การผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์

การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนิยมนำมาใช้ในรูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่แล้ว ยังมีการคิดค้นเทคโนโลยีนำความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Thermal Process) มาผลิตไฟฟ้าด้วย ซึ่งมีลักษณะการทำงานคล้ายแว่นขยาย โดยใช้อุปกรณ์รับแสง เช่น กระจกหรือวัสดุสะท้อนแสงและหมุนตามดวงอาทิตย์ เพื่อรวบรวมความร้อนจากแสงอาทิตย์มาไว้ที่จุดเดียวกัน หรือที่เรียกว่า ระบบความร้อนรวมศูนย์ ทำให้เกิดความร้อนสูง ส่งผ่านไปยังตัวกลาง เช่น น้ำหรือน้ำมัน แล้วนำน้ำหรือน้ำมันที่ร้อนไปหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไป

ระบบความร้อนแบบรวมศูนย์นี้ ปัจจุบันยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากนัก เนื่องจากต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจะสูงกว่าการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตไฟฟ้าได้จากรังสีตรงเท่านั้น เช่น แสงอาทิตย์จากทะเลทราย ดังนั้น ระบบผลิตไฟฟ้าจากความร้อนแสงอาทิตย์จึงไม่เหมาะกับประเทศไทย เพราะแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็นรังสีกระจายและมีเมฆมาก

การผลิตไฟฟ้าจากความร้อนแสงอาทิตย์สามารถแบ่งได้ 3 ประเภทหลักๆ ตามกระบวนการรวบรวมความร้อนให้กับตัวกลาง ก่อนนำไปหมุนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า ได้แก่

ระบบรางพาราโบลิค (Parabolic Through) ประกอบด้วยรางยาว โค้งมิติเดียวเป็นตัวรับแสง ติดตั้งอยู่บนระบบหมุนตามดวงอาทิตย์แกนเดียว ทำหน้าที่รวมแสงอาทิตย์ให้สะท้อนไปยังท่อที่ขนานกับแนวราง เพื่อถ่ายเทความร้อนให้ของเหลว (น้ำหรือน้ำมัน) ที่ไหลผ่านท่อ ทำให้ของเหลวนั้นกลายเป็นไอและไปขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า หากในช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์ การผลิตไอน้ำจะใช้พลังงานจากก๊าซธรรมชาติเข้ามาช่วยเสริม

ระบบหอคอย (Power Tower) ประกอบด้วยตัวรับความร้อนที่ติดตั้งอยู่กับที่ตั้งบนหอคอย ที่ล้อมรอบด้วยแผงกระจกขนาดใหญ่จำนวนมาก เรียกว่า “โฮลิโอสเตท” ซึ่งจะหมุนตามดวงอาทิตย์และสะท้อนแสงไปยังตัวรับความร้อน เพื่อให้ของเหลวที่อยู่ภายในได้รับความร้อนจนระเหยเป็นไอและไปขับเคลื่อนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งระบบนี้ส่วนใหญ่ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและกำลังจะนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ เช่น โรงไฟฟ้า Gemasolar ในเมือง Seville ทางตอนใต้ของประเทศสเปน เป็นต้น

ระบบจานพาราโบลิค (Parabolic Dish) ร่วมกับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (Stirling Engine) จะใช้หลักการแปลงความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานกลเพื่อนำไปผลิตไฟฟ้า โดยจะประกอบด้วยจานรวมแสงแบบพาราโบลิคและเครื่องยนต์สเตอร์ลิงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยทำงานด้วยการส่งผ่านความร้อนของแสงอาทิตย์ ให้กับลูกสูบของเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ที่ติดตั้งบนจุดโฟกัสของจานพาราโบลิค เมื่ออากาศภายในลูกสูบมีอุณหภูมิสูงขึ้นและขยายตัวจนทำให้เครื่องยนต์ทำงานอย่างต่อเนื่อง ส่วนตัวรวมแสงแบบจานพาราโบลิคจะมีผิวสะท้อน โดยประกอบด้วยแผ่นสะท้อนแสงหลายชิ้นประกอบกัน และมีระบบขับเคลื่อนแบบ 2 แกน หมุนตามดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน