เทคโนโลยีใหม่! แก้ปัญหา Pain Point ขนาดใหญ่ใน Shaggy Wilderness!
Apr 12, 2023
เซลล์แสงอาทิตย์ในทะเลทรายมีประโยชน์ต่อประเทศและประชาชน แต่มีข้อบกพร่องร้ายแรง
พื้นที่แปรสภาพเป็นทะเลทรายของจีนมีถึง 2.62 ล้านตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 27 ของพื้นที่แผ่นดินของประเทศ และกำลังขยายตัว ยกตัวอย่างทะเลทรายที่ใหญ่ที่สุดของจีน - ทะเลทราย Taklamakan มีพื้นที่ประมาณ 330,000 ตร.กม. ซึ่งทะเลทรายเปล่าๆ ดูไร้ค่า แต่ถ้าทะเลทรายทั้งหมดถูกปกคลุมด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ กำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดจะสูงถึง 9,900 GW และการผลิตไฟฟ้าต่อปีสูงถึง 13.86 ล้านล้านองศาอย่างน่าอัศจรรย์! เป็นที่เข้าใจกันว่าปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดของสังคมจีนทั้งหมดในปี 2020 อยู่ที่ประมาณ 7.5 ล้านล้านกิโลวัตต์เท่านั้น และการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทรายที่กล่าวถึงข้างต้นนั้นเทียบเท่ากับ 1.8 ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าของทั้งสังคมจีน
เป็นที่เข้าใจกันว่าในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทราย จะต้องเอาชนะปัญหาคอขวดหลายประการ นอกจากพายุทรายที่รู้จักกันดีแล้ว อุณหภูมิสูงยังเป็นคอขวดที่สำคัญในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทรายอีกด้วย!
ตามข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา สภาพภูมิอากาศแบบทะเลทรายมีอยู่จริง อุณหภูมิกลางคืนอาจต่ำถึง 0 องศา ในขณะที่อุณหภูมิกลางวันอาจสูงถึง 50 องศาหรือมากกว่านั้น และโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ในการทำงานเนื่องจากพลังงานไม่สามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่ ดังนั้น ย่อมมีส่วนหนึ่งของพลังงานกลายเป็นความร้อน ดังนั้นในระหว่างการทำงานในเวลากลางวัน อุณหภูมิพื้นผิวของโมดูล PV อาจสูงขึ้นไปอีก!
กรณีการวิจัยจริงแสดงให้เห็นว่ากำลังขับออกของเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกซิลิคอนจะสูงขึ้นประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิประมาณ 20 องศามากกว่าที่อุณหภูมิประมาณ 70 องศา ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีสภาพแสงเฉลี่ย พื้นที่ที่มีอุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีต่ำกว่าก็ยังเหมาะสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ โดยมีการผลิตไฟฟ้าที่สูงกว่าพื้นที่ที่มีแสงสว่างมากเกินไปและอุณหภูมิสูงเกินไป นอกจากจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าแล้ว อุณหภูมิที่สูงยังอาจทำให้เกิดผลกระทบจากจุดร้อนและส่งผลต่ออายุการใช้งานของโมดูลอีกด้วย!
ดังนั้นในการสร้างโรงงาน PV ในพื้นที่ทะเลทราย คุณต้องเอาชนะปัญหาใหญ่ให้ได้ นั่นคือ วิธีทำให้โมดูล PV เย็นลง!
เทคโนโลยีใหม่! ให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ "เหงื่อตก"
วิธีการระบายความร้อนหลักในปัจจุบันสำหรับโมดูล PV คือการระบายความร้อนด้วยอากาศ (เป่าลมเพื่อให้เย็น) และการระบายความร้อนด้วยน้ำ (เทน้ำลงไปเพื่อทำให้เย็นลง) น่าเสียดายที่การใช้เทคนิคแบบดั้งเดิมเพื่อทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์เย็นลงในพื้นที่ทะเลทรายมักจะใช้ทรัพยากรน้ำอันมีค่า
ได้รับแรงบันดาลใจจากทีมวิจัยจาก King Abdullah University of Science and Technology และ Hong Kong Polytechnic University เมื่อเร็วๆ นี้ทีมวิจัยจาก Nanjing University ต้องการบรรลุการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพของโมดูล PV ผ่านไฮโดรเจล
เจลนี้มีวัสดุดูดซับน้ำทั่วไปคือเกลือแคลเซียมคลอไรด์ ซึ่งสามารถดูดซับไอน้ำจากอากาศได้ ในขณะที่โครงสร้างคล้ายเจลจะควบแน่นน้ำเป็นน้ำของเหลวและห่อหุ้มไว้ และเมื่อได้รับความร้อน น้ำที่อยู่ภายในจะ ปล่อยออกมาอีกครั้ง
ด้วยเหตุนี้ เจลนี้สามารถยึดติดกับด้านหลังของโมดูล PV ได้ ในเวลากลางคืนที่อุณหภูมิต่ำและมีความชื้นค่อนข้างสูง เจลสามารถดูดซับไอน้ำจากอากาศ และเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นในตอนกลางวัน เจลนี้จะดูดซับความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อปล่อยไอน้ำและระเหย น้ำจะทำให้โมดูล PV เย็นลง เช่นเดียวกับเหงื่อที่ระเหยออกจากผิวหนังจะทำให้ร่างกายมนุษย์เย็นลง
หากมีการตั้งค่าอุปกรณ์เพื่อรวบรวมและควบแน่นน้ำ ไอระเหยที่ปล่อยออกมาจะถูกดักจับและควบแน่นเป็นน้ำของเหลวที่ไหลเข้าสู่ภาชนะจัดเก็บ นักวิจัยกล่าวว่า น้ำนี้สามารถใช้ทำความสะอาดฝุ่นที่สะสมบนโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ได้ หรือเก็บไว้ดื่มได้ยามเร่งด่วนในพื้นที่ประสบภัยแล้ง
แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีมีอยู่เฉพาะในห้องปฏิบัติการเท่านั้น มีรายละเอียดมากมายที่ยังไม่สมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น น้ำฝนสามารถละลายเกลือแคลเซียมคลอไรด์ในเจล ทำให้คุณสมบัติในการดูดซับน้ำลดลง นอกจากนี้ การเตรียมไฮโดรเจลต้องใช้วัสดุที่มีราคาแพง เช่น ท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีราคาสูง
นักวิจัยของมหาวิทยาลัยหนานจิงกล่าวว่า เป้าหมายของเราคือการลดต้นทุนการผลิตไฮโดรเจล ปรับปรุงความเสถียรในการทำงาน และมุ่งมั่นในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมในยุคแรก เพื่อช่วยให้ทะเลทรายเกิด "มหาสมุทรสีฟ้า" เซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น
