กระจกเปลี่ยนสีช่วยลดค่าไฟ

Grid Brief

มีการคิดค้นกระจกอัจฉริยะที่ปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปเปลี่ยนสีกระจกให้ทึบขึ้น เพื่อช่วยกรองแสงแดดและทำให้ประหยัดไฟฟ้าจากการเปิดเครื่องปรับอากาศ แทนการปิดม่านหรือเปิดแอร์เพื่อบรรเทาความร้อนที่ผ่านกระจกเข้ามา
ต่อมามีการติดตั้งโซลาร์เซลล์บนกระจก เมื่อได้รับแสงอาทิตย์ก็จะเปลี่ยนสี และล่าสุดเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้นไปอีก เมื่อกระจกอัจฉริยะสามารถทำงานด้วยความไวต่อความชื้นและแสงได้มากขึ้น

คุณสมบัติของ ‘กระจก’

กระจกเป็นวัสดุช่วยกรองแสงและกันความร้อนภายในบ้านได้เป็นอย่างดี แต่ผลข้างเคียงคือทำให้แสงและความร้อนผ่านเข้ามามากเกินไป เลยต้องหาทางแก้ด้วยการติดผ้าม่านและเครื่องปรับอากาศ

ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 มนุษย์พยายามเปลี่ยนการทำงานของอุปกรณ์ทุกอย่างให้เป็นระบบอัตโนมัติ จึงมีเครื่องล้างจาน เครื่องซักผ้า เครื่องดูดฝุ่น ไปจนถึงรถยนต์ที่ไร้คนขับ แต่กลับยังต้องคอยรูดปิดเปิดม่านด้วยตัวเองอยู่ แม้จะมีผ้าม่านที่กดปุ่มเปิด-ปิดอัตโนมัติแต่ในทางวิทยาศาสตร์ไม่นับว่าสิ่งนี้เป็นนวัตกรรมแห่งอนาคต

นวัตกรรมกระจกอัจฉริยะ

กระจกอัจฉริยะใช้หลักการ Electrochromism คือการเปลี่ยนแปลงของขั้วและความแข็งแรงของสนามไฟฟ้าเสริม ซึ่งทำให้เกิดการออกซิเดชัน (Oxidation) กลับด้าน หรือการลดลงของวัสดุ จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสีของกระจกได้ หรืออธิบายให้เข้าใจง่ายขึ้นว่า เปลี่ยนมาผลิตกระจกจากวัสดุที่เปลี่ยนสีได้ (คือเปลี่ยนจากสีใสเป็นสีทึบแสง) เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไป

ฟิล์มหรือแผ่นกรองอิเล็กโตรโครมิก มีส่วนประกอบเป็นผลึกเหลว เมื่อเปิดกระแสไฟฟ้า ผลึกเหลวนี้จะเรียงตัวกันเหมือนผ้าม่านเปิด ทำให้แสงส่องผ่านได้ แต่เมื่อปิดกระแสไฟฟ้า ผลึกเหลวจะกระจายตัวอย่างไม่เป็นระเบียบและขวางทางแสงไม่ให้ส่องลอดเข้ามา ทำให้กระจกเปลี่ยนเป็นสีทึบแสงภายในเวลาน้อยกว่า 1 วินาที และกรองแสงได้ถึง 98% ฉะนั้น กระจกอัจฉริยะ 100 บาน กินไฟเท่ากับหลอดไส้แค่ 1 หลอด และช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ 40%

โซลาร์เซลล์บนกระจก

ล่าสุดทีมนักวิทยาศาสตร์จาก Princeton University คิดค้นกระจกอัจฉริยะแบบสร้างพลังงานไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง ทำให้ยิ่งประหยัดมากขึ้น โดยใช้หลักการเดิมเหมือนกับกระจกอัจฉริยะทั่วไป แต่ต่างกันตรงที่ติดตั้งโซลาร์เซลล์ลงบนกระจก เมื่อได้รับแสงยูวีจากดวงอาทิตย์ก็จะสร้างพลังไฟฟ้าในโซลาร์เซลล์ แล้วไปทำปฏิกิริยากับกระจกเคลือบสารอิเล็กโตรโครมิก ทำให้กระจกเปลี่ยนจากสีใสเป็นสีน้ำเงินเข้ม ซึ่งกรองแสงได้ถึง80% กระจกโซลาร์เซลล์นี้ใช้เทคโนโลยีที่ไม่แพงและติดตั้งง่าย สามารถใช้กับกระจกเดิมที่มีอยู่ได้

ทว่า การคิดค้นนวัตกรรมเพื่อช่วยลดพลังงานและประหยัดค่าไฟยังดำเนินต่อไป ทีมนักวิจัยแห่ง Pohang University of Science and Technology (POSTECH) และ Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ในเกาหลีใต้ ได้ร่วมกันพัฒนากระจกอัจฉริยะที่เปลี่ยนสีได้เอง เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับความชื้นและทำงานอัตโนมัติด้วยพลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ พิเศษกว่าตรงที่ไม่จำเป็นต้องเป็นแสงแดด แต่แสงจากหลอดไฟก็ทำให้เซ็นเซอร์ทำงานได้ นอกจากจะช่วยกรองแสงแล้ว สีกระจกที่เปลี่ยนแปลงไปยังเป็นตัวบอกความชื้นในอากาศได้ด้วย นับเป็นกระจกอัจฉริยะที่เหมาะกับเขตที่มีฝนตกชุกหรือมีแสงแดดน้อย

ที่มา