โซลาร์เซลล์แบบ 2 in 1 ผลิตไฟฟ้าและน้ำสะอาดได้พร้อมๆกัน!

พลังงานเป็นปัจจัยพื้นฐานที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของเครื่องจักรทั้งหลายที่จะมาขับเคลื่อนสังคมมนุษย์  เมื่อประชากรโลกเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ความต้องการพลังงานจึงเพิ่มสูงขึ้นเป็นเงาตามตัว การผลิตพลังงานสะอาดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจึงเป็นหนทางที่ยั่งยืน เพราะวัตถุดิบอย่างน้ำมันดิบและถ่านหินนั้นย่อมหมดจากโลกของเราได้ในอนาคต

หนึ่งในพลังงานสะอาดที่นักวิทยาศาสตร์พัฒนามาอย่างต่อเนื่องคือ โซลาร์เซลล์ ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้  แต่ล่าสุดวิศวกรกลุ่มหนึ่งทดลองติดตั้งระบบกลั่นน้ำที่ด้านหลังแผงโซลาร์เซลล์ ทำให้มันสามารถสร้างพลังงานไฟฟ้าและเครื่องกลั่นน้ำได้พร้อมๆกัน

งานวิจัยชิ้นนี้เผยแพร่เมื่อเดือน กรกฎาคม ค.ศ. 2019 ในวารสาร Nature Communications โดยทีมวิศวกรมีแนวคิดจะแก้ปัญหาด้านพลังงานไปพร้อมกับปัญหาการขาดแคลนน้ำ ในอนาคตฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งระบบ 2 in 1 แบบนี้ จะตอบสนองความต้องการด้านพลังงานและน้ำจืดที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกไปพร้อมๆ กัน

หลักการทำงานของมันคือ ในขณะที่โซลาร์เซลล์เก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ไว้สำหรับผลิตไฟฟ้า ความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์จะทำให้เกิดการระเหยของน้ำในเครื่องกลั่นน้ำที่ติดตั้งไว้ทางด้านหลัง ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อโพลีสไตรีน (polystyrene membrane) ซึ่งมีรูพรุนและเป็นตัวช่วยกรองเอาเกลือรวมทั้งสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ออกไป โดยจะปล่อยให้ไอน้ำผ่านไปกลั่นเป็นน้ำสะอาดอีกด้านหนึ่ง แล้วไหลรวมกันไปเก็บที่ถังพักน้ำสะอาด

อย่างไรก็ตาม สิ่งประดิษฐ์นี้ยังอยู่ในระดับห้องทดลองที่ต้องควบคุมปัจจัยต่างๆเป็นอย่างดี

เช่น แหล่งกำเนิดพลังงานในการทดลองนี้ใช้แสงของหลอดไฟเพื่อเลียนแบบแสงอาทิตย์ โดยแผงโซลาร์เซลล์ต้นแบบสามารถแปลงพลังงาน 11% จากแสงที่รับเข้ามาให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งเทียบได้กับแผงโซลาร์เซลล์ในท้องตลาดที่มีประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง 10-20%

ทีมนักวิจัยได้ทดสอบความสามารถในการกลั่นน้ำไปพร้อมกัน โดยทดลองใช้ทั้งน้ำเค็มและน้ำที่ปนเปื้อนสารโลหะหนัก ผลคือแผงโซลาร์เซลล์ต้นแบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางราว 1 เมตรจะน้ำกลั่นสะอาดได้เฉลี่ยประมาณ 1.7 ลิตรต่อชั่วโมง

จอร์จ นี(George Ni) วิศวกรที่ทำงานทางด้านระบบกลั่นน้ำ ซึ่งไม่มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้ ให้ความเห็นว่า “มันเป็นงานเชิงวิศวกรรมที่ดีจริงๆ แต่ในขั้นตอนต่อไปทีมวิจัยต้องศึกษาและพิจารณาว่าจะนำอุปกรณ์เหล่านี้ไปจัดวางอย่างไร จึงจะเหมาะสมและเกิดประสิทธิภาพสูงที่สุด เช่น หากติดตั้งไว้บนหลังคาจะสามารถจ่ายน้ำเข้าระบบกลั่นหรือไม่ หรือหากติดตั้งให้ลอยอยู่บนผิวน้ำในมหาสมุทร จะควบคุมอย่างไรให้เครื่องมือมีความคงทนไม่ถูกทำลายจากแรงของคลื่นลมเพราะในสถานการณ์จริงยังมีข้อจำกัดและอุปสรรคมากมายที่จำเป็นต้องแก้ปัญหาต่อไป”

อย่างไรก็ตามต้องยอมรับว่างานวิจัยนี้นับเป็นก้าวสำคัญของวงการพลังงานโลก

เพราะหากขาดพลังงาน โลกย่อมพัฒนาไปข้างหน้าไม่ได้ และหากขาดน้ำสะอาด มนุษย์ก็คงไม่สามารถดำรงชีวิตได้เช่นกัน

บทความโดย  อาจวรงค์ จันทมาศ

อ้างอิง:

-www.sciencenews.org/article/solar-powered-device-produces-energy-cleans-water

-www.nature.com/articles/s41467-019-10817-6