เป็นที่ยอมรับว่าการติดตั้ง “แผงโซลาร์เซลล์” กับอาคารบ้านเรือนจะเป็นการลงทุนที่ “คุ้มค่า” ในระยะยาวกับเจ้าของอาคาร แต่ด้วยอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ในประเทศภูมิภาคเขตร้อนที่มีเพียง 20-25 ปี ขณะที่ต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ทำให้คาดการณ์ว่าประเทศไทยจะต้องรับมือกับ “ขยะแผงโซลาร์เซลล์” ที่จะเกิดขึ้นพร้อมๆ กันในปริมาณมหาศาลในอีก 20-25 ปีข้างหน้าอย่างแน่นอน
ดังนั้นหากมีวิธีการที่จะช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้ให้นานขึ้น นอกจากจะเป็นประโยชน์กับผู้ใช้งานโดยตรงแล้ว ยังทำให้ปริมาณของแผงโซลาร์เซลล์ที่เลิกใช้งานในแต่ละปี มีจำนวนลดน้อยลง และไม่เป็นขยะพร้อมๆ กันในช่วง 20-25 ปีข้างหน้า นำไปสู่การจัดการกับขยะกลุ่มนี้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสม และมีผลเสียกับสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด
ด้วยเหตุนี้ “คูลเลอร์วอทิ่ง จงเย็นลงนะเจ้าโซลาร์” ระบบที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของโซลาร์เซลล์หรือโซลาร์พาแนล จึงได้รับการพัฒนาขึ้น โดยกลุ่มนักศึกษาชั้นปีที่ 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 โดยมีอาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข และอาจารย์ปิติวุฒญ์ ธีรกิตติกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา โดยจัดแสดงผลงานภายใต้กิจกรรม FIBO DEMO DAY เมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมา
ลลิดา เตชะวิโรจน์อุดม หัวหน้าทีมฯ กล่าวว่า ผลงานชิ้นนี้เกิดขึ้นจากหัวข้อโปรเจกต์เกี่ยวกับการลด Waste ซึ่งพวกเราเห็นว่าในปัจจุบันและแนวโน้มในอนาคตการใช้ Solar Panelหรือแผงโซลาร์เซลล์เป็นหนึ่งในทางเลือกของพลังงานสะอาดที่กำลังได้รับความนิยม พวกเราจึงสนใจหาวิธี หรือนวัตกรรมที่จะมาช่วยยืดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์
พีรวัส สันติเฟื่องกุล กล่าวเสริมว่า การที่อายุการใช้งานของตัวแผงโซลาร์เซลล์ลดลง เกิดจากการมีรอยร้าวเล็กๆ เกิดขึ้นบนแผง ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าลดลง ซึ่งรอยร้าวเหล่านี้มีสาเหตุจากการโก่งตัว (Deflection) หรือการเกิดไมโครแครก (Micro-crack) ที่เกิดบนผิวหน้าแผงมีอุณหภูมิที่สูงเกินไปต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานาน ๆ
ดังนั้นแนวคิดของนักศึกษา FIBO ปี 3 ทีมนี้ก็คือ หาวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิบนของแผงโซลาร์เซลล์พร้อมกับมีกลไกการลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ให้ลดลง (กรณีที่ตรวจพบว่าอุณหภูมิสูงเกินไป) ความคิดนี้จะประกอบด้วย 2 ระบบ คือ ระบบควบคุมอุณหภูมิโดยใช้น้ำ (Water Cooling) และการตรวจความผิดพลาดของการทำงานด้วย I-V Curve
เนื่องจากอุณหภูมิเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่สำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสร้างไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ (นอกเหนือจากความเข้มของแสง) โดยแผงโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส และจะมีประสิทธิภาพลดลง 0.5% ทุกอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก 1 องศาเซลเซียส ที่สำคัญคือ หากอุณหภูมิบนแผง สูงเกิน 50 องศาเซลเซียส ตัวแผงมีโอกาสที่จะเกิดการโก่งตัว เกิดรอยร้าว หรือปัญหาอื่น ๆ ตามมาได้ สิ่งที่เลือกใช้ควบคุมอุณหภูมิบนแผงคือ “น้ำ”
พีรวัส กล่าวว่า ทีมงานจึงเลือกใช้ “ระบบวอเตอร์คูลลิ่ง” เพื่อควบคุมไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไป โดยใช้น้ำในการระบายความร้อนบนตัวแผงให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งจะมีการวัดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงทุก 15 นาที หากพบว่าอุณหภูมิหน้าแผงสูงกว่า 45 องศาเซลเซียส ก็จะทำการเปิดระบบให้น้ำให้ไหลผ่านด้านบนของแผง จนอุณหภูมิลดลงมาที่ 40 องศาเซลเซียสก็จะหยุดจ่ายน้ำ
“โดยทั่วไปแผงโซลาร์เซลล์ในต่างประเทศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีอายุการใช้งานประมาณ 30-35 ปี ขณะที่แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานในประเทศไทยซึ่งอากาศร้อนกว่า มีอายุการใช้งานประมาณ 20-25 ปี ซึ่งหากเทคนิคของเราสามารถช่วยยืดอายุแผงโซลาร์เซลล์ในบ้านเราได้ จะช่วยลดปริมาณขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้อีกทางหนึ่ง” พีรวัส กล่าว
ลลิดา กล่าวเสริมว่า นอกเหนือจากระบบตรวจวัดและระบบควบคุมอุณหภูมิบนแผงโซลาร์เซลล์แล้ว ยังนำ “I-V Curve” มาใช้ในการตรวจสอบข้อมูลแผงโซลาร์เซลล์ทั้งระบบแบบ Real Time ซึ่งทันทีที่พบความผิดปกติของแผงตัวใด ก็จะมีการตัดการเชื่อมต่อการส่งกระแสไฟฟ้าของแผงนั้นออกจากระบบ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายเพิ่มขึ้น เพราะหลายกรณีหากฝืนใช้งานต่อก็จะเป็นผลเสียกับตัวระบบไปด้วย โดยจะมีการแจ้งตำแหน่งของแผงที่ทำงานผิดปกติให้เจ้าของหรือผู้ควบคุมระบบทราบต่อไป
อาจารย์บวรศักดิ์ สกุลเกื้อกูลสุข รองผู้อำนวยการฝ่ายวิชาการ และประธานหลักสูตรวิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ FIBO มจธ. กล่าวว่า แม้ว่าผลงาน “นวัตกรรมยืดอายุการใช้งาน Solar Panel” ของนักศึกษาชิ้นนี้จะเป็นเพียงตัวต้นแบบ แต่มองว่าสิ่งที่นักศึกษากลุ่มนี้นำเสนอนั้น มีศักยภาพและเป็นการทำโจทย์ที่แตกต่างจากกลุ่มอื่น และมีความน่าสนใจที่สามารถเอาไปประยุกต์หรือต่อยอดให้มีประสิทธิภาพสูงได้