โครงข่ายพลังงานไร้สาย หนึ่งในความฝันอันยิ่งใหญ่ของ นิโคลา เทสลา นักวิทยาศาสตร์ชื่อก้องโลกที่สะดุดลงกลางทาง เรื่องที่เคยเพียงความเพ้อฝันปัจจุบันเริ่มเป็นรูปร่างและอาจถูกนำไปใช้งานจริง เมื่อกองทัพสหรัฐฯกำลังพัฒนาระบบส่งไฟฟ้าไร้สายออกมาใช้งาน
สายไฟถือเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง ปฏิเสธไม่ได้ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกรูปแบบต้องพึ่งพาการจ่ายพลังงานรูปแบบนี้ เช่นเดียวกับระบบจ่ายไฟฟ้าในปัจจุบันที่พึ่งพาการเชื่อมต่อสายไฟขนาดใหญ่ แล้วจึงนำมากระจายสู่ครัวเรือนผ่านสายไฟขนาดเล็กจำนวนมาก ถือเป็นระบบที่เป็นรากฐานการใช้ชีวิตยุคปัจจุบัน
จริงอยู่การใช้สายไฟส่งต่อพลังงานไฟฟ้ามีความเสถียรสูงและใช้งานง่าย แต่ปฏิเสธไม่ได้ว่าการจ่ายไฟระบบนี้เมื่อเกิดความเสียหายต่อสายไฟอาจทำให้การส่งพลังงานขาดตอน ประกอบกับข้อจำกัดของระบบส่งไฟฟ้าปัจจุบัน ทำให้เริ่มมีการพูดถึงระบบส่งไฟฟ้าไร้สายกันมากขึ้น
ล่าสุดทางกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯจึงเริ่มมีแผนวางโครงสร้างส่งพลังงานไร้สายไว้จ่ายพลังงานแก่กองทัพที่ประจำอยู่ทั่วโลก
ระบบส่งพลังงานไร้สาย แนวคิดที่มีมายาวนาน
หลายท่านอาจมองว่าระบบส่งไฟฟ้าไร้สายถือเป็นเรื่องใหม่น่าตื่นตา แต่แท้จริงแนวคิดนี้ได้รับการคิดค้นและพูดถึงมายาวนานเป็นเวลานับร้อยปี คนแรกที่ได้พูดถึงและพยายามผลักดันแนวคิดของเทคโนโลยีนี้ขึ้นมาคือ นิโคลา เทสลา บิดาแห่งวงการวิศวกรรมไฟฟ้าที่เรารู้จักกัน
แนวคิดการส่งไฟฟ้าไร้สายเริ่มต้นจากการทดลองพัฒนาหม้อแปลงไฟฟ้า จากการค้นพบว่าวงจรไฟฟ้ากระแสสลับยังสามารถทำงานได้แม้วงจรจะไม่สมบูรณ์ หากมีแรงดันไฟฟ้ามากพอสามารถอาศัยการเหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็ก ส่งผ่านพลังงานในระยะไกลโดยไม่ต้องมีการเชื่อมต่อ อาศัยเพียงตัวรับคลื่นสัญญาณที่แปลงสู่พลังงานไฟฟ้า เป็นรากฐานแห่งแนวคิดในการพัฒนาระบบส่งพลังงาน รวมถึงแนวคิดในการพัฒนาเครือข่ายสื่อสารผ่านภาพและเสียงไร้สาย
สิ่งนี้ถือเป็นแนวคิดพลิกโลก น่าเสียดายด้วยขีดความรู้ความสามารถและเทคโนโลยีในขณะนั้นยังไม่เพียงพอ ประกอบกับการยากในการหาจุดคุ้มทุน สุดท้ายการสนับสนุนทางการเงินของเทสลาจึงถูกตัด เป็นผลให้โครงการมากมายต้องเป็นหมันอยู่บนหน้ากระดาษ
นั่นไม่ได้หมายความว่าสิ่งที่เขาช่วยกรุยทางคิดค้นเอาไว้จะไร้ความหมาย แม้ไม่สามารถพัฒนาไปเป็นการส่งพลังงานไร้สายได้ก็จริง แต่การส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงถูกนำมาพัฒนาเข้ากับการสื่อสารไร้สาย นำไปสู่การเกิดขึ้นของคลื่นวิทยุ อีกหนึ่งช่องทางสื่อสารสำคัญที่ยังคงใช้งานและได้รับความเชื่อถือ และเป็นรากฐานในการสื่อสารไร้สายในปัจจุบัน
แต่แนวคิดการส่งไฟฟ้าไร้สายไม่เคยหายไป จนล่าสุดเริ่มมีการคิดค้นผลักดันจากรัฐบาลอย่างจริงจัง
แนวคิดในการส่งไฟฟ้าไร้สายของกองทัพสหรัฐฯ
ภายใต้โครงการของทาง DARPA สำนักงานวิจัยด้านกลาโหมของรัฐบาลสหรัฐฯ กับการวางโครงสร้างพื้นฐานในการจ่ายพลังงานระบบไร้สาย โดยมีจุดหมายในการเป็นพลังงานสำรองให้แก่ฐานทัพสหรัฐฯที่กระจายตัวอยู่ทั่วโลก ลดการพึ่งพาพลังงานจากภายนอก ตัดปัญหาการก่อวินาศกรรมต่อน้ำมันเชื้อเพลิงและระบบส่งพลังงานในท้องถิ่นของข้าศึก
เทคโนโลยีนี้ถูกเรียกว่า Persistent Optical Wireless Energy Relay (POWER) โปรแกรมส่งพลังงานไร้สายผ่านลำแสง ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ทำการยิงลำแสงพลังงานสูงออกไปจากระยะไกล โดยอาจมาจากดาวเทียมหรือโดรนที่ส่งขึ้นไปบนฟ้า แล้วอาศัยโซลาเซลล์ที่ได้รับการปรับแต่งเฉพาะในการแปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้า
ส่วนสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้คือ ความก้าวหน้าของวิทยาการเลเซอร์พลังงานสูง ช่วยให้สามารถส่งผ่านลำแสงพลังงานออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ นำไปสู่การพัฒนาเครือข่ายพลังงานไร้สายที่ใช้งานง่าย ยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพสูงได้สำเร็จ
คาดว่าเทคโนโลยีนี้จะได้รับการใช้งานผ่านเครื่องยิงแสงเลเซอร์ที่ติดตั้งในโรงไฟฟ้า ทำหน้าที่ส่งผ่านลำแสงพลังงานสูงออกไป จากนั้นอาศัย ดาวเทียม หรือ โดรน เป็นตัวกลางสนับสนุนการกระจายพลังงานออกไปในระยะห่าง เพื่อส่งผ่านพลังงานไปยังฐานทัพที่มีทหารสหรัฐฯประจำการอยู่ทั่วทุกมุมโลก
แน่นอนในขั้นตอนการใช้งานจริงอาจมีส่วนที่ต้องคำนึงถึงอีกมาก เช่น ระยะทาง, สภาพอากาศ, ความเปลี่ยนแปลงชั้นบรรยากาศ ฯลฯ แต่ในทางทฤษฎีวิธีการนี้จะช่วยส่งพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัยเพียงอุปกรณ์รับแสงเลเซอร์และแปลงพลังงาน ก็เพียงพอในการจ่ายพลังงานหล่อเลี้ยงทุกพื้นที่ทั่วโลกได้ไม่ยาก
ประโยชน์ของการส่งไฟฟ้าไร้สายที่ไม่ได้จำกัดแค่การทหาร
จริงอยู่หน่วยงานที่มีแนวโน้มเริ่มใช้ระบบนี้เป็นครั้งแรกคือกระทรวงกลาโหม อีกทั้งจุดประสงค์คือการนำไปใช้งานภายในฐานทัพที่มีจุดประสงค์ทางการทหาร แต่คุณค่าของเทคโนโลยีนี้สูงเกินกว่าจะถูกมองข้ามหรือจำกัดการใช้งาน ด้วยอาจเป็นโครงสร้างพลังงานแหล่งสำคัญในอนาคต
เราอาจคุ้นเคยการใช้พลังงานไฟฟ้ากันทั่วไป แต่ต้องยอมรับว่าบางพื้นที่ยังคงไม่สามารถเข้าถึงไฟฟ้าได้จวบจนปัจจุบัน ด้วยข้อจำกัดในการวางโครงสร้างพื้นฐาน การลากสายทองแดงเข้าไปในบางพื้นที่ไม่สามารถทำได้ ส่งผลให้ชุมชนหลายแห่งขาดแคลนพลังงาน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการใช้ชีวิตยุคปัจจุบัน
แต่หากเราพัฒนาระบบนี้เป็นผลสำเร็จปัญหาดังกล่าวจะหมดไป เมื่อได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ไม่แน่ว่าในอนาคตเพียงเครื่องรับแสงเลเซอร์และโซล่าเซลล์ก็สามารถจ่ายพลังงานให้แก่ชุมชน เพิ่มโอกาสในการเข้าถึงไฟฟ้าให้แก่พื้นที่ห่างไกลได้อีกมาก
นอกจากนี้การส่งไฟฟ้าไร้สายยังถือเป็นการรักษาสิ่งแวดล้อมได้อีกทาง ตลอดขั้นตอนการทำงานนับจากส่งผ่านเลเซอร์กำลังสูงไปจนกระจายลงสู่พื้นที่ ล้วนอาศัยพลังงานสะอาดอย่างโซล่าเซลล์ ส่วนนี้จะช่วยลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงต้นเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อนช่วยลดมลภาวะลงอีกทาง
อีกทั้งการส่งไฟฟ้าไร้สายยังอาจช่วยแก้ปัญหาพลังงานส่วนเกิน เราทราบดีว่าบางประเทศมีแดดส่องตลอดปีจึงสามารถใช้โซล่าเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพ หลายครั้งสามารถผลิตได้เกินความต้องการใช้งาน หากสามารถวางโครงสร้างและส่งต่อพลังงานได้ดีพอ ในอนาคตเราอาจกระจายการผลิตพลังงานสู่ครัวเรือนแล้วส่งกลับมาผ่านเลเซอร์ ช่วยผลักดันให้ราคาพลังงานถูกลงได้เช่นกัน
แน่นอนผู้ที่เล็งเห็นประโยชน์ในส่วนนี้ไม่ได้มีเพียงฝั่งรัฐบาลสหรัฐฯ บริษัทสตาร์ทอัพ Reach Power Inc ในซิลิคอนวัลเลย์ แคลิฟอร์เนีย ประสบความสำเร็จในการพัฒนาซอฟต์แวร์ควบคุมระบบส่งพลังงานผ่านลำแสงอย่างแม่นยำ ช่วยให้เขาสามารถส่งพลังงานจากระยะไกลได้ และสามารถระดมทุนได้มากกว่า 30 ล้านดอลลาร์(ราว 1,020 ล้านบาท)
เช่นเดียวกับบริษัทสตาร์ทอัพด้านพลังงานแห่งนิวซีแลนด์อย่าง Emrod ซึ่งประสบความสำเร็จในการส่งคลื่นไมโครเวฟเข้มข้นไปยังจุดหมายที่กำหนด โดยมีข้อดีที่ไม่รบกวนการมองเห็นซึ่งอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุทางอากาศ สามารถใช้งานโดยไม่รับผลกระทบทางภูมิประเทศ แต่จำกัดอยู่ที่ต้องเป็นระยะสายตามองเห็น ซึ่งกำลังได้รับการผลักดันจากภาครัฐให้ใช้งานทั่วประเทศเช่นกัน
จริงอยู่เทคโนโลยีนี้อยู่ในขั้นทดสอบ จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาและวางโครงสร้างรองรับอีกไม่น้อย แต่เมื่อสามารถพัฒนาให้ใช้งานอย่างแพร่หลาย เราอาจไม่ถูกผูกมัดจากปัญหาด้านพลังงานอีกต่อไป จนในอนาคตเราอาจไม่ต้องพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานอย่างสายส่งไฟฟ้าอีกต่อไป ซึ่งจะช่วยลดความเหลื่อมล้ำและเพิ่มคุณภาพชีวิตคนนับไม่ถ้วน และอาจเป็นการสานต่อความฝันที่ไม่อาจทำให้เป็นจริงได้เมื่อร้อยปีก่อนของเทสลาให้เกิดขึ้นได้ในที่สุด
แหล่งข้อมูล