จีนผุดไอเดียโซลาร์เซลล์ในบอลลูน ลอยไปรับแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้า

กลุ่มนักวิจัยชาวจีนเสนอไอเดียสร้างระบบแผงโซลาร์เซลล์ภายในบอลลูนที่สามารถรับแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าได้ เพื่อยกระดับการใช้พลังงานที่หลากหลายและยืดหยุ่นมากขึ้น พร้อมเผยผลคาดการณ์กำลังการผลิต คาดว่าสามารถผลิตไฟฟ้าในแต่ละเดือนได้ระหว่าง 3 - 4 กิกะวัตต์ชั่วโมง (GWh) พร้อมกำไรสุทธิเมื่อครบอายุการใช้งาน (Life Cycle) สูงสุดกว่า 3,700 ล้านบาท 

ภาพรวมแนวคิดโซลาร์เซลล์บอลลูนจากจีน ที่มา: Energy

ส่วนประกอบโซลาร์เซลล์ในบอลลูนจากจีน

แนวคิดชุดอุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า บีไอพีวีเอส (BIPVS - Balloon-Integrated Photovoltaic System) ซึ่งจะประกอบไปด้วยชุดแผงโซลาร์เซลล์ (PV) ที่เป็นแบบฟิล์มบาง ที่ทำจากสารแคดเมียมเทลลูไรด์ (Cadmium Telluride: CdTe) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ร้อยละ 19 ในขณะที่ส่วนบอลลูนจะเป็นวัสดุโปร่งใสเพื่อให้แสงผ่านได้ 

ตัวบอลลูนจะลอยขึ้นจากพื้นด้วยการปรับแรงดันภายในบอลลูน ผ่านวาล์วรับอากาศร้อน (Exhaust valve) ที่ส่วนฐาน ซึ่งมีแผงโซลาร์เซลล์วางตัวในแนวราบคอยผลิตไฟฟ้าอยู่ โดยแสงอาทิตย์จะเข้ามาผ่านบอลลูน 

และรูปทรงของบอลลูนที่เป็นทรงโค้งจะทำหน้าที่ช่วยรวมแสงเข้ามาภายในอีกทางหนึ่ง ส่วนพลังงานไฟฟ้าที่ได้จะส่งผ่านสายไฟฟ้าที่เป็นสายยึดตำแหน่งความสูงบอลลูน เข้าส่วนควบคุมและระบบเก็บไฟฟ้าหรือระบบจ่ายไฟฟ้าต่อไป

ทีมนักวิจัยยังชี้ว่า ความโค้งมนของบอลลูนยังเป็นข้อดีสำคัญต่อการบำรุงรักษา เพราะสามารถปกป้องแผงโซลาร์เซลล์จากความร้อนสูงของแสงแดด ฝน ลม ใบไม้ รวมถึงหิมะได้ ทำให้มีชั่วโมงการทำงานต่อเนื่องที่ยาวนานกว่าแผงโซลาร์เซลล์ปกติที่ติดตั้งตามหลังคารบ้านเรือนหรือดาดฟ้าอาคาร

การคำนวณประสิทธิภาพโซลาร์เซลล์ในบอลลูนจากจีน

ในงานวิจัยดังกล่าวได้เสนอแบบจำลองการทำงานของระบบ BIPVS จำนวน 10,000 ชุด ตามเมืองใหญ่ทั่วโลก ได้แก่ เว็สเตอรวส ในสวีเดน แวนคูเวอร์ ในแคนาดา นิวยอร์ก ในสหรัฐอเมริกา เซี่ยงไฮ้ และปักกิ่ง ในจีน โดยอิงจากสภาพอากาศและปริมาณความเข้มแสง ตลอดจนข้อมูลอื่น ๆ เช่นค่าไฟฟ้าและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง โดยกำหนดให้ปล่อยบอลลูนที่ระดับต่ำ (Low Altitudes) หรือสูงไม่เกิน 2,000 เมตร จากพื้นดิน เพื่อดูว่ากำลังการผลิตและกำไรที่ได้เป็นอย่างไร

ผลลัพธ์ปรากฏว่า นักวิจัยอ้างว่า BIPVS 10,000 ชุด ตามเมืองต่าง ๆ สามารถผลิตไฟฟ้าในแต่ละเดือนได้ระหว่าง 3.337 – 4.275 กิกะวัตต์ชั่วโมง (GWh) ในเดือนที่ทำงานได้ (Effective month) ยกเว้นช่วงหิมะตกหนัก หรือฤดูมรสุม 

และในตลอดอายุขัยการใช้งาน ซึ่งยังไม่ได้มีการเปิดเผยว่ามีอายุเท่าใด BIPVS 10,000 ชุด จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ระหว่าง 479.492 – 708.334 GWh สามารถคิดเป็นกำไรสุทธิระหว่าง 12.95 - 107.4 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณระหว่าง 450 - 3,730 ล้านบาท 

อย่างไรก็ตาม แบบจำลองดังกล่าว มิได้นำช่วงเวลาที่ฟ้าครึ้มหรือมีเงาบดบังในแต่ละวันมาเป็นปัจจัยในการคำนวณ ในขณะที่รายละเอียด วิธีการออกแบบ และข้อมูลงานวิจัยได้เผยแพร่ลงในวารสารวิชาการเอเนอร์จี (Energy) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

ข้อมูล PV-Magazine, Interesting Engineering

ภาพ Pexels