ขึ้นมา
โครงข่ายพลังงานไร้สาย เมื่อการจ่ายไฟไม่ถูกจำกัดอีกต่อไป
แนวคิดในการสร้างโครงข่ายพลังงานไร้สายไม่ได้เพิ่งเกิดเป็นครั้งแรก แท้จริงเริ่มมีแนวคิดนี้ยาวนานนับร้อยปี จากนักวิทยาศาสตร์ชื่อก้องโลก Nikola Tesla ในความพยายามในการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สาย แต่น่าเสียดายตรงในยุคนั้นไม่ว่าเขาพยายามทดลองเพียงไรก็ล้มเหลว
โครงการใช้ประโยชน์จากการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์บนอวกาศเองก็ไม่ใช่ของใหม่ แต่ถูกพูดถึงนับแต่เราสามารถส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมได้ ปัญหาคือโครงการที่ผ่านมาจำเป็นต้องใช้เครื่องส่งและรับพลังงานที่เกิดขึ้นด้วยอุปกรณ์รับสัญญาณเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 กิโลเมตร จึงเป็นการยากหากจะการสร้างสถานีรับบนภาคพื้นและสถานีส่งบนอวกาศ
แต่ล่าสุดโครงการดังกล่าวเริ่มขยับเข้ามาใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น เมื่อเริ่มมีแนวคิดในการส่งผ่านพลังงานไร้สายจากบริษัท Emrod แห่งนิวซีแลนด์ ได้มีการนำเทคโนโลยีการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศมาใช้งาน โดยได้มีการทดสอบการส่งพลังงานไร้สายต่อบริษัท Airbus และ องค์กรอวกาศยุโรป(ESA)
ระบบการส่งผ่านพลังงานที่ทำการสาธิตในครั้งนี้ อาศัยอุกรณ์รับและส่งสัญญาณขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.92 เมตร และประสบความสำเร็จในการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าที่สร้างจากพลังงานสะอาดในระยะทาง 200 เมตรอย่างราบรื่น อีกทั้งพวกเขายังยืนยันว่า ระบบนี้พร้อมรองรับการส่งผ่านพลังงานที่ไกลกว่านี้มาก และสามารถใช้ในเชิงพาณิชยภายในปี 2024
นี่จึงอาจเป็นจุดเริ่มต้นของโครงข่ายการส่งพลังงานไร้สาย ที่อาจพลิกโฉมหน้าโลกของเราไปโดยสิ้นเชิง
จุดเด่นของโครงข่ายพลังงานไร้สาย
เราทราบกันดีว่าพลังงานสะอาดหลายรูปแบบทั้งน้ำ ลม หรือแสงอาทิตย์ล้วนมีข้อจำกัด แม้ธรรมชาติจะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก แต่ล้วนเป็นปัจจัยที่เราควบคุมได้ยาก โดยเฉพาะในช่วงเวลาสภาพอากาศแปรปรวนสุดขั้ว พลังงานนี้จึงขาดเสถียรภาพและส่งผลกระทบต่อความมั่นคงด้านพลังงาน
ด้วยเหตุนี้เองแม้ในประเทศพัฒนาแล้วหลายแห่งที่ส่งเสริมพลังงานทดแทน การใช้พลังงานสีเขียวเต็มรูปแบบยังเป็นเรื่องที่หลายชาติลังเล เพราะเป็นไปได้สูงว่าเมื่อเกิดความผันผวนทางภูมิอากาศปริมาณพลังงานที่ผลิตอาจไม่คงที่ แต่ปัญหาทั้งหมดจะคลี่คลายจากการเข้ามาของระบบส่งไฟฟ้าไร้สาย
ตัวอย่างเช่น เราสามารถสร้างโซล่าเซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าในพื้นที่แดดจัดอย่างทะเลทรายหรือพื้นที่เขตร้อน จากนั้นนำส่งพลังงานไฟฟ้าที่ได้มาไปยังพื้นที่ซึ่งอยู่ในช่วงเวลากลางคืน เมื่อสามารถเชื่อมเครือข่ายโซล่าเซลล์ทั้งโลกได้ด้วยระบบนี้ อัตราการผลิตพลังงานจะมีความเสถียรมากขึ้น และเราอาจไม่ต้องพึ่งพาทางเลือกรองลงมาอย่างพลังงานนิวเคลียร์อีก
นอกจากนี้ระบบส่งพลังงานไร้สายนี้ มีอัตราการสูญเสียกำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านเครือข่ายน้อยกว่าระบบอื่นมาก ที่ผ่านมาการส่งพลังงานผ่านระบบนี้จะมีส่วนที่ต้องสูญเสียไปกลางคัน ค่าเฉลี่ยของพลังงานที่เสียไปในการส่งคิดเป็น 15 – 20% แต่ระบบการส่งผ่านพลังงานนี้ต่างออกไป จากการสาธิตที่เกิดขึ้นพวกเขาส่งผ่านพลังงานได้ถึง 95% และจะพัฒนาให้ดียิ่งขึ้นเพื่อให้สามารถส่งผ่านพลังงานได้ 99% ในอนาคต
ข้อดีอีกอย่างของระบบนี้คือแม้เงินลงทุนในโครงการจะสูง แต่ยังน้อยกว่าการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานในหลายประเทศ อีกทั้งเมื่อระบบนี้เสร็จสมบูรณ์จะสามารถจ่ายไฟหล่อเลี้ยงผู้คนทั่วโลก ด้วยประสิทธิภาพและความเสถียรในการจ่ายไฟสูงกว่าในหลายพื้นที่ ซึ่งจะช่วยให้ผู้คนในพื้นที่ห่างไกลเข้าถึงกระแสไฟฟ้าและพลังงานได้อีกมาก
ดังนั้นหากระบบโครงข่ายพลังงานไร้สายสามรถพัฒนาได้สำเร็จ ความเจริญจะเข้าถึงผู้คนทั่วทุกมุมโลกเลยทีเดียว
ข้อจำกัดต่อเทคโนโลยีใหม่และสิ่งที่ต้องพัฒนาเพิ่มเติม
จริงอยู่ระบบเครือข่ายส่งผ่านพลังงานไร้สาย สามารถตอบโจทย์การใช้พลังงานสะอาดรวมถึงกระจายการเข้าถึงพลังงานแก่นานาประเทศทั่วถึง ในทางทฤษฎีจึงน่าจะเป็นระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าในฝัน ที่ช่วยให้เราไม่ต้องกังวลเรื่องขาดแคลนพลังงานแม้จะใช้พลังงานสะอาดอีกต่อไป
กระนั้นระบบนี้ก็มีข้อจำกัดอยู่หลายด้านทำให้โอกาสในการเป็นจริงจำเป็นต้องใช้เวลาอีกสักพัก
ประการแรกคืองบประมาณในการสร้างโครงข่ายพื้นฐาน จริงอยู่หากเทียบการจัดสรรโครงสร้างพื้นฐานอาจใช้งบน้อยกว่า แต่ก็จำเป็นต้องกระจายดาวเทียมออกไปตามวงโคจรให้กลายเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ เพื่อส่งผ่านพลังงานให้ทั่วถึงทุกส่วนบนพื้นโลก แม้ยังไม่มีการระบุจำนวนแน่ชัดแต่เป็นงบประมาณมหาศาลเลยทีเดียว
อันดับต่อมาคือ สำหรับสัญญาณไฟฟ้ากับสัญญาณโทรศัพท์มือถือ ทุกครั้งที่เข้าไปในพื้นที่อับมักเกิดเหตุการณ์ไม่สามารถรับสัญญาณได้ เช่นเดียวกับในกรณีที่เกิดฝนฟ้าคะนอง ลมพายุ หรือภัยธรรมชาติเข้ารบกวนก็ไม่สามารถใช้งานได้ ระบบการรับ-ส่งผ่านพลังงานจะเกิดการติดขัดกรณีเดียวหรือไม่? ถือเป็นปัญหาสำคัญที่ชวนให้ตั้งคำถามไม่แพ้กัน
ประการสุดท้ายเมื่อเปรียบเทียบจากสภาพภูมิอากาศและภูมิประเทศ เป็นไปได้สูงว่าพื้นที่หลักในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์อาจจำกัดอยู่ในบริเวณแดดจัด อาจก่อให้เกิดการตั้งคำถามว่า หากมีปัญหาข้อขัดแย้งระหว่างประเทศเกิดขึ้นในอนาคต พลังงานจะถูกนำมาใช้เป็นข้อต่อรองทางเศรษฐกิจและการเมืองแบบที่เกิดขึ้นในปัจจุบันหรือไม่?
เพราะหากเป็นเช่นนั้นจริงก็เท่ากับว่า ระบบนี้ไม่ใช่คำตอบของเสถียรภาพของพลังงานที่หลายประเทศต้องการอยู่ดี
แน่นอนว่าข้อจำกัดดังกล่าวเป็นสิ่งที่เกิดจากการรวบรวมข้อมูลและข้อสันนิฐานต่อเทคโนโลยี หลายส่วนอาจได้รับการพัฒนาจากผู้ผลิตจนแก้ไขปัญหานี้ได้สำเร็จในอนาคต แต่ที่ปฏิเสธไม่ได้เลยคือโครงข่ายส่งพลังงานไร้สายนี้ มีศักยภาพสูงและอาจช่วยให้เราเข้าใกล้สู่ยุคสมัยแห่งพลังงานสะอาดได้อีกก้าว
คงต้องรอดูกันต่อไปว่าเทคโนโลยีนี้จะได้รับความสนใจและการผลักดันให้ใช้งานจริงได้หรือไม่
ที่มา
https://interestingengineering.com/innovation/global-wireless-power-grid-beam-renewable-energy
https://newatlas.com/energy/emrod-space-solar-wireless-energy/