อุตสาหกรรมอวกาศเต็มไปด้วยความเคลื่อนไหวที่น่าตื่นเต้น ล่าสุดญี่ปุ่นและจีน ผู้นำด้านเทคโนโลยีอันดับต้น ๆ ของโลก กำลังเดินหน้าสู่เป้าหมายสำคัญ คือการทำ ‘โซลาร์ฟาร์มบนอวกาศ’ เพื่อส่งสัญญาณพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศสู่โลกในอีกไม่ช้านี้
โดยเป็นความก้าวหน้าที่ตามหลังความสำเร็จของวิศวกรจากสหรัฐอเมริกาเพียงสองปี การพัฒนานี้อาจเปิดทางสู่การสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ ซึ่งจะเป็นกุญแจสำคัญในการเสริมสร้างพลังงานทดแทนและลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในยุคที่โลกต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ
ญี่ปุ่น เตรียมส่งพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศสู่โลก ภายในปี 2025
องค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) กำลังก้าวสู่ขั้นตอนสำคัญในการทดสอบการใช้พลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศในปี 2025 นี้ โครงการนี้ต่อยอดจากความสำเร็จในการทดสอบเบื้องต้นเมื่อปี 2015 ที่สามารถส่งพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศกลับมายังโลกได้
รายละเอียดโครงการ
- ดาวเทียมขนาดเล็กน้ำหนักประมาณ 180 กิโลกรัม จะถูกส่งขึ้นไปที่ระดับความสูง 400 กิโลเมตร
- จะผลิตพลังงานประมาณ 1 กิโลวัตต์ (พอเพียงสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กในบ้าน)
- ใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาด 2 ตารางเมตร เพื่อชาร์จแบตเตอรี่
- พลังงานจะถูกแปลงเป็นคลื่นไมโครเวฟและส่งกลับมายังเสาอากาศบนโลก
ข้อท้าทายสำคัญคือดาวเทียมเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก (28,000 กม./ชม.) ทำให้ต้องมีเสาอากาศรับสัญญาณกระจายในระยะ 40 กิโลเมตร ห่างกัน 5 กิโลเมตร เพื่อรับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบส่งกำลังจะใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที และต้องใช้เวลาหลายวันในการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่
ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศ
- แผงโซลาร์เซลล์สามารถรับแสงอาทิตย์ได้เต็มที่โดยไม่มีผลกระทบจากเมฆหรือการหมุนของโลก
- สามารถสร้างแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ได้เกือบไม่จำกัด เนื่องจากพื้นที่อวกาศกว้างใหญ่
ญี่ปุ่นได้ลงทุนในโครงการนี้มาตั้งแต่ปี 2009 ด้วยงบประมาณรวมกว่า 21,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 7 แสนล้านบาท) โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแหล่งพลังงานทดแทนที่ยั่งยืนในอนาคต อย่างไรก็ตาม การผลิตพลังงานในระดับเชิงพาณิชย์ (1 กิกะวัตต์) คาดว่าจะมีต้นทุนสูงถึง 7,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 243,000 ล้านบาท)
ทั้งนี้ รัฐบาลญี่ปุ่นยังไม่ได้เปิดเผยรายละเอียดอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับแผนการก่อสร้าง ขนาด และกำลังการผลิตพลังงานที่จะใช้งานในปี 2025
จีนเตรียมสร้างสถานีเก็บพลังงาน ทำโซลาร์ฟาร์มบนอวกาศ
ขณะที่ประเทศมหาอำนาจอย่าง จีน ก็ไม่น้อยหน้า เตรียมสร้างสถานีเก็บพลังงาน ทำโซลาร์ฟาร์มบนอวกาศ เพื่อส่งพลังงานกลับมาใช้งานบนพื้นโลก ภายในปี 2025 ไปเมื่อวันที่ 20 กุมภาพันธ์ ที่ผ่านมา ล่าสุดมีข่าวอัพเดตเกี่ยวกับเรื่องนี่ โดยไชนาเดลีสื่อหนังสือพิมพ์จากจีน ได้รายงานเมื่อวันที่ 9 มีนาคมที่ผ่านมา ระบุจีนได้เริ่มก่อสร้างอาคารเพื่อการทดลองตามแนวคิดนี้แล้วที่เมืองฉงชิ่ง ทางตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศ บนพื้นที่กว่า 33 เอเคอร์ ด้วยทุนสนับสนุนเริ่มต้นที่ 15 ล้านเหรียญฯ ทั้งนี้เพื่อทำการทดสอบหาวิธีการที่ดีที่สุดในการส่งพลังงานจากวงโคจรในห้วงอวกาศรอบโลก
สาระสำคัญของโครงการ
- จีนได้เริ่มก่อสร้างอาคารทดลองที่เมืองฉงชิ่ง บนพื้นที่กว่า 33 เอเคอร์ ด้วยเงินลงทุนเริ่มต้น 15 ล้านเหรียญสหรัฐ
- เป้าหมายคือการทดสอบวิธีการส่งพลังงานจากอวกาศกลับมายังโลก
- แนวคิดหลักคือการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนดาวเทียมในวงโคจร เพื่อเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และส่งกลับมาเป็นกระแสไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมง
การทดลองที่กำลังดำเนินการ
- จะมีการปล่อยบอลลูน 4-6 ลูกที่เชื่อมต่อกันที่ความสูง 1,000 เมตร
- บอลลูนจะรวบรวมแสงอาทิตย์และแปลงเป็นไมโครเวฟ ก่อนส่งกลับมายังสถานีภาคพื้นดิน
- หากสำเร็จ จะมีการทดสอบในชั้นสตราโตสเฟียร์ต่อไป
- คาดว่าจะมีโรงไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงภายในปี 2040
ความท้าทายสำคัญ
- ข้อจำกัดในการส่งพลังงานผ่านไมโครเวฟ (ปัจจุบันทำได้ในระยะประมาณ 100 เมตร)
- ต้องพัฒนาวิธีส่งพลังงานที่ปลอดภัย ไม่ทำให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
- ต้องลดน้ำหนักของแผงโซลาร์เซลล์ที่จะส่งขึ้นไปในอวกาศ โดยยังคงประสิทธิภาพไว้
- ต้องใช้เงินลงทุนมหาศาล (ดาวเทียมแต่ละดวงมีราคาหลายพันล้านดอลลาร์)
สำหรับแนวคิดการนำพลังงานแสงอาทิตย์จากห้วงอวกาศมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับมนุษยชาติที่กำลังมีความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลในอีก 50 ปีข้างหน้านั้น ไม่ได้มีเฉพาะจีนเท่านั้นที่พยายามหาความเป็นไปได้นี้ แต่สหรัฐอเมริกาเองก็กำลังศึกษาอยู่เช่นเดียวกัน โดยแนวคิดการผลิตไฟฟ้าในห้วงอาวกาศนี้ เริ่มเกิดขึ้นครั้งแรกตั้งแต่ในช่วงทศวรรษ 1970 เมื่อ ปีเตอร์ กลาเซอร์ วิศวกรการบินและอวกาศของอเมริกา เสนอในปี 1968 แต่ก็ต้องยกเลิกไปในช่วงทศวรรษ 1990 เนื่องจากระบบมีความซับซ้อนมากเกินไป แต่วันนี้โซลาร์เซลล์พัฒนาศักยภาพมากขึ้น ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีระบบการถ่ายทอดสัญญาณแบบไร้สายก็ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้นเช่นกัน แนวคิดดังกล่าวจึงได้เริ่มกลับมาได้รับความนิยมอีกครั้ง
พลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศ ผลิตไฟฟ้าได้ 2,000 กิกะวัตต์
จอห์น แมนดินส์ นักฟิสิกส์อเมริกา อดีตหัวหน้าคณะศึกษาวิจัยของนาซ่า เปิดเผยว่า ทางหนึ่งที่จะผลิตไฟฟ้าจากแสงแดดในห้วงอวกาศ คือการส่ง “ฝูงดาวเทียม” นับหมื่นดวงขึ้นสู่วงโคจร และให้แต่ละดวงเชื่อมโยงกันและกัน อยู่ประจำตำแหน่งที่ฝูงดาวเทียมเรียงกันเป็นรูปกรวย ที่ระดับความสูง 35,400 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก แต่ละดวงจะถูกเคลือบด้วยแผงโซลาเซลล์ เพื่อเปลี่ยนพลังงานจากแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้าที่ได้จะถูกเปลี่ยนอีกครั้งให้อยู่ในรูปของพลังงานไมโครเวฟ แล้วยิงเป็นลำลงมายังสถานีรับภาคพื้นดิน ซึ่งเป็นศูนย์รวมของเครือข่ายสายไฟฟ้าขนาดมหาศาล ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 6.4 กิโลเมตร ซึ่งเหมาะที่จะติดตั้งไว้เหนือทะเลสาบหรือพื้นที่รกร้างในทะเลทราย เพื่อเปลี่ยนพลังงานไมโครเวฟกลับไปเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกครั้ง และแจกจ่ายไปตามเครือข่ายอีกต่อหนึ่ง
แมนคินส์ เชื่อว่า ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศตามแนวความคิดดังกล่าว จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ราว 2,000 กิกะวัตต์ ได้ต่อเนื่องตลอดเวลา ซึ่งถือเป็นปริมาณมหาศาล เมื่อเทียบกับสถานีไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนพิ้นโลกที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน ที่ผลิตไฟฟ้าได้เพียง 1.8 กิกะวัตต์เท่านั้น
โครงการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ สะท้อนให้เห็นว่า การหาแหล่งพลังงานทดแทนเพื่อนำมาใช้ทดแทนพลังงานฟอสซิลที่กำลังจะหมดไปในอนาคตอันใกล้นี้ นับเป็นเรื่องสำคัญที่หลายประเทศให้ความสนใจ และนำไปสู่การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่รองรับการผลิตพลังงานทดแทนดังกล่าวให้เพียงพอต่อความต้องการและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
อ้างอิง
https://www.space.com/japan-space-based-solar-power-demonstration-2025
https://www.sanook.com/campus/1376873/
https://www.vietnam.vn/th/nhung-su-kien-khoa-hoc-vu-tru-noi-bat-nam-2024
https://www.sdthailand.com/2021/08/based-solar-power-station/
บทความอื่น ที่น่าสนใจ
