เทคโนโลยีใหม่ทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์แบบไม่ใช้น้ำ

Grid Brief

ปัญหาที่เกิดขึ้นกับฟาร์มโซลาร์เซลล์คือปัญหาฝุ่นเกาะพื้นผิว ซึ่งลดประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าลงถึง 30 เปอร์เซ็นต์ต่อเดือน ก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจ 3,300 – 5,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ
ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ทั่วโลกต้องใช้น้ำดื่ม 10,000 ล้านแกลลอน หรือ 45,461 ล้านลิตรต่อปี ในการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ เทียบเท่ากับปริมาณน้ำดื่มของคน 2 ล้านคน
นักวิจัยทั่วโลกหาวิธีกำจัดฝุ่นโดยไม่ใช้น้ำ เช่น ใช้แรงผลักดันจากประจุไฟฟ้าไปดีดอนุภาคฝุ่นที่เกาะอยู่บนพื้นผิวแผงโซลาร์เซลล์ให้กระเด็นออกไป หรือใช้สารเคลือบผิวหรือแผ่นฟิล์มนาโนที่ลดการเกาะจับของฝุ่น เป็นต้น

ฟาร์มโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่หลายแห่งของโลกมักตั้งอยู่ในทะเลทราย ด้วยที่ตั้งกว้างใหญ่ไพศาลและเปิดรับแดดแรงตลอดปี โดยนักวิจัยประเมินว่าหากเปลี่ยนทะเลทรายซาฮาราให้กลายเป็นฟาร์มโซลาร์เซลล์ จะได้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าที่ทั้งโลกต้องการถึง 4 เท่า

ฝุ่นฟุ้งฟาร์ม

ทั้งนี้ ปัญหาที่เกิดขึ้นกับฟาร์มโซลาร์เซลล์คือปัญหาฝุ่นเกาะพื้นผิว ซึ่งลดประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าลงถึง 30 เปอร์เซ็นต์ต่อเดือน ก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจ 3,300 – 5,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

ความสูญเสียยังอยู่ในรูปของการที่ต้องใช้น้ำฉีดพ่นทำความสะอาดฝุ่นที่เกาะจับแผงโซลาร์เซลล์หลายครั้งต่อเดือน ในฟาร์มโซลาร์ขนาดใหญ่ใช้เครื่องพ่นน้ำแรงดันสูง ซึ่งต้องเป็นน้ำสะอาดที่ไม่มีแร่ธาตุเจือปน เทียบให้เข้าใจง่ายขึ้นก็คือต้องใช้น้ำดื่มเท่านั้น เพื่อไม่ให้เกิดคราบหรือไปทำลายพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ ฟาร์มโซลาร์ในทะเลทรายซึ่งขาดแคลนน้ำอยู่แล้ว จึงต้องขนส่งลำเลียงสะอาดเพื่อทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งค่าใช้จ่ายเฉพาะภารกิจนี้คิดเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ของค่าซ่อมบำรุง

ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ทั่วโลกซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากกว่า 500 กิกะวัตต์นั้น ต้องใช้น้ำดื่ม 10,000 ล้านแกลลอน หรือ 45,461 ล้านลิตรต่อปี ในการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งปริมาณน้ำนั้นเพียงพอให้คน 2 ล้านชีวิตใช้ดื่มกิน

เทคโนโลยีทำความสะอาดโดยไม่ใช้น้ำ

วิธีทำความสะอาดฝุ่นที่เกาะแผงโซลาร์เซลล์ทำได้หลายทาง เช่น ใช้แปรงปัดหรือใช้ความดันอากาศ แต่ก็เสี่ยงต่อการทำลายแผงหรือเกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวได้

Credit: Massachusetts Institute of Technology

คณะวิศวกรแห่งมหาวิทยาลัย MIT (Massachusetts Institute of Technology) สหรัฐอเมริกา จึงคิดค้นระบบใหม่ที่ช่วยกำจัดฝุ่นแบบไม่ต้องใช้น้ำ ด้วยการใช้แรงผลักดันจากประจุไฟฟ้า (Electrostatic Repulsion) ไปดีดอนุภาคฝุ่นที่เกาะอยู่บนพื้นผิวแผงโซลาร์เซลล์ให้กระเด็นออกไป ซึ่งสามารถดัดแปลงวิธีการนี้ให้หุ่นยนต์ทำความสะอาดออกไปปฏิบัติการชำระล้างฝุ่นได้

องค์การนาซ่าเองก็เคยใช้แรงผลักดันจากประจุไฟฟ้านี้ในการกำจัดฝุ่นที่เกาะแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งไว้บนดาวอังคาร ซึ่งใช้การได้ผลดีมากเมื่ออยู่ในสภาพอากาศแห้งจัดแบบปราศจากความชื้นอย่างในอวกาศ การกำจัดฝุ่นโดยใช้แรงผลักทางไฟฟ้าสามารถใช้ได้ในสภาพภูมิศาสตร์เกือบทุกแบบ แม้กระทั่งในทะเลทรายที่อากาศแห้งจัดที่สุดก็ตาม

ขณะเดียวกันนักวิจัยแห่ง Ben-Gurion University ในเยอรมนีกำลังพัฒนาสารเคลือบผิวที่ไม่รวมตัวกับน้ำที่ผลิตจากซิลิกอน ซึ่งช่วยลดการเกาะจับของฝุ่นบนพื้นผิวและจะช่วยลดปริมาณน้ำที่ต้องใช้ทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ลงได้ ส่วน Solar Sharc บริษัทในสหราชอาณาจักรเพิ่งเปิดตัวสารเคลือบผิวกำจัดฝุ่นเกาะสำหรับแผงโซลาร์เซลล์โดยเฉพาะ เป็นฟิล์มบางเฉียบขนาดไม่กี่ไมครอนเท่านั้นเพื่อไปเคลือบผิวหน้าของแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งอนุภาคนาโนในแผ่นฟิล์มนี้จะทำความสะอาดตัวเองได้และทำให้หยดน้ำที่เกาะบนพื้นผิวไหลกลิ้งออกไปจากแผงโซลาร์เซลล์ แต่ฟิล์มอาจหลุดลอกออกไปเร็วกว่าที่คิดเมื่อเผชิญกับพายุทรายและลมพัดแรงในทะเลทราย

ความพยายามคิดค้นเทคโนโลยีใหม่ ๆ เหล่านี้ไม่ใช่เพื่อยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้น แต่หัวใจสำคัญคือการหาวิธีทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์โดยไม่ต้องใช้น้ำเลยสักหยด ดังที่คณะวิศวกรแห่ง MIT กล่าวไว้ว่า น้ำคือทรัพยากรอันมีค่า อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์จึงต้องหาทางแก้ปัญหานี้เพื่อลดปัญหาการขาดแคลนน้ำสะอาดของมนุษยชาติ

ที่มา