ประโยชน์ของพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานจากธรรมชาติที่ไม่มีวันหมด

     ในกลุ่มของสถาปัตยกรรมก็มีการใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ร่วมกับอาคารทั้งนี้ก็เพื่อเป็นการประหยัดพลังงาน อย่างการติดตั้งเซนเซอร์ เพื่อที่จะทำการเปิดปิดม่านบังแสงหรือมีการใช้พัดลมระบายอากาศ ซึ่งเป็นการเปิดปิดไฟในเวลากลางคืน รวมถึง การออกแบบอาคารเพื่อให้มีภูมิทัศน์ที่ดี และมีการใช้สีทาอาคารที่จะสะท้อนแสง หรือดูดซับแสง เพื่อให้มีอุณหภูมิเหมาะ สมกับการอยู่อาศัย ซึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งในการนำธรรมชาติมาช่วยปรับอุณหภูมิในอาคาร จากการสร้างปล่องไฟในแนวตั้งเพื่อเป็นการรับพลังงานแสงอาทิตย์เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นก็จะทำให้อากาศในปล่องไฟสูงขึ้น เมื่ออากาศร้อนลอยขึ้นข้างบน ก็จะทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศตามมา

เรียกได้ว่าในปัจจุบันวิธีการมากมายที่สามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้งานได้ แม้แต่การใช้พืชเปลี่ยนให้เป็นแสงอาทิตย์ซึ่งนับเป็นพลังงานทางเคมีที่เป็นการใช้การสังเคราะห์แสง เพราะการใช้ประโยชน์จากพลังงานเหล่านี้ทำให้ช่วยในเรื่องของการช่วยให้โลกน่าอยู่ขึ้น พลังงานจากสงอาทิตย์ คือการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้า สำหรับการใช้งาน ประเภทพื้นฐานของพลังงานจากแสงอาทิตย์ คือ พลังความร้อนแสงอาทิตย์ กับโซล่าเซลล์ ซึ่งพลังงานจากแสงอาทิตย์จะถูกใช้งานอย่างมากแทบจะทุกส่วนของโลก และมีศักยภาพในการผลิตพลังงานมากกว่าการบริโภคพลังงานของโลกในปัจจุบันมากมายหลายเท่าหากมีการนำมาใช้ประโยชน์อย่างเหมาะสม พลังงานจากแสงอาทิตย์สามารถใช้โดยตรงเพื่อผลิตไฟฟ้าและเพื่อแปลงเป็นพลังงานความร้อน หรือแม้แต่ทำความเย็น ศักยภาพในอนาคตของพลังงานจากแสงอาทิตย์

คุณคงจะเคยได้ยินพลังงานจากแสงอาทิตย์กันมาบ้าง เชื่อว่าหลายคนอาจทราบดี ว่าพลังงานจากแสงอาทิตย์มีประโยชน์อย่างไรบ้าง ซึ่งพลังงานจากแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่ได้จากธรรมชาติคือดวงอาทิตย์ และไม่มีมลพิษซึ่งยังเป็นพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพสูง และสามารถนำมาใช้ได้อย่างไม่มีวันหมดสิ้นตามความต้องการของมนุษย์ และยังสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าหรือทำความร้อน หรือแม้แต่ในการทำความเย็นก็ยังได้ในประเทศไทยเองก็ได้มีการประยุกต์ใช้พลังงานจากธรรมชาตินี้ให้มีความเหมาะสม เพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับทำการเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือโซล่าเซลล์นั่นเอง ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์ คือจัดเป็นทรัพยากรธรรมประเภทใช้แล้วไม่หมดสิ้น เป็นพลังงานที่ใช้แล้วไม่มีวันหมด เป็นพลังงานจากธรรมชาติ และได้มาจากดวงอาทิตย์ และยังเป็นพลังงานที่สะอาด ซึ่งพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากโซล่าเซลล์ เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งต่างกับพลังงานอื่นๆที่อาจจะต้องมีการเผาไหม้ก่อน และยังสามารถผลิตไฟฟ้าได้ทั่วทุกมุมโลก เพียงแค่มีแสงจากดวงอาทิตย์เท่านั้น ซึ่งไม่ว่าแหล่งผลิตไฟฟ้าอยู่ที่ไหน ก็สามารถนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้งานได้ที่นั่น และยังสามารถสร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาด

แต่แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีประโยชน์อย่างไร ก็ยังคงมีข้อเสียเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นต้นทุนสูง อ๊ะๆ อย่าเพิ่งเข้าใจผิดคิดว่าต้องหาเงินไปซื้อพระอาทิตย์กันเชียว แต่ที่บอกว่าต้นทุนสูงนั่นเป็นเพราะว่ากว่าจะได้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานจากแสงอาทิตย์นั้น จะต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ รวมถึงค่าบำรุงการรักษาด้วย รวมถึงสภาพอากาศ อากาศที่แปรปรวนง่าย ซึ่งบางวันอาจเมฆเยอะ บางวันฝนตกตลอด ทำให้ไม่มีพลังงานจากแสงดวงอาทิตย์นำมาเก็บเพื่อที่จะใช้มาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า และดวงอาทิตย์เองก็ไม่ได้ส่องแสงตลอดเวลา เพราะหากพระอาทิตย์ตกดินก็จะทำให้การผลิตกระแส ไฟฟ้าหยุดลง ทำให้มีความจำเป็นต้องเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ แต่แบตเตอรี่อาจมีการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ทำให้เห็นว่ามีค่าใช้จ่ายสูงได้อีกด้วย นอกจากนี้หากความเข้มของพลังงานขาเข้าต่ำ และความเข้มของพลังงานที่มาถึงพื้น ผิวโลกไม่สูงเท่าที่ต้องการ ก็จะทำให้พลังงานขาออกสูงขึ้นแทน จำเป็นต้องใช้จำนวนเซลล์จากแสงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้นรวมถึงพื้นที่ที่จะต้องมีบริเวณมากขึ้นอีกด้วย ใครที่คิดจะติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ ลองนำข้อดี ข้อเสียของพลังงานจากแสง อาทิตย์ไปวิเคราะห์ เพื่อเป็นข้อมูลในการติดตั้งก่อนที่จะตัดสินใจใช้งานก็ได้เช่นกัน

การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง หาอยู่ในรูปความร้อนและเป็นการเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์ ให้อยู่ในรูปของพลังงานความร้อน ซึ่งการใช้อุปกรณ์รับแสงสามารถดูดพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้ดี ไม่ว่าจะเป็น ระบบอบแห้งแสงอาทิตย์ หรือระบบกลั่นน้ำแสงอาทิตย์ ส่วนการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อให้เปลี่ยนเป็นพลังงาน

ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะทำให้ลม หรือคลื่น และกระแสน้ำในมหาสมุทร โดยจะให้พลังงานปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงของพืช เป็นการใช้ประโยชน์จากพลังงานจากแสงอาทิตย์โดยทางอ้อม

ส่วนโซลาเซลล์ หรือเซลล์แสงอาทิตย์ คือสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์ หรือแสงจากหลอดไฟให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง และไฟฟ้าที่ได้ ก็จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งถือเป็น แหล่งพลังงานทดแทนชนิดหนึ่งที่มีความบริสุทธิ์สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของพลังงานแสงอาทิตย์คือโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มักจะนิยมใช้กันมากคือ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ และที่มีราคาถูกที่สุดและมีมากมายที่สุดบนโลกคือ ซิลิกอน ซึ่งถลุงมาจาก ควอตไซต์หรือทรายโดยผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์และทำให้เกิดการตกผลึก โดยนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนในเตาอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ ก็จะทำให้เกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและประจุบวกขึ้น อย่างอิเล็กตรอน และโฮล เพื่อที่โครงสร้างรอยต่อของพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าที่อยู่ภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนเพื่อให้ไหลไปที่ขั้วลบ ซึ่งจะทำให้พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปยังขั้วบวก จึงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อมีการต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องไฟฟ้า ก็จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร เซลล์แสงอาทิตย์จึงกลายเป็นแหล่งพลังงานทดแทนซึ่งมีความสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ที่เป็นแสงจากหลอดแสงสว่าง ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์จะกลายเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่ถือว่ามีความสะอาดและไม่สร้างมลภาวะขณะใช้งาน แถมยังไม่ทำลายสภาพแวดล้อม แค่ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ไว้กลางแดดก็จะทำให้สามารถใช้งานได้ทันที อีกทั้งการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานนั้นยังไม่เป็นการสร้างเสียงรบกวนหรือการเคลื่อนไหว เพราะเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เท่านั้น ทำให้เป็นการประหยัดน้ำมันและช่วยในการอนุรักษ์พลังงาน และสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้จากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่มนุษย์ได้มาฟรีๆ สามารถใช้งานได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด ทำให้อายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์มีความยาวนานกว่า 20 ปี เมื่อลงทุนติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ ครั้งแรก อาจจะไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีกต่อไป

การใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานความร้อนของแสงอาทิตย์ ซึ่งระบบจะมีการเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์ในช่วงรังสีคลื่นสั้น เพื่อให้เป็นพลังงานความร้อนผ่านตัวเก็บรังสีอาทิตย์ ซึ่งจะอาศัยหลักการเบื้องต้นของแสง ซึ่งเมื่อมีการตกกระทบวัตถุใดๆ ก็จะเกิดปรากฏการณ์เชิงแสงหลากหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นการดูดกลืนแสง การเปล่งแสง, และการสะท้อนแสง รวมถึงการส่องผ่านโดยวัสดุต่างชนิดกันจะมีสมบัติเชิงแสงต่างกัน ซึ่งในการเลือกวัสดุที่มีสมบัติเชิงแสงที่เหมาะสม สามารถนำมาสร้างเป็นระบบทำความร้อน ทำให้ใช้ประโยชน์ได้ในหลากหลายลักษณะ อย่างการผลิตน้ำร้อนและการสร้างความอบอุ่นในอาคารบ้านเรือนที่อยู่ในเขตหนาว กระบวนการอบแห้ง และแม้แต่การผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งการใช้ประโยชน์ของพลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์เพื่อทำความร้อน มีทึกเป็นหลักฐานครั้งแรกในปี ค.ศ. 1774 จากนักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ อังตวน ลาวัวซิเย เขาเป็นผู้ประดิษฐ์เครื่องจักรที่ใช้รวมแสงอาทิตย์เพื่อเป็นการให้ความร้อนในการทดลองทางเคมี

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานของแสงและเป็นพลังงานของความร้อนที่แผ่รังสีมาจากดวงอาทิตย์ โดยพลังงานจากแสงอาทิตย์แบ่งออกเป็น พลังงานที่เกิดจากแสง และพลังงานที่เกิดจากความร้อน ซึ่งการยำรูปแบบพลังงานของแสง อาทิตย์มาใช้งานในแต่ละแบบจะขึ้นอยู่กับวิธีการจับพลังงานแสง ที่จะทำให้เกิดการแปรรูปให้เป็นพลังงานอีกรูปหนึ่ง และ

การแจกจ่ายพลังงานที่ได้ใหม่เป็นรูปแบบเรียกว่า แอคทีพโซลาร์ เป็นการใช้วิธีการของ โฟโตโวลตาอิคส์ เพื่อจับและเปลี่ยนพลังงานของแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าหรือเป็นพลังงานความร้อนโดยตรง ส่วนอีกรูปแบบหนึ่งก็คือ พาสซีฟโซลาร์ ซึ่งจะเป็นวิธีการใช้ประโยชน์ทางอ้อม และมีการออกแบบอาคารในประเทศที่มีอากาศหนาวให้รับแสงแดดได้เต็มที่ ซึ่งอาจจะมีการติดตั้งวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิ เพื่อปรับสมดุลของอากาศในอาคาร เป็นการติดตั้งวัสดุที่มีคุณสมบัติกระจายแสง หรือมีการออกแบบในพื้นที่ว่างให้ อากาศได้หมุนเวียนโดยธรรมชาติ