ฟิสิกส์ราชมงคล

index 94

รุ้ง: ความงามที่ธรรมชาติรังสรรค์

รุ้งเป็นผลมาจากแสงแดดเกิดการหักเหและสะท้อนในหยดน้ำ ในภาพจะพบรุ้งปฐมภูมิ (primary rainbow) อยู่ด้านซ้าย และรุ้งทุติยภูมิ (secondary rainbow) อยู่ทางด้านขวา



     ก่อนที่ความลับของมันจะถูกเปิดเผยในทางวิทยาศาสตร์ เราสามารถพบเรื่องราวของรุ้งได้ในเรื่องเล่าของวัฒนธรรมต่างๆ แต่ละวัฒนธรรมล้วนมีทฤษฎีของตัวเองที่ใช้อธิบายการเกิดของมัน รุ้งมีชื่อเรียกแตกต่างกันมากมายเช่น ลิ้นพระอาทิตย์ (the tongue of the sun), วิถีแห่งคนตาย (road of the dead), สะพานสายฝน (bridge of the rain), ชายเสื้อแห่งสุริยเทพ (hem of the sun-god's coat), วิถีแห่งเทพสายฟ้า (road of thunder god), สะพานเชื่อมโลกและสวรรค์ (bridge between heaven and earth), หน้าต่างสวรรค์ (window to heaven) และคันศรของพระเจ้า (bow of God) ในคัมภีร์ไบเบิลกล่าวว่ารุ้งเป็นข้อสัญญาหรือคำสัญญาของพระเจ้าที่ให้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดว่าโลกจะไม่ถูกทำลายจากน้ำท่วมอีกครั้ง

ยังมีความเชื่อในสิ่งเหนือธรรมชาติเกี่ยวกับรุ้งเช่นกัน ชนเผ่าหนึ่งในทวีปอเมริกาใต้เชื่อว่า รุ้งที่เกิดในทะเลถือเป็นสิ่งที่ดี แต่ถ้ามันเกิดขึ้นบนบก มันจะเป็นสัญญาณของวิญญาณชั่วร้ายที่กำลังมองหาเหยื่อ ในแถบยุโรปตะวันออก มีความเชื่อกันว่า นางฟ้าใส่ทองคำไว้ที่ปลายรุ้ง และจะมีเพียงมนุษย์ที่เปลือยเปล่าเท่านั้นที่จะพบทองนั้น เรื่องเล่าเก่าแก่ของชาวโรมาเนียอ้างว่า ที่ปลายของรุ้งที่ตกในแม่น้ำ ใครที่คลานไปและดื่มน้ำบริเวณดังกล่าวจะกลายร่างเป็นเพศตรงข้ามทันที เรื่องเล่าที่คล้ายคลึงกันกล่าวว่าใครที่ลอดผ่านโค้งรุ้งจะเปลี่ยนเป็นเพศตรงข้ามได้ ในประเทศไทยเองก็มีความเชื่อที่ว่าถ้าชี้นิ้วไปที่รุ้ง นิ้วนั้นจะกุดหรือหายไป

ถึงแม้ว่ารุ้งจะปรากฏอยู่ในเรื่องเล่า ความเชื่อเหนือธรรมชาติ และศาสนาก็ตาม แต่ก็มันก็มีเหตุผลง่ายๆ ที่ทำให้มันเกิดขึ้น รุ้งเป็นผลจากการที่แสงหักเหและสะท้อนออกมาจากเม็ดฝน ในรุ้งปฐมภูมิ (primary rainbow) สีแดงจะอยู่นอกสุดและสีม่วงจะอยู่ในสุดของวง รุ้งทุติยภูมิ (secondary rainbow) จะมีสีที่จางกว่าและมักจะเห็นว่ามันอยู่เหนือ (หรือด้านนอก) ของรุ้งปฐมภูมิ ลำแสงในรุ้งทุติยภูมิจะสัมผัสกับเม็ดฝนในมุมที่สูงกว่ารุ้งปฐมภูมิและมีการสะท้อนถึงสองครั้ง สิ่งนี้เองที่ทำให้สีของรุ้งทุติยภูมิจางกว่าและสีสันจะเรียงกลับกันกับรุ้งปฐมภูมิโดยสีแดงจะอยู่ด้านในสุดและสีม่วงจะอยู่นอกสุดนั่นเอง

สีของรุ้งยังมีความสำคัญในเรื่องเล่าเช่นกัน บางคนเชื่อว่าถ้าสีใดในรุ้งโดดเด่นหรือสังเกตเห็นเด่นชัดจะมีความหมายต่างๆ เช่นแสงสีแดงหมายถึงสงคราม สีเขียวหมายถึงความอุดมสมบูรณ์ และเหลืองหมายถึงความตาย ความเชื่อเช่นนี้ยังคงพบเห็นได้ในปัจจุบัน แต่วัฒนธรรมสมัยก่อน เนื่องจากข้อจำกัดทางวิทยาศาสตร์ คนเหล่านั้นไม่มีทางรู้ได้เลยว่าแถบสีที่เกิดขึ้นเป็นผลมาการหักเหและสะท้อนแสงของแสงแดดในเม็ดฝน

เพื่อให้เข้าใจว่ารุ้งเกิดขึ้นได้อย่างไร เราจะต้องมาเรียนรู้เรื่องแสงกันเสียก่อนครับ แสงแดดประกอบไปด้วยแสงสีต่างๆ ที่มาผสมกัน และแสงเหล่านี้เคลื่อนที่แบบคลื่น ระยะห่างระหว่างหัวคลื่น ซึ่งมีความแตกต่างกันในแสงแต่ละสีเราเรียกว่าความยาวคลื่น (wave length) ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจะให้สีที่แตกต่างกัน แสงสีแดงและเหลืองจะมีความยาวคลื่นมากกว่าแสงสีฟ้าและม่วง และการผสมกันของแสงสีต่างๆ จะทำให้เกิดแสงสีขาวหรือแสงแดดขึ้นนั่นเอง

คุณสามารถแยกสีต่างๆ ในแสงแดดได้โดยใช้ปริซึม เมื่อแสงผ่านเข้าไปยังปริซึม มันจะเกิดการหักเหขึ้น เนื่องจากแต่ละสีมีความยาวคลื่นที่แตกต่างกันไม่มาก พวกมันจึงหักเหในมุมที่แตกต่างกันเล็กน้อย สิ่งนี้ทำให้สีต่างๆ แยกออกมาเป็นแถบสีเรียงกันคือ แดง แสด เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง แถบสีทั้งเจ็ดนี้เรียกว่า solar spectrum หรือ visible light

 



เมื่อแสงแดดผ่านอากาศที่เต็มไปด้วยหยดน้ำ เม็ดฝนแต่ละอันจะประพฤติตัวเหมือนกับปริซึมจิ๋วที่ทำให้แสงเกิดการหักเหและแยกสีต่างๆ ออกมา แต่แทนที่มันจะให้แสงผ่านออกไปเหมือนกับปริซึม พื้นผิวด้านในของเม็ดฝนจะเป็นตัวสะท้อนสีเหล่านั้นกลับออกมา เมื่อมันจะออกมาจากเม็ดฝน สีจะหักเหอีกครั้ง ผลจากการหักเหและสะท้อนของแสงจึงทำให้เกิดสิ่งที่เราเรียกว่า "รุ้ง" นั่นเองครับ

สีต่างๆ ของ solar spectrum จะปรากฏขึ้นในรุ้ง แต่เนื่องจากมันเกิดการทับซ้อนกัน คุณอาจจะเห็นสีต่างๆ ไม่ชัดเจนมากนัก สีที่อยู่ด้านนอกสุดหรือด้านบนก็คือสีแดง และสีม่วงจะอยู่ด้านในสุดหรือด้านล่างของรุ้ง ความกว้างของแถบสีนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของเม็ดฝนที่ทำให้เกิดรุ้งครับ

สภาวะหนึ่งๆ จะต้องเกิดขึ้นก่อนที่เราจะเห็นรุ้งครับ ดวงอาทิตย์จะต้องอยู่ด้านหลังเราและต่ำเพียงพอที่จะให้ลำแสงเกิดการสะท้อนในมุมที่เหมาะสมเข้าสู่ตาเรา ฝนต้องอยู่ด้านหน้าของเรา เนื่องจากแสงแดดและฝนเกิดพร้อมกันมากที่สุดในฤดูฝน เราจึงเห็นรุ้งในฤดูนี้มากเป็นพิเศษ

เม็ดฝนทำตัวเหมือนปริซึมขนาดเล็กและกระจกที่หักเหและแยกแสงแดดให้เป็นแถบสีต่างๆ และสะท้อนแถบสีเหล่านี้กลับเข้าสู่ตาเรากลายเป็นรุ้ง เม็ดฝนแต่ละอันจะสร้างแถบสีหนึ่งขึ้นมา แต่เรามองเห็นเพียงแถบสีที่เข้าสู่ตาเราในมุมหนึ่งเท่านั้น ในรุ้งปฐมภูมิ สีม่วงจะเข้าสู่ตาเราด้วยมุม 40 องศา สีแดงที่ 42 องศา และอีกห้าสีที่เหลือจะอยู่ระหว่างมุมทั้งสองนี้ เนื่องจากสีต่างๆ มีการหักเหและซ้อนทับกัน เราจึงเห็นแถบสีต่างๆ ได้ชัดเจนมากนัก

ในจุดนี้ คุณอาจจะสงสัยว่ารุ้งปรากฏอยู่ได้อย่างไรขณะที่ฝนตก เม็ดฝนแต่ละอันทำให้เกิดสีขึ้นเพียง 1 วินาทีเท่านั้น แต่เมื่อเม็ดฝนที่ตกลงมาทำให้เกิดสีไปแทนที่กันอย่างรวดเร็ว ลำแสงที่สะท้อนออกมา(เข้าสู่ตาเรา)จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นนั่นเอง เราจะไม่เห็นแสงที่สะท้อนจากเม็ดฝนทุกอันในสายฝน แสงที่สะท้อนจากเม็ดฝนที่มุม 40-42 องศาเท่านั้นที่ทำให้เกิดรุ้งปฐมภูมิ

รุ้งทุติยภูมิอยู่ห่างขึ้นไปด้านบนของรุ้งปฐมภูมิเพียงเล็กน้อยและเกิดขึ้นไม่ค่อยบ่อยนัก ลำแสงของมันจะเข้าสู่ตาเราที่มุม 50-54 องศา ความคิดของหลายคนที่ว่ารุ้งทุติยภูมิเป็นการสะท้อนของรุ้งปฐมภูมิถือเป็นความที่ผิด เราจะเห็นแถบสีต่างๆ ในรุ้งทุติยภูมิได้ชัดเจนกว่า แต่มันก็มีสีจางและมีการเรียงตัวของสีที่สลับกับรุ้งปฐมภูมิ สีแดงจะอยู่ด้านในและสีม่วงจะอยู่ด้านนอก (หรือด้านบน) ของตัวรุ้งทุติยภูมิ แสงที่ทำให้เกิดรุ้งทุติยภูมิจะกระทบกับเม็ดฝนในมุมที่สูงกว่าและจะสะท้อนสองครั้งก่อนออกจากเม็ดฝนไป การสะท้อนสองครั้งนี้ทำให้รุ้งมีสีจางกว่าและมีการเรียงตัวของสีสลับกับรุ้งปฐมภูมิ

คุณอาจจะคิดว่าคุณได้เห็นรุ้งที่สมบูรณ์แล้วในลักษณะที่มันทอดตัวเป็นครึ่งวงกลมจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แต่คุณคิดผิดถนัด รุ้งสามารถมีเป็นลักษณะเป็นวงกลมได้ครับ ถ้าคุณได้นั่งเครื่องบินอยู่เหนือเทือกเขาสูงและดวงอาทิตย์อยู่ต่ำพอที่จะสร้างรุ้งได้ คุณจะได้เห็นรุ้งที่เป็นวงกลมครับ ผู้โดยสารเครื่องบินหลายคนมักจะพบเห็นเป็นครั้งคราวถ้าสภาพอากาศเป็นใจ
 


ระบบควบคุมและทดสอบการงานของเซลล์เชื้อเพลิง

PEMFC Test Station


SciNewS: นักวิทย์ตรวจพบไอน้ำจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ภาพแสดงว่าดาวเคราะห์ HD 189733 b และดาวฤกษ์ (ดวงใหญ่) มีลักษณะเช่นไรในย่านรังสีอินฟาเรด การตรวจวัดรังสีอินฟาเรดแบบใหม่บ่งบอกว่ามีน้ำในชั้นบรรยากาศ



หลังจากที่เริ่มต้นผิดพลาดมาสองสามครั้ง นักดาราศาตร์กล่าวว่า ในที่สุดพวกเขาได้ตรวจพบไอน้ำในชั้นบรรยากาศของกลุ่มดาวเคราะห์ที่ชื่อว่า hot Jupiter ซึ่งเป็นดาวเคราะห์แก๊สขนาดใหญ่ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลออกไป จากการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ขององค์การนาซ่า ทีมนักวิจัยได้ตรวจวัดรังสีอินฟาเรดผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ HD189733b เมื่อมันผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างออกไป 63 ปีแสง

ดางเคราะห์นี้ดูดกลืนรังสีอินฟาเรดที่ความยาวคลื่นจำนวนหนึ่งในรูปแบบที่คาดการณ์ว่าเป็นโมเลกุลของน้ำ นักวิจัยได้รายงานลงในเว็บไซต์ Nature วันนี้ "มันชัดเจนแล้ว" กล่าวโดยฮีเธอร์ คนุตสัน (Heather Knutson) นักศึกษาปีสุดท้ายภาควิชาดาราศาสตร์แห่งศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียนในมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ในรัฐแมสสาชูเสตส์ แต่เขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้

นักวิจัยคาดหวังที่จะได้พบน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (exoplanet) รวมถึงดาวเคราะห์แก๊สขนาดเท่ากับดาวพฤหัสเช่น HD 189733 b และ HD 209458 b ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คนละดวงกัน แต่ในเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา ทีมนักดาราศาสตร์อิสระที่ได้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์รายงานว่าพวกเขาไม่สามารถตรวจจับไอน้ำในย่านรังสีอินฟาเรดของดาวเคราะห์ทั้งสองได้เมื่อมันผ่านทางด้านหลังของดาวฤกษ์ที่มันโคจร

เพื่อให้ได้มุมมองที่แตกต่างออกไป นักดาราศาสตร์ชื่อจีโอวานนา ทิเนตติ (Giovanna Tinetti) และผู้ร่วมงานแห่งหน่วยศึกษาอวกาศยุโรปและยูนิเวอร์ซิตี้คอเลจในกรุงลอนดอนมุ่งเน้นไปที่การสังเกตดูดกลืนแสงในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ HD 189733 b ทิเนตติได้คาดการณ์ไว้ว่าน้ำน่าจะดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 580 นาโนเมตรมากกว่าที่ 360 นาโนเมตร ซึ่งต่างไปจากโมเลกุลอื่นเช่นมีเทนและแอมโมเนีย

ข้อมูลจากกล้องสปิตเซอร์สนับสนุนการคาดการณ์ดังกล่าว ทิเนตติกล่าว โดยเฉพาะเมื่อรวมกับรายงานการตรวจวัดที่ 800 นาโนเมตรในเดือนพฤษภาคมโดยทีมงานของคนุตสัน ซึ่งใช้กล้องสปิตเซอร์ทำแผนที่อุณหภูมิในด้านที่รับแสงของดาวเคราะห์ HD 189733 b

"เมื่อฉันเห็นว่ามันตรงกันมากกับสิ่งที่เราได้" เธอกล่าว "ฉันคิดว่า 'อืม...มันช่างดีเหลือเกิน' ค่ะ"

ทิเนตติกล่าวว่าการศึกษาก่อนหน้านี้อาจจะเป็นผลจากด้านสว่างของดาวเคราะห์ที่ได้รับความร้อนในอุณหภูมิเดียวกันโดยทั่ว ซึ่งทำให้โมเลกุลต่างๆ ในชั้นบรรยากาศดูดกลืนรังสีจากด้านล่างได้น้อยลง

คนุตสันเพิ่มเติมว่า รายงานเดือนเมษายนเรื่องไอน้ำในดาวเคราะห์ HD 209458 b เป็นรายงานอย่างไม่เป็นทางการ เพราะว่ามันได้มาจากสัญญาณที่อ่อนมากของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่อ่อนกว่า ซึ่งไม่เหมาะกับการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

การตรวจจับน้ำช่วยยืนยันว่าแบบจำลองของการกำเนิดดาวเคราะห์มาถูกทางแล้วและยังสร้างความมั่นใจให้กับนักดาราศาสตร์ว่าพวกเขาสามารถแก้ปัญหาการตรวจวัดที่ท้าทายเช่นนั้นได้ ทิเนตติกล่าวว่า "มันทำให้คุณมองเห็นความเป็นไปได้ในการตรวจวัดซ้ำในอนาคต...กับดาวเคราะห์ที่คาดว่าจะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ค่ะ"
 


รูปเส้นเลือด

รูปเส้นเลือด



รู้ไหม มีเส้นเลือดมากมายอยู่บนเรตินาของลูกตา ถ้าอยากเห็นให้ปิดตาข้างซ้ายในห้องมืด มองตรงไปข้างหน้า ถือไฟฉายไว้ที่ขมับด้านขวาค่อยๆเลื่อนมาที่หน้าผาก สักพักหนึ่งเราจะเห็นภาพเส้นเลือดคล้ายกิ่งก้านของต้นไม้ขนาดใหญ่

เพราะ ปกติแล้วเราจะมองไม่เห็นเส้นเลือดที่อยู่บนเรตินาของลูกตา แต่หากได้รับแสงจากด้านข้างเงาของเส้นเลือดเหล่านี้จะทอดลงไปยังเส้นประสาทสำหรับการมองเห็นที่อยู่ด้านล่างจนทำให้เกิดภาพเส้นเลือดมากมายลอยอยู่ตรงหน้า


บักกี้บอลอาจช่วยรักษาโรคภูมิแพ้ได้ในอนาคต

อนุภาคระดับนาโนกับคุณสมบัติพิเศษในการยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาภูมิแพ้
Hayley Birch เรียบเรียง



อนุภาคระดับนาโนเมตรรูปทรงกลมคล้ายลูกบอลที่เรารู้จักกันดีในชื่อ “บักกี้บอล” อาจช่วยผู้ป่วยโรคภูมิแพ้ให้พ้นจากความทุกข์ทรมาน งานวิจัยได้รับการเปิดเผยขึ้น โดยมีการดัดแปลงบักกี้บอลเพื่อนำไปใช้ยับยั้งวิถีการตอบสนองอาการภูมิแพ้ในเซลล์ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์

บักมินสเตอร์ฟูลเลอรีน (Buckminsterfullerenes) หรือบักกี้บอล เป็นโครงสร้างรูปตาข่ายทรงกลมขนาด 1-10 นาโนเมตร สร้างจากคาร์บอน 60 อะตอม มันได้รับความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์เป็นเวลาหลายปีแล้วในเรื่องของความแข็งแรง การที่มีน้ำหนักเบา พร้อมทั้งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่น่าดึงดูดใจ ทำให้มันได้รับความสนใจเพื่อนำมาใช้ทางการแพทย์เช่นกัน
เป็นที่ทราบกันดีว่า บักกี้บอลมีคุณสมบัติพิเศษในการเก็บกวาดรีแอคทีฟออกซิเจนสปีชีส์ (reactive oxygen species) หรือที่รู้จักกันในชื่อ “อนุมูลอิสระ” กลุ่มหนึ่ง ซึ่งอนุมูลอิสระมักจะสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงในระบบทางชีวภาพ “C60 (บักกี้บอล) มีความชอบพออิเล็กตรอนอย่างมาก มันจับกับอิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นมันจึงสามารถหยุดการทำงานของอนุมูลอิสระได้โดยการทำให้เกิดความเป็นกลางทางไฟฟ้า” James Cross นักเคมีผู้วิจัยฟูลเลอรีน แห่งมหาวิทยาลัยเยล ในเมือง New Haven รัฐ Connecticut ได้อธิบาย การศึกษาก่อนหน้านี้ยังสนับสนุนให้เห็นว่าบักกี้บอลมีความสามารถในการปกป้องเซลล์ประสาทจากการทำลายของรีแอคทีฟออกซิเจนสปีชีส์อีกด้วย
Chris Kepley นักภูมิคุ้มกันวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียคอมมอนเวลท์ (Virginia Commonwealth University) ในเมืองริชมอนด์ แสดงความประหลาดใจว่าเจ้าลูกบอลคาร์บอนนี้ยังสามารถนำมาเป็นประโยชน์ในระบบภูมิคุ้มกัน

การทำปฏิกิริยาที่น่าตกตะลึง
ทีมงานของ Kepley ได้ทำวิจัยร่วมกับบริษัทวัสดุศาสตร์ในรัฐเวอร์จิเนียชื่อว่า Luna Innovations โดยได้ทดสอบเจ้าอนุภาคทรงกลมขนาดนาโนเมตรในรูปแบบที่ปรับปรุงโครงสร้างใหม่ในเซลล์มนุษย์และหนูไมส์ แม้ว่าสูตรโครงสร้างที่จำเพาะของเจ้าอนุภาคนี้ยังคงถูกเก็บเป็นความลับอยู่ในขณะนี้ แต่พวกเขาก็บอกว่ามันจะเพิ่มความสามารถในการทำงานได้โดยการเติมหมู่ข้างเคียงซึ่งจะทำให้ความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามงายวิจัยบางเรื่องบ่งชี้ให้เห็นว่าฟูลเลอรีนอาจเป็นพิษก็ได้ แต่ฟูลเลอรีนในรูปแบบที่ปรับปรุงนี้ไม่พบว่าทำให้เกิดผลเสียใดๆ Kepley กล่าว

ทางกลุ่มวิจัยได้นำ mast cell ซึ่งเป็นเซลล์ชนิดหนึ่งในระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์มาเลี้ยงในจานเพาะเชื้อ กลุ่มหนึ่งเลี้ยงไว้พร้อมกับบักกี้บอล อีกกลุ่มไม่มี จากนั้นนำเซลล์มาสัมผัสกับสารที่มีฤทธิ์ก่อภูมิแพ้ อาทิ ละอองเกสรดอกไม้ พบว่ากลุ่มที่ให้บักกี้บอลร่วมด้วยมีการหลั่งฮิสตามีนน้อยกว่ากลุ่มควบคุมถึง 50 เท่า อิสตามีนจัดเป็นสารเคมีตัวหนึ่งในร่างกายที่ตอบสนองในกระบวนการอักเสบและการหดเกร็งของทางเดินหายใจในโรคหอบหืด นอกจากนี้บักกี้บอลยังยับยั้งสารสื่อสารระหว่างเซลล์ (mediators) ชนิดอื่นๆกว่า 30-40 ชนิดที่เกี่ยวข้องในการตอบสนองต่ออาการภูมิแพ้อีกด้วย

เมื่อทำการฉีดบักกี้บอลเข้าไปในหนูไมส์ พบว่ามีการหลั่งฮิสตามินน้อยกว่ากลุ่มที่ไม่ฉีดเมื่อกระตุ้นด้วยสารก่อภูมิแพ้ ทีมวิจัยได้รายงานเรื่องนี้ในวารสาร the Journal of Immunology หนูกลุ่มที่ไม่ได้รับบักกี้บอลจะไวต่อการลดลงของอุณหภูมิในร่างกายอันเกี่ยวเนื่องมาจากการเกิด anaphylaxis ซึ่งเป็นการตอบสนองต่ออาการแพ้ที่เกิดขึ้นแบบเฉียบพลันและรุนแรง เป็นสาเหตุทำให้เสียชีวิตภายในเวลาไม่กี่นาที

“ฮิสตามีนไม่ได้เป็นสารที่ก่อให้เกิดปฏิกิรยาภูมิแพ้ทุกประเภท” Brian Lipworth ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคภูมิแพ้แห่ง the Perth Royal Infirmary สก็อตแลนด์ ได้ย้ำเตือนในเรื่องนี้ และเขาจะคอยเฝ้าดูผลเมื่อนำมาศึกษาทางคลินิกในมนุษย์ “มันค่อนข้างน่าสนใจทีเดียว” “แต่เราจะต้องรอดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อโมเลกุลนี้นำมาทดสอบในอาสาสมัคร”

ออกซิเจนตัวร้ายที่หายไป
ยังไม่ทราบกลไกที่แท้จริงที่บักกี้บอลทำให้ mast cell หลั่งฮิสตามินลดลง “เรายังไม่ทราบแน่นอนว่าการหลั่งฮิสตามินนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร” Kepley กล่าว “เรารู้แต่เพียงว่ารีแอคทีฟออกซิเจนสปีชีส์จะเพิ่มขึ้นไปพร้อมๆกับการหลั่งฮิสตามิน” เขากล่าวเพิ่มเติม ดังนั้นทฤษฎีการทำงานของบักกี้บอลที่ทางทีมงานคาดการณ์ไว้คือการที่มันไปจับอนุมูลอิสระเอาไว้ ทำให้ยับยั้งการตอบสนองต่ออาการภูมิแพ้ได้

เราทราบกันดีว่าสารต้านอนุมูลอิสระมีประโยชน์ในการช่วยลดการตอบสนองต่ออาการภูมิแพ้ แต่มันก็ไม่สามารถนำมารักษาอาการเหล่านี้ได้ทั้งหมด

ความคิดที่นำอนุภาคขนาดนาโนเมตรมาใช้จัดการกับโรคภูมิแพ้นั้นจึงเป็น “แนวทางใหม่” ที่ยังไม่เคยมีมาก่อน Clifford Bassett แพทย์ผู้เชี่ยวชาญด้านภูมิคุ้มกัน แห่งวิทยาลัยโรคภูมิแพ้หอบหืดและภูมิคุ้มกันอเมริกัน ในเมืองนิวยอร์ก ให้ความเห็น “ภูมิคุ้มกันวิทยาระดับนาโนเทคโนโลยี (nanoimmunology) เพิ่งจะเกิดขึ้นเมื่อไม่กี่ปีทีผ่านมานี้เอง”
Kepley เชื่อมั่นว่างานวิจัยของเขาจะได้ประโยชน์ในการรักษาเพื่อนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในโรคภูมิแพ้และโรคภูมิต้านทานเนื้อเยื่อตัวเอง ได้แก่ โรคข้ออักเสบ ปัจจุบันเขากำลังดำเนินการที่จะศึกษาผลทางคลินิกในมนุษย์ เพื่อพิสูจน์ว่าบักกี้บอลอาจควบคุมโรคอย่างอื่นในระบบภูมิคุ้มกันได้ เช่น ไข้ละอองฟาง (hay fever) หอบหืด และ มัลติเปิ้ล สเคลอโรซิส (multiple sclerosis) หรือโรคปลอกหุ้มเส้นประสาทหลุดลอก

References (ในข่าว)
Dugan, L. L. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 94 , 9434-9439 (1997).
Ryan, J. J. et al. J. Immunol. 179 , 665-672 (2007).

ที่มา
http://www.nature.com/news/2007/070702/full/070702-16.html


ดิน น้ำ ลม ไฟ

 

ถ้าจะถามว่าพลังงานนิวเคลียร์ ดีหรือร้ายอย่างไร ผู้คนส่วนหนึ่งอาจบอกว่า อันตราย! มหันตภัย ! หรือไฟประลัยกัลป์ล้างโลก !!!

แต่คงมีอีกหลายๆ คน บอกว่า ไม่รู้ซี ไม่เคยรู้จัก ความจริงเป็นอย่างไรก็ไม่รู้

คนในกลุ่มหลังนี้แหละ ที่ผมเห็นว่าเป็นผู้ที่มีเหตุ มีผล เพราะในเมื่อยังไม่รู้ ไม่เข้าใจ ก็ตอบตามความจริง ในขณะนั้น

หากพูดถึงหลักทางศาสนา ก็เข้ากับหลักการของศาสนาพุทธที่พระบรมศาสดาตรัสสอนมิให้เชื่อเรื่องราวต่างๆ ๑.โดยฟังตามกันมา ๒.โดยนำสืบกันมา ๓.โดยตื่นข่าวลือ ๔.โดยอ้างตำรา ๕.โดยนึกเดาเอา ๖.โดยคาดคะเน ๗.โดยตรึกตามอาการ ๘.โดยความพอใจว่าชอบแก่ความเห็นของตน ๙.โดยเห็นว่าพอเชื่อได้ ๑๐.โดยเห็นว่าผู้พูดเป็นครูของเรา แต่ให้สอบสวนจนรู้ได้ด้วยตนเอง (กาลามสูตร)

เรื่องราวของรังสีและนิวเคลียร์นั้น เป็นเรื่องทางวิทยาศาสตร์และเป็นความจริงตามธรรมชาติ ที่ไม่ยากต่อการทำความเข้าใจ หากได้สอบสวนทวนความจนรู้ได้ชัดเจน แต่นั่นก็คงหมายความว่า เราจะต้องรับฟังข้อมูลจากผู้รู้ต่างๆ ต้องใคร่ครวญหาเหตุผล ต้องเรียนรู้ตามครูสอน จนกระทั่งสรุปรู้แจ้งด้วยตนเองในที่สุด

ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงคำว่า พลังงานนิวเคลียร์ ส่วนหนึ่งที่พึงนำมาสอบสวนให้รู้ ก็คือ ให้รู้ว่า นิวเคลียร์นั้น คืออะไร มีประโยชน์ มีโทษ อย่างไร มีความจำเป็นจะต้องใช้ประโยชน์หรือไม่ และถ้าหากคิดจะใช้งานจะทำอย่างไร ให้ปลอดภัย

เคยเห็นกลอนบทหนึ่งกล่าวถึง รังสีและพลังงานนิวเคลียร์ไว้ซึ่งเมื่ออ่านแล้ว ทำให้สนใจใคร่รู้เกี่ยวกับรังสีขึ้นมาทันที บทกลอนนั้นมีอยู่ว่า

" เหตุเพราะว่ารังสีมองไม่เห็น
จึงเกิดเป็นเรื่องถกเถียงกันมากหลาย
บ้างก็ว่ารังสีอันตราย
ก่อเกิดเหตุเลวร้ายต่อผู้คน
แท้ที่จริงรังสีมีประโยชน์
มิใช่โทษดังว่าอย่าฉงน
หากรู้จักหลักการใช้ไร้กังวล
บังเกิดผลดีตลอดและปลอดภัย "

รังสี ก็คือพลังงานรูปแบบหนึ่ง ซึ่งมีทั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือกระแสของ"จุลอนุภาค" (sub-particle)ที่วิ่งด้วยความเร็วสูงใกล้เคียงกับความเร็วของแสง

พลังงานนิวเคลียร์หรือพลังงานปรมาณู (nuclear energy/ atomic energy) มีความหมายเดียวกันคือ พลังงานไม่ว่าในลักษณะใด ซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยออกมาเมื่อมีการแยก รวมหรือแปลงนิวเคลียสของอะตอมพลังงานเหล่านั้นอาจเป็นพลังงานรังสีและพลังงานความร้อนอันมีผลโดยตรงจากการที่มวลสารเปลี่ยนสภาพเป็นพลังงานตามทฤษฎีสัมพัทธภาพแห่งสสารและพลังงาน ( E=mc2) ของ ไอน์สไตน์การเกิดพลังงานนิวเคลียร์นั้นมีได้ ๒ กรณี คือเกิดจากการที่สารกัมมันตรังสีสลายตัว(radioactive decay) และมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์(nuclear reaction)

การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี (Radioactive Decay) ได้แก่ สารรังสีหรือสารกัมมันตรังสีที่มีองค์ประกอบส่วนหนึ่งที่มีลักษณะเป็นไอโซโทปที่มีโครงสร้างปรมาณูไม่คงตัว จะสลายตัวโดยการปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปแบบของ รังสีแอลฟา บีตา และรังสีแกมมา รูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมากกว่าหนึ่งรูปพร้อมๆ กัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์จำแนกได้ ๓ ลักษณะ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชัน (Nuclear Fission Reaction) จากการแตกตัวของนิวเคลียสของไอโซโทปของธาตุเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เช่น ยูเรเนียม, พลูโตเนียม เมื่อถูกชนด้วยนิวตรอนแล้วแตกออกเป็นสองเสี่ยง พร้อมกับมีอนุภาครังสีและพลังงานจำนวนมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมาด้วย ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion Reaction) คือการหลอมตัวของนิวเคลียส ของอะตอมธาตุเบาๆ เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม รวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสของธาตุที่หนักขึ้น พร้อมกันนั้นก็มีอนุภาครังสีและพลังงานมหาศาลออกมาด้วย
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion Reaction) คือการหลอมตัวของนิวเคลียส ของอะตอมธาตุเบาๆ เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม รวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสของธาตุที่หนักขึ้น พร้อมกันนั้นก็มีอนุภาครังสีและพลังงานมหาศาลออกมาด้วย ปฏิกิริยาฟิวชันคือปฏิกิริยาที่เกิดในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ทั้งหลายซึ่งทำให้มีพลังงานมหาศาลกระจายออกมาสู่ห้วงจักรวาลนั่นเอง
ที่น่าสนใจก็คือว่า พลังงานนิวเคลียร์และรังสีนั้นสามารถนำไปใช้งานอะไรได้บ้าง
เหตุที่มีการนำรังสีไปใช้ในรังสีที่ใช้ในกิจการต่างๆ ก็เพราะรังสีมีคุณสมบัติพิเศษที่ทำให้มนุษย์นำไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น ความสามารถในการแทรกซึมไปยังที่ต่างๆ ความสามารถในการเกิดปฏิกิริยากับสิ่งมีชีวิต ความสามารถในการทำให้สสารเกิดเป็นไอออน และจากการที่รังสีมีพลังงานในตัวเอง

ซึ่งถ้าจะยกเฉพาะหัวข้อการใช้ประโยชน์จากรังสีและสารกัมมันตรังสีแยกเป็นกลุ่มๆ ก็สามารถจำแนกได้ดังนี้

การใช้สารรังสีในลักษณะของสารติดตาม (Radiation Tracer Material) ซึ่งมีการใช้งานอาทิเช่น

- การใช้สารกัมมันตรังสีวินิจฉัยอาการโรค
- การใช้สารกัมมันตรังสีเป็นสารติดตามในการศึกษาวิจัย
- การใช้สารกัมมันตรังสีเป็นสารติดตามในการเกษตร

- การใช้สารกัมมันตรังสีเป็นสารติดตามในอุตสาหกรรม เช่น การวัดอัตราการไหลของของไหลในท่อ, การหารอยรั่ว, การหาอัตราส่วนการผสมสารและการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม การที่สสารมีผลทำให้รังสีเปลี่ยนแปลง (Material affect Radiation) มีการใช้ประโยชน์อาทิ - การวัดความหนา และความหนาแน่นของวัสดุ
- การตรวจวัดระดับของเหลวในภาชนะปิด
- การหาความชื้นในดิน
- การถ่ายภาพทางรังสี
การที่รังสีไปทำให้สสารเกิดการเปลี่ยนแปลง (Radiation affect Material) ใช้ในงาน
- การใช้สารกัมมันตรังสีในการรักษาโรค เช่นการฉายรังสีรักษามะเร็งจากระยะไกล, การฝังสารกัมมันตรังสี, การฉีดเข้าเส้นเลือดหรือการดื่ม
- การวิเคราะห์ธาตุด้วยวิธีนิวตรอนแอคติเวชัน
- การวิเคราะห์ธาตุโดยเทคนิคเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนซ์
- การฉายรังสีเพื่อถนอมอาหาร
- การฉายรังสีเพื่อปรับปรุงพันธุ์พืช
- การฉายรังสีเพื่อเพื่อฆ่าเชื้อในเครื่องมือการแพทย์
- การฉายรังสีเพื่อปรับปรุงคุณภาพวัสดุ เช่นยางธรรมชาติ และไม้เนื้ออ่อนเป็นต้น
การใช้สารกัมมันตรังสีเป็นแหล่งพลังงาน (Energy resources)
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งทำจากสารรังสี (Nuclear Batteries)
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (Nuclear Power Plant)

เมื่อรู้จักคุณของรังสีและสารกัมมันตรังสี ก็ควรจะเข้าใจถึงภัยหรือโทษของรังสีบ้าง เมื่อรังสีวิ่งเข้าชนสสารใดๆ ก็จะส่งถ่ายพลังงานเข้าสู่สสารนั้น หากสสารเป็นของแข็ง เช่น อิฐ หิน ดิน ทราย ก็จะมีการดูดซึมพลังงาน โดยไม่เห็นผลกระทบใดๆ ออกมา แต่ถ้ารังสีเข้าไปสู่เนื้อเยื่อของสิ่งที่มีชีวิต ซึ่งมีน้ำเป็นองค์ประกอบ พลังงานรังสีอาจมีผลกระทบได้ โดยอาจมีการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของเซลล์ที่มีชีวิตนั้นๆ ได้ อาทิเช่นรังสีในระดับความแรงรังสีต่ำๆ จัดเป็นเชื้อก่อมะเร็งในระดับอ่อนๆ แต่ก็ไม่มีข้อยืนยันที่ชัดเจนว่าความแรงรังสีเท่าใด จึงก่อมะเร็งได้

ส่วนรังสีระดับรังสีสูงเมื่อตกกระทบถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิต อาจทำให้เซลล์ชำรุด ไม่สามารถกลับคืนดีได้ ซึ่งจะทำให้เนื้อเยื่อของร่างกายผิดปกติ เช่น อาจเกิดอาการ ผิวหนังแดง ช้ำหรือไหม้ เซลล์เม็ดโลหิตลดน้อยลง เป็นต้น

เรื่องรังสีและพลังงานนิวเคลียร์นั้นเป็นเรื่องที่ "รังสี" เชื่อว่าประชาชนโดยทั่วไป ไม่ว่าชาวชนชาติไหนๆ ก็ตามยังมีความเข้าใจน้อยมาก ไม่ว่าจะเป็นประเทศที่มีความก้าวหน้าเพียงไรก็ตาม ทางการประเทศที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต่างๆ จึงจำเป็นต้องมีการประชาสัมพันธ์และพยายามที่จะสื่อสารความรู้ด้านนิวเคลียร์ต่อประชาชนอยู่เสมอ ประเทศที่ไม่ได้มีความมุ่งมั่นที่จะนำพลังงานนิวเคลียร์มาเป็นต้นกำเนิดพลังงานอย่างประเทศไทยเท่านั้นที่ไม่ได้เอาจริงเอาจังกับการสร้างความเข้าใจต่อประชาชน

ในปัจจุบันคนไทยมักจะได้รับรู้เรื่องรังสีและพลังงานนิวเคลียร์จากสื่อสารมวลชน โดยเฉพาะสื่อสิ่งพิมพ์ ในแง่มุมด้านลบ เช่นเรื่องราวน่าหวาดกลัวจากกากกัมมันตรังสี เรื่องราวอุบัติเหตุด้านนิวเคลียร์ ฯลฯ

เป็นเรื่องที่ไม่น่าประหลาดใจเลยที่ประชาชนกลัวรังสี เพราะ มนุษย์ปุถุชน ไม่สามารถมองเห็น ได้กลิ่น สัมผัสแตะต้อง และแม้แต่รู้สึกถึงได้

ผลจากรังสีนั้นไม่ได้เห็นผลในทันทีทันใด และกล่าวกันว่าอาจส่งผลให้เป็นหมัน หรือมีผลทางกรรมพันธุ์ได้

ประชาชนนั้นยังขาดความเข้าใจในเรื่องรังสีตามธรรมชาติขาดความเข้าใจด้านความเสี่ยงจากรังสี และแม้กระทั่งเรื่องการใช้ประโยชน์จากพลังงานและเทคโนโลยีนิวเคลียร์

ดังนั้นประชาชนควรจะได้รับการศึกษา ให้รู้ว่ารังสีนั้นคืออะไร มีอันตรายมากน้อยเพียงใด มีความเสี่ยงภัยอย่างไรบ้างและถ้านำมาใช้งานให้ปลอดภัยแล้วจะเป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติและมนุษยชนเพียงไร

เรื่องราวของรังสีและพลังงานนิวเคลียร์แท้จริงก็คือเรื่องธรรมชาติ เหมือนวิทยาศาสตร์อื่นๆ มนุษยชนในปัจจุบันมิได้เป็น "พระเจ้า" ที่สร้างโลก สร้างสสารหรือวัสดุพิเศษใหม่ๆ ขึ้นมา มนุษยชาติในปัจจุบัน นำ ดิน น้ำ ลม ไฟ มาศึกษาและปรุงแต่งเสียใหม่ ให้เห็นภาพโลกที่ใหม่ และทันสมัยมากยิ่งขึ้นๆเท่านั้นเอง

ที่มา: หนังสือนิวเคลียร์กับสังคมไทย โดย ปฐม แหยมเกตุ รองเลขาธิการ สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ


ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับ UPS

ความหมายของ UPS
UPS เป็นคำย่อมาจากคำว่า Uninterruptible Power Supply หรือ "เครื่องสำรองไฟฟ้าและปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ" ถ้าแปลตรงตัว หมายถึง แหล่งจ่ายพลังงานต่อเนื่อง
อาจกล่าวได้ว่า UPS ก็คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่สามารถทำการจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ได้อย่างต่อเนื่องแม้ในเวลาที่เกิดไฟดับหรือเกิดปัญหาแรงดันไฟฟ้าผันผวนผิดปกติ โดย UPS จะทำการปรับระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่อยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์
UPS มีหน้าที่หลัก คือ ป้องกันความเสียหายที่สามารถเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ (โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เชื่อมต่อ) อันมีสาเหตุจากความผิดปกติของพลังงานไฟฟ้า เช่น ไฟตก, ไฟดับ, ไฟกระชากและไฟเกิน เป็นต้น รวมถึงมีหน้าที่ในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่ให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์เมื่อเกิดปัญหาทางไฟฟ้า

หลักการทำงานทั่วไปของ UPS
โดยทั่วไปแล้ว เมื่อ UPS รับพลังงานไฟฟ้าเข้ามา ไม่ว่าคุณภาพไฟฟ้าจะเป็นอย่างไรก็จะสามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เป็นปกติ รวมถึงทำการจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งหลักการของ UPS ก็คือ ใช้วิธีการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แล้วเก็บสำรองไว้ในแบตเตอรี่ส่วนหนึ่ง และในกรณีที่เกิดปัญหาทางไฟฟ้า (เช่น ไฟดับ หรือคุณภาพไฟฟ้าผิดปกติ เป็นต้น) อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าที่รับมาได้ UPS ก็จะเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่ ให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แล้วจึงจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าตามปกติ

ส่วนประกอบสำคัญของ UPS
UPS ประกอบไปด้วย

  1. เครื่องประจุแบตเตอรี่ (Charger) หรือ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า AC เป็น DC (Rectifier) ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้า AC จากระบบจ่ายไฟ แปลงเป็นกระแสไฟฟ้า DC จากนั้นประจุเก็บไว้ในแบตเตอรี่
  2. เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) ทำหน้าที่รับกระแสไฟฟ้า DC จากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า AC เป็น DC หรือแบตเตอรี่ และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า AC สำหรับใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์
  3. แบตเตอรี่ (Battery) ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำรองไว้ใช้ในกรณีเกิดปัญหาทางไฟฟ้า โดยจะจ่ายกระแสไฟฟ้า DC ให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าในกรณีที่ไม่สามารถรับกระแสไฟฟ้า AC จากระบบจ่ายไฟได้
  4. ระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) ทำหน้าที่ปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่และสม่ำเสมออยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า
ประโยชน์ของ UPS
UPS สามารถช่วยป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ (โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ) อันเนื่องมาจากกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติได้ (เช่น จากความบกพร่องของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าเอง หรือปรากฏการณ์ธรรมชาติ - ฝนตกฟ้าคะนอง พายุฝน หรือจากการรบกวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าในอาคารที่ใช้กระแสไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ) ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติในแต่ละประเภท อาจก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ ได้ โดย UPS จะทำหน้าที่ป้องกัน ดังนี้
  • จ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ เมื่อเกิดไฟดับหรือไฟตก เพื่อให้มีเวลาสำหรับการ Save ข้อมูล และไม่ทำให้ floppy disk และ hard disk เสีย
  • ปรับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ เมื่อเกิดปัญหาทางไฟฟ้า เช่น ไฟตก, ไฟดับ, ไฟกระชาก และไฟเกิน เป็นต้น
  • ป้องกันสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่สามารถสร้างความเสียหายต่อข้อมูลและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้
ชนิดของ UPS
UPS แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้
  1. Offline UPS หรือ Standby UPS

สภาวะไฟฟ้าปกติ อุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) จะได้รับพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้าโดยตรง ในขณะเดียวกัน เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) จะทำการประจุกระแสไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่ไปด้วย แต่เวลาที่ไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่จะจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าและจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยใช้ตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สำหรับเลือกแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าระหว่างระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าหรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
กรณีที่สภาวะไฟฟ้าปกติหรือกระแสไฟฟ้าผิดปกติเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สั้นมากจนตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สลับแหล่งจ่ายไฟฟ้าไม่ทัน พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าจะมาจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้น ถ้าคุณภาพไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าไม่ดี (เช่น ไฟตก, ไฟดับ, ไฟกระชาก หรือมีสัญญาณรบกวน ฯลฯ) อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะได้รับพลังงานไฟฟ้าคุณภาพไม่ดีเช่นเดียวกัน
เนื่องจาก UPS ชนิดนี้ถูกออกแบบให้ป้องกันกรณีเกิดไฟดับเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ไม่สามารถป้องกันปัญหาแรงดันไฟฟ้าที่ผันผวนและสัญญาณรบกวนได้ จึงทำให้มีราคาถูกกว่า UPS ชนิดอื่นๆ และไม่เหมาะกับการใช้งานในบางพื้นที่ เช่น สถานที่ใกล้แหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า อาทิ เขื่อน, สถานีไฟฟ้า และสถานีไฟฟ้าย่อย เป็นต้น รวมถึงไม่เหมาะกับการใช้งานในประเทศไทยด้วย เนื่องจากเกิดไฟตกบ่อยครั้ง

คุณสมบัติของ Offline UPS หรือ Standby UPS

  • ราคาถูก
  • ป้องกันปัญหาไฟดับได้เพียงอย่างเดียว
  • ไม่เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดไฟฟ้า, สถานีไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรม ฯลฯ
  • อายุการใช้งานของแบตเตอรี่และ UPS สั้น
     
  1. Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer

จากผังแสดงการทำงาน จะพบว่า มีความคล้ายคลึงกับ Offline UPS มาก แต่จะมีส่วนที่เพิ่มขึ้นมา คือ ระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) ในขณะที่สภาวะไฟฟ้าปกติ อุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) จะได้รับพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้า โดยผ่านระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัตินี้ ซึ่งจะมีหน้าที่รักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ ป้องกันปัญหาไฟตก, ไฟเกิน และไฟกระชาก เป็นต้น พร้อมกันนี้ เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) ก็จะทำการประจุกระแสไฟฟ้าเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อไฟฟ้าดับจะจ่ายพลังงานให้กับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) ทำการแปลงกระแสไฟฟ้า และจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยใช้ตัวสับเปลี่ยน (Transfer Switch) สำหรับเลือกแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าระหว่างระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติหรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
UPS ชนิดนี้ถูกพัฒนามาจาก Offline UPS โดยเพิ่มระบบป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงหรือต่ำอัตโนมัติ (Stabilizer) เพื่อป้องกันปัญหาทางไฟฟ้า ช่วยให้ UPS ไม่จำเป็นต้องจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองจากแบตเตอรี่ทุกครั้งที่ไฟตกหรือไฟเกินไม่มากนัก
Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer จัดได้ว่าเป็น UPS ที่นิยมมากที่สุดในประเทศไทยขณะนี้ ราคาไม่แพงและคุณภาพไฟฟ้าที่ได้อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

คุณสมบัติของ Online Protection UPS หรือ Line Interactive UPS with Stabilizer

  • ราคาไม่แตกต่างจาก Offline UPS หรือ Standby UPS
  • เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ที่มีความผันผวนของแรงดันไฟฟ้ามากๆ เช่น ประเทศไทย, พม่า, ฟิลิปปินส์ และอินโดนีเซีย ฯลฯ
  • ไม่เหมาะสำหรับนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความไวต่อคุณภาพของกระแสไฟฟ้ามากๆ เช่น เครื่องมือแพทย์และเครื่องจักรในโรงงาน ฯลฯ
  • มีระบบปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (Stabilizer) เพื่อป้องกันปัญหาไฟเกินและไฟตก
  • สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าบางอย่างที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ายังสามารถผ่านเข้าไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าได้
  • อายุการใช้งานของแบตเตอรี่และ UPS ยาวนาน
  1. True Online UPS

จากผังแสดงการทำงาน จะพบว่า True Online UPS เป็น UPS ที่มีศักยภาพสูงสุด กล่าวคือ เครื่องประจุกระแสไฟฟ้า (Charger) และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) จะทำงานตลอดเวลา ไม่ว่าคุณภาพไฟฟ้าจะเป็นอย่างไร ก็สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า (Load) ได้ตามปกติ ยกเว้นกรณีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเสีย จึงจะจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า (Main) จากการไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า (แต่ไม่ควรใช้งานต่อไปหากเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเสีย)
True Online UPS เป็น UPS ที่มีศักยภาพสูงที่สุดในจำนวน UPS ที่มีใช้งานอยู่ สามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าได้ทุกกรณี ไม่ว่าจะเป็น ไฟดับ, ไฟตก, ไฟเกิน หรือสัญญาณรบกวนใดๆ และให้คุณภาพไฟฟ้าที่ดี ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้ UPS ชนิดนี้มีราคาสูงกว่า UPS ชนิดอื่นๆ

คุณสมบัติของ True Online UPS

  • ราคาค่อนข้างสูง
  • มีศักยภาพสูงสุด สามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าได้ทุกกรณี
  • ไฟฟ้ากระแสสลับที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจะได้รับจาก UPS ชนิดนี้ จะเป็นไฟฟ้าที่มีคุณภาพสูง มีความเที่ยงตรงของระดับแรงดันไฟฟ้า และปราศจากสัญญาณรบกวนใดๆ
  • กรณีไฟฟ้าดับหรือขาดช่วง UPS จะนำพลังงานสำรองในแบตเตอรี่มาแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อจ่ายให้แก่อุปกรณ์ไฟฟ้าได้ในทันที

การนำ UPS ไปใช้งานด้านต่างๆ
หากการใช้งานใดที่มีจุดประสงค์เพื่อสำรองพลังงานไฟฟ้าสำหรับจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคอมพิวเตอร์ ในเวลาที่เกิดไฟดับหรือไฟตก หรือเพื่อปรับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ไม่เป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อเกิดปัญหาทางไฟฟ้า หรือเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่อาจสร้างความเสียหายต่อข้อมูลและอุปกรณ์ไฟฟ้า สามารถนำ UPS ไปใช้งานได้ เช่น

ระบบงานคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ เช่น เครื่องพิมพ์, จอ, ลำโพง และโมเด็ม ฯลฯ
สำนักงาน ระบบสื่อสาร, ระบบคอมพิวเตอร์, เครื่องจักร, อุปกรณ์สำนักงาน และอุปกรณ์ไฟฟ้า ฯลฯ
โรงงานอุตสาหกรรม ระบบสื่อสาร, ระบบคอมพิวเตอร์, เครื่องจักร, เครื่องมือ-เครื่องใช้, เครื่องมือตรวจวัด และอุปกรณ์ไฟฟ้า ฯลฯ
การแพทย์ เครื่องมือทางการแพทย์, เครื่องมือและอุปกรณ์ภายในห้องผ่าตัด ฯลฯ
สื่อสารและโทรคมนาคม อุปกรณ์สื่อสาร และห้องควบคุมระบบโทรคมนาคม ฯลฯ
การจัดการและประมวลผลข้อมูล ระบบประมวลผลและรายงานข้อมูลของธนาคารและตลาดหุ้น ฯลฯ
บ้านพักอาศัย อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิด เช่น โทรทัศน์, เครื่องเสียง, เครื่องรับวิทยุ และพัดลม ฯลฯ รวมถึงคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
หมายเหตุ: อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ ที่จะนำมาใช้กับ UPS จะต้องใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าหรือเท่ากับความสามารถในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าของ UPS ที่ต่ออยู่

ความรู้เกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์

ความหมายของ Solar Cell หรือ PV
Solar Cell หรือ PV มีชื่อเรียกกันไปหลายอย่าง เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์สุริยะ หรือเซลล์ photovoltaic ซึ่งต่างก็มีที่มาจากคำว่า Photovoltaic โดยแยกออกเป็น photo หมายถึง แสง และ volt หมายถึง แรงดันไฟฟ้า เมื่อรวมคำแล้วหมายถึง กระบวนการผลิตไฟฟ้าจากการตกกระทบของแสงบนวัตถุที่มีความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง แนวความคิดนี้ได้ถูกค้นพบมาตั้งแต่ ปี ค.ศ. 1839 แต่เซลล์แสงอาทิตย์ก็ยังไม่ถูกสร้างขึ้นมา จนกระทั่งใน ปี ค.ศ. 1954 จึงมีการประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ และได้ถูกนำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับดาวเทียมในอวกาศ เมื่อ ปี ค.ศ. 1959 ดังนั้น สรุปได้ว่า
เซลล์แสงอาทิตย์ คือ สิ่งประดิษฐ์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน (Silicon), แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ (Gallium Arsenide), อินเดียม ฟอสไฟด์ (Indium Phosphide), แคดเมียม เทลเลอไรด์ (Cadmium Telluride) และคอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ (Copper Indium Diselenide) เป็นต้น ซึ่งเมื่อได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงก็จะเปลี่ยนเป็นพาหะนำไฟฟ้า และจะถูกแยกเป็นประจุไฟฟ้าบวกและลบเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อนำขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ต่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง กระแสไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่อุปกรณ์เหล่านั้น ทำให้สามารถทำงานได้

 

ชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์
แบ่งตามวัสดุที่ใช้เป็น 3 ชนิดหลักๆ คือ
  1. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Monocrystalline Silicon Solar Cell และชนิดผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell) ลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมาก
  2. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous Silicon Solar Cell) ลักษณะเป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน (0.0005 มม.) น้ำหนักเบามาก และประสิทธิภาพเพียง 5-10%
  3. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำอื่นๆ เช่น แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์, แคดเมียม เทลเลอไรด์ และคอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ เป็นต้น มีทั้งชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline) และผลึกรวม (Polycrystalline) เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ จะให้ประสิทธิภาพสูงถึง 20-25%

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ตัวอย่าง
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 4 นิ้ว จะให้กระแสไฟฟ้าประมาณ 2-3 แอมแปร์ และให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดประมาณ 0.6 โวลต์ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ไม่มากนัก ดังนั้นเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้ามากเพียงพอสำหรับใช้งาน จึงมีการนำเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆ เซลล์มาต่อกันเป็น เรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Modules) ลักษณะการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่ว่าต้องการกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า

  • การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบขนาน จะทำให้ได้กระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้น
  • การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนุกรม จะทำให้ได้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า

       
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว

       
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)

       
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

  • ใช้พลังงานจากธรรมชาติ คือ แสงอาทิตย์ ซึ่งสะอาดและบริสุทธิ์ ไม่ก่อปฏิกิริยาที่จะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ
  • เป็นการนำพลังงานจากแหล่งธรรมชาติมาใช้อย่างคุ้มค่าและไม่มีวันหมดไปจากโลกนี้
  • สามารถนำไปใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ทุกพื้นที่บนโลก และได้พลังงานไฟฟ้าใช้โดยตรง
  • ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอื่นใดนอกจากแสงอาทิตย์ รวมถึงไม่มีการเผาไหม้ จึงไม่ก่อให้เกิดมลภาวะด้านอากาศและน้ำ
  • ไม่เกิดของเสียขณะใช้งาน จึงไม่มีการปล่อยมลพิษทำลายสิ่งแวดล้อม
  • ไม่เกิดเสียงและไม่มีการเคลื่อนไหวขณะใช้งาน จึงไม่เกิดมลภาวะด้านเสียง
  • เป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ และไม่มีชิ้นส่วนใดที่มีการเคลื่อนไหวขณะทำงาน จึงไม่เกิดการสึกหรอ
  • ต้องการการบำรุงรักษาน้อยมาก
  • อายุการใช้งานยืนยาวและประสิทธิภาพคงที่
  • มีน้ำหนักเบา ติดตั้งง่าย เคลื่อนย้ายสะดวกและรวดเร็ว
  • เนื่องจากมีลักษณะเป็นโมดูล จึงสามารถประกอบได้ตามขนาดที่ต้องการ
  • ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

อุปกรณ์สำคัญของระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง จึงนำกระแสไฟฟ้าไปใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น หากต้องการนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับหรือเก็บสะสมพลังงานไว้ใช้ต่อไป จะต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ อีก โดยรวมเข้าเป็นระบบที่ผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์สำคัญๆ มีดังนี้

  1. แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Module) ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสตรงและมีหน่วยเป็นวัตต์ (Watt) มีการนำแผงเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆ เซลล์มาต่อกันเป็นแถวหรือเป็นชุด (Solar Array) เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าใช้งานตามที่ต้องการ โดยการต่อกันแบบอนุกรม จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า และการต่อกันแบบขนาน จะเพิ่มพลังงานไฟฟ้า หากสถานที่ตั้งทางภูมิศาสตร์แตกต่างกัน ก็จะมีผลให้ปริมาณของค่าเฉลี่ยพลังงานสูงสุดในหนึ่งวันไม่เท่ากันด้วย รวมถึงอุณหภูมิก็มีผลต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้า หากอุณหภูมิสูงขึ้น การผลิตพลังงานไฟฟ้าจะลดลง

     
  2. เครื่องควบคุมการประจุ (Charge Controller) ทำหน้าที่ประจุกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าสู่แบตเตอรี่ และควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าให้มีปริมาณเหมาะสมกับแบตเตอรี่ เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ รวมถึงการจ่ายกระแสไฟฟ้าออกจากแบตเตอรี่ด้วย ดังนั้น การทำงานของเครื่องควบคุมการประจุ คือ เมื่อประจุกระแสไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่จนเต็มแล้ว จะหยุดหรือลดการประจุกระแสไฟฟ้า (และมักจะมีคุณสมบัติในการตัดการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า กรณีแรงดันของแบตเตอรี่ลดลงด้วย) ระบบพลังงานแสงอาทิตย์จะใช้เครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าในกรณีที่มีการเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่เท่านั้น

     
  3. แบตเตอรี่ (Battery) ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ใช้เวลาที่ต้องการ เช่น เวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ เวลากลางคืน หรือนำไปประยุกต์ใช้งานอื่นๆ แบตเตอรี่มีหลายชนิดและหลายขนาดให้เลือกใช้งานตามความเหมาะสม

     
  4. เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) ทำหน้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าจากกระแสตรง (DC) ที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อให้สามารถใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ Sine Wave Inverter ใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับทุกชนิด และ Modified Sine Wave Inverter ใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ไม่มีส่วนประกอบของมอเตอร์และหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เป็น Electronic ballast

     
  5. ระบบป้องกันฟ้าผ่า (Lightning Protection) ทำหน้าที่ป้องกันความเสียหายที่เกิดกับอุปกรณ์ไฟฟ้าเมื่อฟ้าผ่า หรือเกิดการเหนี่ยวนำทำให้ความต่างศักย์สูง ในระบบทั่วไปมักไม่ใช้อุปกรณ์นี้ จะใช้สำหรับระบบขนาดใหญ่และมีความสำคัญเท่านั้น รวมถึงต้องมีระบบสายดินที่มีประสิทธิภาพด้วย

การประยุกต์ใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ในด้านต่างๆ
การนำพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานจากธรรมชาติมาทดแทนพลังงานรูปแบบอื่นๆ ได้รับความสนใจและเป็นที่นิยมมากขึ้น สามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์อย่างมากมายในการดำรงชีวิต รวมถึงไม่เป็นการทำลายสิ่งแวดล้อม เช่น

บ้านพักอาศัย ระบบแสงสว่างภายในบ้าน, ระบบแสงสว่างนอกบ้าน (ไฟสนาม, ไฟโรงจอดรถ และโคมไฟรั้วบ้าน ฯลฯ), อุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่างๆ , ระบบเปิด-ปิดประตูบ้าน, ระบบรักษาความปลอดภัย, ระบบระบายอากาศ, เครื่องสูบน้ำ, เครื่องกรองน้ำ และไฟสำรองยามฉุกเฉิน ฯลฯ
ระบบสูบน้ำ อุปโภค, สาธารณูปโภค, ฟาร์มเลี้ยงสัตว์, เพาะปลูก, ทำสวน-ไร่, เหมืองแร่ และชลประทาน ฯลฯ
ระบบแสงสว่าง โคมไฟป้ายรถเมล์, ตู้โทรศัพท์, ป้ายประกาศ, สถานที่จอดรถ, แสงสว่างภายนอกอาคาร และไฟถนนสาธารณะ ฯลฯ
ระบบประจุแบตเตอรี่ ไฟสำรองไว้ใช้ยามฉุกเฉิน, ศูนย์ประจุแบตเตอรี่ประจำหมู่บ้านในชนบทที่ไม่มีไฟฟ้าใช้, แหล่งจ่ายไฟสำหรับใช้ในครัวเรือนและระบบแสงสว่างในพื้นที่ห่างไกล ฯลฯ
ทำการเกษตร ระบบสูบน้ำ, พัดลมอบผลผลิตทางการเกษตร และเครื่องนวดข้าว ฯลฯ
เลี้ยงสัตว์ ระบบสูบน้ำ, ระบบเติมออกซิเจนในบ่อน้ำ (บ่อกุ้งและบ่อปลา) และแสงไฟดักจับแมลง ฯลฯ
อนามัย ตู้เย็น/กล่องทำความเย็นเพื่อเก็บยาและวัคซีน, อุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์ สำหรับหน่วยอนามัย, หน่วยแพทย์เคลื่อนที่ และสถานีอนามัย ฯลฯ
คมนาคม สัญญาณเตือนทางอากาศ, ไฟนำร่องทางขึ้น-ลงเครื่องบิน, ไฟประภาคาร, ไฟนำร่องเดินเรือ, ไฟสัญญาณข้ามถนน, สัญญาณจราจร, โคมไฟถนน และโทรศัพท์ฉุกเฉิน ฯลฯ
สื่อสาร สถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟ, อุปกรณ์โทรคมนาคม, อุปกรณ์สื่อสารแบบพกพา (เช่น วิทยุสนามของหน่วยงานบริการและทหาร) และสถานีตรวจสอบอากาศ ฯลฯ
บันเทิงและพักผ่อนหย่อนใจ แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับบ้านพักตากอากาศในพื้นที่ห่างไกล, ระบบประจุแบตเตอรี่แบบพกพาติดตัวไปได้ และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ให้ความบันเทิง ฯลฯ
พื้นที่ห่างไกล ภูเขา, เกาะ, ป่าลึก และพื้นที่สายส่งการไฟฟ้าเข้าไม่ถึง ฯลฯ
อวกาศ ดาวเทียม

ไฟฟ้าคืออะไร

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่อยู่รอบๆ ตัวเรา ไม่ว่าจะเป็น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์สำนักงาน ตลอดจนเครื่องมือ เครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม ล้วนแต่ต้องอาศัยพลังงานจากไฟฟ้าทั้งสิ้น ดังนั้น เราควรมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับไฟฟ้าให้มากยิ่งขึ้น

คำถามแรกที่ต้องค้นหาคำตอบก็คือ "ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร"

วัตถุ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก แล้ว "อะตอมคืออะไร" คำถามนี้ต้องเกิดขึ้นแน่นอน ดังนั้นจะขออธิบายสั้นๆ ว่า
อะตอมเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากๆ เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณหนึ่งในร้อยล้านเซนติเมตร อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส จำนวนอิเล็กตรอนของอะตอมแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน จึงทำให้คุณสมบัติของอะตอมนั้นๆ แตกต่างกันไปด้วย
 

ภายในนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน จำนวนโปรตอนจะเท่ากับจำนวนของอิเล็กตรอน ทั้งอิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีไฟฟ้า อิเล็กตรอนมีไฟฟ้าลบและปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอนของอะตอมใดๆ จะมีขนาดเท่ากันหมด ส่วนโปรตอนมีไฟฟ้าบวกและปริมาณไฟฟ้าบวกของโปรตอน 1 ตัวจะเท่ากับปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน 1 ตัว
อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมด้วยวงจรที่แน่นอน เป็นเพราะมีแรงดึงดูดระหว่างไฟฟ้าบวกของโปรตอนและไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน ด้วยแรงดึงดูดนี้เองที่ทำให้อิเล็กตรอนติดอยู่กับอะตอม อิเล็กตรอนจึงหลุดไปจากอะตอมไม่ได้ แต่อิเล็กตรอนตัวที่อยู่วงโคจรนอกสุดซึ่งห่างจากนิวเคลียสมากมีแรงดึงดูดน้อย เมื่อมีอิทธิพลจากภายนอกเข้ามารบกวน อิเล็กตรอนจึงหลุดพ้นจากวงโคจรนั้นได้ และสามารถเคลื่อนไหวอย่างอิสระระหว่างอะตอมได้ ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่างๆ ทางไฟฟ้า วัตถุใดที่มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมาก จะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้า แต่ถ้ามีจำนวนน้อยจะมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า

วัตถุทุกชนิดประกอบด้วยอะตอมที่มีไฟฟ้า ดังนั้น วัตถุทุกชนิดควรมีไฟฟ้าด้วย ภายในอะตอมของวัตถุนั้นมีปริมาณไฟฟ้าบวกและลบเท่ากัน แรงกระทำจากไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบจึงหักล้างกันพอดี สภาพเช่นนี้เรียกว่า สภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า (ทั้งไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบยังคงมีอยู่ในจำนวนที่เท่ากัน)

เหตุการณ์ที่แสดงให้เห็นชัดเจนว่าวัตถุมีไฟฟ้า คือ การเกิดไฟฟ้าสถิตย์ เช่น เมื่อเรานำวัตถุสองชนิดมาถูกัน จะเกิดไฟฟ้าสถิตย์ขึ้น อธิบายได้ว่า อิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ภายในวัตถุชนิดหนึ่งเคลื่อนไหวรุนแรงมากขึ้นจนสามารถหลุดพ้นจากแรงยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอมและกระโดดไปอยู่ในวัตถุอีกชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนในวัตถุชนิดแรกมีจำนวนลดลง จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าบวกออกมา ในขณะเดียวกันวัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนอิสระจะทำให้มีไฟฟ้าลบมากกว่า จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าลบออกมา

โดยทั่วไป การที่วัตถุเกิดไฟฟ้าขึ้นเรียกว่า วัตถุนั้นมีประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้ามีทั้งประจุบวกและประจุลบ ประจุไฟฟ้าแสดงถึงปริมาณไฟฟ้า มีหน่วยเป็น คูลอมบ์ (Coulomb)
 


ความรู้เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
  • ไฟฟ้ากระแสตรง (DC)
  • ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสตรง

คือ แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ไม่มีการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสในช่วงการจ่าย

ตัวอย่าง เช่น แบตเตอรี่และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ฯลฯ

แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ

คือ แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสในช่วงการจ่ายเป็นระยะๆ กระแสสลับที่แท้จริงมีลักษณะเป็นรูปคลื่นที่ความถี่ 50 Hz หรือ 60 Hz

ตัวอย่าง เช่น ไฟฟ้าจากระบบสายส่งการไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการใช้
กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้ คำนวณได้จาก ความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ใช้ไป

กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับจะมีความซับซ้อนมากกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง เพราะทิศทางการไหลของกระแสจะเปลี่ยนไปเมื่อเวลาเปลี่ยนแปลงไป ด้งนั้น การหาค่าความต่างศักย์หรือแรงดันไฟฟ้าและค่ากระแส จึงต้องคิดในรูปของรากของกำลังสองเฉลี่ย (RMS) เพื่อกำจัดการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแส

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้กำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

Linear load ตัวอย่างเช่น หลอดไส้ (Incandescent lamp)
Non-linear load ตัวอย่างเช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์, อิเล็กทรอนิกส์บัลลาสต์, คอมพิวเตอร์, จอคอมพิวเตอร์ และโทรทัศน์ เป็นต้น

อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละประเภทจะมีลักษณะของการใช้กระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน
ภาพต่อไปนี้แสดงคุณสมบัติของการใช้กระแสไฟฟ้าของ Linear load และ Non-linear load
 

วัตต์ และวีเอ คืออะไร

วัตต์ (Watt)  คือ หน่วยของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
วีเอ (VA) คือ หน่วยของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับ Non-linear load

ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ เป็น Non-linear load หน่วยในการวัดค่ากำลังไฟฟ้าจึงเป็น วีเอ (VA)
UPS เป็นอุปกรณ์ที่จ่ายไฟฟ้าให้กับคอมพิวเตอร์ในขณะที่ไฟฟ้ามีปัญหา ดังนั้น จึงควรใช้หน่วยในการวัดค่ากำลังไฟฟ้าจึงควรใช้หน่วยเดียวกัน คือ วีเอ (VA)

  • การวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวัตต์
    ในการวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับของอุปกรณ์ไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Power meter ซึ่งจะวัดแรงดันและกระแสในเวลาเดียวกัน และคำนวณกำลังไฟฟ้าเป็นหน่วยวัตต์
    ภาพต่อไปนี้แสดงการวัดค่ากำลังไฟฟ้าของคอมพิวเตอร์ จอ 17" โดยใช้ Power meter

  • การวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวีเอ
    สามารถวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับของคอมพิวเตอร์ จอ 17" ได้โดยวัดค่าแรงดัน (RMS) และค่ากระแส (RMS) แล้วนำมาคูณกัน และคำนวณกำลังไฟฟ้าเป็นหน่วยวีเอ

ความสัมพันธ์ระหว่างค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวัตต์และวีเอ

Power factor คือ ตัวเลขที่บ่งบอกถึงความเบี่ยงเบนระหว่างกระแสไฟฟ้าและแรงดันของอุปกรณ์ไฟฟ้า มีค่าระหว่าง 0 ถึง 1
Power factor ของ Linear load           = 1
Power factor ของ Non-linear load     < 1

ตัวอย่างการคำนวณค่า Power factor ของคอมพิวเตอร์จอ 17" เป็นดังนี้

วัตต์ = วีเอ X Power factor
132 = 252.23 X Power factor
Power factor   = 132 / 252.23
Power factor = 0.523

ปัญหาทางไฟฟ้า

ปัจจุบันอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์มีบทบาทสำคัญมาก มีการนำมาใช้อย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ส่วนใหญ่จะมีความไวต่อความผิดปกติของกระแสไฟฟ้าที่ได้รับสูงมาก ดังนั้น สิ่งที่มักจะเกิดขึ้นอยู่เสมอและยากที่จะหลีกเลี่ยงได้ก็คือ ผลกระทบต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากปัญหาทางไฟฟ้า เช่น การชำรุดและเสียหายของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ หรือการสูญหายของข้อมูลที่สำคัญ รวมถึงการสูญเสียเวลา ตลอดจนโอกาสทางธุรกิจ จากที่กล่าวมาจะเห็นได้ชัดเจนว่า ผลกระทบที่เกิดจากปัญหาทางไฟฟ้านี้ก่อให้เกิดความเสียหายได้อย่างมากมายมหาศาลเลยทีเดียว
การได้เข้าใจถึงสาเหตุและผลกระทบของการเกิดปัญหาทางไฟฟ้าชนิดต่างๆ จะช่วยให้สามารถเตรียมความพร้อมเพื่อรับมือกับปัญหาทางไฟฟ้าและป้องกันความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นได้

ไฟฟ้าตก (Sag หรือ Brownout)

ไฟฟ้าตก คือ สภาวะที่แรงดันไฟฟ้าลดต่ำลงจากปกติในช่วงเวลาสั้นๆ นับว่าเป็นปัญหาทางไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุด
สาเหตุ เกิดจากการเปิดสวิตช์อุปกรณ์บางชนิดที่ต้องการใช้กระแสไฟฟ้ามาก เช่น มอเตอร์, ปั๊มน้ำ, เครื่องปรับอากาศ, ลิฟต์ และเครื่องมือเครื่องจักร เป็นต้น อุปกรณ์เหล่านี้ต้องการกระแสไฟฟ้ามากในการติดเครื่องเมื่อเทียบกับการทำงานในภาวะปกติ ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าในสายส่งการไฟฟ้าฯ ลดต่ำลง
ผลกระทบ ทำให้เกิดการหยุดชะงักของระบบการทำงานของคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์บางส่วนชำรุดเสียหายได้ จะส่งผลให้ข้อมูลสูญหาย นอกจากนี้ยังลดประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า และอายุการใช้งานก็ลดต่ำลงด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งมอเตอร์ของอุปกรณ์ไฟฟ้า

หมายเหตุ: สัญญาณคลื่นซายน์ (Sine Wave) คือ รูปแสดงสภาวะของแหล่งจ่าย ถ้าแหล่งจ่ายทำการจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างปกติ แรงดันไฟฟ้าและความถี่จะแสดงเป็นสัญญาณดังรูปข้างล่าง

ไฟฟ้าดับ (Blackout)

ไฟฟ้าดับ คือ สภาวะที่กระแสไฟฟ้าหยุดไหล
สาเหตุ เกิดจากความต้องการกระแสไฟฟ้าจากสายส่งการไฟฟ้าฯ ที่มากเกินไป, เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในสายส่ง, พายุฟ้าคะนอง, แผ่นดินไหว และปัญหาที่เกิดกับสายส่งการไฟฟ้าฯ เช่น เสาไฟฟ้าล้ม หรือหม้อแปลงระเบิด ฯลฯ ซึ่งส่งผลให้ไม่สามารถจ่ายไฟจากการไฟฟ้าให้ได้
ผลกระทบ การทำงานของ RAM หยุดชะงักทันที ทำให้ข้อมูลปัจจุบันสูญหายได้ รวมถึงการบันทึกข้อมูลของตารางการจัดการแฟ้ม (FAT) สูญหายได้ มีผลให้ข้อมูลที่เก็บไว้ทั้งหมดสูญหายได้

ไฟฟ้ากระชาก (Spike)

ไฟฟ้ากระชาก คือ สภาวะที่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นอย่างกะทันหัน โดยสามารถเข้าไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ทั้งจากสายส่งการไฟฟ้าฯ เครือข่ายสื่อสาร และสายโทรศัพท์
สาเหตุ เกิดจากฟ้าผ่าในบริเวณใกล้เคียง หรืออาจเกิดจากสายส่งการไฟฟ้าฯ ที่หยุดการทำงานไปและกลับมาทำงานใหม่อย่างกะทันหัน
ผลกระทบ สร้างความเสียหายหรือทำลายชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ รวมถึงข้อมูลเกิดการสูญหาย

ไฟฟ้าเกิน (Surge)

ไฟฟ้าเกิน คือ สภาวะที่มีแรงดันไฟฟ้าไหลมามากเกินในช่วงเวลาสั้นๆ (1/120 วินาที)
สาเหตุ เกิดจากการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์กินไฟมาก เช่น เครื่องปรับอากาศ หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านอื่นๆ ที่ลักษณะใกล้เคียงกัน ฯลฯ เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้เมื่อหยุดทำงาน แรงดันไฟฟ้าส่วนหนึ่งที่เหลืออยู่ในมอเตอร์ จะไหลกลับเข้าไปในสายส่งการไฟฟ้าฯ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงเกิน
ผลกระทบ ทำให้ชิ้นส่วนอุปกรณ์ภายในเสื่อมสภาพเร็วกว่าปกติหรือเสียหายได้ รวมถึงหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์สูญหายและคลาดเคลื่อน, Power supply เสียหาย และการทำงานของระบบสื่อสารผิดพลาด

สัญญาณรบกวน (Noise)

สัญญาณรบกวน คือ สัญญาณรบกวนที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ (RFI) ซึ่ง 2 สัญญาณเหล่านี้จะไปรบกวนสัญญาณคลื่นซานย์ (Sine Wave) ของสายส่งการไฟฟ้าฯ
สาเหตุ เกิดขึ้นได้จากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ (เช่น ฟ้าผ่า), การเปิด-ปิดสวิตช์อุปกรณ์ไฟฟ้า, เครื่องส่งวิทยุ และอุปกรณ์ต่างๆ ในโรงงานอุตสาหกรรม โดยสัญญาณรบกวนอาจเกิดขึ้นเป็นระยะๆ หรืออาจเกิดอย่างสม่ำเสมอก็ได้
ผลกระทบ ทำให้การประมวลผลของโปรแกรมและแฟ้มข้อมูลทำงานผิดพลาดและเกิดข้อบกพร่อง


คำศัพท์ที่ควรรู้เกี่ยวกับ UPS
เพื่อให้เกิดความเข้าใจในเรื่องของ UPS มากยิ่งขึ้น ผู้อ่านควรมีความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ UPS เช่น คำศัพท์ต่างๆ ตลอดจนเทคโนโลยีของ UPS ดังนี้
  1. VA (วีเอ) เป็นหน่วยวัดกำลังไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการใช้กระแสไฟฟ้าแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear Load) ตัวอย่างเช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ และจอสี 17 นิ้ว จะใช้งานที่แรงดันไฟฟ้า 220 V และใช้กระแสไฟฟ้า 1.5 A ดังนั้น จะมีขนาดกำลังเป็น 220 x 1.5 = 330 VA

     
  2. โหลด (Load) หมายถึง อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่อพ่วงอยู่กับ UPS

     
  3.  Power Watcher เป็นระบบตรวจสอบระดับการใช้พลังงานของโหลดตลอดเวลา เพื่อให้มั่นใจว่า เมื่อใดที่เกิดปัญหาทางไฟฟ้าขึ้น UPS จะสามารถทำการสำรองพลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดทั้งหมดที่ต่ออยู่ในขณะนั้นได้อย่างเพียงพอ และจะทำให้ผู้ใช้งานสามารถต่อโหลดเพิ่มได้มากเท่าที่ต้องการ จนกว่าเครื่องจะเตือนว่าถูกใช้งานจนเกินกำลัง (Overload)

     
  4.  Battery Watcher (Battery Replacement Indicator) เป็นระบบตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่ ซึ่งจะทำการเตือนให้ผู้ใช้งานทราบเมื่อถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่

     
  5.  Digital/Microprocessor Control (Digital UPS) เป็น UPS ซึ่งใช้ Microprocessor ในการควบคุมการทำงานจึงมีข้อดี คือสามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำกว่า UPS ทั่วไป แต่หากเทคโนโลยีของการออกแบบไม่ดีพอ หรือใช้ Microprocessor คุณภาพต่ำ จะทำให้การทำงานของ UPS ประเภทนี้ขาดเสถียรภาพ (Unstable) และเครื่องหยุดทำงาน (Hang) ได้บ่อย
     
    หมายเหตุ: LEONICS ULTRA Series, ULTRA SINE Series และ Ultimate-X ใช้ Advance LEONICS's Microprocessor ซึ่งผลิตออกมาเป็นพิเศษเพื่อลีโอนิคส์โดยเฉพาะ ในการควบคุมการทำงานจึงทำให้สามารถป้องกันปัญหาทางไฟฟ้าต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ และมีเสถียรภาพสูง


     

  6.  Fast Charging เป็นระบบการประจุไฟฟ้า (Charge) ลงในแบตเตอรี่อย่างรวดเร็ว ซึ่งจะทำให้สามารถประจุแบตเตอรี่เต็มได้เร็วขึ้น ซึ่งในกรณีนี้ผู้ออกแบบ UPS จะต้องมีความเชี่ยวชาญและใช้เทคโนโลยีชั้นสูงในการควบคุมการทำงานของระบบประจุไฟฟ้าเท่านั้น จึงจะทำให้แบตเตอรี่ไม่เกิดความบอบช้ำหรือเสียหาย
     
    หมายเหตุ: LEONICS ULTRA Series และ ULTRA SINE Series ได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดี โดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญพิเศษ และใช้ระบบ 3 Stage Charger (Bulk - Boost - Float) จึงสามารถทำการประจุแบตเตอรี่เต็มได้เร็วขึ้น โดยไม่ทำให้แบตเตอรี่เสียหาย และยังสามารถป้องกันการจ่ายกระแสไฟฟ้า (Discharge) ออกจากแบตเตอรี่ด้วยระบบการประจุแบตเตอรี่ให้เต็มอยู่ตลอดเวลาอีกด้วย จึงสามารถมั่นใจได้ว่าพลังงานไฟฟ้าสำรองของ UPS จะอยู่ในภาวะที่พร้อมและเพียงพอที่จะถูกนำมาใช้งานได้อยู่ตลอดเวลา


     

  7.  Intelligent Battery Management: IBM เป็นระบบที่ทำหน้าที่ในการบริหารแบตเตอรี่ทั้งในภาวะประจุและจ่ายกระแสไฟฟ้า (Charge and Discharge) ทำให้สามารถสำรองพลังงานไฟฟ้าได้นานขึ้น และยังช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่อีกด้วย
     
    หมายเหตุ: LEONICS ULTRA Series และ ULTRA SINE Series มีระบบนี้


     

  8. Backup Time/Runtime เป็นระยะเวลาที่ UPS สามารถทำการจ่ายกระแสไฟฟ้าทดแทนให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าในกรณีที่ไม่สามารถรับกระแสไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟฟ้า ได้ เช่น ไฟบ้านดับ โดยมีหน่วยเป็นนาที ซึ่งการคำนวณ Backup Time จะนับจากเวลาที่ไฟดับจนถึงเวลาที่ UPS ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จนหมด

     
  9. LAN I/F หรือ Communication Port เป็นอุปกรณ์สำหรับส่งสัญญาณหรือข้อมูลระหว่าง UPS และคอมพิวเตอร์

     
  10.  Schedule Shutdown, Restart and Self-Testing เป็นคุณสมบัติของ UPS ชนิดที่มีพอร์ตสัญญาณเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ และจำเป็นต้องใช้งานร่วมกับซอฟต์แวร์ที่สนับสนุนการทำงานของ UPS หรือ UPS Monitoring and Managing Software เท่านั้น (ซอฟต์แวร์ที่ใช้งานร่วมกับ LEONICS UPS คือ Easy-Mon X) ซึ่งคุณสมบัติโดยทั่วไปของ UPS เมื่อใช้งานร่วมกับซอฟต์แวร์ เหล่านี้ คือ สามารถตั้งเวลาที่จะทำการ Shutdown หรือ Restart คอมพิวเตอร์ และ UPS ได้ สำหรับคุณสมบัติของ LEONICS UPS เมื่อใช้งานร่วมกับซอฟต์แวร์ Easy-Mon มีดังนี้
    • แสดงสถานะการทำงานของ UPS และสถานะของไฟฟ้าที่จ่ายจากระบบจ่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าได้ทางหน้าจอคอมพิวเตอร์
    • ตั้งเวลา Shutdown หรือ Restart คอมพิวเตอร์ และ UPS (Option)
    • ตั้งเวลาทดสอบ UPS (Option)
    • บันทึกข้อมูลผลของ Self Testing และปัญหาทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้น (Option)
    • ส่งข้อมูลผลของ Self Testing และปัญหาทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้นไปยังเครื่องแฟกซ์ (Option)
    • บันทึกไฟล์งานข้อมูลอัตโนมัติก่อน Shutdown คอมพิวเตอร์


    คุณสมบัติเมื่อใช้งานร่วมกับ Plug-In ของซอฟต์แวร์ Easy-Mon X มีดังนี้

    • รายงานสถานะทางไฟฟ้าและข้อมูลทางไฟฟ้า
    • สามารถตรวจสอบสถานะทางไฟฟ้าต่างๆ ทั้งแบบกราฟิกและตัวเลข
    • ตั้งเวลาเปิด-ปิดคอมพิวเตอร์และ UPS ล่วงหน้า (Schedule Shutdown and Restart)
    • ตั้งตารางเวลาการทดสอบ UPS ล่วงหน้า (Schedule Self-Test)
    • เก็บบันทึกรายละเอียดเหตุการณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้น และยังสามารถตรวจสอบข้อมูลย้อนหลังได้ (Event Log and Data Log)
    • สามารถเลือกสั่งให้ทำการบันทึกไฟล์ข้อมูลโดยอัตโนมัติ และยังสามารถเลือกวิธีปิดคอมพิวเตอร์ได้ถึง 3 แบบ คือ Normal Shutdown, Force Shutdown และ Hibernate Shutdown
    • สามารถทำงานบนระบบเครือข่ายที่ใช้ระบบปฏิบัติการต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ (Windows 95/98/ME, Windows NT/2000/XP, Linux (Redhat 7.0, 7.1, 7.2/ Mandrake 8.0, 8.1, 8.2) และ UNIX (HP, Sun Solaris))

       
  11. AC Start System เป็นระบบ UPS ที่จะสามารถเปิดเครื่องให้ทำงานได้โดยต้องเสียบปลั๊ก Input ของ UPS เข้ากับไฟบ้านเสียก่อน โดยเครื่องจะ Start ได้ก็ต่อเมื่อมีแรงดันไฟฟ้า 220 Volt จ่ายเข้าสู่ตัวเครื่องเท่านั้น

     
  12. DC Start System เป็นระบบ UPS ที่จะสามารถเปิดเครื่องให้ทำงานได้โดยไม่ต้องต่อเข้ากับไฟบ้านก่อน เพราะ UPS จะทำการดึงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่มาใช้ในการทำงานได้โดยทันที

     
  13. No Load Shut Down เป็นคุณสมบัติหนึ่งของ UPS ซึ่งจะหยุดทำงานเองเมื่อพบว่าไฟดับ ในขณะที่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ไม่ได้ถูกใช้งาน ซึ่งจะเป็นการประหยัดพลังงานไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เพื่อสำรองไว้ใช้ในเวลาจำเป็นจริงๆ เท่านั้น แต่มีข้อเสีย คือ กรณีที่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ใช้กระแสไฟน้อยมาก UPS ก็จะหยุดการทำงานไปเลย ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ขาดกระแสไฟฟ้ากะทันหัน และอาจเกิดความเสียหายได้ (ใน LEONICS Line Interactive UPS with stabilizer ทุกรุ่นมีคุณสมบัตินี้อยู่ และที่ดีกว่านั้นก็คือ ผู้ใช้งานสามารถเลือกได้ว่าต้องการให้คุณสมบัตินี้ทำงานหรือไม่ โดยเลือกจากสวิตช์ด้านหลังเครื่องเท่านั้น)

     
  14. Low Battery Shut Down (Automatic Shut Down) เป็นอีกคุณสมบัติหนึ่งของ UPS โดยทั่วไปมักจะมีอยู่ในทุกเครื่อง โดย UPS จะหยุดทำงานเมื่อตรวจสอบได้ว่ามีการใช้งานจนแบตเตอรี่มีแรงดันต่ำจนอาจเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่เอง ซึ่งระบบนี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ (LEONICS UPS มีคุณสมบัตินี้อยู่ทุกรุ่น)

     
  15. Auto - Charging System เป็นระบบการประจุ (Charge) แบตเตอรี่อัตโนมัติ โดยเสียบสาย Input แต่ไม่ต้องเปิดสวิตช์ ซึ่ง UPS ระบบนี้จะทำงานอยู่ตลอดเวลาที่มีการเสียบปลั๊กต่อกับไฟบ้าน ไม่ว่าจะเปิดสวิตช์หรือไม่ก็ตาม ดังนั้นหากเทคโนโลยีที่ใช้ในการควบคุมระบบประจุแบตเตอรี่ไม่ดีพอ หรือใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ที่ไม่ได้มาตรฐาน อาจทำให้เกิดอุบัติเหตุไฟไหม้ได้ เช่น กรณีผู้ใช้งานลืมถอดปลั๊กไฟหลังจากเลิกใช้งาน เนื่องจาก UPS ไม่มีการเตือนใดๆ ว่า กำลังทำงานอยู่ (LEONICS ULTRA Series UPS มีระบบ Auto - Charging ที่ควบคุมการทำงานโดย IBM : Intelligent Battery Management ซึ่งเป็นระบบบริหารแบตเตอรี่ที่ชาญฉลาดที่สุดในปัจจุบัน ดังนั้น ผู้ใช้งานจึงสามารถไว้วางใจได้ในเรื่องความปลอดภัยของการใช้งาน)

     
  16. Magnetic Breaker เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินกำลัง หรือกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเช่นเดียวกับฟิวส์ แต่สามารถใช้งานได้หลายครั้ง เพราะตั้งค่าการทำงานใหม่ได้ (Reset) ข้อดี คือ ไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ฯ เหมือนฟิวส์ แต่ในขณะเดียวกัน Magnetic Breaker ที่ใช้ต้องมีคุณภาพที่ดี มีมาตรฐานสูง ไม่เช่นนั้นอาจเป็นสาเหตุของเพลิงไหม้ได้

     
  17. Automatic Voltage Regulator (AVR หรือ Stabilizer) เป็นอุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าให้มีค่าคงที่ในระดับหนึ่ง ซึ่งโดยปกติ AVR ใน UPS จะปรับแรงดันไฟฟ้าของไฟบ้านให้อยู่ในระดับประมาณ 220 Volt

     
  18.  Surge Protection for Telephone Line เป็นระบบป้องกันแรงดันสูงชั่วขณะหรือ Surge Protection ซึ่งจะทำหน้าที่ป้องกันอันตรายที่เข้ามาสู่แฟกซ์หรือโมเด็มทางสายโทรศัพท์ และเป็นการช่วยยืดอายุการใช้งานของแฟกซ์หรือโมเด็มอีกด้วย

     
  19.  Surge LAN Line เป็นระบบป้องกันแรงดันสูงชั่วขณะหรือ Surge Protection ซึ่งจะทำหน้าที่ป้องกันอันตรายที่เข้ามาสู่ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (LAN)

     
  20. Restart Voltage Checking System (RVCS) เป็นระบบป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ (เช่น คอมพิวเตอร์) จากการเข้าสู่ภาวะปกติหลังจากเกิดเหตุการณ์ไฟดับ โดยหลังจาก UPS ได้ทำการจ่ายพลังงานสำรองจากแบตเตอรี่จนหมด และปิดตัวเองแล้ว เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลเข้ามาใหม่ UPS จะทำการตรวจสอบสภาพไฟฟ้าว่า มีคุณภาพดีเพียงพอต่อการใช้งานและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ (เช่น คอมพิวเตอร์) หรือไม่ ก่อนที่จะเริ่มงานและจ่ายไฟฟ้าอีกครั้ง

     
  21.  Hot Swappable Battery (Hot Swap) เป็นการออกแบบ UPS ที่ทำให้ผู้ใช้งานสามารถทำการเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้เองโดยไม่ต้องหยุดการใช้งานของคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า และ UPS ซึ่ง UPS ที่มีคุณสมบัตินี้ จำเป็นต้องได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องและตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยเท่านั้น จึงจะสามารถแน่ใจได้ว่า ผู้ใช้งานจะมีความปลอดภัยในการเปลี่ยนแบตเตอรี่

     
  22.  Advance Load Outlet Management (ALOM) ระบบการบริหารและจัดการการจ่ายพลังงานสำรองอัจฉริยะ ออกแบบมาเพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถบริหารการจ่ายพลังงานสำรองให้เหมาะสมตามความสำคัญของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออยู่กับ UPS โดยจะแบ่งการจ่ายไฟเป็น Main Channel สำหรับอุปกรณ์ที่มีความสำคัญในการเชื่อมต่อหรือบันทึกข้อมูล เช่น Computer, Server และ Intelligent Channel สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ ที่ใช้งาน เช่น Printer และ Scanner (โดยผู้ใช้สามารถเลือกโหมดการทำงานผ่าน Easy Mon Software)

     
  23.  High Rate Battery เป็นการออกแบบ UPS ที่ทำให้เพิ่มเวลา Backup Time/Runtime ออกไปได้ถึง 25% ทำให้สามารถสำรองพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น ทั้งนี้เพื่อให้ผู้ใช้มีเวลามากขึ้นในการบันทึกข้อมูลและปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ตามขั้นตอนอย่างปลอดภัย

ประโยชน์มหาศาล พลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์
การดำเนินชีวิตประจำวันของคนเราทุกวันนี้ หลีกหนีไม่ได้กับการอาศัยสิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหลาย เพื่อทำให้ชีวิตความเป็นอยู่สะดวกสบายขึ้น และหนึ่งในสิ่งเอื้อประโยชน์นั้นก็คือ อุปกรณ์ไฟฟ้า อันเป็นเครื่องมือ-เครื่องใช้ที่ต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเราๆ ท่านๆ ก็สรรหามาใช้กันอย่างถ้วนหน้า ไม่ว่าจะใช้สำหรับอำนวยความสะดวกภายในบ้านพักอาศัย สถานที่ทำงาน โรงงานอุตสาหกรรม รวมถึงอาคารสถานที่ต่างๆ เมื่อเราเห็นว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้มีความสำคัญ ดังนั้น พลังงานไฟฟ้าย่อมมีความสำคัญยิ่งกว่า ด้วยเหตุผลที่ว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าจะสามารถทำงานได้ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเท่านั้น

 
การกำเนิดแหล่งพลังงานไฟฟ้า มีได้มากมายหลายวิธี เช่น การหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเครื่องปั่นไฟ โดยทำให้ใบพัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ และการทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนนั้น อาจใช้แรงน้ำโดยตรง แรงลม หรือแรงดันไอน้ำจากการต้มน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงจำพวกถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน หรือความร้อนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ณ เวลาปัจจุบัน ความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้ามีอย่างต่อเนื่องและเพิ่มมากขึ้น ซึ่งสวนทางกับปริมาณเชื้อเพลิงที่กำลังจะประสบภาวะขาดแคลนในอนาคต เชื้อเพลิงจากซากดึกดำบรรพ์ เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน อาจหมดไปจากโลกภายในระยะเวลาไม่กี่ปี หากยังไม่มีการหาแหล่งพลังงานเพิ่มเติม ไม่เพียงเท่านั้น เชื้อเพลิงดังกล่าวก็สามารถสร้างปัญหาให้กับโลกของเราได้ เพราะการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง หากไม่มีการควบคุมที่ดี จะก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ ทำให้เกิดก๊าซพิษต่างๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน ฯลฯ ซึ่งล้วนแต่สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อากาศเป็นพิษ ฝนกรด และทำให้โลกร้อนขึ้น นอกจากนี้ นิวเคลียร์ก็ยังไม่ปลอดภัยหากนำมาใช้งาน ดังนั้น ตราบใดที่เรายังมีความต้องการใช้พลังงานกันอยู่ ก็จำเป็นต้องแสวงหาแหล่งพลังงานทดแทนเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จะต้องเป็นพลังงานที่สะอาด ไม่สร้างมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม และ "พลังงานจากแสงอาทิตย์" กำลังได้รับความสนใจ มีหลายหน่วยงานทำการศึกษาค้นคว้าด้านนี้อย่างจริงจังและต่อเนื่อง
 

อุปกรณ์สำคัญที่จะทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้ คือ "เซลล์แสงอาทิตย์" หรือ Solar Cell หรืออาจเรียกว่า PV ก็ได้ (ซึ่งย่อมาจาก Photovoltaic หมายถึง แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากแสง) เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้นโดยการนำแผ่นผลึกซิลิคอนมาประกบกัน โดยแผ่นด้านรับแสงจะชุบสารเจือฟอสฟอรัสเพื่อให้ซิลิกอนมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอน เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบที่ซิลิกอนแผ่นนอก อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังซิลิกอนแผ่นใน ซึ่งชุบสารเจือโบรอนที่ทำให้ซิลิกอนนำไฟฟ้าด้วยโฮล จึงเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นระหว่างแผ่นซิลิกอนทั้งสอง การผลิตพลังงานไฟฟ้าให้พอเพียงกับความต้องการใช้ จะต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆ เซลล์มาต่อเข้าด้วยกันเป็นแผงหรือชุด หลักการทำงาน คือ แสงอาทิตย์จะถูกเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าและประจุเก็บไว้ในแบตเตอรี่ สำหรับนำมาใช้กับอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ หรือการใช้งานอื่นๆ ต่อไป

คุณประโยชน์ที่ได้จากการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์นั้นมีมากมาย เช่น แสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติ เป็นพลังงานที่ได้มาฟรีและมีปริมาณมากเพียงพอต่อความต้องการ ทั้งยังสะอาดบริสุทธิ์ ไม่ก่อปฏิกิริยาใดๆ อันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ ไม่มีการเคลื่อนไหวหรือเกิดการเสียดสีขณะทำงาน จึงไม่มีเสียงดังรบกวนและไม่มีการสึกหรอ การดูแลรักษาก็น้อยมาก แล้วยังใช้งานได้ง่าย นอกเหนือจากนี้ ยังสามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ทุกหนทุกแห่งที่มีแสงอาทิตย์ ไม่ว่าจะอยู่บนยอดเขาสูง บนเกาะแก่งต่างๆ กลางทะเล แม้ในอวกาศก็สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ได้

ปัจจุบันมีการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้งานด้านต่างๆ อย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็น เครื่องคิดเลข นาฬิกา สถานีถ่ายทอดวิทยุ ประภาคาร สัญญาณจราจร โคมไฟถนน เรือมอเตอร์ เครื่องบิน ระบบสูบน้ำเพื่อการชลประทาน และดาวเทียม เป็นต้น สำหรับในต่างประเทศมีโรงผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เกิดขึ้นหลายแห่ง ซึ่งได้มีการทดลองและใช้งานอย่างกว้างขวาง ส่วนในประเทศไทยก็ได้มีการสร้างโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ให้กับหมู่บ้านชนบทที่อยู่ห่างไกล เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้งานในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ มีทั้งนำเข้าเฉพาะแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์ แล้วนำมาประกอบเป็นแผง มีหลายขนาดเล็กให้เลือกใช้งาน และมีการนำเข้าเซลล์แสงอาทิตย์สำเร็จรูปด้วย แต่ในขณะเดียวกัน หลายหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในด้านนี้ได้มีการประสานงานและเผยแพร่ข้อมูลการใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าให้กว้างขวางขึ้น รวมถึงมีการศึกษาและวิจัยพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย และอีกไม่นานเชื่อว่า ประเทศไทยของเราจะสามารถผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้เอง

   

ถึงแม้ในวันนี้ เราจะมีพลังงานไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้จากแสงอาทิตย์-แหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดไปจากโลก การคิดค้น วิจัยและพัฒนาจะยังคงดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง เพื่อเป็นการนำพลังงานที่มีอยู่ในธรรมชาติมาใช้อย่างคุ้มค่าและให้เกิดประโยชน์สูงสุด


พลังงานมาจากไหน

การที่จะไปค้นหาคำตอบให้ได้นั้น ต้องมาทำความเข้าใจในคำว่า "พลังงาน" เสียก่อน เพื่อจะได้ไม่สับสนในที่มาที่ไปของพลังงาน ซึ่งในตอนต่อๆ ไปจะได้รู้ว่า มีพลังงานอีกมากมายหลายประเภทด้วยกัน ให้คุณลองสังเกตสิ่งต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัว เช่น รถยนต์ที่ขับเคลื่อนบนท้องถนน สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยน้ำมันเชื้อเพลิง ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน อาหารที่รับประทานทุกวันก็เป็นแหล่งพลังงาน โดยเมื่อรับประทานเข้าไปร่างกายจะแปลงเป็นพลังงานให้เรานำไปใช้ยามทำกิจกรรมต่างๆ จากตัวอย่างเหล่านี้ พอจะนิยามได้ว่า พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงาน (the ability or capacity to do work)1 นั่นเอง
 

พลังงาน มีหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็น พลังงานความร้อน, พลังงานแสง, พลังงานไฟฟ้า และพลังงานเคมี เป็นต้น โดยสามารถจัดได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ พลังงานศักย์2และพลังงานจลน์3
พลังงานไม่มีการสูญหายไปไหน แต่มีการเปลี่ยนรูปได้ โดยจะเปลี่ยนรูปจากพลังงานรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบอื่น ตัวอย่างของการเปลี่ยนรูปพลังงาน เช่น รถยนต์ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่อยู่ในรูปของพลังงานเคมี จากนั้นเครื่องยนต์จะเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อนและพลังงานจลน์ เพื่อให้พลังงานแก่รถยนต์ อาหารสะสมพลังงานไว้ในรูปของพลังงานเคมีซึ่งเป็นพลังงานศักย์ เมื่อรับประทานเข้าไปจะเก็บสะสมพลังงานไว้จนกระทั่งมีการทำกิจกรรม พลังงานจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ในที่สุด
 

 




บน: เครื่องยนต์เปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานความร้อนและพลังงานจลน์
ล่าง: ร่างกายเปลี่ยนพลังงานเคมีในอาหารให้เป็นพลังงานที่ร่างกายต้องการ
พลังงานก็มีหน่วยวัดเช่นเดียวกัน พลังงานชนิดต่างๆ มีหน่วยวัดที่แตกต่างกันออกไป เช่น บาร์เรล (barrels) หรือแกลลอน (gallons) เป็นหน่วยของน้ำมันเชื้อเพลิง, พลังงานไฟฟ้ามีหน่วยเป็น กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kilowatt-hours) และหน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน ได้แก่ บีทียู4 (Btu) เป็นระบบอังกฤษ, จูล5 (Joules;J) เป็นระบบเอสไอ และแคลอรี่6 (Cal) เป็นระบบเมตริก
ความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน เป็นดังนี้ 1 Btu = 252 Cal และ 1 Cal = 4.2 J

ความสำคัญของดวงอาทิตย์ ไม่เพียงแต่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยจักรวาล ดวงอาทิตย์ยังเป็นแหล่งพลังงานสำคัญของโลกอีกด้วย เป็นต้นกำเนิดพลังอันมหาศาล ดวงอาทิตย์ที่มีลักษณะคล้ายลูกบอลกลมๆ ใหญ่ๆ เกิดพลังงานได้อย่างไร?
ภายในดวงอาทิตย์ประกอบด้วยก๊าซ 2 ชั้น คือ ก๊าซไฮโดรเจนอยู่ชั้นในแกนกลาง มีถึง 71% และชั้นนอกเป็นก๊าซฮีเลียม 27% เป็นเวลานานหลายล้านปีมาแล้วที่แกนกลางซึ่งมีก๊าซไฮโดรเจนเกิดการเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วของอะตอม วิ่งชนกันบ้าง รวมตัวกันบ้างจนเกิดเป็นก๊าซฮีเลียมอยู่ชั้นนอก กระบวนการนี้เรียกว่า Nuclear fusion ในขณะที่มีการรวมตัวเข้าด้วยกัน จะมีมวลบางส่วนหายไป และได้เปลี่ยนเป็นพลังงานอันมหาศาล

ดวงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานได้ถึง 3.8 x 1023 กิโลวัตต์ แพร่กระจายออกมายังอวกาศในทุกทิศทางในรูปของรังสีดวงอาทิตย์ (Solar radiation) ระยะห่างของโลกกับดวงอาทิตย์มากถึง 1.5 x 108 กิโลเมตร แต่พลังงานเดินทางมาด้วยเวลาเพียง 8 นาทีเท่านั้น พลังงานจากดวงอาทิตย์ส่งมายังโลกประมาณ 1.8 x 1014 กิโลวัตต์ (1.4 กิโลวัตต์/ตารางเมตร) และดูดซับโดยพื้นผิวโลกประมาณ 0.85 x 1014 กิโลวัตต์หรือ 47% พื้นที่ต่างๆ ทั่วโลกจะได้รับรังสีดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองศาจากเส้นศูนย์สูตร, ระดับความสูง และฤดูกาลของพื้นที่นั้นๆ เป็นที่เชื่อกันว่า ดวงอาทิตย์ได้ทำการผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาถึง 5 ล้านล้านปีแล้ว แต่ทว่าปริมาณพลังงานที่ผลิตได้นั้นไม่คงที่เสมอไปเนื่องด้วยปัจจัยต่างๆ

 
พลังงานจากดวงอาทิตย์มายังโลก 100%, ดูดซับโดยพื้นผิวโลก 47%, สะท้อนกลับชั้นบรรยากาศ 30% และ 23% ดูดซับเกิดเป็นวัฏจักรน้ำ, ทะเล และลม

 

พลังงานความร้อนและแสงสว่างถูกปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์มายังพื้นผิวโลกในรูปของคลื่นต่างๆ7 เมื่อโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ จะแผ่รังสีสะท้อนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเรียกว่า รังสีโลก (Terrestrial radiation) แบ่งออกเป็น ขณะอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลก จะสะท้อนกลับไปโดยกลุ่มเมฆและไอน้ำ และขณะตกกระทบพื้นผิวโลกที่มีหลายลักษณะ (เช่น หิน ดิน ทรายและแม่น้ำ ฯลฯ) จึงมีผลให้ความสามารถในการดูดซับและสะท้อนพลังงานจากดวงอาทิตย์แตกต่างกันด้วย นอกจากนี้ ผลกระทบจากพลังงานจากดวงอาทิตย์และชั้นบรรยากาศของโลกก็เป็นตัวกำหนดปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น สภาพอากาศ, อุณหภูมิ, วัฏจักรของน้ำ (Water cycle) เมื่อน้ำดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ จะระเหยกลายเป็นไอ และตกลงมาเป็นฝนและหิมะ, ลม ซึ่งเกิดจากรังสีดวงอาทิตย์ที่ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้นและแผ่ปกคลุมอากาศโดยรอบ กระแสลมร้อนจะลอยตัวขึ้นไปด้านบน และอากาศเย็นจะเคลื่อนต่ำลงเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดลม, พืชสีเขียวและสัตว์เซลล์เดียวบางชนิด อาศัยแสงอาทิตย์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) รวมถึงการเอียงของโลกเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วยองศาที่ต่างกัน ส่งผลให้เกิดฤดูกาลที่แตกต่างกันไป

พลังงานจากดวงอาทิตย์ถือเป็นรากฐานของพลังงานทั้งมวลในโลก ซึ่งมีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก อาจกล่าวได้ว่า "ดวงอาทิตย์เป็นบ่อเกิดของทุกการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตบนโลก" ตอนหน้ามาติดตามกันต่อไป... พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร? จะเกี่ยวข้องกับกระบวนการ Nuclear fusion หรือไม่?

 


1 ที่มา: www.encyclopedia.com
2 พลังงานศักย์ (Potential energy) ได้แก่ พลังงานที่มีสะสมอยู่ในตัว อันเนื่องมาจากตำแหน่งหรือสภาวะของวัตถุ เช่น พลังงานเคมีและพลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ
3 พลังงานจลน์ (Kinetic energy) ได้แก่ พลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ เช่น พลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน ฯลฯ
4 Btu คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 ปอนด์มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °F
5 Joules คือ ปริมาณความร้อนที่มีขนาดเท่ากับงานที่เกิดจากแรง 1 นิวตัน กระทำต่อวัตถุ แล้วมีผลให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงกระทำเป็นระยะทาง 1 เมตร
6 Cal คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °C
7 คลื่นต่างๆ ได้แก่ รังสีคอสมิก (Cosmic ray), รังสีแกมมา (Gamma ray), รังสีเอ็กซ์ (X-Ray), คลื่นวิทยุ (Radio wave), รังสีอินฟราเรด (Infrared), รังสีอัลตร้าไวโอเลต (Ultraviolet) และรังสีที่มองเห็นได้ (Visible rays)

 


ตอน พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร

หากคุณผู้อ่านที่ได้ติดตาม "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ตอนที่ผ่านมา คงจะได้ทราบคำตอบแล้วว่า "พลังงานมาจากไหน" พลังงานมาจากดวงอาทิตย์นั่นเอง เราได้มีการกล่าวถึงกันไปบ้างเล็กน้อยแล้วว่า ดวงอาทิตย์ผลิตพลังงานขึ้นมาอย่างไร แต่จะด้วยวิธีไหน มีขั้นตอนใดบ้าง ต้องติดตามกันต่อไปในฉบับนี้... ทำไมดวงอาทิตย์ขนาดมหึมา จึงสามารถผลิตพลังงานได้มากมายมหาศาล แล้วใช้กระบวนการอะไรในการผลิตพลังงาน
พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร

ดวงอาทิตย์ทรงกลมขนาดใหญ่นี้ เกิดขึ้นเมื่อราว 5 ล้านล้านปีที่ผ่านมา เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ เช่น ออกซิเจน, คาร์บอน, ไนโตรเจน, ซิลิคอนและแมกนีเซียม เป็นต้น

ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร ใหญ่กว่าโลกของเรามากมายหลายเท่าทีเดียว (1.3 ล้านเท่า) ดวงอาทิตย์อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร เราทบทวนถึงความรู้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์กันพอสังเขปแล้ว เพื่อให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เราจะขออธิบายถึง "โครงสร้างของดวงอาทิตย์" ต่อไป
 

หากนับจากด้านในสุดของดวงอาทิตย์ออกมา จะสามารถแบ่งโครงสร้างของดวงอาทิตย์ออกเป็นชั้นต่างๆ ได้ดังนี้ ใจกลางดวงอาทิตย์ (Solar core) บริเวณนี้มีขนาดประมาณ 25% ของรัศมีดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิสูงถึง 10,000,000-20,000,0001 เคลวิน2 ชั้นถัดออกมา คือ โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) เป็นส่วนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่เราสามารถมองเห็นเป็นแสงสว่างจ้าของดวงอาทิตย์ ที่ชั้นนี้มีอุณหภูมิเกือบ 6,00011 เคลวิน ลำดับต่อไปเป็นชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งแบ่งเป็น โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) เป็นบรรยากาศชั้นกลางของดวงอาทิตย์ ที่เราเห็นเป็นแสงสีแดงตามขอบของดวงอาทิตย์เมื่อเวลาเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง อุณหภูมิที่ชั้นนี้อยู่ระหว่าง 6,000-1,800,0001 เคลวิน และคอโรนา (Corona) เป็นบรรยากาศชั้นบนสุดของดวงอาทิตย์ สามารถมองเห็นได้เป็นแสงสีขาว โดยจะเห็นได้เมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น ชั้นนี้มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000,0001 เคลวิน
 
กุญแจสำคัญของการเกิดพลังงานมากมายเหลือคณาของดวงอาทิตย์มาจากอุณหภูมิที่สูงมากภายในดวงอาทิตย์ นั่นหมายถึง พลังงานได้เกิดขึ้นบริเวณใจกลางดวงอาทิตย์ และกระบวนการที่ทำให้เกิดพลังงานปล่อยออกมาสู่ภายนอกให้สิ่งมีชีวิตบนโลกได้ใช้อย่างเพียงพอ เรียกว่า Nuclear fusion reaction3 หรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น

ไฮโดรเจนได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงมากๆ จนเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนที่ร้อนจัด ทำให้อิเล็กตรอน (ประจุลบ) แยกออกจากนิวคลิไอ (อิออนมีประจุบวก) โดยทั่วไป การรวมตัวของนิวคลิไอจะเกิดขึ้นไม่ได้ เพราะนิวคลิไอ 2 ตัว มีประจุเหมือนกันจะเกิดการผลักกัน แต่ด้วยอุณหภูมิสูงมาก ทำให้นิวคลิไอเคลื่อนที่เร็วขึ้นและชนกันที่ความเร็วสูงพอที่จะหักล้างแรงผลักได้ นิวคลิไอจึงสามารถหลอมรวมเข้ากันได้ และปล่อยพลังงานออกมา
 
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นภายในดวงอาทิตย์ประกอบไปด้วย อะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งมี 2 ชนิด คือ ดิวเทียเรียม (2H) และทริเทียม (3H) รวมตัวกันเกิดเป็นฮีเลียม (4He) 4 อะตอม, นิวตรอน (n) 1 อะตอม และพลังงานจำนวนหนึ่ง
[2H + 3H g 4He + n + Energy] ซึ่งพลังงานที่ปล่อยออกมามีความสัมพันธ์กับสมการมวล-พลังงานของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Einstein's mass-energy equation)

E = mc2

โดย E หมายถึง จำนวนพลังงานซึ่งเปลี่ยนรูปมาจากมวลสาร (หน่วยเป็น จูล), m หมายถึง มวลสาร (หน่วยเป็น กิโลกรัม) และ c หมายถึง ความเร็วแสง ซึ่งมีค่าเท่ากับ 3 x 108 เมตรต่อวินาที
 

พลังงานภายในดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ประมาณ 386 ล้านล้านเมกะวัตต์ เท่ากับว่า ทุกๆ วินาทีที่ส่วนลึกที่สุดของดวงอาทิตย์ ไฮโดรเจน 700 ล้านตันถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียม 695 ล้านตัน ผลต่างของมวลทั้งสองทำให้ทราบได้ว่า มีมวลหายไปในกระบวนการถึง 5 ล้านตัน ซึ่งก็คือพลังงาน พลังงานเกิดขึ้นที่ใจกลางดวงอาทิตย์ ถ่ายทอดโดยการแผ่รังสีออกสู่ภายนอกผ่านชั้นแผ่รังสี (Radiation zone) และเปลี่ยนเป็นถ่ายเทความร้อนเมื่อเข้าใกล้พื้นผิวดวงอาทิตย์ที่บริเวณชั้นพาพลังงาน (Convection zone) แต่กว่าพลังงานที่เกิด ณ ใจกลางดวงอาทิตย์จะเดินทางออกสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์ได้ ต้องใช้เวลาถึง 1 ล้านปี หลังจากนั้นกลายเป็นพลังงานความร้อน แสงสว่าง และรังสีอื่นๆ พุ่งออกมา และส่งมาถึงโลกของเราในเวลา 8 นาทีต่อมา

นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณจากอัตราการเผาไหม้กับปริมาณไฮโดรเจนและฮีเลียมที่มีอยู่ในดวงอาทิตย์พบว่า ดวงอาทิตย์มีอายุถึง 4.6 ล้านล้านปี และใช้ไฮโดรเจนไปแล้วประมาณครึ่งหนึ่ง ดังนั้น ไฮโดรเจนที่เหลืออยู่จะสามารถเผาไหม้และเกิดเป็นพลังงานได้อีกนานถึง 5 ล้านล้านปีทีเดียว หรือจนกว่าไฮโดรเจนจะหมดไปจากดวงอาทิตย์

จะเห็นได้ว่า พลังงานถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องจากดวงอาทิตย์ และจะยังคงดำเนินต่อไปอีกหลายชั่วอายุคน... แม้จะเป็นพลังงานเพียงส่วนเล็กน้อยจากดวงอาทิตย์ที่ส่งมายังโลก แต่ทว่ากลับกลายเป็นค่ามหาศาล แหล่งพลังงานทั้งหลายที่สิ่งมีชีวิตบนโลกนำมาใช้ ล้วนมาจากดวงอาทิตย์เกือบทั้งสิ้น สิ่งที่น่าสนใจที่จะนำเสนอในตอนต่อไป คือ พลังงานจากดวงอาทิตย์มายังโลกได้อย่างไร และเกิดเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานอะไรบ้าง
 

1 ที่มา: www.encyclopedia.com และ Wikipedia encyclopedia
2 เคลวิน หรือ K เป็นหน่วยวัดความร้อนและสี มีจุดน้ำแข็งที่ 273 K (= 0°C = 32°F) และมีจุดน้ำเดือดที่ 327 K (= 100°C = 212°F)
3 Nuclear fusion reaction เป็นกระบวนการที่นิวคลิไอ (nuclei) ขนาดเล็ก (จำนวนมากกว่า 1 นิวเคลียส) รวมกันเกิดเป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ขึ้น และมีการปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งกระบวนการนี้จะถูกทำให้เกิดขึ้นได้ด้วยอุณหภูมิสูงมากๆ

 

พลังงานเดินทางอย่างไร

พลังงานที่เกิดขึ้นภายในใจกลางดวงอาทิตย์นั้นมีจำนวนมหาศาล เกิดการแผ่รังสีและถ่ายเทความร้อนออกสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์ จากนั้นกลายเป็นพลังงานความร้อน แสงสว่าง และรังสีชนิดต่างๆ1 แพร่กระจายในทุกทิศทาง ผ่านอวกาศตกกระทบดาวเคราะห์ต่างๆ รวมถึงโลกของเรา พลังงานเหล่านี้เรียกว่า รังสีดวงอาทิตย์ (Solar radiation)
 

พลังงานจากดวงอาทิตย์ถูกปล่อยออกมาในเป็นอนุภาคเล็กๆ เรียกว่า โฟตอน (photon) การเดินทางจะเป็นลักษณะคลื่นที่มีโฟตอนรวมอยู่ด้วย โดยมีความยาวคลื่นระหว่าง 160-1,500 นาโนเมตร2 คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นมากๆ จะพาโฟตอนไปได้ปริมาณมาก ส่วนคลื่นที่มีความยาวคลื่นยาวจะนำพาโฟตอนไปได้ปริมาณต่ำกว่า โดยทั่วไป รังสีดวงอาทิตย์ที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้มีความยาวคลื่นระหว่าง 400-780 นาโนเมตร

รังสีดวงอาทิตย์ที่เดินทางมายังโลกต้องผ่านชั้นบรรยากาศโลกและตกบนพื้นผิวโลกที่มีหลายลักษณะในเวลาที่แตกต่างกันไปแต่ละปี อาจกล่าวได้ว่า ชั้นบรรยากาศโลกเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้พื้นที่ต่างๆ บนโลกได้รับรังสีดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน ส่วนปัจจัยอื่นที่มีผล เช่น ฤดูกาล, องศาจากเส้นศูนย์สูตรและระยะจากพื้นผิวโลกกับชั้นบรรยากาศ ฯลฯ นอกจากนี้ ยังมีรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนสะท้อนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ จากการปะทะกับกลุ่มเมฆ ไอน้ำ อนุภาคฝุ่นและโมเลกุลก๊าซ แต่สุดท้าย รังสีดวงอาทิตย์ก็ตกบนพื้นผิวโลกโดยตรงและมีผลกระทบต่อโลกในทันที คือ พลังงานความร้อน, แสงสว่าง รวมถึงคลื่นวิทยุ สำหรับรังสีดวงอาทิตย์ที่ถูกทำให้หักเหก่อนที่จะตกกระทบพื้นผิวโลก จะมีผลกระทบต่อโลกในเวลาต่อมา ได้แก่ รังสีคอสมิก (Cosmic ray)
 
"ทำไมท้องฟ้าเป็นสีฟ้า..." อธิบายอย่างนี้แล้วกันว่า แสงจากดวงอาทิตย์ (แสงสีม่วงและสีน้ำเงิน) เกิดการสะท้อนกลับสู่บรรยากาศเมื่อปะทะกับโมเลกุลก๊าซและอนุภาคฝุ่น ยิ่งมีก๊าซและฝุ่นใกล้พื้นผิวโลกมาก จะทำให้ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าอ่อนมากขึ้น ขอขยายความต่อ ดังนี้ คลื่นที่ความยาวต่างๆ ที่ตามนุษย์มองเห็นและแยกออกได้ 7 สี ตั้งแต่ แดงที่มีความยาวคลื่นยาวที่สุด จากนั้นเป็นแสด เหลือง เขียว น้ำเงิน ครามและม่วงที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด (รุ้งกินน้ำ เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เราได้เห็นแสงครบถ้วนทั้งเจ็ดสี) แล้วยังมีคลื่นที่ตามนุษย์ไม่สามารถเห็นได้ คือ รังสีอัลตราไวโอเล็ต ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้น และรังสีอินฟราเรด ที่มีความยาวคลื่นยาว

เกิดอะไรขึ้นเมื่อพลังงานจากดวงอาทิตย์มาถึงโลก

เป็นเวลานานกว่าหลายล้านปีแล้ว พลังงานและแสงสว่างที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้ และเกิดเป็นวัฎจักรต่างๆ นับตั้งแต่ พืชสีเขียว ใช้กระบวนการสังเคราะห์แสงในการสร้างอาหาร ซึ่งอาศัยแสงจากดวงอาทิตย์, กระบวนการทางเคมีและกายภาพสามารถทำการเปลี่ยนพืชและสัตว์ที่ตายแล้วเป็นถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันเชื้อเพลิง, วัฎจักรน้ำ เกิดจากน้ำที่ดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ ระเหยกลายเป็นไอและตกมาเป็นฝนหรือหิมะ นอกจากนี้ การเคลื่อนตัวของอากาศประกอบกับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ยังสามารถทำให้เกิดลม

โลกมีสภาพอากาศหลายรูปแบบ ทั้งนี้ เป็นเหตุจากปัจจัยมากมาย ที่สำคัญคือ ความสัมพันธ์ระหว่างชั้นบรรยากาศโลกและพลังงานจากดวงอาทิตย์ รวมถึงอุณหภูมิบนโลกก็ขึ้นอยู่กับพลังงานจากดวงอาทิตย์เช่นเดียวกัน ซึ่งพลังงานนี้ไม่ได้กระจายไปทั่วทุกพื้นที่ แต่จะแตกต่างกันไปตามละติจูด ดังนั้น พื้นที่ต่างๆ บนโลกมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน

พลังงานที่เราใช้อยู่บนโลกนี้ ส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น มีการนำพลังงานจากดวงอาทิตย์ไปใช้อย่างแพร่หลาย รวมถึงมีการคิดค้นเทคโนโลยีเพื่อนำมาซึ่งประโยชน์จากพลังงานเหล่านั้น พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar energy) และพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar thermal) ถือเป็นพลังงานจากดวงอาทิตย์โดยตรง ส่วนพลังงานลม (Wind power), พลังงานน้ำ (Hydropower), พลังงานชีวมวล (Biomass energy), พลังงานคลื่นในทะเล (Wave energy), พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal energy), ถ่านหิน, น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ จัดเป็นพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์ทางอ้อม
 

จะเห็นได้ว่า พลังงานมีมากมายหลายรูปแบบ แต่ทว่า พลังงานทั้งหมดไม่ได้มาจากดวงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ในโลกของเราก็มีพลังงานที่สามารถนำมาใช้ได้ เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal) และพลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen energy) แม้พลังงานจากภายในโลกจะมีน้อยมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ แต่นี่คืออีกทางเลือกหนึ่ง ซึ่งเมื่อมีการพัฒนาต่อไป จะกลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในอนาคตได้

ความเข้มข้นของเนื้อหาสาระใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" กำลังเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในตอนต่อไป เราจะให้คุณได้รู้จักกับพลังงานทั้งหลายทั้งปวงที่มีอยู่บนโลก และนั่นจะทำให้คุณเกิดความรู้และเข้าใจเรื่องพลังงานอย่างแท้จริง
 


การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานต่างๆ 1 ถ่านหิน, 2 พลังงานนิวเคลียร์, 3 พลังงานชีวมวล,4 พลังงานแสงอาทิตย์, 5 พลังงานลม, 6 พลังงานความร้อนใต้พิภพ, 7 พลังงานน้ำในเขื่อน, 8 พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง และ 9 พลังงานคลื่น

1 ตัวอย่างของรังสี เช่น รังสีแกมมา (Gamma ray), รังสีเอ็กซ์ (X-ray), คลื่นวิทยุ (Radio wave), รังสีอินฟราเรด (Infrared), รังสีอัลตร้าไวโอเลต (Ultraviolet) และรังสีคอสมิก (Cosmic ray) ฯลฯ
2 นาโนเมตร (nanometer) เท่ากับ 1 พันล้านเมตร

พลังงานหมุนเวียน (Renewable energy)
คือ แหล่งพลังงานที่ได้จากธรรมชาติรอบตัวเรา หามาใช้ได้ไม่มีวันหมด ซึ่งสามารถสร้างทดแทนได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยธรรมชาติหลังจากมีการใช้ไป จึงมีหลายชื่อที่ใช้เรียก - พลังงานทดแทนและพลังงานใช้ไม่หมด รวมถึงพลังงานสะอาดและพลังงานสีเขียว เนื่องจากไม่ทำให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมนั่นเอง
ตัวอย่างของพลังงาน ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์, พลังงานลม, พลังน้ำ, พลังงานคลื่นในทะเล, พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง, พลังงานชีวมวล, พลังงานความร้อนใต้พิภพและพลังงานไฮโดรเจน ฯลฯ
 
พลังงานสิ้นเปลือง (Nonrenewable energy)
คือ แหล่งพลังงานจากใต้พื้นดิน เมื่อใช้หมดแล้วไม่สามารถสร้างขึ้นมาใหม่หรือหามาทดแทนโดยธรรมชาติได้ทันความต้องการในเวลาอันรวดเร็ว ต้องใช้เวลานานกว่าร้อยล้านปีที่จะสร้างขึ้นมาอีกได้และมีปริมาณจำกัด ชื่อที่ใช้แทนพลังงานกลุ่มนี้จึงมีทั้งพลังงานฟอสซิลและพลังงานที่ใช้แล้วหมด
ตัวอย่างของพลังงาน ได้แก่ น้ำมันดิบ (ปิโตรเลียม), ถ่านหิน, ก๊าซธรรมชาติและพลังงานนิวเคลียร์ (แร่ยูเรเนียม) ฯลฯ
พลังงานที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ส่วนมากนำมาจากแหล่งพลังงานสิ้นเปลือง เช่น เชื้อเพลิงฟอสซิลจำพวกน้ำมันดิบ ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ คุณเคยสงสัยไหม ทำไมเรียก "เชื้อเพลิงฟอสซิล" คำตอบก็คือ เชื้อเพลิงนี้เกิดขึ้นจากซากพืชซากสัตว์ที่ตายมานานนับล้านปี ทับถมอยู่ใต้ดินจนเปลี่ยนเป็นฟอสซิล จากนั้นเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติกลายเป็นน้ำมันดิบ ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ แต่ปัญหาคือไม่สามารถหามาทดแทนการใช้ได้ทัน โลกเราต้องใช้เวลานานเป็นล้านปีกว่าจะผลิตน้ำมันแต่ละลิตรได้ นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วย เพราะการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจะได้ก๊าซพิษออกมาด้วย เช่น ฝุ่นละออง, เขม่าควัน, ไนโตรเจน, คาร์บอนมอนอกไซด์, คาร์บอนไดออกไซด์และกำมะถันไดออกไซด์ ฯลฯ
 
แล้วทำไมเราไม่นำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ จะได้ไม่เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม... การนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ต้องประสบปัญหาข้อจำกัดตามธรรมชาติที่ว่า พลังงาน (บางชนิด) มีอยู่มากก็จริง ทว่าไม่สามารถนำมาใช้ได้ทุกเวลาและไม่เพียงพอ เช่น ถ้าท้องฟ้ามืดครึ้มจะไม่มีแสงอาทิตย์ ถ้าลมสงบจะไม่มีลมไปหมุนกังหัน หรือถ้าระดับน้ำในเขื่อนไม่เพียงพอก็ผลิตไฟฟ้าไม่ได้ แต่มนุษย์ก็ไม่ยอมแพ้ต่อธรรมชาติเพียงแค่นั้น มีการรู้จักเก็บพลังงานไว้หรือเพิ่มการผลิตให้มากขึ้นเพื่อนำพลังงานไปใช้ต่อไป และนั่นทำให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มมากขึ้น หากเทียบกันแล้วการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะถูกกว่า จะเห็นได้ว่าพลังงานหมุนเวียนอาจใช้แก้ปัญหาพลังงานไม่ได้ทั้งหมด แต่เป็นอีกหนึ่งทางเลือกจากธรรมชาติที่มีคุณค่า ช่วยลดผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อมได้เป็นอย่างดี

ทีนี้คุณลองเปรียบเทียบดูว่า การนำพลังงานสีเขียวจากแหล่งธรรมชาติมาใช้การผลิตไฟฟ้า จะมีค่าใช้จ่ายแตกต่างจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลมากน้อยเพียงใด... ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าโดยใช้เชื้อเพลิงต่างๆ เป็นดังนี้ ถ่านหิน = 0.50 บาท/หน่วย1, ก๊าซธรรมชาติ = 0.93 บาท/หน่วย1, น้ำมันเตา = 1.10 บาท/หน่วย1, ดีเซล = 2.72 บาท/หน่วย1, พลังงานแสงอาทิตย์ = 11.46 บาท/หน่วย2, พลังงานลม = เป็น 2.84 บาท/หน่วย2, พลังงานชีวมวล = 2.27 บาท/หน่วย2, ก๊าซชีวภาพจากอุตสาหกรรมแปรรูปการเกษตร = 1.91 บาท/หน่วย2, น้ำเสีย = 1.3-1.6 บาท/หน่วย2 และขยะชุมชน = 2.23 บาท/หน่วย2 (1 หน่วย = 1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง)

ถัดจากนี้ไปเป็นตัวอย่างที่น่าสนใจมากในเรื่อง "ข้อดี-ข้อเสีย" ของพลังงานจากทั้งสองแหล่ง เรานำมาให้ประกอบการพิจารณาว่า "ควรใช้พลังงานจากแหล่งใด"

 
แหล่งพลังงาน ข้อดี ข้อเสีย
พลังงานหมุนเวียน
  • สามารถหาได้ง่าย ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดบนโลก
  • สามารถผลิตพลังงานได้ตลอดเวลา เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ
  • ใช้ไม่มีวันหมด
  • เป็นแหล่งพลังงานที่ได้มาฟรี
  • นำมาผลิตไฟฟ้าได้ในราคาถูก เช่น พลังน้ำ
  • มีความเสถียรในเรื่องราคาพลังงาน
  • เป็นพลังงานสะอาด ไม่สร้างมลพิษทางอากาศ, น้ำและไม่เกิดขยะของเสีย
     
  • พบได้เฉพาะบางพื้นที่เท่านั้น เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ
  • ไม่สามารถผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง
  • ต้นทุนในตอนเริ่มต้นสูง
  • ต้องมีการเก็บพลังงานไว้ ซึ่งไม่คุ้มค่าเชิงพาณิชย์
  • ต้องใช้พื้นที่มากในการติดตั้ง
  • อาจเป็นสาเหตุของมลพิษทางอากาศ เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ
  • อาจทำให้โลกร้อนขึ้นได้ เช่น การเผาไหม้ของพลังงานชีวมวล
  • เกิดมลพิษทางเสียง เช่น พลังงานลม
  • อาจทำลายระบบนิเวศน์และส่งผลต่อการอพยพย้ายถิ่นฐานของสิ่งมีชีวิต
     
พลังงานสิ้นเปลือง
  • ไม่ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน, สภาพอากาศหรือฤดูกาลก็ได้พลังงานต่อเนื่อง
  • นำมาผลิตไฟฟ้าได้ในราคาถูกและคุ้มค่าเชิงพาณิชย์
  • นำมาผลิตไฟฟ้าจะได้พลังงานต่อหน่วยน้ำหนักจำนวนมาก
  • พลังงานนิวเคลียร์ใช้เชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อยก็ผลิตไฟฟ้าได้จำนวนมาก
  • พลังงานนิวเคลียร์สร้างมลพิษทางอากาศเพียงเล็กน้อย และไม่สร้าง CO2
     
  • สามารถหาได้เฉพาะบางพื้นที่เท่านั้น
  • เป็นแหล่งพลังงานที่มีจำกัด
  • ไม่มีความเสถียรในเรื่องราคาพลังงาน
  • การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลทำให้เกิดมลพิษมากมาย รวมถึงเกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก, โลกร้อนขึ้นและเกิดฝนกรด ฯลฯ
  • พลังงานนิวเคลียร์ ทำให้เกิดของเสียที่เป็นพิษสูงและขนส่งอย่างปลอดภัยทำได้ยาก
  • การขุดหรือระเบิดถ่านหินหรือแร่ยูเรเนียม และน้ำมันรั่วจาการขุดเจาะ ส่งผลกระทบรุนแรงต่อสิ่งแวดล้อม
     

 

เนื่องจากมนุษย์ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นสัดส่วนที่สูงมาก ซึ่งพลังงานนี้ใช้แล้วมีแต่จะหมดไป ดังนั้น การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพจึงเป็นวิธีที่ควรทำ ทรัพยากรที่มีอยู่ก็จะสามารถใช้ได้อย่างพอเพียงและให้ชนรุ่นหลังมีโอกาสได้รับประโยชน์ด้วย และในฉบับต่อไปคุณจะได้พบกับพลังงานสีเขียวจากธรรมชาติที่มาจากภายในโลกของเรานี้เอง
 

1ที่มา: ข้อมูลจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย
2ที่มา: ข้อมูลจากมูลนิธิพลังงานเพื่อสิ่งแวดล้อม

 


พลังงานจากใต้พื้นดินกลายเป็นไฟฟ้า
พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal energy)
เกิดจากความร้อนที่เก็บสะสมอยู่ภายใต้ผิวโลก หากนับจากใต้เปลือกโลก (Crust) ลงไปชั้นแรก คือ ชั้นที่ห่อหุ้มแกนกลางอยู่ (Mantle) เป็นชั้นของหินและหินที่หลอมละลายจนเหลวเรียกว่า "Magma" ปกติแล้วยิ่งลึกลงไปภายใต้ผิวดิน อุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นๆ ชั้นเปลือกโลกหรือที่ความลึกราว 25-30 กิโลเมตร มีอุณหภูมิ 250-1,000 °C ในขณะที่แกนกลางอุณหภูมิสูงถึง 3,500-4,500 °C ด้วยเหตุนี้ หินภายใต้ผิวโลกร้อนมากจึงทำให้น้ำที่อยู่ในชั้นหินนี้เป็นน้ำร้อนหรือไอน้ำได้ เมื่อความร้อนออกมาตามรอยแตกของเปลือกโลกจะเป็นในลักษณะของน้ำพุร้อน, ไอน้ำร้อนและบ่อน้ำร้อน ฯลฯ

พลังงานความร้อนใต้พิภพมักพบในบริเวณที่มีการไหลหรือการแผ่กระจายของความร้อนจากใต้ผิวโลกขึ้นสู่ผิวดินมากกว่าปกติและมีค่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามความลึกมากกว่าปกติ 1.5-5 เท่า ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกทำให้เกิดรอยแตกของชั้นหิน เมื่อฝนตกในบริเวณนั้นจะมีน้ำบางส่วนไหลไปตามรอยแตกซึมลงใต้เปลือกโลก รวมตัวกันและรับความร้อนจากชั้นหินที่ร้อนจนกลายเป็นน้ำร้อนและไอน้ำ จากนั้นแทรกออกมาตามรอยแตกของเปลือกโลก บริเวณที่พบพลังงานนี้ ได้แก่ บริเวณที่เปลือกโลกมีการเคลื่อนไหว มีแนวภูเขาไฟอย่างต่อเนื่อง หรือมีชั้นเปลือกโลกบาง เช่น แถบตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้, อิตาลี, ออสเตรเลีย, นิวซีแลนด์, จีน, ญี่ปุ่น, ฟิลิปปินส์และอินโดนีเซีย ฯลฯ ส่วนในประเทศไทยพบแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพที่อำเภอสันกำแพงและอำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ และได้มีการตั้งโรงไฟฟ้าสาธิตการใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพแห่งแรกที่อำเภอฝาง

การนำพลังงานความร้อนใต้พิภพมาใช้ต้องเจาะหลุมลึกลงไปใต้เปลือกโลกและให้ความร้อนไหลออกมาโดยต่อท่อไปยังสถานที่ใช้งานซึ่งจะแยกน้ำร้อนและไอน้ำ การใช้ประโยชน์จากความร้อนโดยตรง น้ำร้อนและไอน้ำนำมาให้ความร้อนแก่บ้านพักอาศัยและอาคาร ใช้ในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เช่น เพาะต้นไม้ในเรือนกระจก, เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ, พลาสเจอร์ไรซ์น้ำนม, ทำน้ำร้อนในสระและสปาเพื่อสุขภาพ ฯลฯ การผลิตไฟฟ้า จะนำไอน้ำไปหมุนกังหันโดยตรงเพื่อหมุนไดนาโมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนน้ำร้อนจะนำไปต้มจนเดือดเป็นไอจึงนำไปหมุนกังหัน นอกจากนี้ยังใช้แหล่งหินร้อนแห้ง (Hot dry rock) ในการผลิตไฟฟ้าอีกด้วย





พลังงานเชื้อเพลิง เทคโนโลยีแห่งความหวัง
พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen energy)
ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในระบบจักรวาล แต่พบมากเป็นอันดับ 3 บนโลก สามารถพบอยู่ในสารประกอบอื่น เช่น น้ำ, สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมันเบนซิน, ก๊าซธรรมชาติ, โพรเพนและเมธานอล ฯลฯ

การผลิตไฮโดรเจนสามารถทำได้หลายวิธี อาทิ "Electrolysis" เป็นการผ่านกระแสไฟฟ้าลงในน้ำเพื่อแยกไฮโดรเจนที่ขั้วประจุลบและออกซิเจนที่ขั้วประจุบวก ซึ่งอาจใช้กระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นได้ เช่น แสงอาทิตย์, ลมและน้ำ ฯลฯ "Natural Gas Steam Reforming" ที่ใช้ไอน้ำอุณหภูมิสูงแยกไฮโดรเจนออกจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (ก๊าซธรรมชาติ) และ "Photoelectrolysis" เป็นการใช้แสงอาทิตย์แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นต้น

การใช้ประโยชน์จากไฮโดรเจน นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือแปลงเป็นไฟฟ้าให้กำลังงานแก่รถยนต์และยานยนต์อื่นๆ, ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับกระสวยอวกาศ จรวด รวมถึงให้ความร้อน ไฟฟ้าและทำน้ำบริสุทธิ์ให้นักบินอวกาศ, เป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงให้เครื่องมือชนิดพกพา เช่น คอมพิวเตอร์กระเป๋าหิ้วและโทรศัพท์มือถือ, นำไปหมุนกังหันหรือเซลล์กำเนิดไฟฟ้า, เป็นแหล่งให้ความร้อนและไฟฟ้าแก่บ้านพักอาศัย อาคาร รวมถึงใช้ในอุตสาหกรรมผลิตปุ๋ย, แอมโมเนีย, กลั่นน้ำมันปิโตรเลียมและสังเคราะห์เมธานอล ฯลฯ ปัจจุบัน มีการตั้งโรงงานผลิตไฮโดรเจนขนาดใหญ่และขนส่งไปยังผู้ใช้ ตลอดจนผลิตใช้ในท้องถิ่นและมีสถานีเติมไฮโดรเจน





เซลล์กำเนิดไฟฟ้า (Fuel cell) เป็นเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง อาศัยการกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งให้ไฟฟ้าและน้ำร้อน เซลล์กำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าคือ ขั้วลบและขั้วบวก มีสารละลายที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (Electrolyte) อยู่ตรงกลาง เมื่อถูกกระตุ้นจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า อะตอมของไฮโดรเจนจะแตกตัวเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งอิเล็กตรอนจะไหลไปที่วงจรด้านนอกไปยังขั้วบวกและเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น ส่วนโปรตอนจะไหลผ่านสารละลายไปที่ขั้วบวก ที่ซึ่งรวมตัวกับออกซิเจนและอิเล็กตรอนเกิดเป็นน้ำและความร้อน
เซลล์กำเนิดไฟฟ้าแบ่งตามชนิดของอิเล็กโตรไลต์ ดังนี้ Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell หรือ PEMFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือโพลิเมอร์เมมเบรน ทำงานที่อุณหภูมิต่ำราว 60-100 °C นำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับยานพาหนะและเป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงแบบพกพา Direct Methanol Fuel Cell หรือ DMFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือสารละลายเมธานอล ได้รับการพัฒนาจาก PEMFC สามารถทำให้อยู่ในรูปทรงกะทัดรัดได้ Alkaline Fuel Cell หรือ AFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือโปแตสเซียมไฮดรอกไซด์เหลว ซึ่งทำงานได้ภายใต้อุณหภูมิห้อง คือ 90-100 °C ถูกนำไปใช้ด้านการทหารและอวกาศ Phosphoric Acid Fuel Cell หรือ PAFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือกรดฟอสฟอริก จะทำงานที่อุณหภูมิ 175-200 °C นำไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าและใช้กับยานพาหนะขนาดใหญ่ Molten Carbonate Fuel Cell หรือ MCFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือพวกเกลือคาร์บอเนตของลิเธียม, โซเดียมและโปแตสเซียม ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิ 600-650 °C นำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าขนาดเมกะวัตต์ Solid Oxide Fuel Cell หรือ SOFC อิเล็กโตรไลต์ที่ใช้คือสารประกอบของเซอร์โคเนีย อุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ 600-1,000 °C ถูกพัฒนาให้ใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กไปจนถึงขนาดย่อม Regenerative or Reversible Fuel Cell ผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งให้ความร้อนและน้ำด้วย สามารถใช้กระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอื่นในการแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

จะเห็นว่า วิทยาการต่างๆ ถูกนำมาประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาดให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ ทั้งนี้เพื่อผลิตพลังงานให้เพียงพอต่อความต้องการและยังช่วยลดปัญหามลพิษด้วย ดังนั้นจะต้องมาติดตามกันต่อไปว่าแหล่งพลังงานหมุนเวียนจากนอกโลกทั้งหลายจะได้รับการพัฒนาอย่างไรและนำมาใช้ประโยชน์อะไรบ้าง

ภาพจาก NREL, NASA และ NHAA


แรงลมนำมาใช้ได้ไม่มีวันหมด
พลังงานลม (Wind energy)
พลังงานลมที่ถูกนำมาใช้ผลิตแรงกลหรือไฟฟ้าต้องอาศัยกังหันลม (Wind turbine) ทำการแปลงพลังงานจลน์ในแรงลมให้เป็นแรงกลใช้ในงานต่างๆ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เปลี่ยนรูปแรงกลให้เป็นไฟฟ้า การทำงานของกังหันลม คือ ใช้แรงลมหมุนใบพัด ซึ่งจะไปหมุนก้านที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตไฟฟ้าได้ กังหันลมมีหลายชนิด แต่กังหันลมแบบสมัยใหม่ที่ใช้ในปัจจุบัน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กังหันแบบ Horizontal axis เป็นที่นิยมใช้มากที่สุดและกังหันลมแบบ Vertical axis

การใช้ประโยชน์จากกังหันลมทำได้มากมาย เช่น การใช้งานแบบติดตั้งอิสระ (Stand-alone applications) ในด้านโทรคมนาคม, สูบน้ำ, ประจุแบตเตอรี่, บ้านพักอาศัยและหมู่บ้านที่อยู่ห่างไกล ฯลฯ มีขนาดการผลิตต่ำกว่า 50 kW ในการผลิตไฟฟ้าที่ขนาดการผลิตตั้งแต่ 50 kW ขึ้นไปจะใช้กังหันลมขนาดใหญ่หลายตัวรวมกันเป็นทุ่งกังหันลมเพื่อผลิตไฟฟ้าให้กับสายส่งการไฟฟ้า นอกจากนี้ยังใช้ในลักษณะผสมผสานร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล, แบตเตอรี่ หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้อีกด้วย

 


กระแสน้ำนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า
พลังน้ำ (Hydro energy)
พลังน้ำสร้างประโยชน์มหาศาลในการให้กำลังแก่เครื่องจักรหรือผลิตไฟฟ้า โดยกระแสน้ำมีพลังงานจลน์ที่สามารถนำไปหมุนกังหันน้ำ (Hydro turbine) ซึ่งถ้าต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะแปลงพลังงานเป็นไฟฟ้า

การสร้างโรงผลิตไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่ต้องสร้างเขื่อนกั้นลำน้ำเพื่อกักเก็บน้ำไว้และปล่อยให้ไหลผ่านท่อขนาดใหญ่ไปยังที่ตั้งกังหันน้ำ แรงดันจากน้ำที่ตกลงมาจะไปหมุนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อทำการผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีตั้งแต่ขนาดเล็กมาก กำลังการผลิตต่ำกว่า 100 kW, ขนาดเล็ก กำลังการผลิต 100 kW- 30 MW เพื่อผลิตไฟฟ้าใช้ภายในครัวเรือน, หมู่บ้าน, ฟาร์ม หรือขายคืนให้สายส่งการไฟฟ้า (ซึ่งกำลังการผลิต 10 kW ถือว่าเพียงพอสำหรับบ้านขนาดใหญ่ 1 หลังแล้ว) ไปจนถึงขนาดใหญ่ กำลังการผลิตมากกว่า 30 MW เพื่อเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้กับภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม1

 


วัตถุดิบเหลือใช้จากการเกษตรกลายเป็นพลังงานมากมาย
พลังงานชีวมวล (Biomass energy หรือ Bioenergy)
ชีวมวลที่นำมาผลิตพลังงานได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ผลิตผลทางการเกษตร สิ่งที่เหลือทิ้งจากการเกษตรและของเสียจากโรงงานแปรรูปทางการเกษตร ซึ่งมีทั้งแกลบ ซัง-เปลือกข้าวโพด กากอ้อย ไม้ฟืน เศษไม้และมูลสัตว์ ฯลฯ

ชีวมวลสามารถนำมาแปลงรูปเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงได้โดยตรง ผลผลิตที่สำคัญคือ น้ำมันเชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuel) ผลิตได้จากน้ำมันถั่วเหลือง น้ำมัน-ไขมันจากสัตว์ น้ำมันเหลือใช้จากการปรุงอาหาร ฯลฯ ผ่านกรรมวิธีเปลี่ยนให?เป?นเอสเธอร? โดยน้ำมันจะถูกกรองและผสมให้ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์ มีตัวเร่ง (Catalyst) เพื่อเปลี่ยนเป็นเอทธิลหรือเมทธิลเอสเตอร์ นำไปเป็นเชื้อเพลิงในยานพาหนะ, เซลล์กำเนิดไฟฟ้าและเป็นเชื้อเพลิงให้กับหม้อต้ม (Boiler) เพื่อผลิตไฟฟ้าหรือให้ความร้อนแก่อาคาร
การผลิตไฟฟ้าพลังงานชีวมวล (Biopower) โรงไฟฟ้ามีการใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น Direct-combustion เป็นการเผาชีวมวลพวกวัตถุดิบหมุนเวียนในหม้อต้มให้กลายเป็นไอเพื่อไปหมุนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, Cofiring นำวัตถุดิบหมุนเวียนหรือหญ้าผสมกับถ่านหินและเผาในหม้อต้ม, Gasification เศษไม้ วัตถุดิบหมุนเวียนถูกเปลี่ยนรูปให้เป็นก๊าซชีวภาพ (Biogas) ที่อุณหภูมิสูงในสภาวะไร้ออกซิเจน ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แก่กังหันเพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือนำกระดาษ ขี้เลื่อย ซากและของเสียจากสัตว์หรืออื่นๆ ฝังในหลุมและหมักทิ้งไว้ให้คายก๊าซมีเธน ใช้เป็นเชื้อเพลิงให้กับหม้อต้ม นอกจากนี้ยังนำมาเผาในหม้อต้มให้กลายเป็นไอเพื่อผลิตไฟฟ้า และ Anaerobic digestion จะใช้แบคทีเรียในการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปทางการเกษตรและเลี้ยงสัตว์ที่สภาวะไร้อากาศ ในการผลิตไฟฟ้าจ่ายให้ภาคอุตสาหกรรมมักเป็นระบบ Combined Heat and Power (CHP) ที่สามารถผลิตได้ทั้งความร้อน (ไอและน้ำร้อน) และไฟฟ้าจากการเผาชีวมวลพวกเศษไม้


 


มหาสมุทร อีกแหล่งพลังงานนานาประโยชน์
พลังงานจากมหาสมุทร (Ocean energy)
เราสามารถเก็บเกี่ยวประโยชน์จากมหาสมุทรที่มีถึง 70% ของพื้นผิวโลกได้ในรูปแบบของพลังงานคลื่น พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงและการแปลงพลังงานความร้อนของมหาสมุทร
  • พลังงานคลื่น (Wave energy)
    กระแสคลื่นในทะเลหรือมหาสมุทรสามารถนำมาผลิตไฟฟ้าได้โดยอาศัยอุปกรณ์ที่ดึงพลังงานจากคลื่นมาใช้โดยตรง ซึ่งจะทำการแปลงการเคลื่อนไหวในแนวตั้งของคลื่นและการพองตัวเป็นแรงกดอากาศไปผลักดันให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานคลื่นสามารถทำได้ทั้งแบบระบบที่ติดตั้งไปตามชายฝั่งและระบบที่ติดตั้งนอกฝั่งที่น้ำลึกกว่า 40 เมตร
  • พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal energy)
    การต่างระดับของน้ำขึ้นน้ำลงนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าได้ ซึ่งควรมีพิสัยน้ำขึ้นน้ำลงมากกว่า 5 เมตร และต้องสร้างเขื่อนที่ปากแม่น้ำหรือปากอ่าวเพื่อเป็นอ่างเก็บน้ำ เมื่อน้ำขึ้นน้ำจะไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ และเมื่อน้ำลงน้ำจะไหลออกจากอ่างเก็บน้ำ การไหลเข้าและออกของน้ำนี้นำไปหมุนกังหันที่ต่ออยู่กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ กังหันน้ำขึ้นน้ำลง (Tidal turbine) ยังถูกใช้ผลิตไฟฟ้า โดยจะเรียงตัวเป็นแถวอยู่ใต้น้ำริมชายฝั่งที่ความลึก 20-30 เมตร
  • การแปลงพลังงานความร้อนของมหาสมุทร (Ocean Thermal Energy Conversion หรือ OTEC)
    การผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นได้โดยใช้อุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างพื้นผิวและความลึกของมหาสมุทร ควรมีความแตกต่างกันอย่างน้อย 20 °C ระบบนี้อาศัยสารที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น แอมโมเนียเหลว ซึ่งเมื่อปะทะกับความร้อนของพื้นผิวมหาสมุทร จะระเหยเป็นไออย่างรวดเร็ว ไอที่ขยายตัวจะไปขับเคลื่อนกังหันที่ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
     

และแล้วก็ดำเนินมาถึงตอนท้ายท้ายตอนจนได้ แต่เรื่องของพลังงานหมุนเวียนจากนอกโลกไม่ได้มีเพียงเท่านี้ เราจะต้องมาติดตามเรื่องราวที่เหลืออยู่เกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียนที่เป็นผลจากดวงอาทิตย์โดยตรงในฉบับหน้า

1 ที่มา: www.eere.energy.gov
* ภาพจากเว็บไซต์ NREL, Wavegen และ Blue energy


ไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้เอง
เซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic หรือ Solar cell)
เป็นเทคโนโลยีที่สามารถแปลงแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้าโดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้นจากสารกึ่งตัวนำที่สามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้ ส่วนมากใช้ซิลิคอน (Silicon) เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวจะถูกเปลี่ยนเป็นพาหะนำไฟฟ้าและถูกแยกเป็นประจุไฟฟ้าบวกและลบเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อนำขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ไปต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่อุปกรณ์ไฟฟ้าและสามารถทำงานได้

เซลล์แสงอาทิตย์มีอยู่ 2 ลักษณะ คือ แบบผลึก มีทั้งแบบผลึกเดี่ยว (Single crystalline solar cell) และผลึกรวม (Poly crystalline solar cell) และแบบอะมอร์ฟัส (Amorphous solar cell) มีลักษณะเป็นฟิล์มบางๆ ทั้งสองแบบนี้สร้างมาจากซิลิคอน แต่จะต่างกันตรงที่วิธีการผลิตเท่านั้น

 



ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสตรงจึงใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น หากจะนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับหรือต้องการเก็บพลังงานไว้ก็ต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ อีก เช่น
  • แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar module) เปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง
  • เครื่องควบคุมการประจุ (Charge controller) จะใช้ในกรณีที่ต้องการเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ในแบตเตอรี่ ซึ่งจะทำการประจุไฟฟ้าและควบคุมให้มีปริมาณเหมาะสมกับแบตเตอรี่
  • แบตเตอรี่ (Battery) สำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ใช้ต่อไป
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่ผลิตได้ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)

ปัจจุบันระบบพลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำไปใช้ประโยชน์ในหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในอาคาร, ระบบสูบน้ำ, ระบบแสงสว่าง, ระบบทำความร้อน, ระบบทำความเย็น, ประจุแบตเตอรี่, ขายคืนให้กับสายส่งและอีกมากมาย

สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่สำคัญๆ เช่น ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งอิสระ (Stand-alone solar system) สามารถใช้ผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกลหรือในที่ซึ่งไม่มีไฟฟ้าใช้, ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่ง (Grid connected solar system) สามารถใช้ได้ทั้งไฟฟ้าที่ผลิตได้และจากระบบสายส่ง หรือขายคืนไฟฟ้าที่เกินความต้องการกลับสู่สายส่งการไฟฟ้าได้ และระบบประจุแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ (Battery charging system) สามารถกักเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้ไว้ใช้ในงานอื่นๆ หรือในเวลาที่ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ เป็นต้น

รวมแสง (อาทิตย์) แล้วแปลงเป็นความร้อน
ผลิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar thermal)
เป็นเทคโนโลยีที่ใช้พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ โดยอาศัยพื้นผิวหรือของเหลวที่สามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์และเปลี่ยนเป็นความร้อน จากนั้นกักเก็บไว้และนำความร้อนที่ผลิตได้เพื่อใช้ต่อไป สำหรับการผลิตไฟฟ้า ความร้อนที่อุณหภูมิสูงจะถูกทำให้กลายเป็นไอเพื่อจ่ายให้เครื่องจักรหรือจ่ายความร้อนโดยตรงเพื่อทำให้เครื่องจักรร้อนและทำการผลิตไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้จะให้กำลังไฟฟ้าสูงมาก แต่ต้องใช้พื้นที่มากในการติดตั้ง reflector แล้วยังขึ้นอยู่กับแสงอาทิตย์ที่ส่องตรงยังตัวรับพลังงานด้วย

ระบบผลิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ มีส่วนประกอบดังนี้
  • Solar collector ถือเป็นหัวใจสำคัญของระบบ เพราะเป็นตัวรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นความร้อนที่สามารถนำไปใช้ในงานอื่นๆ ต่อไป Solar collector มีหลายชนิดด้วยกัน เช่น Flat-plate collector - เป็นชนิดที่ใช้มากที่สุดสำหรับระบบทำน้ำร้อนที่ใช้ในบ้านเรือน และจะให้ความร้อนได้ดีแก่ของเหลวหรืออากาศที่อุณหภูมิต่ำกว่า 180 °F, Evacuated-tube collector - ในภาวะที่อุณหภูมิสูงจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าชนิดแรก นิยมใช้มากที่สุดในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เพราะทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 170-350 °F และ Concentrating collector - ใช้เป็นตัวรับพลังงานภายใต้สภาวะความเข้มของแสงอาทิตย์สูงกว่าปกติ 6 เท่า มักนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เป็นต้น
  • ถังเก็บน้ำ (Water storage) เป็นส่วนประกอบในระบบส่วนมาก ยกเว้นระบบผลิตความร้อนสำหรับสระว่ายน้ำ
    นอกจากนี้แล้วอุปกรณ์อื่นที่จำเป็น เช่น ปั๊มน้ำ, วาล์วและตัวควบคุมเพื่อหมุนเวียนน้ำหรือของเหลวที่เป็นตัวกลางถ่ายเทความร้อนให้ไหลผ่าน collector

ความร้อนที่ผลิตได้สามารถนำไปทำน้ำร้อนใช้ภายในบ้าน สระว่ายน้ำ สปา ตลอดจนประยุกต์ใช้ในอาคาร งานในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น ระบบทำความร้อน ระบบทำความเย็นและใช้แทนที่ในงานที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล การใช้ประโยชน์นอกเหนือจากที่กล่าวมาก็คือการผลิตไฟฟ้า

ปัจจุบันเทคโนโลยีเหล่านี้ยังถือว่ามีต้นทุนสูงในการนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า แต่จะมีผลในระยะยาวเพราะมีระยะเวลาการคืนทุนที่ยาวนาน แต่ในทางกลับกันหากพิจารณาถึงข้อดีที่มีอยู่มากมาย เช่น เป็นการใช้พลังงานจากแหล่งธรรมชาติที่ไม่มีวันหมด, ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซพิษต่างๆ ที่จะส่งผลต่อสิ่งแวดล้อม, สามารถนำอุปกรณ์รองรับแสงอาทิตย์ไปติดตั้งบนหลังคาหรือสถานที่อื่นได้ รวมถึงต้องการการบำรุงรักษาน้อยมาก เป็นต้น

ในฉบับหน้า เราจะมาจับตามองที่การใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานโดยตรงจากดวงอาทิตย์ ขยายความเจาะลึกถึงระบบพลังงานแสงอาทิตย์และระบบผลิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ถูกนำไปใช้ในด้านใดและอย่างไรบ้าง


* ภาพจากบริษัท ลีโอนิคส์ จำกัด
1 ที่มา: ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaics), สำนักงานวิจัยและพัฒนา การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย


ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar energy systems)
ตัวอย่างของระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มีดังต่อไปนี้
  • ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งอิสระ (Stand-alone solar systems) เหมาะแก่การนำไปใช้ในทุกพื้นที่ซึ่งระบบสายส่งของการไฟฟ้าเข้าไม่ถึง, ระบบสายส่งมักเกิดปัญหาหรือมีค่าใช้จ่ายสูงในการนำไฟฟ้าเข้าไปใช้ ฯลฯ
    ระบบต้องมีแบตเตอรี่ในการเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้ไว้ใช้ต่อไป พร้อมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องควบคุมการประจุกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรง และอาจเพิ่มเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับได้ การประยุกต์ใช้งานระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดติดตั้งอิสระ เช่น ระบบประจุแบตเตอรี่ (Battery charging system) และระบบสูบน้ำ (Water pump system) เป็นต้น

     
  • ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่ง (Grid connected solar systems) เป็นระบบที่ต่อเชื่อมกับระบบสายส่งของการไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์หากมีมากเกินความต้องการก็สามารถขายคืนให้กับระบบสายส่งได้ ในทางตรงข้าม ถ้าไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่เพียงพอก็ดึงเข้ามาใช้จากระบบสายส่ง
    ระบบประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า และแน่นอนว่าต้องต่อเชื่อมกับระบบสายส่งของการไฟฟ้าพร้อมด้วยมิเตอร์วัดจำนวนหน่วยของไฟฟ้าในการซื้อ-ขายกับระบบสายส่ง การประยุกต์ใช้งานระบบพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่ง เช่น ระบบสำรองไฟฟ้า (Back-up system) เป็นต้น

     
    ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่ง ขนาด 40 kW พร้อมระบบแสดงผล ติดตั้งและใช้งานที่บริษัท เซนต์โกเบน ซิคิวริท (ไทยแลนด์) จำกัด
     
    ระบบผลิตไฟฟ้ากระแสสลับจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบ 3 เฟส กำลังการผลิตไฟฟ้า 10 kW ติดตั้งอยู่ภายในโครงการสวนพลังงาน วิทยาลัยพลังงานทดแทน มหาวิทยาลัยนเรศวร
     

ระบบผลิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar thermal systems)

  • ระบบผลิตน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar water heating) ประกอบด้วย collector ในการรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์แล้วแปลงเป็นความร้อนและถังเก็บน้ำ (ไม่ต้องใช้ในระบบผลิตความร้อนสำหรับสระว่ายน้ำ) แบ่งเป็น
    • การผลิตน้ำร้อนชนิดไหลเวียนตามธรรมชาติ (Passive system) เป็นระบบที่อาศัยแรงดึงดูดและแรงโน้มถ่วงของโลกให้น้ำไหลเวียนตามธรรมชาติเมื่อได้รับความร้อน มีถังเก็บน้ำอยู่สูงกว่าแผงรับแสงอาทิตย์ แบ่งเป็น Batch heaters ใช้ถังเก็บน้ำหุ้มฉนวนตั้งตรงจุดที่รับแสงอาทิตย์และต่อท่อน้ำเย็นผ่าน collector ที่ดูดกลืนความร้อนจากดวงอาทิตย์กลายเป็นน้ำร้อนจ่ายออกไปใช้และ Thermosiphon systems ที่ถังเก็บน้ำจะติดตั้งไว้สูงกว่า collector เมื่อน้ำได้รับความร้อนจาก collector จะไหลขึ้นสู่ถังเก็บน้ำ ในขณะที่น้ำเย็นจะไหลลงไปที่ collector

       
    • การผลิตน้ำร้อนชนิดใช้ปั๊มน้ำหมุนเวียน (Active systems) เป็นระบบที่ต้องใช้ปั๊ม, วาล์วและตัวควบคุมเพื่อไหลเวียนน้ำหรือของเหลวที่ถ่ายเทความร้อนได้ดีผ่าน collector เหมาะสำหรับใช้ผลิตน้ำร้อนปริมาณมากและมีการใช้ต่อเนื่อง เช่น Direct systems ใช้ปั๊มในการไหลเวียนน้ำจากถังเก็บน้ำผ่าน collector และกลับเข้าสู่ถัง ซึ่งจะมีตัวควบคุมการทำงานของปั๊ม, Indirect systems ตัวรับความร้อนจะทำให้ของเหลวที่ถ่ายเทความร้อนได้ดีร้อนขึ้นและไหลเวียนในท่อผ่านถังเก็บน้ำและ Drainback systems ใช้วาล์วที่จะระบายน้ำโดยอัตโนมัติจาก collector เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงจุดเยือกแข็งและจะระบายน้ำกลับหากปั๊มหยุดทำงาน ฯลฯ
  • ความร้อนจากดวงอาทิตย์ไม่เพียงแต่นำมาทำน้ำร้อนให้แก่อาคารบ้านเรือนเท่านั้น ยังสามารถนำมาผลิตความร้อนและความเย็นให้แก่อาคาร คลังสินค้า โรงงานต่างๆ หรือนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมได้อีกด้วย รวมถึงระบบทำความเย็นแบบดูดกลืนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และการอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าอีกด้วย ซึ่งโรงผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์จะใช้แสงอาทิตย์ในการให้ความร้อนแก่ของเหลวเพื่อผลิตไอสำหรับนำไปหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า

จุดหมายปลายทางของเส้นทางสู่พลังงานสีเขียว ได้สิ้นสุดลงตรงนี้ แล้วคุณล่ะ...จะเลือกไปตามเส้นทาง (การใช้พลังงาน) ไหน มุ่งไปสู่จุดหมายใด คุณจะก้าวต่อไปตามเส้นทางเก่าที่ยึดอยู่กับพลังงานรูปแบบเดิมหรือลองค้นหาเส้นทาง (การใช้พลังงาน) ใหม่ที่แตกต่างออกไป สุดแท้แต่คุณจะเป็นผู้กำหนด แต่ไม่ว่าจะเป็นเส้นทางใด ขอฝากไว้ "ควรใช้พลังงานอย่างรู้คุณค่าที่สุด"

* ภาพจากบริษัท ลีโอนิคส์ จำกัด


 
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร
เรามาเริ่มจากความหมายกันก่อน ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ตรงกับคำว่า Solar electric system หรือ Photovoltaic (PV) system และอาจเรียกให้จำง่ายขึ้นว่า "ระบบเซลล์แสงอาทิตย์" เป็นระบบที่ทำการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้าได้โดยตรงผ่านทางอุปกรณ์สำคัญ ได้แก่ "แผงเซลล์แสงอาทิตย์" ระบบจะทำงานในเวลาที่มีแสงอาทิตย์เท่านั้น และจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากยิ่งขึ้นหากมีแสงอาทิตย์มากพอตกกระทบโดยตรงบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวคงไม่สามารถเกิดเป็นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ จึงต้องประกอบไปด้วยอุปกรณ์อื่นๆ เช่น อาจมีการจัดเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้เวลาที่มีแสงอาทิตย์ไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป หรือต้องอาศัยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ตามต้องการ เป็นต้น
 
หากลองเปรียบเทียบระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับสิ่งที่อยู่ใกล้ๆ ตัวจะทำให้เราเห็นภาพของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ชัดเจนยิ่งขึ้น "ระบบกักเก็บน้ำฝน" เป็นระบบซึ่งมีความคล้ายคลึงกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยปัจจัยนานาประการ ไม่ว่าจะเป็น ปริมาณน้ำฝนจะมีได้ก็ต่อเมื่อเกิดฝนตกลงมา เช่นเดียวกับแสงอาทิตย์จะมีเฉพาะในเวลากลางวันเท่านั้น และอาจมีปริมาณมากบ้างน้อยบ้างทั้งนี้ก็เป็นไปตามสภาพอากาศเหมือนกัน นอกจากนี้การรวมกันเป็นระบบของทั้งสองระบบก็ยังมีอุปกรณ์ส่วนต่างๆ ที่ทำหน้าที่ใกล้เคียงกันอีก เช่น
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบกักเก็บน้ำฝน
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ พื้นที่บนหลังคา รองรับน้ำฝนที่ตกลงมา
แบตเตอรี่ เก็บไฟฟ้าและจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า ถังเก็บน้ำ สำหรับเก็บน้ำฝนไว้ใช้ต่อไป
สายไฟ ส่งไฟฟ้าไปยังแบตเตอรี่และจ่ายไปใช้งาน ท่อ ใช้ลำเลียงน้ำไปยังถังเก็บและจ่ายใช้งาน
เครื่องควบคุมการไหลของไฟฟ้า วาล์วที่ติดอยู่กับท่อ ใช้ควบคุมการไหลของน้ำ
อุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น หลอดไฟฟ้า, พัดลม ฯลฯ อุปกรณ์ที่ใช้น้ำ เช่น ก๊อกน้ำ, ฝักบัวอาบน้ำ ฯลฯ

การทำงานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ทีนี้มาดูกันต่อไปถึงการทำงานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งจะเปรียบเทียบกับระบบกักเก็บน้ำฝนไปพร้อมๆ กันด้วย
 

สถานที่ในการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ควรให้มีแสงอาทิตย์ส่องถึง เป็นที่โล่งและไม่มีเงามาบังเซลล์ จึงนิยมติดตั้งไว้บนหลังคาบ้านหรืออาคาร เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบแผงเซลล์แสงอาทิตย์โดยตรงจะทำการผลิตไฟฟ้า ยิ่งแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีขนาดใหญ่มาก ก็จะผลิตไฟฟ้าในเวลาที่มีแสงอาทิตย์ได้มาก และถ้ามีแสงอาทิตย์แรงจัด ก็จะผลิตไฟฟ้าเก็บสะสมได้มากเช่นกัน ในทำนองเดียวกัน ระบบกักเก็บน้ำฝนใช้หลังคาบ้านรองรับน้ำฝนที่ตกลงมา ยิ่งหลังคามีพื้นที่มากก็จะยิ่งรองรับน้ำฝนได้มากขึ้น รวมถึงถ้ามีฝนตกหนักมากเท่าไร ปริมาณน้ำที่จะเก็บไว้ใช้ก็มีมากเท่านั้น

เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะในเวลากลางวันที่มีแสงอาทิตย์ ดังนั้น หากมีความต้องการใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนหรือนำไปใช้งานอื่นๆ จำเป็นต้องมีการจัดเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้ลงในแบตเตอรี่ ซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ทำการประจุไฟฟ้าเก็บไว้และจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่อเชื่อมอยู่ สำหรับระบบกักเก็บน้ำจะมีถังเก็บน้ำที่ทำหน้าที่คล้ายกับแบตเตอรี่ โดยจะกักเก็บน้ำสำรองไว้ใช้ในตอนที่ฝนไม่ตกและจ่ายออกไปเมื่อมีความต้องการใช้

และแน่นอนว่าเมื่อแบตเตอรี่มีการประจุไฟฟ้าและจ่ายประจุไฟฟ้า ก็ต้องมีตัวควบคุม ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีเครื่องควบคุมการประจุและจ่ายประจุไฟฟ้า ทั้งนี้เพื่อป้องกันการรับกระแสไฟฟ้าเข้ามามากเกินและการจ่ายกระแสไฟฟ้าออกไปมากเกิน ซึ่งเทียบได้กับวาล์วที่ท่อน้ำขาเข้าและขาออกของระบบกักเก็บน้ำฝน เพื่อไม่ให้น้ำไหลเข้ามาเต็มจนล้นและควบคุมน้ำที่จ่ายออกไป

อุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าซึ่งผลิตได้จากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ทั่วไป คือ หลอดไฟฟ้า ไม่เพียงเท่านี้ยังนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ได้ เช่น โทรทัศน์, วิทยุ, พัดลม, คอมพิวเตอร์ แม้กระทั่งเครื่องสูบน้ำและตู้เย็นถ้ามีการออกแบบระบบที่เหมาะสม ส่วนอุปกรณ์ที่ใช้น้ำจากระบบกักเก็บน้ำฝนที่ง่ายไม่ซับซ้อน คือ ก๊อกน้ำ ระบบที่ถูกออกแบบให้รองรับการใช้งานที่ซับซ้อนมากขึ้นจะใช้งานร่วมกับสุขภัณฑ์ ฝักบัวอาบน้ำ และอ่างอาบน้ำได้ด้วย

ยังมีอีกสิ่งหนึ่งซึ่งสำคัญไม่น้อยนั่นคือ การลำเลียงหรือส่งไฟฟ้าและน้ำไปยังจุดที่ต้องการ จะใช้สิ่งอื่นใดไปไม่ได้นอกจากสายไฟที่ยอมให้ไฟฟ้าไหลจากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่นๆ และท่อน้ำสำหรับลำเลียงน้ำไปใช้งานต่างๆ โดยขนาดของสายไฟและท่อน้ำเป็นปัจจัยสำคัญต่อการไหลของไฟฟ้าและน้ำ กล่าวคือ สายไฟขนาดใหญ่จะยอมให้ไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่ายกว่าสายไฟขนาดเล็ก เช่นเดียวกับท่อขนาดใหญ่จะทำให้น้ำไหลผ่านได้ง่ายกว่าท่อขนาดเล็ก






หลังจากที่คุณผู้อ่านทำได้เข้าใจในความหมายและการทำงานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์หรือระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมด้วยตัวอย่างที่ทำให้เข้าใจง่ายขึ้นไปแล้ว ฉบับหน้ามาดูกันต่อถึงผลผลิตที่ได้จากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งก็คือไฟฟ้า แต่จะมีที่มาและที่ไปอย่างไร ขอให้ติดตาม!

ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: เว็บไซต์ nrel.gov, pikespeakpermaculture.org



เมื่อฟ้าผ่าลงมา พบว่าเกิดพลังงานหลายชนิด เช่น ไฟฟ้า ความร้อน แสงและเสียง ฯลฯ

"เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ครั้งนี้จะมาดูกันที่ผลิตผลจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งก็คือ ไฟฟ้า แต่ไฟฟ้าคืออะไรและไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอย่างไร ต้องไปทำความรู้จักกันสักหน่อยแล้ว

ไฟฟ้าคืออะไร
คนส่วนมากถ้าพูดถึงไฟฟ้าจะนึกถึงหลอดไฟฟ้า, โทรทัศน์, ตู้เย็นหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ ในความเป็นจริงแล้ว ไฟฟ้ามีประโยชน์และมีความสำคัญมากกว่านั้น เราต้องมาค้นหาคำตอบ... อธิบายได้ว่า ไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นจากประจุไฟฟ้าที่มีอยู่ ซึ่งก็คือโปรตอน - อนุภาคที่มีไฟฟ้าบวก และอิเล็กตรอน - อนุภาคทีมีไฟฟ้าลบ1

ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร
มาขยายความกันต่อไป... วัตถุประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน ภายในนิวเคลียสนั้นมีโปรตอนและนิวตรอน จำนวนของโปรตอนจะเท่ากับอิเล็กตรอนเสมอ โดยอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสด้วยวงโคจรที่แน่นอนเพราะมีแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าของโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนติดอยู่กับอะตอม แต่เมื่อมีอิทธิพลจากภายนอกมากระทำ อิเล็กตรอนที่อยู่วงโคจรนอกสุดสามารถหลุดจากวงโคจรและเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระระหว่างอะตอม
เนื่องจากเราไม่สามารถมองเห็นไฟฟ้าจึงอาจจะเข้าใจได้ยาก ดังนั้น "ระบบน้ำ" จะเป็นตัวอย่างที่ใช้เปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้า ถึงแม้ระบบการทำงานของทั้งสองจะไม่เหมือนกันเลยทีเดียว แต่แนวความคิดเกี่ยวกับแรงดัน, ปริมาณ, อัตราการไหล, ความต้านทานการไหล, กำลังและพลังงานของทั้งสองระบบเหมือนกัน
 

แรงดัน
แรงดันน้ำ คือ แรงที่กระทำให้น้ำไหลไปตามท่อ หน่วยทั่วไปที่ใช้วัดคือ กิโลกรัมต่อตารางเมตร (kg/m2) การส่งน้ำไปตามท่อยาวระยะไกลจึงต้องใช้แรงดันที่สูงมาก ส่วนแรงดันไฟฟ้า เป็นแรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนทำให้เกิดการไหลหรือเกิดกระแสไฟฟ้าไหลไปตามสายไฟ หน่วยที่ใช้ คือ โวลต์ (volt) ในการส่งไฟฟ้าไปยังพื้นที่ห่างไกลหรือแหล่งที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูงต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง (มากกว่า 1,000 โวลต์)

ปริมาณ
ปริมาณน้ำที่เก็บอยู่ในถังเก็บน้ำ หน่วยที่นิยมใช้ คือ ลิตร (liter) และแกลลอน (gallon) หรืออาจใช้ลูกบาศก์เมตร (meter3) หรือคิวบิคเมตร (cubic meter) ก็ได้ (1 ลูกบาศก์เมตร = 1,000 ลิตร) สำหรับปริมาณไฟฟ้า หน่วยที่ใช้วัด คือ คูลอมบ์ (Coulomb) หรืออีกหน่วยที่ใช้กัน คือ แอมแปร์-ชั่วโมง (ampere-hour) โดยปริมาณไฟฟ้า 1 แอมแปร์-ชั่วโมง = 3,600 คูลอมบ์

อัตราการไหล
อัตราการไหลของน้ำ คือ ปริมาณน้ำที่ไหลไปตามท่อในช่วงเวลาหนึ่ง บอกเป็นลิตรต่อนาที หรือแกลลอนต่อชั่วโมง แต่ไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามสายไฟนั้นเรียกว่า กระแส มีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (ampere) ซึ่ง 1 แอมแปร์ คือ ปริมาณไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ที่ไหลไปตามสายไฟในระยะเวลา 1 วินาที
 
ความต้านทานการไหล
การที่น้ำมีการเคลื่อนที่หรือน้ำไหลไปตามท่อ ภายในท่อจะเกิดแรงต้านการไหลของน้ำเรียกว่า ความต้านทานการไหลหรือความต้านทาน ซึ่งจะเพิ่มขึ้นโดยแปรผันตามความยาวของท่อ สำหรับไฟฟ้าที่ไหลไปตามสายไฟก็มีความต้านทานการไหลของไฟฟ้าเกิดขึ้นในสายไฟและจะเพิ่มขึ้นโดยแปรผันตามความยาวของสายไฟเช่นเดียวกัน หน่วยของความต้านทานไฟฟ้าที่ใช้ คือ โอห์ม (ohm)

เราสามารถสรุปความสัมพันธ์ของคุณสมบัติของน้ำและไฟฟ้าได้ดังนี้
       แรงดันน้ำ = อัตราการไหล x ความต้านทานการไหล
หรือ อัตราการไหล = แรงดัน / ความต้านทานการไหล
หรือ ความต้านทานการไหล = แรงดัน / อัตราการไหล
       แรงดันไฟฟ้า = กระแส x ความต้านทาน
หรือ กระแส = แรงดันไฟฟ้า / ความต้านทาน
หรือ ความต้านทาน = แรงดันไฟฟ้า / กระแส


 

กำลัง
กำลัง คือ ความสามารถในการทำงาน กำลังน้ำ คุณสามารถสัมผัสได้โดยนำมือไปรองน้ำจากก๊อก กระแสน้ำจะดันมือคุณ การไหลของน้ำทำให้เกิดกำลังของกระแสน้ำและจะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันน้ำหรืออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ดังคุณสมบัติที่ว่า กำลัง = แรงดัน x อัตราการไหล สำหรับกำลังไฟฟ้า คุณไม่อาจสัมผัสได้ แต่รู้ความหมายได้ว่า คือ ปริมาณงานที่ทำโดยกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่ง เมื่อกระแสไหลในวงจรที่มีตัวต้านทานจะทำให้เกิดงาน2 โดยกำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x กระแส มีหน่วยเป็นวัตต์ (watt)

 
พลังงาน
พลังงาน คือ งานทั้งหมดที่ได้กระทำ พลังงานไฟฟ้าก็เป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่เกิดขึ้นในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก3 พลังงานที่เกิดขึ้นอยู่กับกำลังที่มีกับระยะเวลาที่ใช้กำลัง เท่ากับว่า กำลัง x ระยะเวลาที่ใช้กำลัง จะได้พลังงาน โดยมีหน่วยเป็นวัตต์-ชั่วโมง (watt-hour) หรือจูล (Joule) ในระบบ SI

วงจร
ระบบกักเก็บน้ำฝนที่มีการต่อท่อและก๊อกอยู่ตรงปลาย อาจทำได้ทั้งแบบท่อเดียวจุดเดียวหรือแยกเป็นหลายท่อต่อไปยังจุดต่างๆ ท่อและจุดเชื่อมต่อรวมกันเรียกว่า วงจรน้ำ การไหลของน้ำจากถังเก็บไปยังอุปกรณ์ต้องมีท่อลำเลียงไป
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ มีทั้งแบบที่ต่อจากแบตเตอรี่ไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยตรง และแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายลูกและเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด ส่วนประกอบต่างๆ เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่องด้วยสายไฟเกิดเป็นวงจรไฟฟ้า
 


ไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ
คุณลองนึกถึงระบบไฟฟ้าแบบง่ายๆ เช่น ไฟฟ้าที่มาจากแบตเตอรี่โดยตรงไหลไปตามสายไฟถึงจุดใช้งานที่มีหลอดไฟฟ้า นั่นคือ ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ DC เช่นเดียวกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ที่ให้ไฟฟ้ากระแสตรง ส่วนไฟฟ้าที่ไหลไปทางเดียวในช่วงเวลาสั้นๆ แล้วไหลกลับไปทางอื่นอีกและไหลกลับไปกลับมาเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ หรือ AC เพราะไฟฟ้ามีการเปลี่ยนทิศทางการไหลกลับไปกลับมาอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้า
ข้อแตกต่างของไฟฟ้า 2 ชนิดนี้คือ AC จะไม่มีขั้วเพราะขั้วเป็นตัวบ่งชี้ทิศทางการไหลของไฟฟ้า ในระบบ AC ไฟฟ้าไหลกลับไปกลับมาหลายครั้งใน 1 วินาที นอกจากนี้ AC ยังใช้แพร่หลายมากกว่าโดยใช้ในระบบกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่ ส่วน DC นำไปใช้ในระบบขนส่งซึ่งจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า แต่มีข้อด้อยคือ การผลิตจำนวนมากทำได้ยาก
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง ในกรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้าของคุณถูกออกแบบให้ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ก็สามารถใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับได้

ความสำคัญและประโยชน์ของระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นหัวข้อที่เราจะหยิบขึ้นมาพูดถึงกันต่อไป นอกจากนี้จะมาดูแนวโน้มของการนำไปใช้งานด้านต่างๆ ในประเทศไทยเรานี้ด้วย นับว่าเป็นอีกหนึ่งเรื่องราวดีๆ ที่คุณไม่ควรพลาด
 

1ที่มา: www.encyclopedia.com
2, 3ที่มา: Wikipedia encyclopedia
ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: เว็บไซต์ US National Weather Service, Leonics, NREL
 


ตอน แผงเซลล์แสงอาทิตย์

     

แสงอาทิตย์เป็นอีกหนึ่งแหล่งพลังงานที่สำคัญ ไม่ว่าแสงอาทิตย์จะตกลงบนพื้นที่ใดๆ ในโลกสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งสิ้น ขณะเดียวกันเซลล์แสงอาทิตย์ก็เข้ามามีบทบาทในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานอันมีประโยชน์มหาศาลและนี่คือเรื่องราวที่คุณจะสัมผัสได้ใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"
สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้า มีอุปกรณ์ที่ถือเป็นหัวใจสำคัญ ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้าเรียกว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV panels) โดยเกิดจากการนำเซลล์แสงอาทิตย์หลายเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน และหากหลายๆ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่อกันเป็นชุดหรือแถวจะเป็น ชุดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV arrays)
 

เซลล์แสงอาทิตย์คืออะไร
เซลล์แสงอาทิตย์ มีชื่อในภาษาอังกฤษหลายคำ เช่น Solar cell, Photovoltaic หรือ PV เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน (Silicon) ซึ่งมีราคาถูกและพบมากที่สุดบนพื้นโลก นำมาผ่านขั้นตอนต่างๆ ผลิตให้เป็นแผ่นบางและมีความบริสุทธิ์ คุณสมบัติที่สำคัญคือ เมื่อเซลล์ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง รังสีของแสงที่มีอนุภาคของไฟฟ้าบวกคือ โฟตอน จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน (มีอนุภาคของไฟฟ้าลบ) ที่อยู่ในสารกึ่งตัวนำ จนทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากวงโคจรของอะตอมและเคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงโคจรจะเกิดเป็นไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น

โครงสร้างของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่ใช้ทั่วไปคือ รอยต่อพีเอ็น (P-N Junction) ของสารกึ่งตัวนำ โดยนำซิลิคอนที่ผ่านขั้นตอนจนกระทั่งบริสุทธิ์มาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็น แล้วนำมาต่อกัน เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะถ่ายเทพลังงานให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำ ทำให้เกิดอิเล็กตรอนและโฮลอิสระที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ หากมีการต่อกับวงจรภายนอก (เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง) จะเกิดการไหลของอิเล็กตรอนที่ให้ไฟฟ้ากระแสตรง
โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างได้หลายแบบ เช่น วงกลม, สี่เหลี่ยมจตุรัส, สี่เหลี่ยมขอบมน หรือไม่มีเซลล์เลย ฯลฯ เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ว่าขนาดใดก็ตามจะให้แรงดันไฟฟ้าประมาณ 0.5 โวลต์ กระแสไฟฟ้าที่แต่ละเซลล์ผลิตได้ขึ้นอยู่กับขนาดของเซลล์
 
ชนิดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ มีทั้งที่ทำจากซิลิคอนผลึกเดี่ยว (Monocrystalline Silicon Cell) ผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Cell) ทั้งสองชนิดมีลักษณะเป็นแผ่นแข็งและบาง และไม่เป็นผลึกหรืออะมอร์ฟัส (Amorphous Silicon Cell) มีลักษณะเป็นฟิล์มบาง

สิ่งที่มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
 
  • พื้นที่ของแผง แผงเซลล์แสงอาทิตย์ยิ่งมีขนาดใหญ่ จะยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากยิ่งขึ้น
     
  • ความสว่างของแสงอาทิตย์ ยิ่งแสงอาทิตย์ตกลงบนแผงมาก จะยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้น หากมีร่มเงามาบังแผงแม้เพียง 1 เซลล์ ไฟฟ้าที่ผลิตได้อาจลดลงเหลือแค่ครึ่งหรือต่ำกว่านั้น
  • ทิศทางการวางแผง ควรวางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้หันไปทางด้านดวงอาทิตย์ เพื่อให้ผลิตไฟฟ้าได้มากที่สุด
  • ความร้อน แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะทำงานได้ดีในสภาพเย็น หากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ร้อน จะผลิตไฟฟ้าได้น้อย

     
ข้อปฏิบัติเพื่อให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้มากที่สุด
 
  • ต้องไม่มีร่มเงาบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ระหว่างเวลา 9.00 - 15.00 น. รวมถึงต้องคำนึงถึงด้วยว่าในแต่ละวันดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนที่จากทิศเหนือไปยังทิศใต้ตามฤดูกาลด้วย สำหรับพื้นที่เขตร้อน ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนไปทางทิศเหนือมากที่สุดในเดือนมิถุนายน และจะเคลื่อนไปทางทิศใต้มากที่สุดในเดือนธันวาคม
  • ควรหันแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตามดวงอาทิตย์ อาจใช้อุปกรณ์ติดตามดวงอาทิตย์ (Solar tracker) หรืออาจยึดแผงไว้กับที่โดยเอียงแผงเป็นมุมเท่ากับละติจูดของสถานที่ติดตั้งและควรเอียงไม่น้อยกว่า 5 องศาจากแนวระนาบ สำหรับสถานที่ติดตั้งที่อยู่ใต้เส้นศูนย์สูตรควรหันแผงไปทางทิศเหนือ ส่วนสถานที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรควรหันแผงไปทางทิศใต้
  • ติดตั้งแผงเหนือพื้นผิวที่จะติดตั้งอย่างน้อย 10 ซม. เพื่อให้อากาศไหลเวียนใต้แผงได้สะดวกเป็นการช่วยลดความร้อนที่ด้านหลังแผงได้
     


 

การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน
เพื่อเป็นการเพิ่มกำลังการผลิตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จึงมีการนำหลายแผงมาต่อกัน ซึ่งมี 2 วิธีดังนี้
  • การต่อแบบอนุกรม ใช้ในกรณีที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ามากกว่าที่ได้จากแผงเดียว แต่กระแสจะยังคงเท่ากับที่ได้จากแผงเดียว
  • การต่อแบบขนาน ใช้ในกรณีที่ต้องการกระแสที่มากขึ้น แต่แรงดันไฟฟ้าจะยังคงเท่ากับที่ได้จากแผงเดียว

 

ซ้าย: การต่อแบบอนุกรม
ขั้วบวกของแผงหนึ่งต่อกับขั้วลบของอีกแผงหนึ่ง
ขวา: การต่อแบบขนาน
ขั้วที่เหมือนกันของทั้งสองแผงต่อเข้าด้วยกัน


หมายเหตุ:

  1. นอกจาก 2 วิธีข้างต้นแล้ว ยังสามารถต่อแผงแบบอนุกรมผสมขนานได้ด้วย (หรือการต่อแบบขนานแล้วจึงต่อแบบอนุกรมก็จะให้ผลเหมือนกัน) หากต้องการทั้งแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่เพิ่มขึ้น เช่น ใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ต้องใช้กระแสมากและใช้แบตเตอรี่มากกว่า 12 โวลต์
  2. แผงที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่างกัน (แผงที่มีแรงดันไฟฟ้าและกระแสต่างกัน) เมื่อนำมาต่อกันแบบต่างๆ จะมีผลดังนี้
    • การต่อแบบอนุกรม จะให้แรงดันไฟฟ้าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าแต่ละแผง แต่กระแสที่ได้จะถูกจำกัดลงจนเกือบเท่ากับกระแสจากแผงที่มีปริมาณน้อยที่สุด
    • การต่อแผงแบบขนาน จะให้กระแสเท่ากับผลรวมของกระแสแต่ละแผง แต่แรงดันไฟฟ้าที่ได้จะถูกจำกัดลงจนเกือบเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากแผงต่ำที่สุด

หัวใจสำคัญของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ คุณก็ได้รู้จักแล้ว หลังจากนั้นต้องติดตามกันต่อไป เพื่อให้ได้พบกับอุปกรณ์อื่นๆ อันเป็นองค์ประกอบของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความสำคัญไม่น้อยเช่นกัน


ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: Leonics, NREL


ตอน แบตเตอรี่

     

ไม่ว่าจะเป็นระบบเซลล์แสงอาทิตย์ใดก็ตาม หากต้องการจัดเก็บพลังงานที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไว้ใช้ต่อไป จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีอุปกรณ์ทำหน้าที่ดังกล่าว เรากำลังพูดถึง "แบตเตอรี่" ที่เป็นหนึ่งในส่วนประกอบระบบที่สำคัญของการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่คุณผู้อ่านจะได้รับรู้เรื่องราวผ่านทาง "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"
แบตเตอรี่คืออะไร
แบตเตอรี่ (Battery) คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่จัดเก็บพลังงานเพื่อไว้ใช้ต่อไป ถือเป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงพลังงานเคมีให้เป็นไฟฟ้าได้โดยตรงด้วยการใช้เซลล์กัลวานิก (galvanic cell) ที่ประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ พร้อมกับสารละลายอิเล็กโตรไลต์ (electrolyte solution) แบตเตอรี่อาจประกอบด้วยเซลล์กัลวานิกเพียง 1 เซลล์หรือมากกว่าก็ได้

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์สำหรับจัดเก็บไฟฟ้าเท่านั้น ไม่ได้ผลิตไฟฟ้า สามารถประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ (recharge) ได้หลายครั้ง และประสิทธิภาพจะไม่เต็ม 100% จะอยู่ที่ประมาณ 80% เพราะมีการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปในรูปความร้อนและปฏิกิริยาเคมีจากการประจุ/จ่ายประจุนั่นเอง
แบตเตอรี่จัดเป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงและเสียหายได้ง่ายหากดูแลรักษาไม่ดีเพียงพอหรือใช้งานผิดวิธี รวมถึงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไป เนื่องด้วยวิธีการใช้, การบำรุงรักษา, การประจุและอุณหภูมิ ฯลฯ โดยสามารถจำแนกแบตเตอรี่ออกได้ 2 กลุ่มสำคัญๆ คือ ตามการใช้งานและประเภทของโครงสร้าง

 
แบตเตอรี่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่มีหน้าที่สะสมพลังงานที่ผลิตจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์และจัดเก็บไว้ใช้ในเวลาที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ผลิตไฟฟ้าหรือเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์หรือเวลากลางคืน หากเปรียบเทียบกับระบบกักเก็บน้ำฝนก็คือถังเก็บน้ำนั่นเอง
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบติดตั้งอิสระ (Stand-alone solar system) ต้องใช้แบตเตอรี่ทั้งสิ้น
 

ชนิดของแบตเตอรี่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์
ในทางปฏิบัติแล้วแบตเตอรี่ทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ แต่ที่นิยมใช้มากที่สุดเป็นแบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรด (Lead-acid battery) ด้วยเหตุผลนานาประการ ไม่ว่าจะเป็นราคาที่ถูกกว่าและหาซื้อได้ง่ายในทุกๆ ที่
แบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดมีส่วนประกอบสำคัญเป็นแผ่นตะกั่วที่เป็นขั้วบวกและลบจุ่มอยู่ในสารละลายกรดซัลฟุริกหรือเรียกว่าสารละลายอิเล็กโตรไลต์ เมื่อเซลล์มีการจ่ายประจุ โมเลกุลของซัลเฟอร์จากสารละลายอิเล็กโตรไลต์จะติดอยู่กับแผ่นตะกั่วและปล่อยอิเล็กตรอนออกมามากมาย เมื่อเซลล์มีการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหม่ อิเล็กตรอนจำนวนมากจะกลับเข้าไปในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ แบตเตอรี่จึงเกิดแรงดันได้จากปฏิกิริยาเคมีนี้เอง และไฟฟ้าเกิดขึ้นได้จากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

ภายในแต่ละเซลล์ของแบตเตอรี่ให้แรงดัน 2 โวลต์ แบตเตอรี่ 12 โวลต์จึงมี 6 เซลล์ต่อกันแบบอนุกรม เซลล์ทั้งหมดอาจบรรจุอยู่ภายในกล่องเดียวหรือแยกกล่องก็ได้ ถ้าต้องการแรงดันมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่หลายลูกมาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันสูงขึ้นตามต้องการ

ถ้าต้องการกระแสมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่ 2 ลูกหรือมากกว่านั้นต่อกันแบบขนานจนได้กระแสที่ต้องการ

ถ้าต้องการแรงดันและกระแสมากขึ้น ให้นำแบตเตอรี่มาต่อกันแบบอนุกรมผสมกับแบบขนาน

 

แบตเตอรี่ชนิดตะกั่ว-กรดมีอยู่หลายแบบด้วยกัน แต่ที่เหมาะสำหรับใช้งานกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์มากที่สุดคือ แบตเตอรี่แบบจ่ายประจุสูง (Deep discharge battery) เพราะถูกออกแบบให้สามารถจ่ายพลังงานปริมาณเล็กน้อยได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานๆ โดยไม่เกิดความเสียหาย คุณจะสามารถใช้ไฟฟ้าที่เก็บอยู่ในแบตเตอรี่นี้ได้อย่างต่อเนื่องถึง 80% โดยแบตเตอรี่ไม่ได้รับความเสียหาย (แบตเตอรี่ทั่วไปที่ใช้ในการติดเครื่องยนต์ถูกออกแบบให้จ่ายพลังงานสูงในช่วงเวลาสั้นๆ ถ้าใช้ไฟฟ้ามากกว่า 20-30% ของพลังงานที่เก็บอยู่ จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลงได้) ส่วนมากแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะมีลักษณะที่ฝาครอบด้านบนเปิดออกได้ เพื่อให้สามารถตรวจสอบเซลล์และเติมน้ำในเวลาที่จำเป็นได้ เรียกว่า แบตเตอรี่แบบเซลล์เปิด (Open cell หรือ Unsealed หรือ Flooded cell battery) มีบางชนิดที่ถูกปิดแน่นและไม่ต้องการการซ่อมบำรุง เรียกว่า แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา (Maintenance free หรือ Sealed battery)

ซ้าย: แบตเตอรี่แบบเซลล์เปิด
ขวา: แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา
ความสามารถในการจัดเก็บพลังงาน
ความจุของแบตเตอรี่ในการบรรจุพลังงานมีหน่วยเป็น แอมแปร์-ชั่วโมง (Ampere-Hour; Ah)
พลังงานในแบตเตอรี่ 12 V 100 Ah เท่ากับ 12V x 100Ah หรือ 12V x 100A x 3600s จะได้เท่ากับ 4.32 MJ
ถ้าแบตเตอรี่ 100 Ah เท่ากับว่าแบตเตอรี่จะจ่ายกระแส 1 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 100 ชั่วโมง หรือแบตเตอรี่จ่ายกระแส 10 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 10 ชั่วโมง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่จ่ายกระแส 5 แอมแปร์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 20 ชั่วโมง ซึ่งทั้งหมดนี้จ่ายกระแสเท่ากับ 100 Ah ทั้งสิ้น จะเห็นได้ว่า แบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากันอาจมีความเร็วในการจ่ายกระแสต่างกันได้ ดังนั้น การจะทราบความจุของแบตเตอรี่ต้องทราบถึงอัตราการจ่ายกระแสด้วย มักกำหนดเป็นจำนวนชั่วโมงของการจ่ายกระแสเต็มที่
การกำหนดขนาดของแบตเตอรี่สำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้นขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่ในการจัดเก็บพลังงาน, อัตราการจ่ายประจุสูงสุด, อัตราการประจุสูงสุดและอุณหภูมิต่ำสุดที่จะนำแบตเตอรี่ไปใช้งาน (อุณหภูมิที่ได้ผลดีที่สุดของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด คือ 77 F หรือประมาณ 60-80 F)

การติดตั้งแบตเตอรี่ใหม่
แบตเตอรี่ใหม่ก่อนที่จะนำไปใช้จะต้องมีน้ำกรดอยู่เต็ม ให้ทำการต่อแบตเตอรี่แล้วปล่อยให้ประจุไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์อย่างน้อย 2 วันที่มีแสงอาทิตย์ ถ้าในแบตเตอรี่ใหม่ไม่มีอิเล็กโตรไลต์ในเซลล์ต่างๆ ให้เติมน้ำกรดสำหรับแบตเตอรี่ลงไปและแบตเตอรี่ที่เติมใหม่นี้ควรนำไปต่อใช้งานกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทันที แล้วปล่อยให้ทำการประจุไฟฟ้าอย่างน้อย 2 วันที่มีแสงอาทิตย์ก่อนนำไปใช้งานและห้ามต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ เข้ากับแบตเตอรี่ขณะทำการประจุ

ความปลอดภัยเกี่ยวกับแบตเตอรี่
  • ถ้ามีชิ้นโลหะวางพาดขั้วของแบตเตอรี่ที่กำลังทำการประจุ จะทำให้เกิดประกายไฟและเกิดไฟไหม้ได้
     
  • น้ำกรดในแบตเตอรี่สามารถเป็นอันตรายต่อเสื้อผ้าหรือผิวหนังได้ แต่จะไม่เป็นอันตรายมากนักถ้าล้างออกโดยทันที
     
  • น้ำกรดที่เข้าตา สามารถทำให้ตาอักเสบและบอดได้
     
  • เมื่อทำการต่อแบตเตอรี่แล้วอาจเกิดก๊าซ ถ้ามีเปลวไฟใกล้ๆ กับแบตเตอรี่จะเกิดระเบิดขึ้นได้ ดังนั้น ห้ามสูบบุหรี่, จุดไม้ขีดไฟหรือใช้ตะเกียงใกล้ๆ กับแบตเตอรี่โดยเฉพาะขณะที่ทำการตรวจสอบหรือเติมเซลล์ในแบตเตอรี่

เตรียมตัวพบกับอีกหนึ่งอุปกรณ์สำคัญของระบบเซลล์แสงอาทิตย์กันต่อไป "เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า" ที่สามารถทำให้เราเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับได้ตามต้องการ แทนที่จะใช้เพียงอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบเดิมๆ น่าสนใจใช่ไหมล่ะ... อย่าพลาด รอพบกันได้ที่นี่ที่เดียว
 


ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: www.ebeaa.org, www.nrel.gov, www.p-s-s.com, Go Solar Company, Leonics Company


ตอน การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์

     

เข้มข้นมากขึ้นทุกทีสำหรับเรื่องราวใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" และเนื้อหาที่นำมาฝาก "การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์" ถือเป็นสิ่งจำเป็นต้องทำหลังจากที่ได้มีการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไปแล้ว ถ้ายึดถือคติที่ว่า กันไว้ดีกว่าแก้ ก็จะแน่ใจได้ว่าปัญหาเล็กไม่กลายเป็นเรื่องใหญ่เด็ดขาด!
ไม่ว่าจะเป็นระบบผลิตพลังงานใดๆ ก็ต้องมีการบำรุงรักษาทั้งสิ้น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ก็ต้องได้รับการบำรุงรักษาเช่นเดียวกันและต้องทำอย่างสม่ำเสมอแต่ใช้เวลาน้อยกว่าระบบผลิตพลังงานอื่นๆ อุปกรณ์ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์อาจพบว่าต้องได้รับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนถ้าไม่อยู่ในสภาพดี ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบจะขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอในการตรวจสอบทุกชิ้นส่วนของระบบและทำการบำรุงรักษาเชิงป้องกันเมื่อจำเป็น ผู้ใช้งานสามารถทำการตรวจสอบและบำรุงรักษาได้ด้วยตนเอง (User maintenance) ควรทำทุก 1 เดือนและการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive maintenance) ควรทำทุก 6 เดือน เพราะหากตรวจพบปัญหาใดๆ จะสามารถแก้ไขได้ทันท่วงที
การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยผู้ใช้งาน

ผู้ใช้งานย่อมจะสังเกตเห็นเมื่อระบบเซลล์แสงอาทิตย์เกิดปัญหาขึ้น นั่นหมายถึงต้องมีการตรวจสอบระบบ แล้วก็ต้องบันทึกสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไว้ นอกจากนี้ทุกชิ้นส่วนของระบบต้องได้รับการตรวจสอบเพื่อให้ทำงานอย่างเหมาะสม เช่น ตรวจสอบการทำงานของเครื่องควบคุมการประจุ, ตรวจสอบแบตเตอรี่และเติมสารละลายอิเล็กโตรไลต์ถ้าจำเป็น, ตรวจสอบการต่อสายไฟและจุดเชื่อมต่อว่าหลวมหรือถูกกัดกร่อนหรือไม่ ฯลฯ , หากพบชิ้นส่วนใดเสีย ต้องซ่อมแซมหรือเปลี่ยนทันที รวมถึงการทำความสะอาด เช่น ทำความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยผ้าและน้ำสะอาดเท่านั้น แล้วต้องระวังไม่ให้เกิดรอยบนแผงและให้แผงได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง สิ่งที่ต้องพึงระวังคือ ระบบจะต้องไม่ถูกเปลี่ยนแปลงโดยผู้ที่ไม่เกี่ยวข้อง เช่น เพิ่มอุปกรณ์เข้าไปในระบบโดยพลการ เพราะอาจจะเป็นสาเหตุให้ระบบเกิดปัญหาได้ และขอย้ำว่า "ต้องบันทึกทุกกิจกรรมที่ทำในระหว่างการบำรุงรักษาทุกครั้ง"


 

การบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์เชิงป้องกัน

  • แผงเซลล์แสงอาทิตย์
    ให้ตรวจสอบการยึดของแผง ต้องแข็งแรงและมั่นคง ถ้าหลวมต้องขันให้แน่น, กระจกที่ผิวหน้าต้องไม่แตก ถ้าแตกต้องเปลี่ยนแผงใหม่, การยึดของสายไฟและจุดเชื่อมต่อรวมถึงซีลกันน้ำต้องยังอยู่ในสภาพดีและต้องดูไม่ให้มีร่มเงาบังแผง ถ้ามีให้จัดการเคลื่อนย้ายสิ่งที่บดบังเหล่านั้นเสีย

     
  • สายไฟ
    เริ่มจากการตรวจสอบฉนวนของสายไฟ ไม่ให้แตกหัก, ใช้สายไฟถูกประเภทการใช้งานและขนาดเหมาะสมกับระบบ ถ้าไม่เป็นเช่นนั้นให้จัดการเปลี่ยนสายไฟ, การเดินสายไฟต้องแน่นหนาดีและสายไฟในส่วนที่ยึดติดกับตัวอาคารต้องแข็งแรง มั่นคงและจุดเชื่อมต่อไม่ถูกกัดกร่อนหรือรัดแน่นเกินไป

  • เครื่องควบคุมการประจุ
    ตรวจสอบว่าเครื่องควบคุมการประจุถูกติดตั้งไว้หนาแน่นหรือไม่ ถ้าไม่แน่นให้ยึดด้วยสกรู, ตรวจสอบไม่ให้มีสายไฟหลวม, ให้เปิดฝาเครื่องออกมาตรวจสอบและทำความสะอาดหลังจากตรวจสอบเสร็จเรียบร้อย

     
  • แบตเตอรี่
    ในบรรดาอุปกรณ์ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด แบตเตอรี่ต้องได้รับการบำรุงรักษามากที่สุดเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งควรทำทุก 2-3 เดือน โดยแบ่งตามประเภทของแบตเตอรี่ดังนี้
    • แบตเตอรี่แบบเติมน้ำ: ตรวจสอบจุดเชื่อมต่อต่างๆ ว่ายังแน่นอยู่และไม่ถูกกัดกร่อน จากนั้นทำความสะอาด รวมถึงตรวจสอบทุกเซลล์ด้วยไฮโดรมิเตอร์พร้อมกับบันทึกค่าที่อ่านได้ (แรงดันไฟฟ้าก็เป็นอีกหนึ่งค่าที่ต้องบันทึกไว้ด้วย) ถ้าเซลล์ใดมีระดับน้ำต่ำให้เติมน้ำกลั่น การตรวจสอบฝาของแบตเตอรี่ก็ไม่ควรละเลย ถ้าหายหรือแตกต้องเปลี่ยนฝาใหม่ แล้วทำความสะอาดตัวแบตเตอรี่ด้วยผ้าและน้ำสะอาด
    • แบตเตอรี่แบบไม่ต้องดูแลรักษา: ตรวจสอบจุดเชื่อมต่อต่างๆ ให้แน่นหนาและไม่ถูกกัดกร่อน, ทำความสะอาดด้านบนของแบตเตอรี่โดยใช้ผ้าเช็ดให้แห้ง สำหรับตัวแบตเตอรี่ก็ให้ทำความสะอาดด้วยผ้าและน้ำสะอาด

หมายเหตุ:

  • ควรใช้เครื่องควบคุมการประจุร่วมกับแบตเตอรี่เพื่อป้องกันการประจุไฟฟ้ามากเกินไป
  • แบตเตอรี่ใหม่ต้องทำการประจุไฟฟ้าให้เต็มก่อนนำไปใช้งานครั้งแรก
  • การป้องกันจุดเชื่อมต่อแบตเตอรี่ไม่ให้ถูกกัดกร่อน คือ ทำความสะอาดและทาจาระบีหรือวาสลีน โดยไม่ให้เลอะออกไปบริเวณอื่น
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
    ตรวจสอบว่าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าได้ถูกติดตั้งห่างจากแบตเตอรี่ประมาณ 1.5-3 เมตรและติดตั้งในที่แห้ง อากาศถ่ายเทได้สะดวก หากติดตั้งภายนอกอาคารควรมีที่กำบังหรือป้องกัน, ตรวจสอบไม่ให้มีสายไฟหลวมและอย่าใช้สายไฟขนาดต่ำกว่าที่ต้องใช้จริงในการต่อระหว่างแบตเตอรี่และเครื่องเแปลงกระแสไฟฟ้า
  • อุปกรณ์ไฟฟ้า
    ให้ตรวจสอบว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกเครื่องทำงานเป็นปกติดี โดยเปิดสวิตช์ก่อนตรวจสอบ ในเรื่องการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ต้องเป็นไปอย่างเหมาะสม ถ้ายึดไม่แน่นต้องจัดการให้มั่นคง แข็งแรง แล้วทำความสะอาดภายนอกอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด


     

ต้องมีการบันทึกการบำรุงรักษาทุกครั้งที่ทำการบำรุงรักษาระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะเมื่อใดที่พบว่ามีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นกับระบบ บันทึกการบำรุงรักษาจะกลายเป็นข้อมูลสำคัญ แล้วควรหมั่นอ่านบันทึกที่จดไว้อย่างสม่ำเสมอด้วย จะช่วยบอกถึงสิ่งที่ผิดปกติหรือการเปลี่ยนแปลงของระบบได้ บันทึกดังกล่าวนี้ควรจดลงในสมุดจดบันทึกเล่มเล็ก เป็นสมุดจดรายการการบำรุงรักษาต่างๆ (Maintenance log) ให้เก็บไว้ในที่ซึ่งสามารถหยิบได้สะดวกเมื่อต้องการ ในการติดตั้งครั้งแรก สิ่งที่ต้องบันทึก ได้แก่ ชื่อผู้ผลิต, รุ่น, หมายเลขเครื่องและคุณสมบัติของแต่ละชิ้นส่วน รวมถึงผังวงจรไฟฟ้าที่แสดงขนาดของสายไฟ จากนั้นทุกครั้งที่ทำการบำรุงรักษา ควรบันทึกรายละเอียด เช่น วันที่, ปัญหาพร้อมรายละเอียดและงานที่ทำ ฯลฯ รวมถึงถ้ามีการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ก็ต้องบันทึกไว้ด้วย

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์เมื่อใช้งานไป อาจเกิดปัญหาขึ้นได้ (ซึ่งก็คงไม่มีใครอยากจะให้เกิด...) แต่หากเกิดปัญหาขึ้นกับระบบแล้ว ก็จะต้องค้นหาสาเหตุและแนวทางในการจัดการเรื่องต่างๆ ให้ผ่านพ้นไปได้ เรามาร่วมค้นหาเรื่องราวดีๆ เหล่านี้ไปกับ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ในตอนต่อไป

ข้อมูลอ้างอิง: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual by Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: Leonics


ตอน แนวทางแก้ไขปัญหาและการซ่อมแซมระบบเซลล์แสงอาทิตย์
 

   

จะว่าไปแล้วคงไม่มีใครอยากให้เกิดปัญหากับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ในที่สุดปัญหาก็จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน การได้รู้ข้อมูลที่เป็นแนวทางแก้ไขในเวลาเกิดปัญหารวมถึงการซ่อมแซม เพื่อให้ระบบกลับมาทำงานได้อีก จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อผู้ใช้งานระบบเซลล์แสงอาทิตย์และนี่คือบทส่งท้ายจาก "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว"

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แม้จะได้รับการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งาน ตลอดจนมีการติดตั้งและบำรุงรักษาอย่างถูกต้องก็อาจเกิดปัญหาได้ทั้งสิ้น เรารวบรวมมาได้ 3 ประเภทที่แตกต่างกันไป

ประเภทของปัญหา

สาเหตุของปัญหา

วิธีการแก้ไข
1. ระบบทั้งหมดไม่ทำงาน
    - ถ้าแบตเตอรี่จ่ายประจุไฟฟ้าแสดงว่า
 เกิดปัญหาระหว่าง แบตเตอรี่กับแผง
 

๏ แผงเสียหรือต่อสายไฟของแผงไม่ดี

วัดแรงดันจากแผง ถ้าแรงดัน < 12 V ให้เปลี่ยนแผงนั้นออก ทำความสะอาดขั้วและสายไฟ แล้วจึงต่อแผงเข้าไปให้ถูกต้อง
๏ ปัญหาจากเครื่องควบคุม วัดแรงดันจุดเชื่อมต่อแบตเตอรี่และจุดเชื่อมต่อแผงที่เครื่องควบคุมในขณะมีแสงอาทิตย์ ถ้าแรงดันที่แบตเตอรี่ < 13.5 V และแรงดันที่แผง > 14 V ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
๏ การต่อสายไฟระหว่างเครื่องควบคุมกับแบตเตอรี่ วัดแรงดันที่ขั้วแบตเตอรี่และขั้วแบตเตอรี่ที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันที่เครื่องควบคุมต่ำกว่าที่ขั้วแบตเตอรี่ > 0.5 V ให้ปลดสายไฟ ถอดคอนเนกเตอร์ ทำความสะอาดจุดเชื่อมต่อและสายไฟ เปลี่ยนสายไฟในคอนเนกเตอร์และขั้วสายไฟ แล้วขันจุดเชื่อมต่อให้แน่น
๏ ปัญหาจากแบตเตอรี่ ตรวจสอบทุกเซลล์ของแบตเตอรี่ ถ้าค่าที่อ่านได้แตกต่างกันมาก แบตเตอรี่อาจมีปัญหา ถ้าค่าที่อ่านได้ใกล้เคียงกันแต่มีค่าต่ำมาก ให้ต่อแผงกับแบตเตอรี่โดยตรงไว้ 3-4 วัน ถ้าแบตเตอรี่ประจุไฟฟ้า ให้ต่อเข้าไปในระบบอีกครั้งและตรวจสอบการทำงาน ถ้าไม่ทำการประจุไฟฟ้า ให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ ตรวจสอบแผง, เครื่องควบคุม, การต่อสายไฟและปลดสายไฟมาทำความสะอาด แล้วจึงต่อเข้าไปใหม่
   - ถ้าแบตเตอรี่ประจุไฟฟ้าแสดงว่าปัญหาอยู่ที่การต่อสายไฟระหว่างแบตเตอรี่กับอุปกรณ์ไฟฟ้า ๏ ฟิวส์หรือเซอร์กิตเบรกเกอร์ ถ้าพบว่าเปิดวงจรอยู่ แสดงว่าเกิดการลัดวงจร ให้จัดการกับสายไฟที่ลัดวงจรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีปัญหา เปลี่ยนฟิวส์และตั้งค่าเซอร์กิตเบรกเกอร์ใหม่
๏ การต่อสายไฟระหว่างเครื่องควบคุมกับอุปกรณ์ไฟฟ้า วัดแรงดันจุดเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าที่เครื่องควบคุมการจ่ายประจุ ถ้าแรงดันที่อุปกรณ์ไฟฟ้าเกือบเท่ากับแรงดันแบตเตอรี่ ให้ทำความสะอาดจุดเชื่อมต่อ เปลี่ยนสายไฟที่เสียหายหรือมีขนาดไม่เหมาะสม
๏ ปัญหาจากสวิตช์ ใช้สายไฟต่อผ่านขั้วสวิตช์ ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าทำงาน แสดงว่าสวิตช์เสีย ให้เปลี่ยนสวิตช์
๏ ปัญหาจากเครื่องควบคุม วัดแรงดันขั้วอุปกรณ์ไฟฟ้าและขั้วแบตเตอรี่ที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันที่ขั้วอุปกรณ์ไฟฟ้าต่ำกว่าที่ขั้วแบตเตอรี่มาก ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
2.อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชิ้นทำงานแต่บางชิ้นไม่ทำงาน ๏ การใช้สวิตช์แบบติดผนัง ใช้สายไฟต่อขั้วสวิตช์เข้าด้วยกัน ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าทำงาน ให้เปลี่ยนสวิตช์
๏ อุปกรณ์ไฟฟ้าต่อไม่ถูกต้อง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกต่อสายไฟไว้อย่างถูกต้อง
๏ ปัญหาจากอุปกรณ์ไฟฟ้า วัดแรงดันแบตเตอรี่ ถ้าค่าต่ำ อาจเกิดจากเครื่องควบคุม ถ้าแรงดัน > 12 V ใช้สายไฟต่ออุปกรณ์ไฟฟ้ากับแบตเตอรี่โดยตรง ถ้าอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ทำงาน ให้ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนออกไป
๏ เครื่องควบคุมการจ่ายประจุทำงานไม่ถูกต้อง วัดแรงดันแบตเตอรี่ ถ้าแรงดัน > 11 V ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุม
๏ ขนาดสายไฟเล็กหรือยาวเกินไป ตรวจสอบสายไฟให้แน่ใจว่ามีขนาดและความยาวที่เหมาะสม
๏ จุดเชื่อมต่อหลวมหรือสกปรก ปลดสายไฟออกมาทำความสะอาด รวมถึงขั้วสายไฟ แล้วต่อเข้าไปใหม่และขันให้แน่น
3. ระบบทำงาน แต่พลังงานหมด ๏ ไฟฟ้าจากแผงน้อยเกินไป: อาจเกิดจากมีร่มเงาบัง, แผงเสียหาย, สายไฟเล็ก/ยาวเกินไป, ข้อต่อหลวม/สกปรกและไม่ได้หันแผงไปในทิศทางที่ถูกต้อง ให้แก้ไขตามสาเหตุ เช่น เคลื่อนย้ายสิ่งที่ทำให้เกิดร่มเงา/ย้ายแผงไม่ให้ถูกบัง เปลี่ยนแผงถ้าเสียหาย, ซ่อมแซมสายไฟและหันแผงให้ถูกทิศทาง
๏ เพิ่มจำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าเกินขนาดของระบบ เพิ่มจำนวนแผง, เพิ่มความจุของแบตเตอรี่หรือนำอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เพิ่มออกไป
๏ใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้านานกว่าที่ระบุในตอนแรก เพิ่มจำนวนแผง, เพิ่มความจุของแบตเตอรี่หรือลดเวลาการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าให้เท่ากับที่ออกแบบในตอนแรก
๏ เครื่องควบคุมการประจุปรับค่าไม่ถูกต้อง ใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าน้อยที่สุด 3-4 วันที่มีแสงอาทิตย์ จากนั้นวัดแรงดันขั้วแบตเตอรี่และขั้วสายไฟของแผงที่เครื่องควบคุม ถ้าแรงดันทั้ง 2 ค่าเกือบเท่ากันและมีค่า > 13 V (ระบบ 12 V) หรือ > 26 V (ระบบ 24 V) แสดงว่าเครื่องควบคุมไม่มีปัญหา ถ้าแรงดันของแผงสูงกว่าแบตเตอรี่มากและ > 12.8 V (ระบบ 12 V) หรือ > 25.6 V (ระบบ 24 V) แสดงว่าเครื่องควบคุมอาจถูกตัดออกจากระบบเร็วเกินไปและไม่ยอมให้แบตเตอรี่ประจุไฟฟ้าจนเต็ม ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุมและส่งไปซ่อมแซม
๏ เครื่องควบคุมการจ่ายประจุปรับค่าไม่ถูกต้อง ถ้าแบตเตอรี่บ่งชี้ว่ามีแรงดันมากกว่าครึ่งหนึ่งของแรงดันที่ประจุเมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าหยุดทำงาน ให้เปลี่ยนเครื่องควบคุมและส่งซ่อมแซม
๏ แบตเตอรี่เริ่มอ่อนและเก็บไฟฟ้าไม่เพียง พอต่อความต้องการของอุปกรณ์ไฟฟ้า ทดสอบความจุ (Ah) ของแบตเตอรี่ และสังเกตว่าค่าของเซลล์ที่อ่านได้แตกต่างจากเซลล์อื่นมากหรือไม่, แบตเตอรี่อายุการใช้งานมากกว่า 4 ปีหรือไม่ (ถ้าไม่ แสดงว่าจากสาเหตุอื่นในระบบ), ให้แน่ใจว่าไม่มีร่มเงาบังแผงและผู้ใช้ไม่ได้ใช้พลังงานจากระบบเกินกว่าที่ออกแบบไว้ จากนั้นให้เปลี่ยนแบตเตอรี่และดูว่าถ้าหลังจาก 1 เดือนแรก ยังมีปัญหาอีก ต้องตรวจสอบและแก้ไขสาเหตุ
ทีนี้ลองมาดูแนวทางแก้ไขปัญหาหลักๆ ที่จะสามารถนำไปใช้จัดการกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้
1. รู้การทำงานของระบบอย่างที่ควรจะเป็น ดังนั้น เมื่อมีการติดตั้งระบบต้องบันทึกการติดตั้งและการทำงานของแต่ละชิ้นส่วนเอาไว้
2. รู้วิธีการใช้อุปกรณ์และเครื่องมือทดสอบ เพราะบางครั้งผู้ใช้งานอาจต้องทดสอบระบบด้วยตัวเอง
3. เมื่อต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ ให้ตรวจสอบชิ้นส่วนอื่นๆ ของระบบ รวมถึงสายไฟ ให้แน่ใจว่าทำงานอย่างถูกต้อง เพื่อไม่ให้แบตเตอรี่ใหม่เสียเร็วก่อนเวลาอันควร
4. เก็บบันทึกการบำรุงรักษาและซ่อมแซมที่สมบูรณ์ เพื่อใช้เป็นแนวทางแก้ไขปัญหาเมื่อระบบเกิดปัญหาและจำเป็นต้องแก้ไขปัญหานั้นๆ ให้ระบบสามารถกลับมาใช้งานได้ตามปกติ


 

 


 
ก็ถือว่าครบถ้วนกระบวนความสำหรับ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" อันเกี่ยวกับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ อยากขอฝากไว้ ช่วยกันคนละไม้ละมือ เราทุกคนมีบทบาทสำคัญในการเลือกใช้พลังงานทางทดแทน ที่จะไม่เป็นการทำลายธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เพื่อไม่ให้ธรรมชาติย้อนกลับมาทำร้ายเราได้

ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual by Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: Leonics, www.alternative-power.com


ตอน เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า

   

เป็นที่ทราบโดยทั่วกันว่า ระบบเซลล์แสงอาทิตย์คืออีกหนึ่งวิธีถูกใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยผลที่ได้จากระบบเป็นไฟฟ้ากระแสตรง การนำไปใช้ประโยชน์จึงจำกัดอยู่ที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้หากต้องการไฟฟ้า กระแสสลับ และ "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" จะบอกเล่าเรื่องราวให้คุณเข้าใจมากยิ่งขึ้น

 

เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าคืออะไร
เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หรือ Inverter เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถือว่ามีความ สำคัญที่สุด และมีความซับซ้อนมากที่สุดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้มีหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ได้มาตรฐานเพื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องมือต่างๆที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไป
 


 

การทำงานของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะทำการแปลงพลังงานกระแสตรงที่ได้จากแบตเตอรี่หรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แล้วเปลี่ยนรูปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยการทำงานของวงจรสวิชชิ่งทรานซิสเตอร์ (Switching transistor) ด้วยการเปิด-ปิดวงจรกระแสตรงของทรานซิสเตอร์อย่างรวดเร็วรวมกับหม้อแปลงไฟฟ้า จะทำให้สามารถแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับแล้วจ่ายออกมาได้
คุณภาพ และความซับซ้อนของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจะให้สัญญาณขาออกในลักษณะต่างๆ กัน เช่น Square wave, Modified sine wave และ Pure sine wave
 


ชนิดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า
สามารถจำแนกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าตามลักษณะการใช้งานได้ดังนี้

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดใช้งานอิสระ (Stand-alone inverter)
    ถูกนำไปใช้ในการติดตั้งในบริเวณที่ไม่มีระบบไฟฟ้าหรือมีปัญหาไฟฟ้าและจะต้องมีแบตเตอรี่สำรองไฟฟ้า โดยแบ่งตามสัญญาณขาออกได้ดังนี้
     

 
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Square wave
    จะทำการกลับขั้วแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่ายๆ 100, 120 ครั้งต่อวินาที (1 รอบประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าบนและล่าง) ทำให้เกิดความเพี้ยนของสัญญาณสูงมาก จึงไม่เหมาะที่จะใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป

     
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Modified sine wave
    สัญญาณขาออกเป็น 4 ระดับแรงดัน (voltage level) ต่อรอบ การจ่ายสัญญาณขาออกเป็นลักษณะขั้นบันได แม้สัญญาณจะไม่ดีเท่ากับระบบสายส่ง แต่ราคาถูกกว่า, ประสิทธิภาพสูงและนำไปใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ามาตรฐานส่วนใหญ่ เช่น ทีวี, วิทยุ, คอมพิวเตอร์และเตาไมโครเวฟ ฯลฯ รวมถึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก แต่อาจไม่เหมาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์บางชนิดที่ต้องการความละเอียดและความแม่นยำ เช่น เครื่องมือ/อุปกรณ์ไร้สาย, เครื่องถ่ายเอกสาร, เครื่องพิมพ์เลเซอร์ ฯลฯ

     
  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Sine wave
    ให้สัญญาณขาออกเป็นเส้นโค้งเรียบเสมอกัน จึงเรียกเป็น Pure sine wave สัญญาณไฟฟ้าที่ได้ใกล้เคียงกับระบบสายส่งมาก เนื่องจากให้กำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่คุณภาพดีที่สุด จึงทำงานได้ดีกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับต่างๆ เกือบทุกประเภท รวมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์, ปั๊มน้ำ AC, เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์และใช้งานกับระบบจ่ายไฟฟ้าภายในบ้านที่ขนาดใหญ่ขึ้น ผลที่ได้จากเครื่องชนิดนี้สูงถึง 256 ระดับแรงดันต่อรอบ


เนื่องจากในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าต่ออยู่กับแบตเตอรี่และอุปกรณ์ไฟฟ้า การเลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าจึงควรพิจารณาดังนี้

 

  • เลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าให้ตรงกับขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้ เช่น 12 V, 24 V 48 V และ 120 V ฯลฯ
     
  • เลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดกำลังไฟฟ้า (จำนวนวัตต์) มากกว่าขนาดกำลังไฟฟ้ารวมของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดที่ต้องใช้ในแต่ละครั้ง
     
  • กรณีที่ใช้กับอุปกรณ์ที่มีความเหนี่ยวนำ เช่น มอเตอร์, ปั๊มน้ำ, เครื่องซักผ้าและเตาไมโครเวฟฯลฯจะมีไฟกระชากเมื่อเริ่มเดินเครื่อง ดังนั้นต้องพิจารณาขนาดไฟกระชาก (Surge) สูงสุดด้วย
     

หากจะกล่าวถึงประสิทธิภาพแล้ว พบว่ามีความแตกต่างกันตามอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้งาน ในทางปฏิบัติ ประสิทธิภาพของเครื่องสูงสุดอยู่ที่ 60-80% ของขนาดเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า โดยตัวเครื่องเองต้องใช้กำลังไฟฟ้าในการเดินเครื่องด้วย จึงทำให้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่เมื่อนำไปใช้กับอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟฟ้าต่ำมากๆ1 จะมีประสิทธิภาพต่ำ เช่น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า 1 kW ใช้งานกับวิทยุขนาด 20 W อาจต้องใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ 30-40 W ทีเดียว

  • เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดต่อเชื่อมระบบสายส่งการไฟฟ้า (Grid connected inverter)
    มีการนำมาใช้เพื่อการอนุรักษ์พลังงานและติดตั้งในบริเวณที่มีระบบสายส่งเพื่อการต่อเชื่อม ด้วยหลักการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกนำเข้าเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยติดตามสัญญาณไฟฟ้าในระบบสายส่งตลอดเวลา ผลักดันกระแสไฟฟ้าให้ไหลกลับเข้าระบบสายส่ง ซึ่งช่วยลดค่าไฟฟ้าในระบบรวมได้ ดังนั้น เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดนี้จะต้องมีความซับซ้อนและการควบคุมสัญญาณไฟฟ้า Pure sine wave อย่างมาก ทั้งนี้ระบบไม่ต้องการแบตเตอรี่เพื่อสำรองไฟฟ้า
     

ในปัจจุบัน เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าได้ถูกผลิตขึ้นด้วยคุณสมบัติที่พร้อมสรรพสำหรับการใช้งาน รวมถึงสามารถต่อเชื่อมกับอุปกรณ์ภายนอกได้ คุณสมบัติที่ผนวกไว้ภายในเครื่อง เช่น ระบบประจุไฟฟ้าแบบ 3 ขั้นตอน ที่ช่วยให้ประจุแบตเตอรี่เต็มเร็วขึ้น, สวิตช์การโอนย้าย (Transfer switch) เพื่อให้การโอนย้ายแหล่งพลังงานเป็นไปอย่างต่อเนื่อง, ติดตั้งวงจรตรวจวัดเพื่อปิดเครื่องโดยอัตโนมัติในกรณีที่ไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าให้แก่อุปกรณ์ที่ใช้งานได้หรือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงต่ำมากๆ เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่จ่ายกระแสไฟฟ้ามากเกินไป นอกจากนี้ยังสามารถใช้โปรแกรมในการตรวจสอบสถานะและข้อมูลทางไฟฟ้าได้ด้วย ฯลฯ

หลังจากมีการแปลงกระแสไฟฟ้าให้ได้ตามความต้องการแล้ว ไฟฟ้าที่ได้นำไปใช้อย่างไร... ตอนต่อไปที่จะนำเสนอนั้นเป็นเรื่องราวของ "อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์" แต่จะมีอุปกรณ์ไฟฟ้าใดและเลือกอย่างไร คุณจะได้ทราบอย่างแน่นอน
 


1 ที่มา: www.affordable-solar.com
ที่มาของภาพ: Leonics
 


ตอน อุปกรณ์ไฟฟ้า

   

ถ้าจะพูดกันจริงๆ แล้ว เหตุผลที่มีการติดตั้งและใช้งานระบบเซลล์แสงอาทิตย์ก็เพราะต้องการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้านั่นเอง ซึ่งอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่จะทำงานได้โดยอาศัยไฟฟ้าจากการผลิตของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" มีคำตอบพร้อมสาระดีๆ มาฝาก

 

สิ่งสำคัญที่ควรพิจารณาก็คือ ต้องรู้ว่าระบบที่ถูกออกแบบขึ้นในตอนแรกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนเท่าใด ก็ควรใช้พอดีกับขนาดของระบบ เพราะปัญหาของผู้ใช้งานก็คือ การเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือใช้เป็นเวลานานเกินกว่าที่ระบบออกแบบไว้ ซึ่งทำให้ระบบไม่สามารถทำงานได้ ดังนั้น ถ้าต้องการเพิ่มขนาดหรือจำนวนอุปกรณ์ไฟฟ้า จะต้องเพิ่มส่วนประกอบระบบให้เหมาะสมด้วย เช่น เพิ่มแผงเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ให้ใหญ่ขึ้น ฯลฯ
 

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ มีทั้งแบบธรรมดาที่ใช้ทั่วไปและออกแบบเป็นพิเศษสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ การเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เหมาะสมเพื่อใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์นั้น จะทำให้ระบบทำงานอย่างถูกต้อง ซึ่งการเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแบบธรรมดา ควรเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าคุณภาพดีที่ใช้ไฟฟ้าน้อยที่สุดและอาจจะต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นในการติดตั้งอุปกรณ์ประกอบระบบเพิ่มขึ้นเพื่อให้ใช้งานได้ จะเป็นการดีถ้าเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ออกแบบให้ใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะ
 
หลอดไฟฟ้า
การใช้งานทั่วไปมักเป็นหลอดไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ซึ่งไม่ต้องเดินสายไฟยาว, ใช้สายไฟขนาดเล็กได้และไม่ต้องใช้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หลอดไฟฟ้าที่ใช้มากที่สุดมีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ คือ
 
  • หลอดอินแคนเดสเซนต์ (Incandescent bulb)
    ให้กำเนิดแสงโดยการเผาไส้หลอดให้ร้อนและเปล่งแสง เมื่อเปิดใช้งานจะให้แสงสว่างทันที มีราคาถูกแต่ใช้ไฟฟ้ามากและเกิดความร้อนสูง ที่ใช้ทั่วไป คือ หลอดอินแคนเดสเซนต์ธรรมดา (Standard incandescent bulb) หรือหลอดไส้ และหลอดทังสเตน-ฮาโลเจน (Tungsten-Halogen bulb) ที่พัฒนาขึ้นโดยเติมก๊าซฮาโลเจนเพื่อไม่ให้หลอดดำและยืดอายุการใช้งาน

 
ห้ามใช้หลอดไส้กับระบบเซลล์
แสงอาทิตย์เป็นอันขาด

  • หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent bulb)
    เป็นประเภทหนึ่งของหลอดก๊าซดีสชาร์จ (Gas discharge lamp) ที่ให้กำเนิดแสงโดยการกระตุ้นอะตอมของก๊าซ จะให้แสงสว่างมากและเป็นแบบกระจาย (มากกว่าหลอดไส้ 2 เท่าเมื่อใช้ไฟฟ้าเท่ากัน) อายุการใช้งานยาวนาน มีทั้งแบบหลอดตรง, หลอดวงกลมและหลอดประหยัดไฟ (Compact fluorescent bulb)
    สำหรับหลอดไฟฟ้าที่ออกแบบให้ใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะเป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากับจากแบตเตอรี่ เพราะขั้ว + และ - ของหลอดไฟฟ้าจะต้องต่อเข้ากับสายไฟที่ขั้ว + และ - ของแบตเตอรี่นั่นเอง
     
 
หลอดฟลูออเรสเซนต์
แบบประหยัดพลังงานสามารถใช้
กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้
ตู้เย็นและตู้แช่
 
  • ตู้เย็นธรรมดาที่ใช้ทั่วไปจะใช้ไฟฟ้ามากอยู่แล้ว ดังนั้นควรเลือกตู้เย็นขนาดเล็กแต่คุณภาพสูงที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ และมีการติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย เพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ สำหรับตู้เย็นที่ออกแบบสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ จะใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ไม่ต้องติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าตู้เย็นธรรมดา แต่ไม่ค่อยพบเห็นตู้เย็นที่ถูกออกแบบพิเศษนี้ใช้งานตามบ้านทั่วไป มักใช้ตามศูนย์อนามัยที่ห่างไกลซึ่งไฟฟ้าเข้าไม่ถึง เพื่อเก็บยารักษาโรคและวัคซีนต่างๆ โดยระบบตู้เย็นพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์, เครื่องควบคุมการประจุ, แบตเตอรี่และตู้เย็น DC 12 หรือ 24 โวลต์
  • ตู้แช่ คือ ตู้เย็นที่ตั้งอุณหภูมิต่ำจนทำให้น้ำเป็นน้ำแข็ง ใช้แช่แข็งอาหารหรือน้ำ แต่เชื่อไหมว่าตู้แช่ใช้ไฟฟ้ามากกว่าตู้เย็นธรรมดาถึง 2 เท่า เพราะต้องใช้ไฟฟ้าในการทำให้อุณหภูมิในตู้ต่ำ ตู้แช่ที่ออกแบบสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ก็ไม่ต้องติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าตู้เย็นธรรมดาเช่นเดียวกับตู้เย็นพลังงานแสงอาทิตย์

อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ
 
  • เครื่องเล่นวีดีโอ, โทรทัศน์, เครื่องเสียงและวิทยุ อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้แม้จะใช้ไฟฟ้าน้อย แต่ก็ไม่สามารถใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยตรง ต้องมีการติดตั้งเครื่องแปลงกระ แสไฟฟ้าเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแรงดันสูงตามที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการ โดยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าต้องมีขนาดเหมาะสมกับอุปกรณ์ไฟฟ้า รวมถึงควรมีสวิตช์ตัดการจ่ายไฟฟ้าที่ไปยังอุปกรณ์เหล่านี้เมื่อไม่ใช้งานแล้ว สำหรับอุปกรณ์ดังกล่าวมักไม่ค่อยมีการผลิตขึ้นเป็นพิเศษสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์

  • คอมพิวเตอร์และเครื่องพิมพ์ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) สามารถใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ โดยมีเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าด้วย แต่คอมพิวเตอร์แล็ปทอป (Laptop) และโน้ตบุ๊ค (Notebook) ที่มีแบตเตอรี่ภายใน ไม่อาจนำมาใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ เครื่องพิมพ์เลเซอร์ (Laser printer) ใช้ไม่ได้กับระบบที่ติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Modified sine wave ส่วนเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ต (Inkjet printer) และเครื่องพิมพ์ด็อตเมตริกซ์ (Dot matrix printer) ใช้กับระบบที่ติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าประเภท Modified sine wave ได้ ไม่พบปัญหาใดๆ
  • เครื่องซักผ้า, เครื่องมือ-เครื่องจักรขนาดใหญ่ในโรงงานและเครื่องสูบน้ำ ฯลฯ สามารถนำมาใช้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ แต่ต้องเลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่คุณภาพสูง (ให้สัญญาณไฟฟ้าขาออกเป็น Pure sine wave) และขนาดใหญ่มาก (2000 W ขึ้นไป) เมื่อมีการใช้งานไปเรื่อยๆ จะทำให้เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าอุ่นและร้อนขึ้น มีผลให้อายุการใช้งานสั้นลง รวมถึงเครื่องดูดฝุ่น, สว่านไฟฟ้าและพัดลม ก็ใช้ได้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์พร้อมเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ (1000 W ขึ้นไป) เพราะมอเตอร์มีไฟกระชากไม่มากนัก ปัจจุบันไม่ว่าจะเป็นเครื่องซักผ้า, เครื่องสูบน้ำหรือพัดลมมีการผลิตขึ้นมาสำหรับระบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะแล้ว
  • อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น เตารีด, เครื่องปิ้งขนมปังและเครื่องเป่าผม ใช้ไฟฟ้ามาก แต่เนื่องจากไม่ใช้งานบ่อยครั้งและใช้เพียงเวลาสั้นๆ ดังนั้น ใช้ได้กับระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์, เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและแบตเตอรี่ด้วยขนาดใหญ่เพียงพอ
     
  • อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่ควรใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น เครื่องปรับอากาศ, เครื่องครัวไฟฟ้า, เครื่องทำความร้อน-น้ำร้อน, เตาหลอดโลหะและเตารีดไอน้ำ ฯลฯ ควรใช้พลังงานทดแทนจากแหล่งอื่นจะเหมาะสมกว่า เช่น ก๊าซธรรมชาติ เพราะอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้ใช้ไฟฟ้ามากจะทำให้ค่าใช้จ่ายรวมของระบบเซลล์แสงอาทิตย์สูงโดยไม่คุ้มค่าอุปกรณ์ประกอบระบบเซลล์แสงอาทิตย์ก็ว่ากันไปครบถ้วนแล้ว สิ่งที่น่าสนใจยังมีอีกมากมายใน "เส้นทางสู่พลังงานสีเขียว" ซึ่งครั้งหน้าเราจะพาคุณไปเรียนรู้กลเม็ดเคล็ด (ไม่) ลับกับการเลือกใช้สายไฟสำหรับใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ห้ามพลาดโอกาสดีๆ แบบนี้ทีเดียว

ที่มาของข้อมูล: PV Solar Photovoltaic Technical Training Manual, Mr. Herbert Wade
ที่มาของภาพ: www.absak.com, Leonics
 


ฝุ่นสีดำที่ลอยคละคลุ้งรอบๆทริฟิดเนบิวลา เมฆก๊าซที่อยู่ห่างจากโลก 5,500 ปีแสงในภาพถ่ายด้วยแสงปกติ (ฟ้าและชมพู) ภาพถ่ายด้วยแสงอินฟราเรดของกล้องสปิตเซอร์ที่ประกอบขึ้นสามารถส่องทะลุฝุ่นสีดำและเผยให้เห็นดาวตัวอ่อน (จุดสีแดงและสีเหลือง) ได้

กายวิภาคของดาราจักร

ภาพถ่าย โดย NASA/JPL-Caltech/Robert Kennicutt, University of Arizona/Digital Sky Survey

ภาพถ่ายด้วยแสงปกติของดาราจักรเวิร์ลพูล ซึ่งอยู่ห่างออกไป 37 ล้านปีแสง แสดงภาพดาว (สีขาว) เป็นหลัก แต่กล้องสปิตเซอร์สามารถจับคลื่นแสงอินฟราเรดสั้นๆจากดาว (สีผิดสีฟ้า) และคลื่นแสงอินฟราเรดที่ยาวกว่า (แดงและส้ม) จากฝุ่นและก๊าซได้ ฝุ่นสว่างที่เห็นในรัศมีของดาราจักรคือแหล่งกำเนิดดาว ในขณะที่ดาราจักรเล็กๆด้านบนกลับปราศจากฝุ่นผงจนน่าแปลกใจ

ระเบิดจากอดีตกาล

ภาพถ่าย โดย NASA/ESA/Ravi Sankrit and William Blair, Johns Hopkins University

   เมฆฝุ่นและก๊าซที่สุกสว่างจากการระเบิดของดาวซึ่งโจฮันเนส เคปเลอร์ นักดาราศาสตร์รุ่นบุกเบิก สังเกตเห็นเมื่อ 400 ปีก่อน บัดนี้ขยายขนาดจนมีความกว้าง 14 ปีแสงแล้ว ตามภาพถ่ายที่ได้จากการผสมผสานข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ 3 ตัว กล้องสปิตเซอร์จับภาพฝุ่นที่ได้รับความร้อนจากคลื่นกระแทกในการระเบิด (แดง) หอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราจับภาพก๊าซที่ร้อนที่สุดในกลุ่มเมฆ (ฟ้า) ที่เกิดขึ้นภายหลังถูกคลื่นกระแทก และเศษวัตถุจากดาวที่ระเบิด (เขียว) ส่วนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลบันทึกแสงจากฝอยก๊าซที่ถูกปลดปล่อยออกมาหลายแสนปีก่อนที่ดาวจะระเบิด (เหลือง) ก๊าซนี้ได้รับความร้อนจนลุกโชติช่วงขึ้นเมื่อถูกคลื่นกระแทกโถมเข้าใส่

 

ความลับในเมฆมืด

ภาพถ่าย โดย NASA/JPL-Caltech/William Reach, Sirtif Science Center/Caltech

เนบิวลางวงช้างซึ่งอยู่ห่างออกไป 2,450 ปีแสง เป็นกลุ่มเมฆของก๊าซที่เย็นตัวและฝุ่นหนาทึบซึ่งมองเห็นเป็นสีดำในภาพแสงปกติ แต่กล้องสปิตเซอร์ช่วยให้เห็นภาพดาวเกิดใหม่ที่สุกสว่างภายในเมฆนั้นได้ รังสีอันเข้มข้นจากดาวยักษ์ที่อยู่ใกล้ๆ ซึ่งมองไม่เห็นในภาพ พัดให้เมฆก้อนนี้มีรูปร่างเหมือนดาวหาง พลังของรังสีดังกล่าวบีบอัดก๊าซจนทำให้เกิดก่อตัวของดาวที่ขอบด้านใต้ของกลุ่มเมฆ


100 ล้านปีแสงห่างจากดวงอาทิตย์



 

กลุ่มดาวขนาดใหญ่ The Virgo

  • จำนวนกลุ่มภายในระยะ 100 ล้านปีแสง = 160
  • จำนวนแกเล็กซีขนาดใหญ่ภายในระยะ 100 ล้านปีแสง = 2,500
  • จำนวนแกเล็กซีขนาดเล็กภายในระยะ 100 ปีแสง = 25,000
  • จำนวนดาวทั้งหมดภายในระยะ 100 ล้านปีแสง = 500,000 พันล้านดวง

กำเนิดจักรวาล

สำนึกจักรวาล

สุญตาต่อต้านสสารเปล่า
มวลโหวงเบาสลับแน่นเหมือนแค้นคลั่ง
หนึ่งอณูน้อยโหมโถมประดัง
แม่เหล็กตั้งสัมพันธ์อนันตพจน์

เศษเสี้ยวนิดน้อยหนึ่งซึ่งถูกอัด
อณูรัดบีบแหลกกระแทกกด
ปฏิพากย์ยากทวนคำนวณทด
สสารหดสาหัสมวลขัดแย้ง

อัดแน่นจึงก่อเกิดระเบิดใหญ่
ซึ่งเป็นไปด้วยวิถีโสตสีแสง
ร้อนเย็นคลื่นอัคคีที่เปลี่ยนแปลง
ขยายแรงจักรภพจบอณู

กำเนิดดาวนับล้านสสารวิจิตร
เขียนชีวิตจักรวาลการต่อสู้
กัมปนาทกราดเกรี้ยวเสียงเกรียวกรู
เปิดมวลปูปรับทางสร้างตัวตน

อาทิตย์ขีดบรรทัดอุบัติฟ้า
เป็นโลกหล้าลมแสงทุกแห่งหน
ชีวิตจึงแจงจัดพืชสัตว์คน
วุ่นเวียนวนคืนวันผันผ่านไป

กำเนิดจากนิยามความว่างเปล่า
ทุกค่ำเช้าเกิดวิญญาณผ่านสมัย
คนสมมติความคิดพอกจิตใจ
มุ่งเป็นใหญ่แก่งแย่งแข่งชิงดี


เกิดนิยมตัวตนบนความว่าง
ยึดเค้าร่างอุปาทานจารวิถี
อวิชชาก่อวิบากความอยากมี
จึงเกิดกลีเกลือกกลิ้งวิ่งไล่ลม

บ้างไม่มีไม่ได้ก็คล้ายทุกข์
บ้างหลงความสนุกก็สุขสม
เป็นคราวครั้งบอดบ้าตามอารมณ์
เพราะนิยมยึดจิตคิดจับเงา

เพียงเวลาผ่านผันคืนวันเปลี่ยน
โลกก็เวียนหมุนรับกลับใหม่เก่า
วัฎจักรสลายนามความมัวเมา
คืนสู่ความว่างเปล่าเท่านั้นเอง


          ระเบิดรังสีแกมมา(GRB)คืออะไร
             
GRB (Gamma Ray Burst) เกิดระเบิดไปได้ทั่วท้องฟ้าไม่จำกัดสถานที่และเวล่ำเวลา  ถ้ามองท้องฟ้าตลอดเวลาจากโลกจะเห็นได้ราวหนึ่งแห่งในหนึ่งวัน  ระเบิดเกิดได้ภายในช่วงเวลาสองวินาทีและนานกว่าสองวินาทีก็มี  แหล่งระเบิดในช่วงเวลายาวนานอยู่ไกลมากๆ แต่แหล่งระเบิดในช่วงเวลาสั้นเพิ่งจะวัดได้  การระเบิดนานที่อยู่ไกลอาจมีพลังงานได้ถึง 1053 เอิร์ก   ดวงอาทิตย์จ่ายพลังงานวินาทีละ 1033 เอิร์ก  ดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลานาน 880 พันล้านปีเพื่อคายพลังงานให้เท่ากับ GRB ระเบิดหนึ่งครั้ง แต่ดวงอาทิตย์ของเราจะมีอายุ 10 พันล้านปีและเอกภพมีอายุแค่ 12 พันล้านปี นอกจากการระเบิดบิกแบงแล้ว  GRB เป็นปรากฏการณ์พลังงานสูงสุดที่รู้จักในเอกภพ

           เริ่มค้นพบ
              ระหว่างทศวรรษ
1960 ดาวเทียมเวลา (Vela) ของฐานทัพสหรัฐอเมริกาขึ้นโคจรตามโครงการสนธิสัญญาทดลองนิวเคลียร์   ดาวเทียมดวงนี้ไวต่อรังสีแกมมาเพื่อตรวจการระเบิดในบรรยากาศของโลกจากการทดลองที่อาจจะผลิตรังสีแกมมาจำนวนมาก  แต่ความรุนแรงในบรรยากาศไม่มีค้นพบรังสีแกมมาที่ผลิตนอกระบบสุริยะแทน
              
GRB ครั้งแรกได้จากข้อมูลของดาวเทียมเวลาเดือนกรกฎาคม ค.ศ.1967 แต่เนื่องจากระบบรักษาความปลอดภัยทางทหารมาเกี่ยวข้องด้วยต้องรอจนกระทั่ง ค.ศ.1973 ห้องทดลองลอสอลามอสจึงประกาศการค้นพบนี้  รายงานแรกมี GRB เกิดขึ้น 16 แห่ง ระหว่างเดือน กรกฎาคมค.ศ. 1969 ถึง กรกฏาคม ค.ศ. 1972
              ตัวตรวจจับรังสีแกมมายุคแรกเริ่มไม่อาจหาตำแหน่งแหล่งรังสีแกมมาบนท้องฟ้าได้อย่างถูกต้อง  แม้พอเห็นหนทางทำได้แต่ก็หาระยะทางไม่ได้  แม้การค้นพบควรประกาศแต่เมื่อเครื่องมือไม่สามารถหาทั้งตำแหน่งและระยะทางได้จึงต้องโต้เถียงแหล่งระเบิดกันนานหน่อย  

              สองทฤษฎีที่แตกต่างกันจึงนำมาเสนอ ทฤษฎีแรกให้ระเบิดรังสีแกมมาเกิดที่ระยะทางเอกภพ (
cosmological distances) คือระยะทางหลายร้อยถึงพันล้านปีแสง   แต่นักวิจัยชอบระยะทางใกล้โลกให้เป็นทฤษฎีที่สอง บอกว่าดาวนิวตรอนภายในทางช้างเผือกเป็นตัวการผลิตรังสีแกมมา  ตราบใดที่เครื่องมือยังไร้ประสิทธิภาพในการวัดระยะทาง จึงไม่อาจตัดทฤษฎีใดออกไปได้
              ค.ศ.
1990 ดาวเทียมรังสีแกมมาคอมป์ตันขึ้นสู่อวกาศแล้ว การทดลองหาแหล่งระเบิดชั่วคราว BATSE (Burst And Transient Source Experiment) บนนั้นสามารถตรวจจับรังสีแกมมาที่เกิดชั่วคราวได้ทั่วฟ้า และต้นค.ศ. 1997 สามารถระบุแหล่งแสงหลายสิบแห่งบนท้องฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดรังสีแกมมา  พบว่ามันอยู่ไกลมาก  ไม่ว่าการระเบิด การจางหาย และตำแหน่งของแหล่งระเบิดรังสีแกมมา ก็หาได้ว่ามาจากไหนด้วย ภายในช่วงไม่กี่ปี BATSE ได้ค้นพบการระเบิดรังสีแกมมาหลายร้อยแห่ง   เมื่อทำแผนที่แหล่งระเบิดรังสีแกมมา แหล่งระเบิดไม่ได้จำกัดอยู่ตามระนาบทางช้างเผือก  แม้แผนที่ของเส้นคายรังสีแกมมาของ 28Al ในทางช้างเผือกที่ได้จากเครื่องมือ COMPTEL บน CGRO สังเกตพบ GRB อยู่ไปตามทางช้างเผือกก็ตาม แต่เป็นที่ยอมรับไปทั่วว่าระเบิดรังสีแกมมาเกิดไปทั่วทุกทิศทาง  นับเป็นความสำเร็จของทฤษฎีที่ว่าแหล่งระเบิดมาจากดาวนิวตรอนเท่านั้น   ต่างอยากให้ GRB เกิดไม่ไกลมากนัก มีตำแหน่งในเมฆออร์ตของระบบสุริยะกำลังดี   แต่แหล่งระเบิดนอกดาราจักรทางช้างเผือกก็มีความเป็นไปได้มากด้วย  

 

             การระเบิดช่วงเวลานาน
                  ค.ศ.
1997 ดาวเทียมรังสีเอ็กซ์ของอิตาลีชื่อ BeppoSAX ค้นพบรังสีเรืองรอง(afterglow) หลังระเบิดรังสีแกมมาแล้ว  รังสีเรืองรองนี้มีรังสีเอ็กซ์ แสง คลื่นวิทยุ ทำให้วัดหาเรดชิฟท์มาได้ ซึ่งก็คือรู้ระยะทางแหล่งระเบิดรังสีแกมมาอยู่ไกลเท่าไรได้แล้ว   GRB ทั้งหมดที่วัดเรดชิฟท์ได้อยู่ที่ระยะทางไกลในเอกภพ  ถ้าเรดชิฟท์ 4.5 GRB ระยะห่างไปนับพันล้านปีแสง แหล่งไกลที่สุดมีเรดชิฟท์ 6.3 ก็ต้องไกลกว่า แสดงเอกภพตอนอายุ 900 ล้านปีด้วย พลังงานที่ปล่อยออกระหว่างระเบิดรังสีแกมมาภายในไม่กี่วินาทีมากกว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์ทั้งชีวิต(ราวหมื่นล้านปี)
                
ที่ GRB 970228  มีการค้นพบแสงเรืองรอง(ช่วงตาเห็นได้)หลังระเบิด นับเป็นการค้นพบครั้งแรกจากกล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล  การเรืองแสงหลังระเบิดจางเมื่อวันเวลาผ่านไปหลายวัน  การสังเกตการณ์การเรืองแสงของ GRB นี้หลังระเบิด ทำให้ค้นพบดาราจักรซึ่งเป็นที่อยู่ของ GRB 970228 ภายในสองสัปดาห์หลัง GRB990123 ระเบิดแล้ว กล้องฮับเบิลสังเกตการณ์ท้องฟ้ารอบการระเบิดพบดาราจักรที่น่าจะเป็นบ้านหรือที่อยู่ของ GRB990123  นี่เป็นตัวอย่างแสดงว่ามี GRB อยู่ไกลในดาราจักรอื่น มันไม่ได้อยู่ในทางช้างเผือก
                 มีความพยายามระหว่างชาติ เชื่อมั่นว่าการระเบิดรังสีแกมมาในช่วงเวลานานเกี่ยวข้องกับดาวมวลมากระเบิดเป็นไฮเปอร์โนวา
(hypernova) แสงเรืองรองหลังระเบิดรังสีแกมมาที่ค้นพบโดยแจน ปาราดิจ เมื่อ 29 มีนาคม ค.ศ. 2003  โดยดาวเทียม HETE-II(High Energy Transient Explorer) ของESO (ยุโรป)  ดาวเทียมตรวจจับรังสีแกมมาระเบิดสว่างมาก  แล้วมีการติดตามแสงเรืองรองจากกล้องขนาด 40 นิ้วที่หอสังเกตการณ์ไซดิงสปริงส์ออสเตรเลีย และจากสเปกโตรกราฟ UVES ใน VLT KUEYEN  วัดระยะทางได้ราว 2,650 ล้านปีแสง  นับเป็น GRB ธรรมดาใกล้เรา  และจากการใช้ FORS1 และ FORS2 เครื่องมือหลายโหมดประสิทธิภาพสูง ก็ได้ช่วงสว่างจางของสเปกตรัมนานหนึ่งเดือน  นับเป็นสเปกตรัมของมหานวดาราแบบหนึ่งเปิดเผยดาวดวงหนึ่งระเบิดรุนแรงด้วยความเร็วเกิน 30,000 กิโลเมตรต่อวินาทีเป็น 10% ของความเร็วแสง   มวลสารที่พุ่งออกมาเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่บันทึกได้ทดสอบพลังงานมหาศาลของการระเบิด เป็นหลักฐานที่ปฎิเสธกันไม่ได้ว่า GRB เป็นการระเบิดของดาวมวลสารมากที่เรียกว่าไฮเปอร์โนวา
            
ปลายชีวิตดาวมวลมากกว่าสิบเท่าของดวงอาทิตย์ จะเกิดมหานวดาราเหลือดาวนิวตรอนหรือหลุมดำที่ใจกลางดาว แต่ถ้าดาวมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ สี่สิบเท่า  การยุบตัวอาจต่างจากมหานวดารามีพลังงานมากกว่ามหานวดารา 100 เท่า  การระเบิดใหญ่นั้นเรียกว่าไฮเปอร์โนวาและคงเป็นแหล่งของ GRB

              การระเบิดช่วงเวลาสั้น
             
ความก้าวหน้าในความเข้าใจ GRB ที่ช่วงระเบิดสว่างนานมีมานานแล้ว  ต่างมั่นใจว่ามันเป็นการระเบิดของดาวมวลมากที่จะยุบตัวไปเป็นหลุมดำ ได้มาจากการวิเคราะห์รังสีเอ็กซ์ช่วงยาวนานและการเรืองแสงที่ตามองเห็นหลังระเบิด  แต่ GRB ที่ช่วงเวลาระเบิดสั้นไม่สามารถตรวจพบแสงได้นานถึง 30 ปี ไม่เหมือนGRB ช่วงระเบิดยาวนาน GRB ช่วงเวลาระเบิดสั้น ไม่พบรังสีเรืองรองหลังระเบิดไม่ว่ารังสีเอ็กซ์หรือแสง จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะรู้จักสภาพแวดล้อมที่มันเกิด เมื่อไม่สามารถศึกษากราฟความโค้งและสเปกตรัมของแสงเพื่อจัดจำพวก จนกระทั่งไม่นานมานี้
                   วันที่  
9 พฤษภาคม 2005 ดาวเทียม สวิฟท์ค้นพบรังสีแกมมาระเบิดช่วงเวลาสั้นมากแค่ 40 มิลลิวินาที   ต่อมาค้นพบรังสีเอ็กซ์เรืองรองหลังการระเบิดในช่วงเวลาสั้นเป็นครั้งแรก  ตำแหน่งของมันหาได้อย่างแม่นยำมากกว่า 10 ฟิลิปดา ทำให้ VLT ชี้ไปยังมันและถ่ายภาพด้วย FORS2  แหล่งระเบิดนี้คือ GRB050509B   อยู่ใกล้ดาราจักรทรงรีสว่างที่ไม่เห็นมีดาวเกิด  ไกล 2,700  ล้านปีแสง  (เรดชิฟท์ 0.225) และอยู่ในกระจุกดาราจักร  แหล่งระเบิดรังสีแกมมาน่าจะอยู่ในดาราจักร ยากที่จะเป็นมหานวดารามีแกนยุบตัวในดาราจักรนี้  และไฮเปอร์โนวาก็เป็นไปไม่ได้  แต่มันน่าจะเป็นการชนกันของดาวนิวตรอนสองดวงในระบบดาวคู่  ที่จุดจบเป็นการระเบิดมหึมาให้สองเจ็ตออกมา  ถ้าเจ็ตหนึ่งชี้มายังโลกก็จะเห็น GRB ในช่วงเวลาสั้น จากเครื่องมือประสิทธิภาพสูงอย่าง FORS1 และ FORS2 มหานวดาราจางที่สุดก็จะค้นพบได้  แต่ยังไม่มีให้ค้นพบ

             มีโอกาสอีกครั้งหลังจากนั้นไม่กี่เดือน  เป็นแสงเรืองรองในช่วงเวลาสั้นในช่วงตาเห็นได้  ของค่ำคืนวันที่ 9-10 กรกฎาคม 2005  HETE-2 ดาวเทียมของนาซาค้นพบช่วงเวลาระเบิด 70 มิลลิวินาทีและค้นพบรังสีเอ็กซ์ ทำให้หาตำแหน่งได้แม่นยำ  33 ชั่วโมงต่อมาได้ภาพท้องฟ้าบริเวณนั้นจากกล้องของเดนมาร์กที่ชิลี ขนาด 1.5 เมตร ภาพเป็นวัตถุจางที่ขอบดาราจักรที่อาจเป็นบ้านของมัน  นับเป็นครั้งแรกที่การค้นพบทำด้วยแสงเรืองรองในช่วงตาเห็นหลังระเบิดรังสีแกมมาในช่วงเวลาสั้น  แหล่งระเบิดนี้ชื่อ GRB 050709 ไกล 11,000 ปีแสงจากใจกลางดาราจักรแคระ  แคระนี้อยู่ไกลจากเรา 2,000 ล้านปีแสงอายุน้อยราว 400 ล้านปีแสงและกำลังให้กำเนิดดาว หลังการระเบิด 20 วันที่สังเกตการณ์ได้ ก็ตัดความเป็นไฮเปอร์โนวาออกไปได้เลย  เพราะไฮเปอร์โนวาต้องระเบิดช่วงนานกว่า  GRB ที่ระเบิดช่วงเวลาสั้นเป็นดาวมวลมากสองดวงรวมตัวกันเป็นหนึ่งเดียว  เมื่อดาวนิวตรอนสองดวงโคจรรอบกัน  มันสูญเสียพลังงานหมุนไปเป็นพลังงานโน้มถ่วง การสลายวงโคจรในกรณีของดาวนิวตรอนสองดวงโคจรรอบกัน เกิดเร็วกว่าระบบของโลกและดวงจันทร์หรือระบบโลกกับดวงอาทิตย์  ในที่สุดดาวนิวตรอนสองดวงจะชนกันกลายเป็นหลุมดำที่แผ่พลังงานออกมามากมาย  ก็ยังมีแค่ไม่กี่ตัวอย่างของ GRB ช่วงเวลาระเบิดสั้นในสภาพแวดล้อมแตกต่างกันมาก ก็ยังสรุปอะไรมากไม่ได้

               สรุป
                   เมื่อรวมความคิดเข้าด้วยกันก็เห็นว่าดาวนิวตรอนและไฮเปอร์โนวาเป็นตัวการของ
GRB แหล่งระเบิดเกิดในช่วงเวลายาวนานน่าจะเป็นไฮเปอร์โนวาในขณะที่แหล่งระเบิดในช่วงเวลาสั้นน่าจะเป็นดาวนิวตรอนหรือการชนกันของดาวนิวตรอน  หรือว่ามันอาจเป็นอะไรบางอย่างที่ยังไม่รู้จักกันเลย       

 

อ้างอิง
Flashes Shed Light on Cosmic Clashes, www.eso.org, 6 October 2005
Gamma-Ray Burst, Swift.Sonoma.edu/about_swift/grbs.html

ไวทริกซิตี้ กระแสไฟฟ้าไร้สาย

นักวิทยาศาสตร์ประกาศว่า

ประสบความสำเร็จครั้งยิ่งใหญ่ เป็นการปฏิวัติโลกได้ โดยจะเลิกใช้ปลั๊กและสายไฟที่เดินรุงรังอยู่ตามบ้านและอาคารทุกแห่งลงเสีย

คณะนักวิทยาศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยี แมสซาชูเสตต์อันมีชื่อเสียงโด่งดังของสหรัฐฯ เปิดเผยว่า

ได้คิดสร้าง "ไวทริกซิตี้" ใช้ส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายไฟกันอีกต่อไป และได้ทดลองส่งกระแสไฟผ่านอากาศไปจุดหลอดไฟขนาด 60 วัตต์ ที่อยู่ห่างออกไปเป็นระยะ 7 ฟุตติดได้ พวกเขาเชื่อว่ามันจะทำให้เกิดการปฏิวัติวิธีการใช้ไฟฟ้า และปลดปลั๊กและสายไฟที่ติดรุงรังอยู่ตามบ้านเรือนสมัยใหม่ออกทิ้งไปได้

นักวิทยาศาสตร์เกิดความคิดในการส่งกระแสไฟฟ้าระหว่างขดลวด

โดยไม่ต้องให้มันต่อกันได้มารวม 2 ศตวรรษแล้ว โดยคิดอาศัยแรงเหนี่ยวนำของแม่เหล็กไฟฟ้า และวิธีการนี้ก็ใช้กันอยู่แล้วในมอเตอร์ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟ แต่ความก้าวหน้าครั้งใหญ่ได้เกิดเมื่อ ดร.มาริน โวไลจาซิก คิดได้ว่ายังมีหนทางอื่นที่จะส่งพลังงานไฟฟ้าผ่านอากาศได้อีก

แทนที่จะส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดา

ก็อาจใช้เครื่องส่งสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่ได้แผ่รังสีอัดเข้าไปอยู่ในห้อง มันไม่ได้กระทบกับผู้คนหรือวัตถุสิ่งของเลย ทำให้ไม่ต้องห่วงเรื่องความปลอดภัย เนื่องจากธรรมชาติของสนามแม่เหล็ก จะทำปฏิกิริยากับสิ่งมีชีวิตเพียงเล็กน้อย จึงไม่น่าจะมีอันตรายร้ายแรงอย่างใด.

 

ขอขอบคุณ นสพ.ไทยรัฐ

สเปิร์มสามารถเคลื่อนที่เร็วได้อย่างไร

 

นักวิจัยได้จำแนกส่วนสำคัญของกลไกที่สเปิร์มใช้ในการเร่งความเร็วเพื่อจะไปให้ถึงไข่

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีทำให้เปลี่ยนการเคลื่อนไหวของหางสเปิร์มจากการว่ายตรงๆ เป็นการเคลื่อนที่แบบคลื่นสะบัดอย่างรวดเร็ว

ทีมจากโรงเรียนการแพทย์ฮาร์วาร์ดเชื่อว่าผลงานของเขาจะมีประโยชน์ในการศึกษาถึงการเป็นหมันในผู้ชาย และช่วยในการคิดค้นยาคุมกำเนิดแบบใหม่ได้ งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature

การเปลี่ยนแปลงอย่างทันทีทันใดของการเคลื่อนไหวของหางสเปิร์มนั้นเรียกว่า hyperactivation

ขั้นตอนนั้นคิดว่าเป็นการกระตุ้นโดยความเป็นด่างของสภาวะแวดล้อมที่พบภายในอวัยวะสืบพันธุ์ของเพศหญิง

ทีมจากฮาร์วาร์ดได้จำแนกโปรตีนที่เรียกว่า CatSper1 ซึ่งเป็นโปรตีนที่พบที่หางสเปิร์มเพียงที่เดียว เป็นโปรตีนที่เป็นตัวสำคัญในกระบวนการนี้

ในการศึกษาล่าสุดสามารถแสดงให้เห็นแค่ว่าทำไมโปรตีนจึงมีบทบาทสำคัญ

ในการศึกษาล่าสุดสามารถแสดงให้เห็นแค่ว่าทำไมโปรตีนจึงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการ นักวิจัยได้ใช้เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า patch clamp recording ในการติดตามกระแสไฟฟ้าในเซลล์ของสเปิร์ม เทคนิคนี้นิยมใช้ในการตรวจสอบเซลล์อื่นๆ แต่จนกระทั่งถึงปัจจุบันนี้ยังไม่เคยมีการนำมาประยุกต์ใช้กับเซลล์สเปิร์มที่กระดิกตัวไปมารอบๆ ตลอดเวลา และถูกปกป้องด้วยเมมเบรนชั้นนอกหนา

ผลการศึกษาพบว่า CatSper1 ได้มีบทบาทเป็นศูนย์กลางในการควบคุมการไหลของแคลเซียมไอออนเข้าไปในสเปิร์มเซลล์ ซึ่งคาดว่าการไหลของไอออนนี้จะกระตุ้น hyperactivation ของสเปิร์ม

ผู้นำการวิจัย Dr David Clapham กล่าวว่า

ไม่มีใครที่เคยเห็นข้างในสเปิร์มเพื่อที่จะวัดกระแสต่างๆ ทั้งหมดที่ควบคุมการทำงานของมัน เขาได้วัดกระแสหลายอย่างได้แล้วและเริ่มต้นที่จะตอบคำถามเกี่ยวกับว่าพวกมันคืออะไรและทำอะไร

Dr Clapham กล่าวว่า CatSper1 เป็นจุดมุ่งหมายที่ดีสำหรับยาคุมกำเนิดรูปแบบใหม่ เราทราบแล้วว่าความผิดปกติของ CatSper1 จะยับยั้งการปฏิสนธิในหนู เพราะว่าโครงสร้างของสเปิร์มมนุษย์มีความคล้ายคลึงกัน จึงไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่าไม่สามารถพัฒนายาที่ใช้คุมกำเนิดสำหรับหญิงและชาย ที่ไปยับยั้งโปรตีนก่อนที่มันจะทำงาน hyperactivation เพื่อป้องกันการปฏิสนธิ
 

หางของสเปิร์มเป็นอะไรที่ซับซ้อนอย่างน่าทึ่งและเป็นเหมือนเครื่องกลชิ้นเยี่ยม

Dr Allan Pacey อาจารย์อาวุโสจาก University of Sheffield กล่าวว่า หางของสเปิร์มเป็นอะไรที่ซับซ้อนอย่างน่าทึ่งและเป็นเหมือนเครื่องกลชิ้นเยี่ยม ที่เราต้องพยายามในการที่จะเข้าใจมันในระดับโมเลกุล ข้อสรุปในเรื่องนี้ จะเป็นขั้นตอนในความก้าวหน้าต่อไป

เราทราบว่า hyperactivation มีความสำคัญอย่างมากในการที่จะปฏิสนธิให้ประสบผลสำเร็จ และเราก็สงสัยว่าทำไมผู้ชายบางคนจึงมีลูกยาก ถ้าเรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นในเรื่องของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องในกระบวนการขั้นตอน จะทำให้เราสามารถวินิจฉัยถึงปัญหาแต่เนิ่นๆ และจะช่วยประหยัดทั้งเวลาและไม่ผิดหวัง

งานวิจัยนี้ยังสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าจริงๆ แล้วสเปิร์มสามารถหาและไปถึงไข่ได้อย่างไรในตอนแรก อย่างที่เราคาดการณ์ไว้แล้วว่าการเคลื่อนที่แบบ hyperactivation มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการด้วย ถ้าเราเข้าใจถึงปัญหานี้ ก็จะเป็นการดีมาก


ความลึกลับของกาแล็กซี่ ?

กาแล็กซี่มีจุดกำเนิดและวิวัฒนาการอย่างไร? คือหนึ่งในความลึกลับของจักรวาลที่นักดาราศาสตร์พยายามไขความลึกลับนี้มานานหลายสิบปี เช่นเดียวกับความลึกลับของสสารมืด (Dark Matter) สสารที่มองไม่เห็นและพลังงานมืด (Dark Energy) พลังงานลึกลับซึ่งต่อต้านแรงโน้มถ่วงและผลักจักรวาลให้ขยายตัวด้วยอัตราเร่งในทุกวันนี้

แซนดี้ เฟเบอร์ นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวลิค แคลิฟอร์เนีย เจ้าของผลงานการศึกษาการกำเนิดกาแล็กซี่ที่โดดเด่นคนหนึ่งอธิบายถึงความสำคัญของการศึกษากาแล็กซี่อย่างง่ายๆ ว่า "กาแล็กซี่คือส่วนประกอบของจักรวาล ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงพยายามใฝ่หาคำตอบว่ามันกำเนิดมาได้อย่างไร"



ในช่วงต้นของทศวรรษที่ 1980 นักจักรวาลวิทยาเริ่มนำเราใกล้ความลับนี้เมื่ออธิบายปรากฏการณ์ภายหลังบิ๊กแบงเมื่อ 13.7 พันล้านปีก่อนว่า เมื่อจักรวาลอยู่ในวัยทารกมันจะขยายตัวอย่างรวดเร็วซึ่งเรียกกันว่าการพองตัว (Inflation) การพองตัวนี้จะกระจายความหนาแน่นไปในทุกทิศทาง

ความรู้นี้ทำให้นักดาราศาสตร์เริ่มมองเห็นว่าจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไร แต่ก็ยังไม่สามารถอธิบายการกำเนิดกาแล็กซี่ได้ ต่อมาเมื่อมีการค้นพบสสารมืด ทฤษฎีกำเนิดกาแล็กซี่จึงอธิบายว่า ก่อนการพองตัวของจักรวาล ความหนาแน่นในจักรวาลมีลักษณะราบเรียบ แต่เมื่อมันพองตัวการจะเกิดการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอาณาบริเวณในจักรวาลอย่างรุนแรง กล่าวคือเปลี่ยนจากความหนาแน่นที่ราบเรียบและสม่ำเสมอคล้ายทะเลสาบที่ไร้คลื่นลม กลายมาเป็นความหนาแน่นที่ไม่ราบเรียบและกระเพื่อมเหมือนคลื่นในทะเลขณะกำลังเกิดพายุ



ในขณะเดียวกันสสารมืดก็จะทำให้เกิดการกระเพื่อมมากขึ้นเพราะมันจะดึงดูดสสารปกติให้มารวมกันเป็นกลุ่มเป็นก้อนเหมือนหยดน้ำบนใยแมงมุม ทำให้บริเวณเหล่านี้กลายเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงมากและมีแรงโน้มถ่วงมากกว่าบริเวณที่อยู่รายรอบ แรงโน้มถ่วงจะดึงสสารปกติให้เข้ามารวมกันมากขึ้นๆ จนกระทั่งกลายเป็นแหล่ง "วัตถุดิบ" ที่จะให้กำเนิดกาแล็กซี่ในที่สุด

ทฤษฎีนี้มีความเป็นไปได้จากหลักฐานการค้นพบรังสีฉากหลังของจักรวาล (Cosmic Microwave Background-CMB) ซึ่งยังคงเห็นได้อยู่ทุกวันนี้ นอกจากนั้นการค้นพบว่าในกาแล็กซี่มีปริมาณของสสารมืดมากกว่าสสารปกติราว 10 เท่าก็เป็นหลักฐานอีกชิ้นหนึ่งที่สนับสนุนให้ทฤษฎีนี้มีความน่าเชื่อถือมากยิ่งขึ้น



อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ก็ยังไม่เคยพิสูจน์ทฤษฎีนี้จากของจริงเลย จวบจนกระทั่งถึงปี ค.ศ.2002 ริชาร์ด เอลลิส นักดาราศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียและทีมงานใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) และกล้องโทรทรรศน์เค้ก (Keck telescope)

ในฮาวายมองย้อนกลับไปในอดีตหลังบิ๊กแบงไม่นานนักแล้วพบกระจุกดาวที่ระยะทาง 13 พันล้านปีแสง ขนาดของมันเล็กมากเท่ากับ 1 ใน 20 ของขนาดกาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเราและมีดาวอยู่เพียง 1 ล้านดวงเท่านั้น



ทีมค้นพบบอกว่ากระจุกดาวดังกล่าวนี้ถือกำเนิดในช่วงเวลาไม่เกิน 1 พันล้านปีหลังบิ๊กแบง และอธิบายว่ากระจุกดาวนี้คือตัวอย่างต้นกำเนิดของส่วนประกอบของกาแล็กซี่ซึ่งถือกำเนิดขึ้นหลังบิ๊กแบงในราว 2 พันล้านปี ต่อจากนั้นในอีกราว 2-3 พันล้านปีกาแล็กซี่เหล่านี้ก็กลายเป็นกาแล็กซี่เก่าแก่ซึ่งมีหลายรูปทรง อาทิ กาแล็กซี่รูปเกลียว กาแล็กซี่รูปทรงกลม กาแล็กซี่ไร้รูปร่าง เหมือนอย่างที่เราเห็นกันอยู่ในปัจจุบัน ทว่าจำนวนกาแล็กซี่ในช่วงเวลาดังกล่าวจะมีมากกว่าในปัจจุบันประมาณ 3-10 เท่า

การค้นพบครั้งนี้เป็นที่ยอมรับของนักดาราศาสตร์โดยทั่วไป แต่สิ่งที่ยังหาคำตอบไม่ได้ก็คือ ทำไมกาแล็กซี่จึงหลายรูปทรงและมีขนาดและสีที่แตกต่างกัน



ล่าสุดนักดาราศาสตร์อีกทีมได้ให้รายละเอียดมากยิ่งขึ้น และเป็นการค้นพบที่นำความประหลาดใจเหนือความคาดหมายอย่างที่ทฤษฎีไม่เคยว่าไว้ นั่นคือการพบว่ากาแล็กซี่ในยุคนั้นเติบโตอย่างรวดเร็วแต่ตายเมื่ออายุยังน้อย

ไอโว แลบบี้ นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวคาร์เนกี้และทีมงานใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ศึกษากาแล็กซี่มวลมากจำนวนราว 12 กาแล็กซี่ย้อนอดีตหลังบิ๊กแบง 2 พันล้านปีหรือช่วงเวลาที่จักรวาลมีอายุน้อยกว่า 1 ใน 5 ของอายุจักรวาลในปัจจุบัน


กาแล็กซี่เหล่านี้มีดาวแออัดอยู่ราวๆ 100 พันล้านดวง และมีรูปทรงแตกต่างกัน บางกาแล็กซี่กำลังให้กำเนิดดาวดวงใหม่อยู่ บางกาแล็กซี่ถูกปกคลุมด้วยฝุ่น และบางกาแล็กซี่เป็นกาแล็กซี่ที่ตายแล้ว

แลบบี้กล่าวเปรียบเทียบว่า จักรวาลในขณะเยาว์วัยนั้นก็เหมือนกับสวนสัตว์ขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยสัตว์นานาชนิด มีกาแล็กซี่หลากหลายเหมือนที่เราเห็นกันอยู่ในปัจจุบัน


แต่ในบรรดากาแล็กซี่เหล่านั้นมีกาแล็กซี่จำนวนหนึ่งที่ตายแล้วซึ่งไม่เป็นไปตามทฤษฎีที่กล่าวไว้ว่ากาแล็กซี่ที่ตายแล้วจะเกิดก็ต่อเมื่อจักรวาลอายุมากแล้ว

อะไรที่เป็นสาเหตุทำให้กาแล็กซี่ในช่วงแรกเริ่มของจักรวาลมีอายุสั้น นักดาราศาสตร์ยังไม่รู้แน่ชัด แลบบี้ บอกว่าอาจจะเกิดจากหลุมดำยักษ์ในใจกลางกาแล็กซี่ดูดกลืนก๊าซและปลดปล่อยรังสีออกมาซึ่งขัดขวางการกำเนิดดวงดาวในกาแล็กซี่นั้นก็เป็นได้



ก่อนหน้านี้ไม่นานนักกล้องโทรทรรศน์อวกาศกาเลก (Galaxy Evolution Explorer-GALEX) ขององค์การนาซ่า ตรวจพบกาแล็กซี่ขนาดใหญ่หรือกาแล็กซี่มวลมาก มีอายุอยู่ในระหว่าง 100 ล้านปี-1 พันล้านปี อยู่ห่างจากโลกราว 2 พันล้านปี-4 พันล้านปีแสง

การค้นพบของกล้องกาเลกหักล้างทฤษฎีที่ว่า อัตราการเติบโตของเทหวัตถุในจักรวาลหรือการกำเนิดกาแล็กซี่กำลังลดลงเรื่อยๆ แม้ว่าจักรวาลยังคงให้กำเนิดกาแล็กซี่อยู่ก็ตาม แต่มันเป็นเพียงกาแล็กซี่ขนาดเล็กเท่านั้น ทั้งนี้เพราะว่าจักรวาลกำลังขยายตัว สสารที่เคยอยู่รวมกันอย่างหนาแน่นในช่วงแรกๆ ของจักรวาลได้กระจายตัวออกไป จนยากที่จะทำให้เกิดกาแล็กซี่ขนาดใหญ่เหมือนในยุคแรกๆ ได้

การไขความลับของกาแล็กซี่ที่ผ่านมาหลายครั้ง ดูประหนึ่งว่ายิ่งศึกษากาแล็กซี่มากเท่าใด ก็จะพบกับความลึกลับซับซ้อนของมันมากยิ่งขึ้นเท่านั้น ทุกวันนี้กาแล็กซี่จึงยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับสุดยอดของจักรวาลอยู่ต่อไป
 

 

 

 


คิดทุกคำที่พูด แต่อย่าพูดทุกคำที่คิด


 

คาถาบูชาองค์จตุคามรามเทพ

ของ หลวงหนุ่ย

สำรวมจิตเป็นสมาธิ  ท่องนะโม  3  จบ

"องค์จตุคามฯ เหนือฟ้าบาดาล  เหนือกรุงสองทะเล

พ่อองค์สถิตย์หล้า  เจ่ากรุงธรรมโศก  รามเทพเกรียงไกร

อยู่คู่ฟ้าไทย  อมตะนิรันดร์กาล  จตุคามรามเทพ  เทพไท

บารมีปกเกล้า  เหนือฟ้า  เหนือดิน  สาธุรามา"

จากนั้นให้อธิษฐานบอกกล่าวถึงความทุกข์ หรือความปรารถนาของท่านต่อหน้ารูป

เหมือนพระเครื่อง หรือผ้ายันต์ขององค์จตุคามรามเทพฯ ในสิ่งที่ต้องการ

แล้ว  อธิษฐานเพิ่มเติมว่า

"ขอให้ข้าพเจ้าและครอบครัวมีความเจริญรุ่งเรือง เจริญก้าวหน้า

มั่งมี  ศรีสุข  ลาภผล  แก้วแหวนเงินทองไหลมา  เทมา  แคล้วคลาดปลอดภัย

และปราศจากโรคภัย  ไข้เจ็บ"


ประวัติธงชาติไทย
 

             ตามหลักฐานต่างๆ ปรากฏว่าตั้งแต่สมัยโบราณนั้น ไทยเรายังไม่มีธงชาติโดยเฉพาะ เมื่อเวลาจัดกองทัพไปทำสงคราม จะใช้ธงสีต่างๆ ประจำทัพเป็นเครื่องหมายทัพละสี ต่อมาเมื่อมีการเดินเรือค้าขายกับต่างประเทศทางตะวันตกในสมัยอยุธยา ได้ใช้ธงสีแดงติดเครื่องหมายว่าเป็นเรือสินค้าของไทย

             จดหมายเหตุของชาวต่างประเทศกล่าวว่า ในรัชกาลสมเด็จพระนารายณ์มหาราช มีเรือฝรั่งเศสแล่นเข้ามาสู่ปากน้ำเจ้าพระยา เมื่อถึงป้อมของไทย ไทยชักธงชาติฮอลันดาขึ้นรับเรือฝรั่งเศส เพราะไม่มีธงชาติเป็นของตนเอง แต่เรือฝรั่งเศสไม่ยอมสลุต (ยิงปืนสลุต) รับธงฮอลันดาเพราะเคยเป็นคู่อริกันมาก่อน และถือว่าไม่ใช่ธงชาติไทย ฝ่ายไทยจึงแก้ไขโดยนำธงแดงชักขึ้นแทนธงชาติ เรือฝรั่งเศสจึงยอมสลุตคำนับ ตั้งแต่นั้นมาธงสีแดงจึงกลายเป็นธงชาติของไทยเรื่อยมา


ภาพธงแดงเกลี้ยง

             ครั้นถึงสมัยกรุงธนบุรีและกรุงรัตนโกสินทร์ ก็ยังคงใช้ธงสีแดงเกลี้ยงชักเป็นเครื่องหมายประจำเรือค้าขายกับต่างประเทศอยู่ ธงแดงนี้ใช้ชักขึ้นทั้งในเรือหลวงและเรือราษฎร ต่อมาพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก ทรงมีพระราชดำริว่า เรือหลวงกับเรือราษฎรควรมีเครื่องหมายให้เห็นแตกต่างกัน จึงมีพระบรมราชโองการให้ทำรูปจักรสีขาวติดไว้กลางธงสีแดง เป็นเครื่องหมายใช้เฉพาะเรือหลวง ส่วนเรือค้าขายของราษฎรทั่วไปนั้น ยังคงใช้สีแดงเกลี้ยงอยู่


ธงแดง ใช้เฉพาะเรือหลวง

             ถึงรัชกาลพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย ได้ช้างเผือกสามเชือก ซึ่งตามประเพณีไทยถือว่าเป็นเกียรติยศอย่างยิ่งจึงมีพระราชโองการให้ทำ รูปช้างเผือกไว้กลางวงจักรในธงเรือหลวงด้วย สมัยนี้ธงเรือสินค้าของราษฎรก็ยังเป็นธงสีแดง


ธงแดง สมัยรัชกาลที่ ๒

             รัชกาลพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทำหนังสือสัญญาเปิดการค้าขายกับชาวตะวันตก ใน พ.ศ. ๒๓๙๘ มีเรือสินค้าของประเทศต่างๆ ในยุโรปและอเมริกาเดินทางเข้ามาค้าขายมากขึ้น และมีสถานกงสุลตั้งอยู่ในกรุงเทพฯ สถานที่เหล่านั้นล้วนชักธงชาติของตนขึ้นเป็นสำคัญ จึงจำเป็นที่ไทยจะต้องมีธงชาติที่แน่นอน พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระราชดำริว่า ธงสีแดงซึ่งเรือสินค้าของไทยใช้อยู่นั้นซ้ำกับประเทศอื่น ยากแก่การสังเกตไม่สมควรใช้อีกต่อไป ควรจะใช้ธงอย่างเรือหลวงเป็นธงชาติ แต่โปรดเกล้าให้เอารูปจักรสีแดงออกเสีย เพราะเป็นเครื่องหมายเฉพาะพระเจ้าแผ่นดิน คงไว้แต่เป็นรูปช้างเผือกอยู่กลางธงแดงเท่านั้น

ในระหว่างรัชกาลพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ ๕ ได้มีการออกพระราชบัญญัติว่าด้วยแบบอย่างธงหลายครั้ง คือ

 

  • พระราชบัญญัติว่าด้วยแบบอย่างธงสยาม ร.ศ.๑๑๐
     

  • พระราชบัญญัติธงรัตนโกสินทรศก ๑๑๖ และ
     

  • พระราชบัญญัติธงรัตนโกสินทรศก ๑๑๘
     

  • ทุกฉบับได้ยืนยันถึงลักษณะของธงชาติว่าเป็น ธงพื้นแดง กลางเป็นรูปช้างเผือกไม่ทรงเครื่อง หันหน้าเข้าเสา ทั้งสิ้น

     


  • ธงชาติในสมัยรัชกาลที่ ๔ และรัชกาลที่ ๕ พ.ศ.๒๓๙๘ - พ.ศ.๒๔๕๙

                 ภายหลังพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระราชดำริว่า เมื่อมองธงชาติซึ่งใช้อยู่ในขณะนั้นแต่ไกล จะมีลักษณะไม่ต่างจากธงราชการเท่าไร และรูปช้างที่อยู่กลางธง ก็ไม่งดงาม จึงโปรดเกล้าฯ ให้ออกประกาศแก้ไขเพิ่มเติม

                 พระราชบัญญัติธง รัตนโกสินทรศก ๑๒๙ เมื่อวันที่ ๒๑ พฤศจิกายน พ.ศ.๒๔๕๙ แก้ไขลักษณะธงชาติเป็น "ธงพื้นแดง กลางเป็นรูปธงช้างเผือกทรงเครื่อง ยืนแท่น หันหลังเข้าเสา" ประกาศนี้ให้เริ่มบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ ๑ มกราคม พ.ศ.๒๔๕๙ เป็นต้นไป (ขณะนั้น ยังนับเดือนเมษายนเป็นเดือนเริ่มศักราชใหม่)


    ธงชาติในสมัยรัชกาลที่ ๔ และรัชกาลที่ ๕ พ.ศ.๒๓๙๘ - พ.ศ.๒๔๕๙

                 ใน พ.ศ.๒๔๖๐ ได้มีการแก้ไขลักษณะธงชาติอีกครั้งหนึ่ง เนื่องจากขณะนั้น ประเทศไทยได้ประกาศตนเข้าร่วมกับฝ่ายสัมพันธมิตรเพื่อรบกับเยอรมันนี ออสเตรีย และฮังการี ในสงครามโลกครั้งที่ ๑ พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระราชดำริว่า การประกาศสงครามครั้งนี้ นับเป็นความเจริญก้าวหน้าขั้นหนึ่งของประเทศ สมควรจะมีสิ่งเตือนใจสำหรับวาระนี้ไว้ในภายหน้า สิ่งนั้นควรได้แก่ธงชาติ ทรงเห็นว่าลักษณะที่ได้แก้ไขไปแล้วใน พ.ศ.๒๔๕๙ นั้น ยังไม่สง่างามเพียงพอ จึงโปรดเกล้าฯ ให้เพิ่มแถบสีน้ำเงินขึ้นอีกสีหนึ่งเป็นสามสี ตามลักษณะธงชาติของนานาประเทศที่ใช้กันอยู่โดยมากในขณะนั้น เพื่อให้เป็นเครื่องหมายว่าประเทศไทยได้เข้าร่วมเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกับฝ่ายสัมพันธมิตร เพื่อต่อต้านปราบปรามฝ่ายอธรรม อีกประการหนึ่ง สีน้ำเงินก็เป็นสีประจำพระชนมวารเฉพาะของพระองค์ด้วย จึงเป็นสีที่สมควรจะประกอบไว้ในธงชาติไทยด้วยประการทั้งปวง

                 การเปลี่ยนธงชาติในครั้งนี้ จมื่นอมรดรุณารักษ์ (แจ่ม สุนทรเวช) ซึ่งรับราชการใกล้ชิดพระยุคลบาทในขณะนั้น ได้เขียนเรื่องราวเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงลักษณะของธงชาติว่า พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระราชดำริจะเปลี่ยนธงช้างเป็นธงแถบสี เพราะทรงเห็นความลำบากของราษฎรที่ต้องสั่งซื้อธงผ้าพิมพ์รูปช้างมาจากต่างประเทศ และบางครั้งเมื่อเกิดความสะเพร่าติดธงผิด รูปช้างกลับเอาขาชี้ขึ้น เป็นที่น่าละอาย หากเปลี่ยนเป็นธงแถบสี ราษฎรก็สามารถทำธงใช้ได้เอง และจะช่วยขจัดปัญหาการติดผิดพลาด ได้ทรงพยายามเลือกสีที่มีความหมายในทางความสามัคคีและมีความสง่างาม

    ก่อนออกพระราชบัญญัติฉบับใหม่ ได้ทรงทดลองใช้ธงริ้วขาวแดงติดอยู่ที่สนามเสือป่าหลายวัน ภายหลังจึงตกลงพระทัยใช้สีน้ำเงินแก่ เพิ่มขึ้นอีกสีหนึ่ง


    ธงริ้วแดงขาว ที่ทดลองใช้ ปี พ.ศ.๒๔๖๐

                 การเพิ่มสีน้ำเงินนี้ปรากฏอยู่ในพระราชหัตถเลขาในบันทึกส่วนพระองค์ วันเสาร์ที่ ๑๘ สิงหาคม ๒๔๖๐ ว่า ได้ทอดพระเนตรบทความแสดงความเห็นของผู้ใช้นามแฝงว่า "อะแคว์ริส" ในหนังสือพิมพ์กรุงเทพฯ เดลิเมล์ ภาษาอังกฤษ ฉบับวันที่ ๑๕ สิงหาคม พ.ศ.๒๔๖๐ ได้ทรงแปลข้อความนั้นลงในบันทึกด้วย มีความโดยย่อว่า

                 " เพื่อนชาวต่างประเทศของผู้เขียน (อะแคว์ริส) ได้ปรารภถึงธงชาติแบบใหม่ว่า ยังมีลักษณะไม่สง่างามเพียงพอ ผู้เขียนก็มีความเห็นคล้อยตามเช่นนั้น และเสนอแนะด้วยว่า ริ้วตรงกลางควรจะเป็นสีน้ำเงินซึ่งเป็นสีส่วนพระองค์ของพระมหากษัตริย์ ซึ่งถ้าเปลี่ยนตามนี้แล้ว ธงชาติไทยก็จะประกอบด้วยสีแดง ขาว น้ำเงิน มีสีเหมือนกับธงสามสีของฝรั่งเศส ธงยูเนียนแจ็คของอังกฤษ และธงดาวของสหรัฐอเมริกา ประเทศพันธมิตรทั้ง ๓ คงเพิ่มความพอใจในประเทศไทยยิ่งขึ้น เพราะเสมือนยกย่องเขา ทั้งการที่มีสีของพระมหากษัตริย์ในธงชาติ ก็จะเป็นเครื่องเตือนให้ระลึกถึงพระองค์ในวาระที่ประเทศไทยได้เข้าสู่เหตุการณ์สำคัญต่างๆ ด้วย... "

                 พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงเห็นด้วยกับข้อเสนอนี้ เมื่อทรงทดลองวาดภาพธงสามสีสงในบันทึก ทรงเห็นว่างดงามดีกว่าริ้วขาวแดงที่ใช้อยู่ ต่อมาเมื่อเจ้าพระยารามราฆพ (ขณะนั้นยังเป็นพระยาประสิทธิศุภการ) ไปเฝ้าสมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมหลวงพิษณุโลกประชานาถ ได้นำแบบธงไปถวายเพื่อทูลขอความเห็น สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมหลวงพิษณุโลกประชานาถก็ทรงเห็นชอบ รับสั่งว่าถ้าเปลี่ยนในขณะนั้นจะได้เป็นอนุสรณ์ในการเข้าร่วมสงครามโลกครั้งที่ ๑ ด้วย พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้พระยาศรีภูริปรีชา ร่างประกาศแก้แบบธงชาติ และได้ทรงนำเรื่องเข้าที่ประชุมคณะเสนาบดีเพื่อฟังความเห็น ที่ประชุมลงมติเห็นชอบธงสามสีตามแบบที่คิดขึ้นใหม่

                 พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ตราพระราชบัญญัติธงขึ้น เรียกว่า พระราชบัญญัติธง พระพุทธศักราช ๒๔๖๐ ออกประกาศเมื่อวันที่ ๒๘ กันยายน พ.ศ.๒๔๖๐ มีผลบังคับใช้ภายหลังวันออกประกาศในหนังสือราชกิจจานุเบกษาแล้ว ๓๐ วัน


    ธงไตรรงค์ พ.ศ.๒๔๖๐

    ลักษณะของธงชาติ มีดังนี้คือ
    เป็นธงรูปสีเหลี่ยมรี ขนาดกว้าง ๒ ส่วน ยาว ๓ ส่วน แถบสีน้ำเงินแก่กว้าง ๑ ใน ๓ ของความกว้าง อยู่กลางธง มีแถบสีขาวกว้าง ๑ ใน ๖ ของความกว้างของธงข้างละแถบ แล้วมีแถบสีแดงกว้างเท่ากับแถบสีขาว ประกอบข้างนอกอีกข้างละแถบ และพระราชทานนามว่า "ธงไตรรงค์" ส่วนธงรูปช้างกลางธงพื้นแดงของเดิมนั้น ให้ยกเลิก

    ความหมายของสีธงไตรรงค์ คือ
    สีแดง หมายถึง ชาติและความสามัคคีของคนในชาติ
    สีขาว หมายถึง ศาสนาซึ่งเป็นเครื่องอบรมสั่งสอนจิตใจให้บริสุทธิ์
    สีน้ำเงิน หมายถึง พระมหากษัตริย์ผู้เป็นประมุขของประเทศ


    ผงชูรส

    1. ผงชูรสคืออะไร
    ผงชูรส คือ สารเคมีที่มีสูตรเคมีดังนี้ มีชื่อทางเคมีว่า โมโนโซเดียม-แอล-กลูตาเมต (MONOSODIUM-L-GLUTAMATE) และมีชื่อย่อภาษาอังกฤษว่า เอ็ม เอส จี (MSG) ซึ่งย่อมาจากชื่อเต็มภาษาอังกฤษที่ขีดเส้นใต้ไว้นั่นเอง ภาษาจีนแต้จิ๋วเรียกว่า “บี่เจ็ง”
     
    2. ขบวนการผลิตผงชูรส
    ผงชูรสผลิตจากขบวนการทางเคมี ซึ่งมีทั้งกระบวนการหมักและต้องใช้สารเคมีหลายตัว เช่น กรดกำมะถันหรือกรดซัลฟูริค กรดเกลือหรือกรดไฮโดรคลอริก ยูเรีย ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในปัสสาวะของคน นอกจากนี้ยังต้องใช้โซดาไฟอีกด้วย
    ขบวนการผลิตผงชูรสอาจเขียนเป็นแผนผังโดยย่อได้ดังต่อไปนี้ เป็นตัวอย่างที่ผลิตจากแป้งมันสำปะหลัง โปรดสังเกตสารเคมีที่ต้องใช้ในแต่ละขั้นตอน ซึ่งมีทั้งกรดและด่างโซดาไฟ รวมทั้งยูเรียด้วย

    ขบวนการผลิตผงชูรส
    1. แป้งมันสำปะหลัง (TAPIOCA หรือ CASSAWA STARCH)
    ใช้กรดกำมะถันหรือกรดซัลฟูริค (H2SO4) ผ่านขบวนการย่อยสลายแป้งทางเคมีที่ 130 องศาเซลเซียส (SACCHARIFICATION)
    2. สารละลายน้ำตาลกลูโคส (GLUCOSE SOLUTION)
    ใช้ยูเรีย(Urea) และเชื้อจุลินทรีย์ (Corynebacterium
    glutanicum) ผ่านขบวนการหมัก (Fermentation)
    3. แอมโมเนียมกลูตาเมต (Ammonium Glutamate)
    ใช้กรดเกลือหรือกรดไฮโดรคลอริค (HCl)
    ผ่านขบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
    4. กรดกลูตามิค (Glutamic acid)
    ใช้โซดาไฟ หรือ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)
    ผ่านขบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
    5. สารละลายผงชูรสหยาบ (MSG. Crude Solution)
    ใช้สารเคมีฟอกสี ผ่านขบวนการฟอกสี
    6. สารละลายผงชูรสใส (MSG. Clear Solution)
    ผ่านขบวนการตกผลึก
    ผลึกผงชูรส (MSG. Crystals)
    3. ผงชูรสมีประโยชน์หรือไม่
    ผงชูรสไม่มีประโยชน์ทางโภชนาการ ถึงแม้จะเกี่ยวข้องกับกรดกลูตามิค ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่ไม่มีความจำเป็น เพราะร่างกายผลิตเองได้ จึงไม่มีคุณค่าทางอาหารแต่อย่างใดทั้งสิ้น
    อนึ่ง ผงชูรสเป็นสารเคมีคนละตัวกับกรดกลูตามิคที่มีอยู่ในธรรมชาติและในอาหารประเภทโปรตีน โดยที่ผงชูรสเป็นเกลือโซเดียมเช่นเดียวกับเกลือแกง เป็นคนละตัวกับกรดเกลือที่หลั่งอยู่ในกระเพาะอาหารเวลาหิว
    นอกจากไม่มีประโยชน์แล้ว ผงชูรสยังมีโทษและพิษภัยอันตรายมากมายด้วย ซึ่งจะกล่าวโดยย่อดังต่อไปนี้
    4. พิษภัยและอันตรายของผงชูรส
    พิษภัยและอันตรายของผงชูรสอาจแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนที่เกิดจากโซเดียมและส่วนที่เกิดจากตัวผงชูรสแท้ๆ
    5. พิษภัยและอันตรายที่เกิดจากเกลือโซเดียม
    ผงชูรสมีโซเดียมที่มาจากโซดาไฟเป็นองค์ประกอบสำคัญเช่นเดียวกับเกลือแกง แต่อันตรายมากกว่าเกลือแกงตรงที่ว่าเกลือแกงใช้เพียงนิดเดียว ก็รู้สึกว่ามีรสเค็ม แต่ผงชูรสใส่มากเท่าไรก็ไม่รู้สึกตัวว่ามีปริมาณโซเดียมมากเท่าไร เพราะไม่มีรสเค็มให้รู้สึกเหมือนอย่างเกลือแกง หรือพูดอีกนัยหนี่ง ผงชูรสมี “พิษแฝง” ในเรื่องโซเดียม ซึ่งมีพิษภัยอันตรายดังต่อไปนี้
    5.1 ทำให้ภูมิต้านทานหรือภูมิคุ้มกันของร่างกายมนุษย์ลดลง ถึงแม้ผงชูรสจะไม่ทำให้เกิดโรคเอดส์โดยตรง แต่ (ภูมิคุ้มกันร่างกายบกพร่อง คือความหมายของโรคเอดส์ (AIDS) ซึ่งย่อมาจากคำว่า Antibody Immune Defficiency Syndrome
    5.2 ทำให้เกิดการคั่งในสมองเด็ก ซึ่งเมื่อเด็กโตขึ้นจะเป็นคนปัญญาอ่อน ในปัจจุบันนี้มีเด็กปัญญาอ่อนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ นับตั้งแต่มีผงชูรสแพร่หลายในประเทศไทย จะเกี่ยวข้องกันทั้งทางตรงและทางอ้อมหรือไม่น่าศึกษา
    5.3 ทำให้เด็กทารกเกิดอาการชักโคมา ซึ่งบางครั้งแพทย์ไม่รู้สาเหตุ อาจทำการรักษาผิดพลาดเป็นอันตรายได้
    5.4 เป็นภัยต่อหญิงมีครรภ์ทำให้ร่างกายบวมและยังมีพิษภัยต่อทารกในครรภ์และทารกแรกเกิดด้วย
    5.5 อันตรายต่อผู้เจ็บป่วยด้วยโรคต่างๆ เช่น โรคไต ความดันสูง โรคหัวใจ และโรคอื่นๆที่แพทย์ห้ามกินของเค็ม ซี่งหมายถึงการห้ามกินเกลือโซเดียมนั่นเอง ได้แก่เกลือแกงและผงชูรสเป็นต้น
    6. พิษภัยและอันตรายที่เกิดจากตัวผงชูรสแท้
    6.1 ทำให้เกิดอาการแพ้ผงชูรส ซึ่งจะมีอาการชาและร้อนวูบวาบที่ปาก ลิ้น ใบหน้า โหนกแก้ม ต้นคอ หน้าอก บางคนมีผื่นแดงเกิดขึ้นตามตัว แน่นหน้าอก หัวใจเต้นช้าลง หายใจไม่สะดวก เป็นต้น จนเป็นที่รู้จักและขนานนามโรคแพ้ผงชูรสว่า “ไชนีสเรสทัวรองซินโดม”(Chinese Restaurant Syndrome) หรือ “โรคภัตตาคารจีน” เพราะร้านอาหารจีนมักใช้ผงชูรสกันมากนั่นเอง
    6.2 ทำลายสมองส่วนหน้าที่เรียกว่าไฮโปทาลามัส (Hypothalamus) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการเจริญเติบโตและระบบสืบพันธุ์ของร่างกาย ทำให้การเจริญเติบโตช้า ปัญญาอ่อน ระบบสืบพันธุ์ผิดปกติ เป็นหมัน อวัยวะสืบพันธุ์เล็กลง ทั้งในเรื่องขนาดและน้ำหนัก
    6.3 ทำลายระบบประสาทตา สายตาเสียหรือเกิดตาบอดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์ทดลอง ยิ่งอายุน้อยจะยิ่งเกิดผลร้ายมาก
    6.4 ทำลายกระดูกและไขกระดูก ซึ่งเป็นส่วนที่ผลิตเม็ดเลือดแดงในร่างกาย อาจทำให้เกิดโรคโลหิตจางได้ นอกเหนือจากโรคทรัพย์จาง เพราะต้องใช้เงินซื้อผงชูรสโดยไม่จำเป็น
    6.5 ทำให้ไวตามินในร่างกายลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งไวตามินบี-6 ทำให้ร่างกายผิดปกติและเป็นโรคผิวหนังได้ง่าย (การค้นพบนี้ทำให้ใช้ไวตามินบี-6 แก้โรคแพ้ผงชูรสได้)
    6.6 เกิดโรคมะเร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผงชูรสที่ผ่านความร้อนสูงๆ เช่น การปิ้ง ย่าง เผา ทำให้เกิดสารก่อมะเร็งในอวัยวะต่างๆ ได้หลายแห่ง เช่น ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ ตับและสมอง เป็นต้น
    6.7 ทำลายระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System) ทำให้เป็นโรคประสาทได้ง่ายขึ้น ในปัจจุบันมีผู้ป่วยด้วยโรคประสาทมากขึ้นเรื่อยๆ น่าศึกษาว่าเกิดจากผงชูรสได้หรือไม่
    6.8 เปลี่ยนแปลงโครโมโซม ทำให้ร่างกายเกิดวิรูปหรือผิดปกติ ปากแหว่ง หูแหว่ง จมูกวิ่น แขนขาพิการ เป็นต้น
    6.9 ถ้ากินมากจะผ่านเยื่อกั้นระหว่างรกภายในร่างกายของผู้เป็นมารดากับทารกในครรภ์ได้ ทำให้ทารกในครรภ์ได้รับผลกระทบจากผงชูรส
    6.10 ทำให้เด็กเล็กถึงตายได้ เด็กไทยอายุ 20 เดือนถึงแก่ความตาย เมื่อกินขนมครกโรยผงชูรสด้วยความเข้าใจผิดคิดว่าเป็นน้ำตาล (เรื่องนี้ผู้เขียนได้สัมภาษณ์บิดามารดาของเด็กเอง)
     
    7. ผงชูรสแท้กับผงชูรสเทียม
    ทุกวันนี้ผงชูรสมีราคาถูก จึงไม่มีการปลอมปนด้วยสารเคมีชนิดบอแรกหรือโซเดียมเมตาฟอสเฟต ซึ่งมีเกล็ดคล้ายคลึงกับผงชูรส อย่างที่เกิดขึ้นในสมัยก่อนที่ผงชูรสมีราคาแพงมาก
    อย่างไรก็ตาม หากมีการปลอมปนผงชูรสในปัจจุบันนี้ มักจะปลอมปนด้วยน้ำตาลทรายหรือเกลือแกง
    ดังนั้น ในปัจจุบันนี้จึงไม่ค่อยมีผงชูรสปลอม ซึ่งมักจะเป็นข้ออ้างของบริษัทผู้ผลิต รวมทั้งข้าราชการที่สนับสนุนบริษัทผู้ผลิตผงชูรสว่า “ผงชูรสแท้ไม่อันตราย ผงชูรสปลอมจึงจะอันตราย”
    อันที่จริงถ้าหากมีผงชูรสปลอมปนด้วยน้ำตาลหรือเกลือแกง ผงชูรสแท้ย่อมจะอันตรายมากกว่าผงชูรสปลอม เพราะน้ำตาลทรายมีพิษภัยน้อยกว่าผงชูรส ส่วนเกลือแกงก็มีรสเค็มจัด ถ้ากินผงชูรสในปริมาณที่จะให้รสเค็มเท่าเกลือแกงแล้ว จะมีพิษภัยมากกว่าเกลือแกงหลายเท่าตัว

     

    รวบรวมโดย รองศาสตราจารย์ ดร.พิชัย โตวิวิชญ์

    โดย : ดร.บัญชา ธนบุญสมบัติ (buncht@mtec.or.th)
    จากคอลัมน์ : Know How & Know Why

     

    นอกจากข่าวสงครามที่ดำเนินไปอย่างไร้มนุษยธรรมแล้ว ช่วงที่ผ่านมา คงจะ ไม่มีข่าวไหนมาแรงเกินกว่าเรื่องหวัดมรณะ หรือ โรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง ซึ่งแปลมาจากคำว่า Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) ที่สื่อสิ่งพิมพ์หลายฉบับเรียกว่า ซารส์ ... ฟังเผิน ๆ คล้ายกับ ‘ส่า (ไข้)’ เหมือนกันนะครับ
            สถิติที่แสดงให้เห็นถึงความน่ากลัวของการระบาด ไม่ว่าจะเป็นจำนวนผู้ติดเชื้อ หรือผู้เสียชีวิต ลักษณะอาการของผู้ที่ติดเชื้อ รวมทั้งวิธีการป้องกันตัว คงจะมีให้เห็น ตามสื่อต่าง ๆ มาพอสมควรแล้ว แต่ที่ยังไม่ค่อยพูดถึงกันมากนัก ก็คือ ตัวต้นเหตุ และกลไกการแพร่ระบาดที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเมื่อทราบแล้ว ก็คงจะช่วยให้เข้าใจรอบด้าน ขึ้นอีกนิดดีไหมครับ
            ในช่วงที่ผมเขียนบทความอยู่นี้ เชื่อกันว่า เชื้อโรคที่น่าจะเป็นต้นเหตุ เป็นไวรัส ที่อยู่ในสกุล (genus) ที่มีชื่อว่า โคโรนาไวรัส (Coronavirus) ไวรัสสกุลนี้ ได้ชื่อ อย่างนี้เพราะมีรูปร่างกลม ๆ แถมสวมมงกุฎอยู่โดยรอบ (คำว่า corona มีรากศัพท์ มาจากภาษาลาติน ซึ่งแปลว่า มงกุฎ) แต่แบบนี้คงเป็นได้แค่ ‘นางมารสวมมงกุฎ’ ไม่ใช่นางงามแน่! ไวรัสในสกุลนี้ตัวเดิมที่เคยรู้จักกันนั้น เป็นสาเหตุของไข้หวัดราว 15% ของไข้หวัดทั้งหมด
            ภาพที่แสดงไว้นี้เป็นโคโรนาไวรัสชนิดหนึ่ง ที่เรียกว่า 229E ไม่ใช่ตัวต้นเหตุ ของ SARS แต่นำมาให้ชมเป็นตัวอย่างว่า ไวรัสสวมมงกุฎนั้นมีหน้าตาเป็นยังไง เห็นมงกุฎสวย ๆ ไหมล่ะ
     

     ช่วงแรก ๆ ที่ข่าวเริ่มโหมกระพือนั้น สื่อบางสื่อให้ข้อมูลว่า เชื้อนี้สามารถ ล่องลอย และแพร่ไปในอากาศได้ไกล ๆ ซึ่งฟังแล้วน่ากลัวจริง ๆ แต่มาระยะหลัง เริ่มเชื่อกันว่า เชื้อไวรัสมงกุฎนี่ น่าจะแพร่ด้วยกลไกการแพร่เชื้อ โดยการเกาะไป กับหยดของเหลว และการสัมผัสกับเชื้อโดยตรง ซึ่งฟังดูน่ากลัวน้อยกว่านิดหน่อย (แต่ก็ยังน่ากลัวอยู่ดี) แต่ไหน ๆ ก็ไหน ๆ แล้ว มาดูกันซักหน่อยว่าการแพร่เชื้อใน 3 ลักษณะนี้ต่างกันยังไง
            ถ้าเชื้อโรคเกาะไปกับหยดของเหลวหรือฝุ่นขนาดเล็ก ๆ (เท่ากับ 5 ไมครอน หรือเล็กกว่า) ที่ล่องลอยอยู่ในอากาศได้นาน ๆ แบบนี้ ลมพัดไปทางไหน เจ้าเชื้อที่เกาะ กับหยดของเหลวหรือฝุ่น ก็จะเฮไปทางนั้นด้วย แบบนี้เรียกว่า การแพร่เชื้อไป ในอากาศ (airborne transmission) ครับ
            แต่ถ้าเชื้อโรคเกาะไปกับหยดของเหลวขนาดใหญ่ (ใหญ่กว่า 5 ไมครอน) เช่น บางส่วนที่เราไอหรือจามออกมา อย่างนี้ก็เรียกว่า การแพร่เชื้อไปกับหยดของเหลว (droplet transmission) ซึ่งในแง่ของระยะทางแล้ว จะดูน่ากลัวน้อยกว่าแบบแรก ที่แพร่ไปในอากาศ เพราะหยดของเหลวที่มีขนาดใหญ่นั้น จะไปไหนไม่ได้ไกล ๆ อย่างเก่งก็ 3 ฟุต (เกือบ ๆ 1 เมตร) จากคนที่ฮัดชิ้วออกมา คุณหมอบางท่าน อาจเพิ่ม ระยะออกไปเป็น 5 ฟุต ด้วยซ้ำ เพราะยิ่งไกลก็ยิ่งลดโอกาสเสี่ยง
     

     
     ส่วนในกรณีที่ใครไอหรือจามแล้วคว้าผ้าเช็ดหน้าหรือกระดาษทิชชูไม่ทัน แค่ใช้มือป้องปาก แล้วเกิดเผลอไปจับสิ่งของต่าง ๆ โดยยังไม่ได้ล้างมือ ไม่ว่าจะเป็น ลูกบิดประตู ดินสอ ปากกา หรือหูโทรศัพท์ ก็ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ถ้ามีใครได้สัมผัสกับ ของชิ้นดังกล่าวก็อาจจะรับเอาเชื้อไปได้โดยตรง ยิ่งถ้าคนที่สัมผัสเผลอแตะจมูก หรือขยี้ตาก็จะติดเชื้อได้ แบบนี้แหละที่เรียกว่า การแพร่เชื้อแบบสัมผัสโดยตรง (contact transmission)
            สำหรับเชื้อไวรัสต้นเหตุของ SARS นั้น เชื่อกันว่าน่าจะแพร่โดยกลไก แบบที่สอง คือ เชื้อแพร่ไปกับหยดของเหลว เป็นหลัก ตามมาด้วยแบบที่สามคือ การแพร่แบบสัมผัสโดยตรง ส่วนแบบแรกนั้น บางท่านก็ยังเผื่อ ๆ ใจไว้นิดหน่อยว่า อาจจะเป็นไปได้บ้างเหมือนกัน
            เมื่อรู้อย่างนี้แล้ว ก็คงต้องทบทวนวิธีการป้องกันการติดเชื้ออย่างง่าย ๆ ที่รู้กันมา ตั้งแต่เด็ก คือ ล้างมือให้สะอาดบ่อย ๆ โดยเฉพาะก่อนทานอาหาร หรือสัมผัสกับจมูก หรือตา หรือถ้าคุณต้องทำงานที่พบกับคนมาก ๆ เช่น งานบริการ ก็จะดีไม่น้อย ที่ใส่ หน้ากากป้องกันเอาไว้ ผมเพิ่งไปธนาคารแห่งหนึ่งมา ปรากฏว่าพนักงานเกือบทุกคน ใส่หน้ากาก ยกเว้นบางท่านที่บอกว่า รำคาญ แต่บ่น ๆ เกี่ยวกับ SARS ว่า สยอง!
            พยายามติดตามข่าวและทำตามคำแนะนำจากกระทรวงสาธารณสุข บวกสามัญสำนึก นิดหน่อยก็จะช่วยลดความเสี่ยงลงไปได้บ้างแล้วครับ ... ฮัด .. ฮัด... ฮัด... ฮัด ... ชิ้วววว!!! (อย่าลืมอยู่ห่างจากผมอย่างน้อย 3 ฟุต ล่ะ)

    แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
          คุณผู้อ่านที่สนใจข้อมูลเกี่ยวกับ droplet transmission ลองไปอ่าน Droplet Precautions ที่ http://www.med.utah.edu/hospepi/dropletpre.cfm และที่ DrGreene.com ที่ http://www.drgreene.com/21_1073.html ส่วนเรื่องโคโรนาไวรัส (coronavirus) ลองไปอ่าน Coronaviruses ที่ http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch060.htm สำหรับเรื่องหวัดมรณะ ลองค้นด้วยคำว่า SARS เดี๋ยวก็โผล่ออกมาเพียบ!

    ผิวดาวอังคารเย็นกว่า 4 พันล้านปี

    ขอขอบคุณ  ผู้จัดการออนไลน์

     ภาพ 3 มิติบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวอังคาร มีร่องรอยของน้ำแข็ง

    บีบีซีนิวส์ – นักวิจัยมะกันศึกษาทางเคมีของก้อนอุกกาบาตจากดาวอังคาร ชี้เป็นนัยว่าดาวแดงเคยมีความหนาวเย็นและอาจจะกลายเป็นสภาวะน้ำแข็งกว่า 4 พันล้านปี ซึ่งแน่นอนว่าสภาพเช่นนั้นไม่เอื้อต่อการก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิต ตรงข้ามกับงานวิจัยและข้อค้นพบอื่นๆ ที่เห็นสัญญาณของน้ำและสิ่งมีชีวิตบนดาวแดง
           
           ทีมนักวิจัยจากสหรัฐฯ เปิดเผยผลการศึกษารายงานผ่านวารสาร “ไซน์” (Science) ว่าพวกเขาสามารถวัดหาอุณหภูมิสูงสุดเท่าที่ก้อนหินอุกกาบาตตัวอย่างจากดาวอังคารเคยมีมาได้ อีกทั้งระบุว่าไม่มีหลักฐานว่าก้อนหินเหล่านี้เคยอบอุ่นมาก่อน ซึ่งก้อนหินเหล่านี้ได้รับการบันทึกว่าอยู่ในสภาพที่ใกล้เคียงกับพื้นผิวของดาวเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน
           
           อีกทั้งทีมนักวิจัยได้สรุปว่าร่องรอยการกัดเซาะของน้ำที่พบเห็นบนดาวอังคารนั้นดูเหมือนว่าจะเกิดขึ้นในระยะเวลาอันสั้น แม้ว่าอุณหภูมิเฉลี่ยปัจจุบันที่เส้นศูนย์สูตรของดาวอังคารนั้นอยู่ที่ -55 องศาเซลเซียส ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากเชื่อว่าดาวแดงแห่งนี้ครั้งหนึ่งเคยอบอุ่นถึงขนาดที่มีน้ำอยู่บนพื้นผิว และยังเอื้อต่อความเป็นไปได้ในการพัฒนาสิ่งมีชีวิต
           
           รวมถึงผลการศึกษาก่อนหน้านี้ที่ยังแสดงหลักฐานอีกมากมายชี้ให้เห็นว่ามีร่องรอยการไหลของน้ำบนพื้นผิว รวมถึงหุบเขาลึกที่มีร่องรอยแม่น้ำตรงกลาง แนวท้องน้ำที่แห้งขอด และตัวอย่างอีกมากมายที่แสดงให้เห็นถึงเส้นทางเดินของน้ำ
           
           แต่ผลการศึกษาชิ้นล่าสุดของเดวิด ชัสเตอร์ (David Shuster) จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology) และเบนจามิน ไวซ์ (Benjamin Weiss) จากศูนย์ธรณีกาลวิทยาเบิร์กเลย์ (Berkeley Geochronology Center) ได้วิเคราะห์ว่าก้อนแร่หรืออุกกาบาตจากดาวอังคารที่ระเบิดออกจากพื้นผิวและตกลงมาสู่โลกนั้นดูเหมือนว่าจะสร้างภาพใหม่ที่แตกต่างออกไป
           
           การศึกษาครั้งนี้ได้นำอุกกาบาตต่างๆ จากดาวอังคาร รวมถึงก้อนอุกกาบาต 2 ใน 7 ก้อนที่รู้จักกันดี คือ “นักห์ไลต์” (nakhlite) ตั้งชื่อตามเมืองเอล นักห์ลา (El Nakhla) ในอียิปต์ ซึ่งเป็นเมืองแรกที่มีการพบก้อนหินอุกกาบาต ก้อนอุกกาบาตรหัส “ALH84001” ชิ้นนี้นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าสามารถใช้เป็นหลักฐานว่ามีกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กบนดาวอังคารจริง

    อุกกาบาต “นัคห์ไลต์” เชื่อว่ากระเด็นมาจากดาวอังคารช่วง 11-15 ล้านปีก่อน

      ด้วยการใช้เทคนิควิเคราะห์ทางธรณีเคมี ทำให้นักวิจัยปะติดปะต่อข้อมูลเกี่ยวกับความร้อนที่ผ่านๆ มาของก้อนอุกกาบาตแต่ละก้อน โดยกะประมาณหาอุณหภูมิเฉลี่ยที่ก้อนหินทั้งหลาย
           
           “พวกเราพิจารณาก้อนอุกกาบาตเหล่านี้มากว่า 2 ปี” ไวซ์เล่าถึงระยะเวลาในการศึกษาครั้งนี้ โดยครั้งแรกสุดพวกเขาประเมินอายุว่าก้อนหินอุกกาบาตเหล่านี้น่าจะกระเด็นออกมาจากดาวอังคารเมื่อ 11-15 ล้านปีที่แล้ว ซึ่งทีมวิจัยสรุปว่าอุกกาบาต ALH84001 ไม่เคยมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 350 องศาเซลเซียส แม้ว่าจะเป็นระยะเวลาสั้นๆ ก็ตาม
           
           ทีมนักวิทยาศาสตร์ประมาณอุณหภูมิของก้อนอุกกาบาตจากปริมาณก๊าซอาร์กอนที่เหลืออยู่ ซึ่งก๊าซอาร์กอนนี้จะอยู่ตามอุกกาบาตและก้อนหินทั่วไปรวมทั้งบนผืนโลก เป็นผลมาจากการสลายกัมมันตรังสีของโพแทสเซียม ก๊าซอาร์กอนนับเป็น “ก๊าซมีตระกูล” (noble gas) ซึ่งมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ จึงสามารถนำมาใช้คำนวณอายุของก้อนหินได้
           
           หลังจากนักวิจัยได้วิเคราะห์ปริมาณก๊าซอาร์กอนที่หลงเหลืออยู่ในก้อนหินอุกกาบาตตัวอย่างที่นำมาศึกษา ก็เกิดความคิดว่าพื้นผิวของดาวอังคารอันเป็นแหล่งกำเนิดก้อนหินเหล่านี้น่าจะตกอยู่ในสภาพน้ำแข็งเย็นจัดเป็นส่วนใหญ่ในช่วง 4,000 ล้านปีหลัง
           
           “งานวิจัยของพวกเราแสดงให้เห็นนัยว่าพื้นผิวของดาวอังคารแสดงถึงร่องรอยการไหลของของเหลวในระยะเวลาสั้นๆ” ชัสเตอร์สรุป ซึ่งผลการศึกษาของเขาและทีมงานชิ้นนี้ชี้ให้เห็นว่าพื้นผิวของดาวอังคารไม่เคยอบอุ่นพอที่จะทำให้น้ำแข็งกลายเป็นน้ำเหลวๆ ไหลไปตามพื้นผิว นั่นก็อาจจะตีความต่อไปได้ว่าดาวอังคารไม่เคยมีสภาพเหมาะสมแก่พัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ส่วนสภาพทางชีววิทยาน่าจะเริ่มขึ้นเมื่อช่วง 1,000 ล้านปีแรกของเมื่อดาวอังคารอบอุ่นขึ้น

     

    หุบเขาลึกที่มีร่องรอยแม่น้ำตรงกลาง แต่งานวิจัยชิ้นล่าสุดชี้ว่า น้ำไหลเหล่านี้เกิดขึ้นแค่ช่วงสั้นๆ

    วิทยาการเขต 24 สกลนคร ศูนย์ราชการ ต.ธาตุเชิงชุม อ.เมือง จ.สกลนคร 47000

     


    วิทยายั่งยืน กำเนิดของศาสตร์เพื่อความยั่งยืน

    เมื่อเดือนพฤษภาคม 2543 ที่โตเกียว มีเหตุการณ์สำคัญของโลกแห่งปัญญาเกิดขึ้น เหตุการณ์ อันเป็นการประชุมที่องค์พระมหาจักรพรรดิ์ และพระจักรพรรดินีแห่งญี่ปุ่น ได้มาทรงเปิด และนายกรัฐมนตรีโมริ มากล่าวปิดการประชุม การก้าวเข้าสู่ความยั่งยืน เป็นการประชุมที่อะคาเดมี หรือ บัณฑิตยสภาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกว่า 60 ประเทศทั่วโลก ได้มาร่วมอภิปราย เพื่อให้ เข้าใจประเด็นปัญหาแนวทาง ให้มนุษยชาติ ก้าวเข้าสู่ช่วงใหม่แห่งประวัติศาสตร์ ช่วงที่สังคมมนุษย์อยู่ได้ในโลกยั่งยืน

              โดยทั้งให้ผู้ที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันโดยเฉพาะผู้ที่ยากจนที่สุด มีความเป็นอยู่ที่ดีขึ้น และให้ อนุชนรุ่นหลัง ได้มีโลกที่ยั่งยืนอยู่ได้ ไม่ใช่โลกที่ทุกสิ่งทุกอย่าง ถูกบริโภค และทำลายไปหมด แล้วโดยคนรุ่นปัจจุบัน


              บัณฑิตยสภา หรืออะคาเดมีเป็นศูนย์รวมของปราชญ์ นักคิด นักวิจัย ค้นคว้า ในแต่ละประเทศเป็น เสมือนขุมกำลังปัญญา มีความสำคัญสูง ในฐานะที่เป็นแหล่งจะให้ คำอธิบาย คำแนะนำ เตือนสติแก่ ประชาชนทั่วไป และแก่รัฐบาลในด้านต่าง ๆ ที่ต้องอาศัยความรู้ความชำนาญเฉพาะทาง เช่น ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

              หลายประเทศได้ใช้บัณฑิตสภาของตัวเอง ให้ความเห็น และข้อแนะนำ ที่ปราศจากความลำเอียง ทางการเมือง เพื่อนำไปสู่ทางเลือกนโยบายที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น บัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐ ที่ประธานาธิบดีลอนคอล์น ได้จัดตั้งขึ้น เมื่อกว่าร้อยปีมาแล้ว ราชสมาคมของอังกฤษที่มีประวัติยืนยาว มาหลาย ร้อยปีแล้ว และบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์ของมาเลเซียที่นายก รัฐมนตรีมหาธีร์ จัดให้มีการ ออกกฎหมายจัดตั้งขึ้น พร้อมทั้งจัดสรรงบประมาณ ของรัฐให้อย่างพอเพียง

              สำหรับประเทศไทยนักวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีประมาณร้อยคน ได้มารวมตัวกัน และจัดตั้ง บัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย เมื่อสองปีที่แล้ว จากเงินบริจาคของแต่ละคน เพื่อให้เป็นองค์กรปัญญาของชาติ ที่มีอิสระอย่างแท้จริง บัณฑิตยสภาของไทยได้รับเชิญ ให้ไปร่วม การประชุมสำคัญ ของบัณฑิตยสภาทั่วโลกนี้ด้วย

              โลกมีคนอยู่แล้วหกพันล้านคน ด้วยอัตราการเพิ่มปัจจุบัน ซึ่งแม้จะลดลงเรื่อย ๆ จากความสามารถ ควบคุมอัตราเกิดแล้วก็ตาม แต่ก็ยังจะเพิ่มขึ้นอีก โดยอาจจะเป็น เก้าพันล้านในห้าสิบปีข้างหน้าแล้ว อยู่ตัวที่มากกว่าหมื่นล้านคน ในศตวรรษต่อไปในที่สุด

              โลกเราจะมีคนอยู่ ได้มากที่สุดกี่คน? การคำนวนจาก พื้นที่เพาะปลูกผลผลิต น้ำ พลังงาน ฯลฯ ให้ผลสรุปที่แตกต่างกัน ตั้งแต่เพียงประมาณน้อยกว่าหมื่นล้าน จนถึงมากกว่านั้นหลายเท่า ที่แน่ ๆ คือ หากจะให้สังคม มนุษย์มีความยั่งยืนอยู่ได้ ในอนาคต ไม่เกิด การแย่งทรัพยากร จนเป็นกลียุคขึ้นละก็ จำเป็นต้องเพิ่มความสามารถ ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จนมีผลผลิตเพียงพอ กับการคงอยู่ ของสังคมอนาคต ซึ่งจะมีมนุษย์เพิ่มจำนวนขึ้น อีกมาก แต่การใช้ วิทยาศาสตร์แบะเทคโนโลยีเข้าแก้ ปัญหาของมนุษย์ชาติ โดยไม่ศึกษาความเหมาะสม กับสภาวะการณ์ของสังคมมนุษย์ และของโลกโดยรวมนั้น อาจก่อให้เกิดปัญหาใหม่ได้

              เท่าที่ผ่านมา เมื่อใช้เทคโนโลยีเข้าโหมกระหน่ำตรงจุดใดจุดหนึ่ง เช่น ในการเพิ่มผลผลิตเกษตรแม้จะทำได้โดย โหมใส่ปุ๋ยใส่น้ำให้กับพืชพันธุ์ต่าง ๆ แต่ก็เกิดผลเสียคือ สิ่งแวดล้อมเสื่อมโทรมลงมิหนำซ้ำผู้ที่ได้ผลประโยชน์ส่วนมากคือ เกษตรกรที่ร่ำรวยพอมีทุนอยู่แล้ว เกษตรกรที่ยากจนที่ไม่มี ทุนพอจะไปหา ซื้อพันธุ์ใหม่ ๆ หรือหาปุ๋ย หาน้ำมากลับไม่ได้ผลประโยชน์จากสิ่งที่เรียกว่า ปฏิวัติเขียวเท่าที่ควร

              แนวทางใหม่ที่น่าจะมีความยั่งยืนไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม และเป็นประโยชน์ กับผู้ยากไร้มากกว่า น่าจะเป็นที่เรียกกันว่า ปฏิวัติเขียว-เขียว หรือ ปฏิวัติเขียวยั่งยืน คือ การใช้วิทยาศาสตร์และเทคโน โลยีอย่างชาญฉลาด ไม่หักโหมไป ที่แค่การเพิ่มผลผลิต ของสินค้า ที่นำเงินตรามาเท่านั้น แต่มุ่งไปยังความคงอยู่ของเกษตรกร อย่างยั่งยืน ในสิ่งแวดล้อม โดยผสมผสานกับผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจตัวอย่างเช่น การทำเกษตร ผสมผสาน โดยใช้พันธุ์ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งอาจมีอยู่แล้วในธรรมชาติหรือ
    พัฒนาขึ้นใหม่ โดยเทคโนโลยีก็ได้

              ประเด็นสำคัญที่สมาชิกบัณฑิตยสภาทั้งหลายรวมทั้ง นักคิดที่สำคัญ เช่น อมาตยา เซ็น ซึ่งได้รับรางวัลโนเบล ด้านเศรษฐศาสตร์ ได้อภิปรายกันมากก็คือ บทบาทของ การบริโภค ในการพัฒนาอย่างยั่งยืนการบริโภคอย่าง ฟุ่มเฟือย ดังเช่นที่เกิดขึ้น อยู่ในประเทศที่ร่ำรวยทั้งหลาย ซึ่งมีการใช้ พลังงานการบริโภคอาหาร น้ำ ฯลฯ ต่อคน อย่างมากมายมากกว่าพลโลกโดยทั่วไป หลายสิ่งเท่านั้นไม่น่าจะยั่งยืนต่อไปได้อีกนานนัก

              ปัญหาสำคัญคือผู้คนในประเทศเหล่านี้ ล้วนชินกับการบริโภคที่ฟุ่มเฟือย และการกำจัดให้ เหมาะสม โดยวิธีการต่าง ๆ เฃ่น ด้านภาษี ก็จะก่อให้เกิด ปัญหาทางการเมือง และเศรษฐกิจ ซึ่งขณะนี้ รัฐบาลของประเทศเหล่านี้ ยังไม่ใคร่ กล้าจะแตะนัก

              ส่วนอีกประการหนึ่ง หลายคนมีความเห็นว่า ประเด็นการลดการบริโภคที่ฟุ่มเฟือย ของประเทศ ร่ำรวยนั้น อาจทำให้หลงทางได้ ในเมื่อปัญหาที่สำคัญกว่าคือ การสนอง ความต้องการพื้นฐานของผู้ที่ ยากไร้ทั่วโลกมีจำนวนมากมาย และช่องว่าง กับผู้ที่ร่ำรวยนับวันจะกว้างขึ้นทุกที

              วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีความสำคัญในการแก้ปัญหาต่าง ๆ แม้แต่ปัญหา ที่อาจจะมาจากการ ใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ไม่เหมาะสมเอง เช่น ปัญหา ด้านสิ่งแวดล้อมจากการใช้สารเคมีเป็น ปุ๋ย ยาฆ่าแมลง ฯลฯ มากเกินไป ก็สามารถแก้ไขได้ โดยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เหมาะสมขึ้น เช่น พัฒนาพันธุ์พืชใหม่ ที่ไม่ต้องพึ่ง สารเคมีดังกล่าว เรื่องใหม่ที่สำคัญคือ การพัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ที่นำไปสู่ความยั่งยืน หรืออาจจะเรียกได้ว่า วิทยายั่งยืน (sustainability science)

              วิทยายั่งยืน เป็นเรื่องของการศึกษาโลก และอนาคตในลักษณะที่เป็นองค์รวม ตัวอย่างเช่น เรื่องความสามารถของโลก ที่จะรับสังคมมนุษย์อยู่ได้ โดยไม่มีความ เสื่อมโทรม ของสิ่งแวดล้อม หรือการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตอื่น จนฟื้นตัวกลับไม่ได้ เรื่องผลของการใช้พลังงานจากการเผ่าไหม้ อันทำให้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น และโลกมีลักษณะเป็นเหมือนเรือนกระจก อันส่งผลมายังระดับของ ทะเลและสภาวะอื่น ๆ ของโลก

              ขณะเดียวกัน วิทยายั่งยืน เป็นเรื่องในระดับท้องถิ่น เรื่องของการแก้ปัญหา ความอยู่รอด ของชุมชนขนาดเล็ก วิทยายั่งยืนนำเอาผลของวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี มาใช้เช่น ในการนำพันธุ์พืชสัตว์ใหม่ ๆ นำเอาเทคโนโลยีสารสนเทศมาใช้ ในการอยู่รอด ของสังคมอย่างยั่งยืน


     

     

     

     

     

    ศัพท์วิทยาศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตสถาน

    A  B  D  F  G  H  I  J  K  L  M  N  O  Q  R  S  T  U  V  W  X  Y 

                            ถ                                       อ   

    นักวิทยาศาสตร    หน่วย      ศัพท์แผ่นดินไหวตัวอักษรจาก A-M   จาก N-Z

      A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

    คำศัพท์คณิตศาสตร์ที่น่าสนใจ

    หมวด :

    | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

        ศัพท์เคมี    ศัพท์คณิตศาสตร์   ศัพท์ฟิสิกส์   

      บทความวิทยาศาสตร์      ศัพท์ชีววิทยา      สื่อการสอนฟิสิกส์      ศัพท์วิทยาศาสตร์

    พจนานุกรมเสียง 1   แมว    วัว 1    วัว 2    วัว 3    เหมียว   แกะ     พจนานุกรมภาพการ์ตูน

    พจนานุกรมภาพเคลื่อนไหว   ดนตรี  Bullets แบบ JEWEL  พจนานุกรมภาพต่างๆ  ภาพเคลื่อนไหวของสัตว์ต่างๆ  โลกและอวกาศ

    อุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ

     

      หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

    ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

     ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

    ฟิสิกส์ 2 

    กลศาสตร์เวกเตอร์

    โลหะวิทยาฟิสิกส์

    เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1

    ฟิสิกส์  2 (บรรยาย)

    แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c  

    ฟิสิกส์พิศวง

    สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

    ทดสอบออนไลน์

    วีดีโอการเรียนการสอน

    หน้าแรกในอดีต

    แผ่นใสการเรียนการสอน

    เอกสารการสอน PDF

    สุดยอดสิ่งประดิษฐ์

       การทดลองเสมือน 

    บทความพิเศษ 

    ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)

    พจนานุกรมฟิสิกส์ 

     ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์

    ธรรมชาติมหัศจรรย์ 

     สูตรพื้นฐานฟิสิกส์

    การทดลองมหัศจรรย์ 

    ดาราศาสตร์ราชมงคล

      แบบฝึกหัดกลาง 

    แบบฝึกหัดโลหะวิทยา  

     แบบทดสอบ

    ความรู้รอบตัวทั่วไป 

     อะไรเอ่ย ?

    ทดสอบ(เกมเศรษฐี) 

    คดีปริศนา

    ข้อสอบเอนทรานซ์

    เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์

    คำศัพท์ประจำสัปดาห์

     

      ความรู้รอบตัว

    การประดิษฐ์แของโลก

    ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์

    นักวิทยาศาสตร์เทศ

    นักวิทยาศาสตร์ไทย

    ดาราศาสตร์พิศวง 

    การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์

    การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

     

      การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

    1. การวัด

    2. เวกเตอร์

    3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ

    4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ

    5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

    6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

    7.  งานและพลังงาน 

    8.  การดลและโมเมนตัม

    9.  การหมุน  

    10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง

    11. การเคลื่อนที่แบบคาบ

    12. ความยืดหยุ่น

    13. กลศาสตร์ของไหล  

    14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน

    15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก 

    16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร

    17.  คลื่น

    18.การสั่น และคลื่นเสียง

       การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

    1. ไฟฟ้าสถิต

    2.  สนามไฟฟ้า

    3. ความกว้างของสายฟ้า 

    4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 

    5. ศักย์ไฟฟ้า

    6. กระแสไฟฟ้า 

    7. สนามแม่เหล็ก

     8.การเหนี่ยวนำ

    9. ไฟฟ้ากระแสสลับ 

    10. ทรานซิสเตอร์ 

    11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

    12. แสงและการมองเห็น

    13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ

    14. กลศาสตร์ควอนตัม

    15. โครงสร้างของอะตอม

    16. นิวเคลียร์ 

       การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

    1. จลศาสตร์ ( kinematic)

       2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

    3. งานและโมเมนตัม

    4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง

    5.  ของไหลกับความร้อน

    6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 

    7. แม่เหล็กไฟฟ้า 

    8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง

    9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

     

     

    กลับเข้าหน้าแรก

    กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

    ครั้งที่

    เซ็นสมุดเยี่ยม

    ภาพประจำสัปดาห์