แม้จะเป็นที่ยอมรับว่าการติดตั้ง “แผงโซลาร์เซลล์” กับ อาคารบ้านเรือน จะเป็นการลงทุนที่ “คุ้มค่า” ในระยะยาวกับเจ้าของอาคาร แต่ด้วยอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ในเขตร้อนที่กำหนดไว้ที่ 20-25 ปี ทำให้คาดการณ์ว่า ประเทศไทยจะต้องรับมือกับ “ขยะแผงโซลาร์เซลล์” ที่จะเกิดขึ้นพร้อม ๆ กันในปริมาณมหาศาลในอีก 20-25 ปีข้างหน้าอย่างแน่นอน
ดังนั้น หากมีวิธีการที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้ให้นานขึ้น นอกจากจะเป็นประโยชน์กับผู้ใช้งานโดยตรงแล้ว ยังทำให้ปริมาณของแผงโซลาร์เซลล์ที่เลิกใช้งานในแต่ละปีมีจำนวนลดน้อยลง และไม่เป็นขยะพร้อม ๆ กันในช่วง 20-25 ปีข้างหน้า เพื่อนำไปสู่การจัดการกับขยะกลุ่มนี้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสม และมีผลเสียกับสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด
นี่จึงเป็นที่มาของ “คูลเลอร์วอทิ่ง จงเย็นลงนะเจ้าโซลาร์” เป็นระบบที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของโซลาร์เซลล์ หรือ โซลาร์พาแนล 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 และ พีรวัส สันติเฟืองกุล โดยมี อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข และ อาจารย์ปิติวุฒญ์ ธีรกิตติกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา
ลลิดา หรือ ยุ้ย ในฐานะหัวหน้าทีมฯ กล่าวว่า ผลงานชิ้นนี้เกิดขึ้นจากหัวข้อโปรเจกต์เกี่ยวกับการลด Waste ซึ่งพวกเราเห็นว่า ปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตการใช้โซลาร์พาแนล หรือ แผงโซลาร์เซลล์ เป็นหนึ่งในทางเลือกของพลังงานสะอาดที่กำลังได้รับความนิยม พวกเราจึงสนใจหาวิธีหรือนวัตกรรมที่จะมาช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์
“การที่อายุการใช้งานของตัวแผงโซลาร์เซลล์ลดลง เกิดจากการมีรอยร้าวเล็ก ๆ เกิดขึ้นบนแผง ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าลดลง ซึ่งรอยร้าวเหล่านี้มีสาเหตุจากการโก่งตัว (deflection) หรือ การเกิดไมโครแครก (Micro-crack) ที่เกิดบนผิวหน้าแผงที่มีอุณหภูมิที่สูงเกินไปต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานาน ๆ” พีรวัส สันติเฟื่องกุล หรือ ป่าน กล่าว
ดังนั้น แนวคิดของนักศึกษา FIBO ปี 3 ทีมนี้ ก็คือ หาวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิบนของแผงโซลาร์เซลล์ พร้อมกับมีกลไกการลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ให้ลดลง (กรณีที่ตรวจพบว่า อุณหภูมิสูงเกินไป) ไอเดียนี้จะประกอบด้วย 2 ระบบ คือ ระบบควบคุมอุณหภูมิโดยใช้น้ำ (Water Cooling) และ การตรวจความผิดพลาดของการทำงานด้วย I-V Curve
เนื่องจากอุณหภูมิเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสร้างไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ (นอกเหนือจากความเข้มของแสง) โดยแผงโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และจะมีประสิทธิภาพลดลง 0.5% ทุกอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก 1 องศา ที่สำคัญ คือ หากอุณหภูมิบนแผงสูงเกิน 50 องศา ตัวแผงมีโอกาสที่จะเกิดการโก่งตัว เกิดรอยร้าว หรือ ปัญหาอื่น ๆ ตามมาได้ ซึ่งสิ่งที่เลือกใช้ควบคุมอุณหภูมิบนแผงคือ “น้ำ”
ทีมเราเลือกใช้ “ระบบวอเตอร์คูลลิ่ง” เป็นการควบคุมไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไป โดยการใช้น้ำในการระบายความร้อนบนตัวแผงให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม โดยเราจะมีการวัดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงทุก 15 นาที ถ้าพบว่า อุณหภูมิหน้าแผงสูงกว่า 45 องศา ก็จะทำการเปิดระบบให้น้ำให้ไหลผ่านด้านบนของแผง จนอุณหภูมิลดงมาที่ 40 องศา จึงจะหยุดจ่ายน้ำ
นอกเหนือจากระบบตรวจวัดและระบบควบคุมอุณหภูมิบนแผงโซลาร์เซลล์แล้ว ยังนำ “I-V Curve” มาใช้ในการตรวจสอบข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์ทั้งระบบแบบ real time ซึ่งทันทีที่พบความผิดปกติของแผงตัวใด ก็จะมีการตัดการเชื่อมต่อการส่งกระแสไฟฟ้าของแผงนั้นออกจากระบบ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายเพิ่มขึ้น เพราะหลายกรณีหากฝืนใช้งานต่อ ก็จะเป็นผลเสียกับตัวระบบไปด้วย โดยจะมีการแจ้งตำแหน่งของแผงที่ทำงานผิดปกติให้เจ้าของ หรือ ผู้ควบคุมระบบทราบต่อไป
แผงโซลาร์เซลล์ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำ จะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ขณะที่ แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานในประเทศไทย ซึ่งอากาศร้อนกว่า มีอายุการใช้งานประมาณ 20-25 ปี หากเทคนิคของเราสามารถช่วยยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านเราได้ ก็จะเป็นการช่วยลดปริมาณขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อีกทางหนึ่งด้วย
“อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ผลงาน “นวัตกรรมยืดอายุการใช้งาน Solar Panel” ของน้อง ๆ ชิ้นนี้ ยังเป็นเพียงตัวต้นแบบ แต่มองว่าสิ่งที่นักศึกษากลุ่มนี้นำเสนอนั้น มีศักยภาพและเป็นการทำโจทย์ที่แตกต่างจากกลุ่มอื่น และมีความน่าสนใจที่สามารถเอาไปประยุกต์ หรือ ต่อยอดให้มีประสิทธิภาพสูงได้” อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข รองผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ และประธานหลักสูตรวิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ FIBO กล่าว
