“Smart Film ฟิล์มอัจฉริยะ” ฝีมือนักศึกษา มจธ. ปรับแสงได้-ผลิตพลังงานเอง แก้ปัญหาบ้านร้อนอย่างยั่งยืน
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)
นักศึกษาวิศวฯ มจธ. พัฒนา "ฟิล์มอัจฉริยะ" ติดกระจกบ้าน-อาคาร ปรับความสว่างได้เองพร้อมผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด ติดตั้งง่าย ไม่ต้องรื้อโครงสร้าง ช่วยลดใช้พลังงานในอาคารได้ 22% ต่อปี ต่อยอดสู่เทคโนโลยีสีเขียวสำหรับอนาคต Net Zero Energy
ในวันที่โลกกำลังเผชิญกับวิกฤตพลังงานและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งการแก้ปัญหานั้นพลังของคนรุ่นใหม่ที่เต็มไปด้วยความคิดสร้างสรรค์สำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างนวัตกรรมเพื่อโลก เช่นเดียวกับนวัตกรรมของนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) อย่างผลงานวิจัยต้นแบบ “ฟิล์มจัดการพลังงานปรับความสว่างภายในอาคารที่ผลิตพลังงานได้ด้วยตัวเอง” หรือ “ฟิล์มอัจฉริยะ” ที่สามารถปรับระดับความโปร่งใสของฟิล์มให้เหมาะกับความสว่างของห้องได้เอง พร้อมใช้แสงอาทิตย์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพื่อหล่อเลี้ยงระบบได้เอง เป็นแนวทางใหม่ที่ตอบโจทย์การใช้พลังงานในอาคารยุคใหม่ ที่ต้องการทั้งความยั่งยืน ความสวยงาม และความสะดวกสบายในการใช้งาน
(จากซ้าย) จิรารัตน์ งานรุ่งเรือง ศศิธรณ์ พิกุลแก้ว ภัชรพร ชัยแก้ว
นวัตกรรมนี้คิดค้นโดยทีม “Power Maker”ซึ่งประกอบด้วย 3 นักศึกษาคณะวิศวกรรมศาสตร์ ประกอบด้วย จิรารัตน์ งานรุ่งเรือง ภัชรพร ชัยแก้ว จากภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม และ ศศิธรณ์ พิกุลแก้ว จากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ โดยมี รศ. ดร.สุรวุฒิ ช่วงโชติ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ และ รศ. ดร.ภาติญา เขมาชีวะกุล อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา
“จุดเริ่มต้นเกิดจากการที่พวกเราสังเกตเห็นปัญหาการใช้พลังงานในอาคารที่มีกระจกเป็นวัสดุหลัก อย่าง อาคารสำนักงานหรือมหาวิทยาลัย ที่มักมีปัญหาแสงแดดส่องเข้ามามากเกินไปจนต้องปิดม่านบังแสงและเปิดไฟในเวลากลางวัน หรือเปิดแอร์ให้แรงขึ้นเพื่อจัดการกับความร้อนภายนอก ซึ่งพวกเรามองว่าเรื่องนี้เป็นการใช้พลังงานอย่างไม่คุ้มค่า ทั้งที่แสงแดดนั้นสามารถเป็นแหล่งพลังงานได้หากได้รับการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพ จึงนำปัญหาเหล่านี้ไปปรึกษาที่ปรึกษาในกลุ่มวิจัย Research Center of Advanced Materials for Energy and Environmental Technology (MEET)” จิรารัตน์ ตัวแทนทีมกล่าวถึงจุดเริ่มต้นของโครงการ
โดยนวัตกรรมนี้เป็นการผสานสองเทคโนโลยีสำคัญเข้าด้วยกัน ได้แก่ “ฟิล์มอิเล็กโทรโครมิก (Electrochromic Film)” ที่สามารถควบคุมความโปร่งใสของฟิล์มได้ตามการจ่ายไฟฟ้า ที่ไปกระตุ้นการจัดเรียงโครงสร้างผลึกในวัสดุ และ “เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell)”ที่ถูกผนึกอยู่ในแผ่นฟิล์มที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงที่ตกกระทบให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อนำไปใช้ในระบบได้ทันที ฟิล์มนี้ช่วยควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามาในห้อง ทำให้ลดความร้อนจากรังสีอินฟราเรดจึงช่วยประหยัดการใช้แอร์ ลดรังสียูวีที่ทำลายผิวและของใช้ในห้อง และยังปล่อยให้แสงส่องเข้ามาให้พอดีกับความต้องการ ช่วยลดการใช้หลอดไฟไปพร้อมกัน
“พวกเราเริ่มพัฒนาแบบจำลองขนาดเล็ก 1x2 ตารางเมตร โดยจำลองพื้นที่ที่ใช้ติดตั้งภายในบ้าน และคำนวณกำลังไฟฟ้าที่ฟิล์มสามารถผลิตได้ใน 1 ปี เทียบกับการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ ผลลัพธ์ที่ได้คือ ฟิล์มต้นแบบนี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามมาตรฐานของเซลล์ที่นำมาใช้ และลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารได้ถึง 22% ต่อปี ถือได้ว่าฟิล์มสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีศักยภาพในการลดภาระการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายหลักของประเทศ ฟิล์มนี้จึงสามารถลดการใช้พลังงานและลดต้นทุนค่าไฟฟ้าได้อย่างเห็นผล รวมถึงสามารถผลิตไฟฟ้าเพื่อจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็กอย่างหลอดไฟ LED ได้อีกด้วย” ศศิธรณ์ เล่าถึงกระบวนการทดลองและผลกระทบที่เกิดขึ้น
ความโดดเด่นของฟิล์มอัจฉริยะต้นแบบนี้ คือ สามารถติดตั้งได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอาคาร ผู้ใช้งานเพียงแจ้งขนาดกระจกที่ต้องการติดตั้ง ทีมก็สามารถออกแบบฟิล์มตามขนาดจริงและผลิตได้ทันที ด้วยแนวคิด "Plug and Play" ที่ทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องรื้อถอนหรือปรับแต่งระบบไฟฟ้าใด ๆ เพิ่มเติม เหมาะกับกลุ่มเป้าหมายที่ต้องการเห็นผลลัพธ์อย่างรวดเร็ว และต้องการปรับเปลี่ยนอาคารสู่แนวทางการใช้พลังงานสะอาดอย่างเป็นรูปธรรม
“อีกสิ่งที่ทำให้นวัตกรรมนี้แตกต่างจากฟิล์มทั่วไปในท้องตลาด คือ ความสามารถในการ “คิดและปรับตัวได้” ทีมกำลังพัฒนาต้นแบบให้กลายเป็น “Smart Devices” อย่างเต็มรูปแบบ โดยจะฝังเซนเซอร์วัดความเข้มแสงและอุณหภูมิ รวมถึงมีระบบประมวลผลเพื่อตรวจจับกิจกรรมในห้องและปรับระดับความสว่างของฟิล์มอัตโนมัติ ตามช่วงเวลาหรือประเภทของกิจกรรม เช่น การอ่านหนังสือ การประชุม หรือการพักผ่อนในช่วงกลางวัน ทั้งหมดนี้จะทำให้ฟิล์มสามารถควบคุมตัวเองได้แบบ Real-Time ตอบสนองกับผู้ใช้ในชีวิตจริงอย่างชาญฉลาด” ภัชรพร อธิบาย
นอกจากนี้ยังให้ความสำคัญกับ “ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” โดยเลือกใช้วัสดุที่สามารถรีไซเคิลได้ง่าย มีการออกแบบโมดูลของแผงเซลล์ให้สามารถถอดเปลี่ยนหรือแยกชิ้นได้เมื่อหมดอายุการใช้งาน ไม่ก่อให้เกิดมลพิษตกค้าง และช่วยลดปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต ซึ่งทั้งหมดนี้สอดคล้องกับเป้าหมาย “Net Zero Emission” ที่องค์กรระดับนานาชาติให้ความสำคัญ
แม้ฟิล์มนี้ยังอยู่ในขั้นต้นแบบ แต่ทีม Power Maker ก็เริ่มได้รับความสนใจจากผู้ประกอบการ (จากการเสนอผลงานในงานหนึ่ง) และตั้งเป้าวางแผนพัฒนาต่อยอด พร้อมทั้งเตรียมเข้าสู่กระบวนการจดอนุสิทธิบัตรเพื่อปกป้องทรัพย์สินทางปัญญา ทีมยังวางแผนการผลิตในระดับอุตสาหกรรมร่วมกับภาคเอกชนในอนาคต เพื่อให้สามารถตอบสนองตลาดที่ต้องการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดและเทคโนโลยีสีเขียว
“อีกเรื่องที่สำคัญมากสำหรับพวกเราก็คือ การได้เรียนรู้ร่วมกัน พวกเรามาจากต่างภาควิชา ต้องช่วยกันคิด ทำงานเป็นทีม พวกเราแลกเปลี่ยนความคิดและคุยกันเยอะมาก เพื่อหาทางออกที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน และการได้ฝึกการสื่อสารกับทั้งผู้ใช้ คนที่ให้การสนับสนุน รวมถึงอาจารย์ที่ปรึกษา มันเป็นประสบการณ์ที่ทำให้รู้สึกเหมือนได้ลองทำงานจริงก่อนจะไปเจอของจริงหลังเรียนจบ”ศศิธรณ์ กล่าวด้วยรอยยิ้ม
รศ. ดร.สุรวุฒิ และ รศ. ดร.ภาติญา ที่ปรึกษาโครงการ เห็นตรงกันว่า “การได้ลงมือทำงานจากโจทย์ปัญหาจริง และสามารถพัฒนานวัตกรรมที่มีศักยภาพต่อยอดสู่ระดับอุตสาหกรรมได้นั้น เป็นประสบการณ์อันมีคุณค่า ไม่เพียงแต่ช่วยยกระดับทักษะของทีมเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างโปรไฟล์ที่โดดเด่น ช่วยให้นักศึกษาพร้อมเข้าสู่ตลาดแรงงานอย่างมั่นใจ และสามารถตอบโจทย์ความต้องการของภาคอุตสาหกรรมได้”
และแม้ว่าฟิล์มอัจฉริยะนี้จะยังเป็นเพียงต้นแบบ แต่ก็สะท้อนให้เห็นว่า ถ้าเปิดโอกาสให้คนรุ่นใหม่ได้ลองคิด ลองทำจริง พวกเขาก็พร้อมจะสร้างสิ่งใหม่ๆ ที่มีความหมาย และช่วยเปลี่ยนอนาคตของโลกใบนี้ให้ดีขึ้นได้