นวัตกรรมยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ “คูลเลอร์วอทิ่ง” ผลงาน นศ. ฟีโบ้ มจธ. ตอบโจทย์การลด ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ให้โลกอย่างยั่งยืน -

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

อัปเดตปัญหา “ขยะแผงโซลาร์เซลล์” ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ในอนาคต ที่ต้องวางแผนจัดการอย่างรัดกุม

นับแต่ปี 2545 ไทยเริ่มมีการลงทุนผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแผงโซลาร์ และมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นต่อเนื่องทุกปี จากการสนับสนุนของภาครัฐและรวมไปถึงภาคเอกชนที่ให้ความสนใจ แม้ว่าพลังงานดังกล่าวจะนับได้ว่าเป็นพลังงานสะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ก็คงมีประเด็นปัญหาเรื่องการกำจัดซากขยะแผงโซลาร์หลังหมดอายุการใช้งาน ซึ่งมีอายุเฉลี่ยราว 20 ปี

โดยไทยกำลังต้องเผชิญกับประเด็นปัญหาดังกล่าวในอีกระยะ 3 ปีข้างหน้า ซึ่งคาดว่าจะมีขยะแผงโซลาร์ปริมาณราว 488 ตัน และมีปริมาณสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องถึง 122,408 ตันในปี 2581 ที่หากไม่มีมาตรการการกำจัดที่เหมาะสม ขยะดังกล่าวจะสะสมเป็นปริมาณมหาศาลเกือบ 5 แสนตันในอนาคตและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นวงกว้าง

ทั้งนี้ ปัจจุบันวิธีการจัดการกับซากแผงโซลาร์ยังคงเป็นประเด็นที่หลายฝ่ายให้ความสนใจไม่ว่าในประเทศไทยหรือต่างประเทศก็ตาม ซึ่งสำหรับประเทศไทยพบว่า ขยะจากแผงโซลาร์ถูกจัดอยู่ในกลุ่ม ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ที่มีแนวทางการกำจัดได้หลายวิธี แต่วิธีการฝังกลบและการเผาอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพอนามัยมนุษย์และสัตว์เป็นอย่างมากจากสารโลหะหนักที่ประกอบในแผงโซลาร์ อย่างสารตะกั่ว สารหนู และปรอท

ด้วยเหตุนี้เอง ที่ทำให้หลายฝ่ายให้ความสนใจวิธีการรีไซเคิลที่คาดว่าจะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด ทั้งยังเกิดผลดีในเชิงเศรษฐกิจ ด้วยเหตุผลว่าแผงโซลาร์ประกอบด้วยโลหะมีค่า เช่น เงิน ทองแดง ตะกั่ว อลูมิเนียม ที่สามารถสกัดแยกมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องประดับ และอุตสาหกรรมต่อเนื่องอื่นๆ ได้

โดยไทยกำลังต้องเผชิญกับประเด็นปัญหาดังกล่าวในอีกระยะ 3 ปีข้างหน้า ซึ่งคาดว่าจะมีขยะแผงโซลาร์ปริมาณราว 488 ตัน และมีปริมาณสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องถึง 122,408 ตันในปี 2581 ซึ่งหากไม่มีมาตรการการกำจัดที่เหมาะสม ขยะดังกล่าวจะสะสมเป็นปริมาณมหาศาลเกือบ 5 แสนตันในอนาคตและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นวงกว้าง

ทั้งนี้ ปัจจุบันวิธีการจัดการกับซากแผงโซลาร์ยังคงเป็นประเด็นที่หลายฝ่ายให้ความสนใจไม่ว่าในประเทศไทยหรือต่างประเทศก็ตาม ซึ่งสำหรับประเทศไทยพบว่า ขยะจากแผงโซลาร์ถูกจัดอยู่ในกลุ่มขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีแนวทางการกำจัดได้หลายวิธี แต่วิธีการฝังกลบและการเผาอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพอนามัยมนุษย์และสัตว์เป็นอย่างมากจากสารโลหะหนักที่ประกอบในแผงโซลาร์ อย่างสารตะกั่ว สารหนู และปรอท

นศ.ฟีโบ้ นำเสนอ นวัตกรรมลด ขยะอิเล็กทรอนิกส์ ให้โลกอย่างยั่งยืน

ทั้งนี้ ศูนย์วิจัยกสิกรไทย ประเมินว่า การรีไซเคิลขยะแผงโซลาร์จะก่อให้เกิดความคุ้มค่าทางธุรกิจเฉลี่ยราว 3,000 บาทต่อตัน ในช่วง 5 ปีแรก (โรงงานขนาด 7,000 ตันต่อปี) และมีแนวโน้มลดลงในระยะข้างหน้าตามปริมาณโลหะเงินที่ประกอบอยู่ในแผง ซึ่งหากส่วนประกอบของโลหะเงินลดลงเกินร้อยละ 20 เมื่อเทียบกับปี 2545 จะมีโอกาสเกิดความไม่คุ้มค่าทางธุรกิจขึ้น อย่างไรก็ดี ระดับความคุ้มค่าทางธุรกิจก็ยังคงขึ้นกับปัจจัยอื่นด้วย เช่น ระดับราคาโลหะมีค่า ขนาดโรงงานรีไซเคิล และเทคโนโลยีรีไซเคิลที่เลือกใช้ เป็นต้น

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

และนี่จึงเป็นที่มาของ “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 โดยมี อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข และ อาจารย์ปิติวุฒญ์ ธีรกิตติกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา

ลลิดา หรือ ยุ้ย ในฐานะหัวหน้าทีมฯ กล่าวว่า “ผลงานชิ้นนี้เกิดขึ้นจากหัวข้อโปรเจกต์เกี่ยวกับการลด Waste ซึ่งพวกเราก็เห็นว่าในปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตการใช้โซลาร์พาแนลหรือแผงโซลาร์เซลล์เป็นหนึ่งในทางเลือกของพลังงานสะอาดที่กำลังได้รับความนิยม พวกเราจึงสนใจหาวิธี หรือนวัตกรรมที่จะมาช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์

“การที่อายุการใช้งานของตัวแผงโซลาร์เซลล์ลดลง เกิดจากการมีรอยร้าวเล็กๆ เกิดขึ้นบนแผง ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าลดลง ซึ่งรอยร้าวเหล่านี้มีสาเหตุจากการโก่งตัว (deflection) หรือการเกิดไมโครแครก (Micro-crack) ที่เกิดบนผิวหน้าแผงมีอุณหภูมิที่สูงเกินไปต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานานๆ”

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

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

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

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

“แผงโซลาร์เซลล์ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ขณะที่แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานในประเทศไทยซึ่งอากาศร้อนกว่า มีอายุการใช้งานประมาณ 20-25 ปี ซึ่งหากเทคนิคของเราสามารถช่วยยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านเราได้ จะเป็นการช่วยลดปริมาณขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อีกทางหนึ่ง”

“อย่างไรก็ตามถึงแม้ผลงาน “นวัตกรรมยืดอายุการใช้งาน Solar Panel” ของ นักศึกษาฟีโบ้ชิ้นนี้ ยังเป็นเพียงตัวต้นแบบ แต่มองว่าสิ่งที่นักศึกษากลุ่มนี้นำเสนอนั้น มีศักยภาพและเป็นการทำโจทย์ที่แตกต่างจากกลุ่มอื่น และมีความน่าสนใจที่สามารถเอาไปประยุกต์หรือต่อยอดให้มีประสิทธิภาพสูงได้” อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข รองผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ และประธานหลักสูตรวิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ FIBO กล่าวในที่สุด

แหล่งข้อมูล

https://www.salika.co/2024/01/19/innovation-for-entending-solar-cell-life-fibo/