“คูลเลอร์วอทิ่ง” นวัตกรรมยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ ผลงานไอเดีย นศ.ฟีโบ้ ชั้นปี 3

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)

แม้จะเป็นที่ยอมรับว่าการติดตั้ง “แผงโซลาร์เซลล์” กับอาคารบ้านเรือนจะเป็นการลงทุนที่ “คุ้มค่า” ในระยะยาวกับเจ้าของอาคาร  แต่ด้วยอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ในเขตร้อนที่กำหนดไว้ที่  20-25 ปี ทำให้คาดการณ์ว่าประเทศไทยจะต้องรับมือกับ “ขยะแผงโซลาร์เซลล์” ที่จะเกิดขึ้นพร้อมๆ กันในปริมาณมหาศาลในอีก 20-25 ปีข้างหน้าอย่างแน่นอน

ดังนั้นหากมีวิธีการที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้ให้นานขึ้น นอกจากจะเป็นประโยชน์กับผู้ใช้งานโดยตรงแล้ว ยังทำให้ปริมาณของแผงโซลาร์เซลล์ที่เลิกใช้งานในแต่ละปี มีจำนวนลดน้อยลง และไม่เป็นขยะพร้อมๆ กันในช่วง 20-25 ปีข้างหน้า นำไปสู่การจัดการกับขยะกลุ่มนี้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสม และมีผลเสียกับสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด 

จึงเป็นที่มาของ “คูลเลอร์วอทิ่ง จงเย็นลงนะเจ้าโซลาร์” เป็นระบบที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของโซลาร์เซลล์หรือโซลาร์พาแนล ที่ถูกจัดแสดงภายใต้กิจกรรม FIBO DEMO DAY เมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมา เป็นผลงานไอเดียของกลุ่มนักศึกษาชั้นปีที่ 3 สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ที่มีสมาชิกด้วยกัน 8 คน ประกอบด้วย ลลิดา เตชะวิโรจน์อุดม สรชัช ขวัญเกลี้ยง ปภพ พันธรักษ์ กิตติเชษฐ์ อาริยะธนาศักดิ์ พงศภัค รติปัญญากุล ธนภัทร พานบัว มนสิชา โสภิตลาภธนา และพีรวัส สันติเฟืองกุล โดยมีอาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข และอาจารย์ปิติวุฒญ์ ธีรกิตติกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา 

ลลิดา หรือ ยุ้ย ในฐานะหัวหน้าทีมฯ กล่าวว่า “ผลงานชิ้นนี้เกิดขึ้นจากหัวข้อโปรเจกต์เกี่ยวกับการลด Waste ซึ่งพวกเราก็เห็นว่าในปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตการใช้โซลาร์พาแนลหรือแผงโซลาร์เซลล์เป็นหนึ่งในทางเลือกของพลังงานสะอาดที่กำลังได้รับความนิยม พวกเราจึงสนใจหาวิธี หรือนวัตกรรมที่จะมาช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ 

“การที่อายุการใช้งานของตัวแผงโซลาร์เซลล์ลดลง เกิดจากการมีรอยร้าวเล็กๆ เกิดขึ้นบนแผง ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าลดลง  ซึ่งรอยร้าวเหล่านี้มีสาเหตุจากการโก่งตัว (deflection) หรือการเกิดไมโครแครก (Micro-crack)  ที่เกิดบนผิวหน้าแผงมีอุณหภูมิที่สูงเกินไปต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานาน ๆ” พีรวัส สันติเฟื่องกุล หรือ ป่าน กล่าว

ดังนั้นแนวคิดของนักศึกษา FIBO ปี 3 ทีมนี้ก็คือ หาวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิบนของแผงโซลาร์เซลล์พร้อมกับมีกลไกการลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ให้ลดลง (กรณีที่ตรวจพบว่าอุณหภูมิสูงเกินไป) ไอเดียนี้จะประกอบด้วย 2 ระบบ คือ ระบบควบคุมอุณหภูมิโดยใช้น้ำ (Water Cooling) และการตรวจความผิดพลาดของการทำงานด้วย I-V Curve”

พีรวัสกล่าวเสริมว่า เนื่องจากอุณหภูมิเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสร้างไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ (นอกเหนือจากความเข้มของแสง) โดยแผงโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และจะมีประสิทธิภาพลดลง 0.5% ทุกอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก 1 องศา ที่สำคัญคือ หากอุณหภูมิบนแผง สูงเกิน 50 องศา ตัวแผงมีโอกาสที่จะเกิดการโก่งตัว เกิดรอยร้าว หรือปัญหาอื่น ๆ ตามมาได้  ซึ่งสิ่งที่เลือกใช้ควบคุมอุณหภูมิบนแผงคือ “น้ำ” 

“เราเลือกใช้ “ระบบวอเตอร์คูลลิ่ง”เป็นการควบคุมไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไปโดยการใช้น้ำในการระบายความร้อนบนตัวแผงให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยเราจะมีการวัดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงทุก 15 นาที  ถ้าพบว่าถ้าอุณหภูมิหน้าแผงสูงกว่า 45 องศา ก็จะทำการเปิดระบบให้น้ำให้ไหลผ่านด้านบนของแผง จนอุณหภูมิลดงมาที่ 40 องศาก็จะหยุดจ่ายน้ำ” 

ลลิดา กล่าวเสริมว่า นอกเหนือจากระบบตรวจวัดและระบบควบคุมอุณหภูมิบนแผงโซลาร์เซลล์แล้ว ยังนำ “I-V Curve” มาใช้ในการตรวจสอบข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์ทั้งระบบแบบ real time ซึ่งทันทีที่พบความผิดปกติของแผงตัวใด ก็จะมีการตัดการเชื่อมต่อการส่งกระแสไฟฟ้าของแผงนั้นออกจากระบบ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายเพิ่มขึ้น เพราะหลายกรณีหากฝืนใช้งานต่อก็จะเป็นผลเสียกับตัวระบบไปด้วย  โดยจะมีการแจ้งตำแหน่งของแผงที่ทำงานผิดปกติให้เจ้าของหรือผู้ควบคุมระบบทราบต่อไป

พีรวัส กล่าวว่า  แผงโซลาร์เซลล์ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ขณะที่แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานในประเทศไทยซึ่งอากาศร้อนกว่า มีอายุการใช้งานประมาณ 20-25 ปี ซึ่งหากเทคนิคของเราสามารถช่วยยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านเราได้  จะเป็นการช่วยลดปริมาณขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อีกทางหนึ่ง

“อย่างไรก็ตามถึงแม้ผลงาน “นวัตกรรมยืดอายุการใช้งาน Solar Panel” ของน้อง ๆ ชิ้นนี้ ยังเป็นเพียงตัวต้นแบบ แต่มองว่าสิ่งที่นักศึกษากลุ่มนี้นำเสนอนั้น มีศักยภาพและเป็นการทำโจทย์ที่แตกต่างจากกลุ่มอื่น และมีความน่าสนใจที่สามารถเอาไปประยุกต์หรือต่อยอดให้มีประสิทธิภาพสูงได้” อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข รองผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ และประธานหลักสูตรวิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ FIBO กล่าว