พลังงานแสงอาทิตย์ ( Solar Energy )

พลังงานแสงอาทิตย์ ( Solar Energy )
         ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานของโลกที่สำคัญที่สุด มนุษย์ได้อาศัยพลังงานจากดวงอาทิตย์มาตั้งแต่ดึกดำบรรพ์ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เกิดขึ้นในโลกซึ่งได้มีวิวัฒนาการมาจนถึงปัจจุบันต้องอาศัยพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตทั้งสิ้น เพราะพลังงานจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดกระบวนการต่างๆ มากมาย เช่น การสังเคราะห์แสงในพืช ( Photosynthesis ) การทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต และทำให้ร่างกายของสิ่งมีชีวิตกระทำกิจกรรมต่างๆ อยู่ได้ นอกจากดวงอาทิตย์จะเป็นปัจจัยของการมีชีวิตโดยตรงดังกล่าวแล้ว มนุษย์ยังต้องใช้พลังงานซึ่งมีแหล่งกำเนิดจากดวงอาทิตย์ในรูปแบบต่างๆ อีก เช่น น้ำมัน แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน เป็นต้น

(รุปภาพ ดวงอาทิตย์ให้กำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์)

         ดวงอาทิตย์เป็นเสมือนลูกไฟดวงใหญ่ ขนาดโตกว่าโลกประมาณ 100 เท่า และอยู่ห่างจากโลก 150 ล้านกิโลเมตร ภายในดวงอาทิตย์มีปฏิกิริยารวมตัว ( Fusion ) ของไฮโดรเจนเกิดขึ้นตลอดเวลา ทำให้เกิดปริมาณความร้อนมหาศาล ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนในปริมาณร้อยละ 75 ที่เหลือเป็นธาตุฮีเลียม และธาตุหนักอื่นๆ เช่น เหล็ก ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 6,000 องศาเซลเซียล มีอุณหภูมิที่จุดศูนย์กลางประมาณ 15 ล้านองศาเซลเซียล พลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์เฉลี่ยรายปีเท่ากับ 1,353 วัตต์ต่อตารางเมตร คิดเป็นปริมาณทั้งสิ้นเพียง 1/ 2,200,000,000 ของพลังงานทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์เปล่งออกมา ดวงอาทิตย์แผ่กระจายพลังงานไปทุกทิศทุกทาง และมีพลังงานเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ส่งตรงมายังโลก แต่เนื่องจากโลกมีขนาดเล็กมาก มีชั้นบรรยากาศห่อหุ้มอยู่หลายชั้น และระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ห่างไกลกันมาก พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่โลกได้รับน้อยมาก ส่วนใหญ่เป็นพลังงานแสง ส่วนรังสีอื่นๆ อีกหลายชนิดที่เรามองไม่เห็น เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีอินฟราเรดนั้นจะถูกดูดกลืนไว้ในชั้นบรรยากาศเกือบหมด หลังจากดวงอาทิตย์ที่โลกไดรับเพียง 17 นาที ก็เพียงพอที่จะให้มนุษย์ในยุคปัจจุบันใช้ได้ในเวลานานถึง 1 ปี
          พลังงานจากดวงอาทิตย์ นับว่าเป็นพลังงานที่สามารถนำมาใช้ได้โดยไม่จำกัด และอยู่ในระหว่างการพัฒนาที่จะนำมาใช้โดยตรง ปัจจุบันพลังงานจากดวงอาทิตย์มีแนวโน้ม และบทบาทสำคัญในการใช้งานเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าเพื่อสนองความต้องการการใช้พลังงานบนพื้นโลก เพราะราคาน้ำมันเชื้อเพลิงแพงขึ้นเรื่อย ๆ และคาดว่าน้ำมันเชื้อเพลิงจะมีให้ใช้ได้ในอีกไม่กี่สิบปี ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรจึงหันมาสนใจพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อหาแนวทางที่จะใช้ประโยชน์แหล่งพลังงานจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดสภาวะแวดล้อมเป็นพิษ การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้โดยตรงยังน้อยมาก คือ เพียงประมาณร้อยละ 1 ของพลังงานที่ใช้อยู่ทั้งหมดเท่านั้น

(รุปภาพ สถานีพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์)

        ในกระบวนการสร้างอาหารของพืชที่มีคลอโรฟิลล์ ต้องใช้แสงอาทิตย์ช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี เพราะเซลล์พืชจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยเปลี่ยนน้ำ และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาลกลูโคส ซึ่งจะเปลี่ยนไปเป็นแป้ง และเซลลูโลสต่อไป ผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช คือ แก๊สออกซิเจน
 พืชเก็บสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในรูปของพลังงานเคมี สัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารจะได้รับการถ่ายทอดพลังงานไปตามห่วงโซ่อาหาร ทุกขั้นตอนของการถ่ายทอดจะมีการสูญเสียพลังงานความร้อนให้แก่สิ่งแวดล้อม เมื่อพืช และสัตว์ตายลง และซากถูกทับถมอยู่ใต้พื้นดินนับล้าน ๆ ปี ภายใต้ความกดดัน และอุณหภูมิสูง ซากเหล่านั้นจะแปรสภาพเป็นปิโตรเลียม และแก๊สธรรมชาติ หรือ ถ่านหิน และน้ำมัน อาจกล่าวได้ว่าพลังงานจากเชื้อเพลิงนั้นได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมไว้ทางอ้อม
 การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะแก่สิ่งแวดล้อมในระหว่างการผลิต และการใช้ไม่ก่อให้เกิดอันตรายแก่มนุษย์ และทรัพย์สิน ต้นทุนการผลิต และการใช้ถูกกว่าพลังงานอื่น ถ้าได้รับการพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างเพียงพอ และสามารถนำมาใช้ได้ตลอดทั้งปี
         ประเทศไทยเป็นประเทศที่ได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เฉลี่ยประมาณวันละ 17 เมกะจูลต่อตารางเมตร และได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์มานานตั้งแต่อดีต เช่น การผลิตเกลือจากน้ำทะเล การตากผลผลิตทางการเกษตร เช่น ข้าว ข้าวโพด มันสำปะหลัง ปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยเพื่อนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่างๆ มากขึ้น และสามารถเก็บสะสมไว้ในรูปของเซลล์ความร้อนที่สามารถเรียกใช้ได้ตามเวลาที่ต้องการ