ค้นหา

วันพฤหัสบดีที่ 26 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2552

ทำไมเมื่อนำแผงพลังงานแสงอาทิตย์ (solar cell) ไปใช้งานจริงกลางแสงอาทิตย์ จึงทำให้ประสิทธิภาพของแผงเสื่อมลง



ปัญหาพื้นฐานที่นักวิทยาศาสตร์ขบคิดกันมานานกว่า 20 ปี ก็คือว่า ทำไมเมื่อนำแผงพลังงานแสงอาทิตย์ (solar cell) ไปใช้งานจริงกลางแสงอาทิตย์ จึงทำให้ประสิทธิภาพของแผงเสื่อมลง ซึ่งนับเป็นอุปสรรคที่สำคัญต่อการพัฒนาการวิจัย และความต้องการที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าต้นทุนต่ำจากพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ในขณะนี้ ทีมวิจัยของห้องปฏิบัติการเอมส์ (Ames Laboratory) ร่วมกับศูนย์วิจัยไมโครอิเล็กทรอนิกส์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวา ประเทศสหรัฐอเมริกา อาจค้นพบความลับที่แท้จริงของสาเหตุดังกล่าวแล้วครับ นักวิจัยบอกว่า ปกติแล้วหากนำแผงพลังงานแสงอาทิตย์ไปไว้กลางแสงแดดเป็นเวลานานหลายวัน จะทำให้ประสิทธิภาพของแผงลดลงถึงราว 15-20% ทั้งนี้แผงพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ผลิตขึ้นจากซิลิคอนชนิดที่มีรูปร่างไม่แน่นอน และมีการเติมอะตอมของไฮโดรเจนลงไปด้วย (hydrogenated amorphous silicon) จัดเป็นซิลิคอนแบบที่ไม่เป็นผลึก (noncrystalline) โดยสามารถดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้ดีกว่าซิลิคอนแบบเดิม ซึ่งเป็นแบบที่เป็นผลึก (crystalline) และการใช้ซิลิคอนแบบไม่เป็นผลึกนี้ ทำให้สามารถลดขนาดของแผ่นซิลิคอนจากเดิมที่หนาถึงยี่สิบไมครอน ให้เหลือเพียงครึ่งไมครอนได้ ทำให้ประหยัดต้นทุนลงได้มากทีเดียว กระนั้นก็ตาม แม้ว่าซิลิคอนแบบที่ไม่เป็นผลึก จะดูดกลืนแสงได้ดีมาก แต่ก็ถูกทำลายได้ด้วยแสงอาทิตย์ ด้วยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า สเตเบลอร์-รอนสกี (Staebler-Wronski) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ การทดลองครั้งนี้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เข้าช่วย เพื่อหาสาเหตุที่มาของปรากฏการณ์นี้ในระดับอะตอม และหาวัสดุชนิดใหม่ที่อาจนำมาใช้ผลิตแผงพลังงานแสงอาทิตย์ได้ดีกว่า สิ่งที่รู้กันก่อนหน้านี้ก็คือว่า แสงแดดจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับแผ่นซิลิคอนที่มีอะตอมของไฮโดรเจนผสมอยู่ด้วย โดยจะทำให้เกิดพันธะอิสระที่ไม่เสถียร (metastable dangling bond) ขึ้นภายใน เป็นเหมือนกับแขนอิสระที่พร้อมจะจับกับสารอื่นๆ ซึ่งพันธะอิสระที่เกิดขึ้นนี้ จะจับกับอิเล็กตรอน ทำให้ลดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายใน เป็นการลดประสิทธิภาพของแผงพลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับคำถามที่ยังหาคำตอบไม่ได้ก็คือว่า กลไกระดับอะตอมที่ทำให้เกิดพันธะอิสระนี้เป็นอย่างไร ทีมวิจัยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ศึกษาการเรียงตัวของอะตอมซิลิคอนและไฮโดรเจน ทำให้ค้นพบคำตอบดังกล่าว โดยอธิบายการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์ดังกล่าว ด้วยแบบจำลองการรวมตัวแบบสามขั้นตอน (three-step atomistic rebonding model) ผลที่ได้จากแบบจำลองแสดงให้เห็นว่า แสงแดดจะไปกระตุ้นให้เกิดการแตกตัวของพันธะที่ไม่แข็งแรง ระหว่างอะตอมของซิลิคอน จากนั้นจะมีการรวมตัวกันใหม่ของอะตอม แต่จะมีการรวมตัวบางตำแหน่งที่อะตอมของไฮโดรเจนเข้ามาจับแทน ทำให้อิเล็กตรอนถูกทำลายไป ความเข้าใจในปรากฏการณ์ในระดับอะตอมนี้ อาจทำให้ค้นหาวิธีที่จะแก้ไขความบกพร่องนี้ได้ ซึ่งในขณะนี้ทีมวิจัยกำลังพัฒนาวัสดุที่จะใช้ผลิตแผงพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดใหม่อยู่ โดยใช้สารผสมระหว่างซิลิคอนที่มีโครงสร้างต่างกันผสมรวมไว้ด้วยกัน นั่นคือ ใช้กลุ่มของซิลิคอนที่มีโครงสร้างเป็นผลึกที่ละเอียด (nanocrystalline silicon) ฝังไว้ภายในโครงสร้างของซิลิคอนแบบที่ไม่เป็นผลึกแบบเดิม จะช่วยเพิ่มความคงทนต่อแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น ถ้าแก้ไขปัญหาได้จริง ก็คงเป็นที่หวังได้ว่า เราอาจได้ใช้แผงพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และคงช่วยลดต้นทุนค่าใช้จ่ายลงได้บ้าง


ข้อมูลเพิ่มเติม http://www.external.ameslab.gov/News/release/2003rel/solar.html

วันพุธที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2552

การใช้รถแก๊ส LPG ระบบ Mixer


1. การใช้รถแก๊ส LPG ระบบ Mixer
ระบบมิกเซอร์นี้จะมีการลดอากาศที่จะนำไปใช้ในการผสมกับเชื้อเพลิงเพื่อการเผาไหม้ ลงจากเดิมไปประมาณ 60-70 % ทำให้การใช้ระบบน้ำมันในภาพรวมประสิทธิภาพจะแย่ลงกว่าเดิม การสตาร์ทเครื่องยนต์อาจจะติดยากขึ้น (มากน้อยขึ้นอยู่กับสภาพเครื่องยนต์)
1.1 สำหรับเครื่องยนต์ระบบหัวฉีด
การใช้รถเมื่อเครื่องยนต์เย็นควรสตาร์ทรถด้วยน้ำมันวอร์มจนเครื่องยนต์ร้อนขึ้นประมาณ 40-50 องศา จึงเปลี่ยนมาใช้แก๊ส
1.1.1 กรณีใช้สวิทช์อัตโนมัติทั้งเครื่องเย็นหรือร้อนสตาร์ททุกครั้งจะเป็นน้ำมันแล้วจะเปลี่ยนเป็นแก็สโดยอัตโนมัติฉะนั้นเมื่อเครื่องยนต์ติดแล้วด้วยน้ำมันให้กดคันเร่งเร่งรอบให้ได้ประมาณ 2,000-2,500 รอบ ระบบจะเปลี่ยนเป็นแก๊สแล้วค่อยออกรถ ถ้าเครื่องยนต์ยังเย็นอยู่ให้ขับช้าๆ เพื่อวอร์มเครื่องให้ร้อนประมาณ 40-50 องศา จึงจะใช้งานตามปกติ
1.1.2 การเปลี่ยนระบบเชื้อเพลิงกรณีใช้สวิทช์ธรรมดาที่ต้องเลือกใช้ระบบเองโดยการกด/โยกสวิทช์เลือกระบบแบ่งเป็น 2 กรณี คือ ขณะจอด(หยุด) และขณะวิ่ง
1.1.2.1 ขณะจอด(หยุด) เมื่อเครื่องยนต์สตาร์ทติดแล้วให้กดคันเร่งแช่ไว้ให้รอบเครื่องยนต์อยู่ประมาณ 2,000-2,500 รอบ จึงกด/โยกสวิทช์เปลี่ยนระบบแล้วเร่งขึ้นถึง 3,000 รอบ จึงค่อยๆปล่อยคันเร่งให้รอบลดลงถึงรอบเดินเบาปกติแล้วค่อยออกรถ
1.1.2.2 ขณะวิ่งเมื่อต้องการจะเปลี่ยนระบบ ความเร็วรถต้องไม่ต่ำกว่า 50 กม./ชม. สภาพการจราจรต้องไม่ติดขัด รถข้างหน้าสามารถเคลื่อนไปได้โดยไม่ติดไม่ต่ำกว่า 500 ม. ให้ถอนคันเร่งแล้วกด/โยก สวิทช์เปลี่ยนระบบ (2 จังหวะ) สำหรับเปลี่ยนจากน้ำมันเป็นแก๊ส นับเวลา (ในใจ) 2-3 วินาที รอแก๊สมาแล้วค่อยๆกดคันเร่งขึ้นไปใช้งานตามปกติ สำหรับการเปลี่ยนจากแก๊สเป็นน้ำมันให้นับเวลา (ในใจ) 3-7 วินาที เพื่อรอน้ำมันมา (ช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับสภาพเครื่องยนต์ของรถแต่ละคัน) แล้วค่อยๆ กดคันเร่งขึ้นไปใช้งานตามปกติ
1.2 สำรับเครื่องยนต์ระบบคาร์บิวเรเตอร์
การใช้รถเมื่อเครื่องยนต์เย็นควรสตาร์ทรถด้วยน้ำมันวอร์มจนเครื่องร้อนขึ้นประมาณ 40-50 องศา จึงเปลี่ยนมาใช้แก๊ส สำรับรถคาร์บิวฯ ไม่สามารถใช้สวิทช์อัตโนมัติได้
ฉะนั้นการเปลี่ยนระบบเชื้อเพลิงสำหรับรถคาร์บิวฯ ใช้สวิทช์ธรรมดากด/โยกได้อย่างเดียวแต่สามารถเปลี่ยนระบบได้ 2 กรณี เช่นเดียวกับรถเครื่องหัวฉีด ซึ่งทำได้ทั้งขณะจอด(หยุด) และขณะวิ่ง
1.2.1 ขณะจอด (หยุด) เมื่อเครื่องเย็นให้สตาร์ทด้วยน้ำมัน เมื่อเครื่องยนต์ติดแล้วให้วอร์มเครื่องจนได้ความร้อนประมาณ 40 องศา - 50 องศา แล้วกดสวิทช์ไปอยู่ตรงกลาง (OFF) เพื่อหยุดการจ่ายน้ำมัน กดคันเร่งแช่ให้รอบอยู่ประมาณ 2,000-2,500 รอบ
เมื่อเครื่องยนต์สะดุด น้ำมันในคาร์บิวจะหมด ให้กด/โยกสวิทช์ไปใช้แก๊ส แล้วกดคันเร่งต่อให้รอบถึง 3,000 รอบ จึงปล่อยคันเร่งให้รอบลดลง จนถึงรอบเดินเบาปกติ แล้วค่อยออกรถ
เมื่อเครื่องร้อนและน้ำมันไม่มีในคาร์บิว สามารถสตาร์ทแก๊สได้เลย

หมายเหตุ สำหรับเครื่องเย็นและไม่มีน้ำมันในคาร์บิว ถ้าใช้หม้อต้มรุ่นพิเศษที่มีโช้กอัตโนมัติ สามารถสตาร์ทแก๊สได้เลย โดยกดปุ่มสวิทช์โช้กค้างไว้ตอนสตาร์ท เมื่อเครื่องยนต์ติดแล้วจึงปล่อยปุ่มสวิทช์โช้ก กรณีนี้หม้อต้มยังเย็นอยู่จึงควรใช้งานแบบช้าๆ (ไม่ควรออกรถอย่างรวดเร็วทันที) เพื่อเป็นการวอร์มเครื่องยนต์และรักษาหม้อต้ม จนความร้อนเครื่องยนต์ประมาณ 50 องศา จึงใช้งานตามปกติ
1.2.2 ขณะวิ่งเมื่อต้องการเปลี่ยนระบบ ความเร็วรถต้องไม่ต่ำกว่า 50 กม./ชม. สภาพการจราจรต้องไม่ติดขัด รถข้างหน้าสามารถเคลื่อนไปได้โดยไม่ติด ไม่ต่ำกว่า 500 ม.
ขณะใช้น้ำมันจะเปลี่ยนเป็นแก๊ส ให้กด/โยกสวิทช์มาอยู่ตรงกลาง (OFF) เพื่อหยุดน้ำมันในคาร์บิวเรเตอร์ วิ่งไปเรื่อยๆด้วยความเร็วพอเหมาะเมื่อเครื่องยนต์สะดุด น้ำมันจวนจะหมด จึงกด/โยกสวิทช์ไปใช้แก๊สแล้วขับต่อไปได้เลย
ขณะใช้แก๊สจะเปลี่ยนเป็นน้ำมัน ให้ถอนคันเร่งกด/โยกสวิทช์ไปที่น้ำมัน นับเวลา (ในใจ) 3-7 วินาที รอน้ำมันเข้าคาร์บิว (เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์/คาร์บิวของแต่ละคัน) จึงค่อยๆกดคันเร่งดู ถ้าน้ำมันมาแล้วรถจะวิ่งใช้งานได้ตามปกติ