ใกล้ความจริง! "โรงไฟฟ้าบนอวกาศ" ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ส่งกลับมาใช้บนโลก

แนวคิดการพัฒนา ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จากสถานีอวกาศ (Space-based Solar Power Station: SSPS) เป็นแนวทางหนึ่งที่ได้รับความสนใจจากหลายประเทศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จากสถานีอวกาศถูกเสนอแนวคิดขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1968 (หนึ่งปีก่อนที่ภารกิจอพอลโล 11 จะสามารถลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์) โดย ดร. Peter Glaser นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรด้านอวกาศชาวสหรัฐอเมริกา

หลักการของการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จากสถานีอวกาศ (SSPS)

ดร. Peter ได้เสนอแนวคิดการผลิตไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จากดาวเทียมในวงโคจรและส่งพลังงานที่ผลิตได้กลับมายังพื้นผิวโลก โดยระบบ SSPS จะแปลงพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศ จากดาวเทียมหรือสถานีอวกาศที่อยู่ในวงโคจรพ้องคาบโลก (Geosynchronous orbit: GSO) หรือวงโคจรประจำที่/วงโคจรค้างฟ้า (Geostationaryorbit: GEO) มาเป็นพลังงานไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าที่ได้จะถูกนำไปเปิดระบบรังสีไมโครเวฟหรือเครื่องยิงเลเซอร์เพื่อส่งพลังงานกลับมายังสถานีรับพลังงานภาคพื้นโลก (Rectifying antenna: Rectenna) ซึ่งจะเชื่อมต่อกับระบบแปลงสัญญาณพลังงานและระบบสายส่งไฟฟ้าต่อไป

หลายประเทศสนใจและความสำคัญต่อการพัฒนา SSPS

• ประเทศจีน ที่ประกาศจะเริ่มดำเนินการติดตั้งระบบ SSPS ขนาด 1 MW ที่ระดับความสูง 400กม. ในระยะวงโคจรระดับต่ำ ระยะแรกในปี ค.ศ. 2028
• สหราชอาณาจักร กำลังพิจารณาข้อเสนองบประมาณจำนวน 16,000 ล้านปอนด์ ในการก่อสร้างระบบ SSPS ขนาด 2 GW ในปี ค.ศ. 2040 ซึ่งจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ SSPS ประมาณ 1.7 กม. และสถานีรับสัญญาณแบบ off-shoreขนาด 6.7 x 13 กม. 
• สหรัฐอเมริกา ได้วิจัยและพัฒนาแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเบาประสิทธิภาพสูงแบบ Sandwich เพื่อใช้สำหรับภารกิจก่อสร้าง SSPS โดยเฉพาะ รวมไปถึงการทดสอบระบบเสาส่งสัญญาณบนเครื่องบิน X37B และองค์การ NASA รวมถึงกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา ได้เริ่มให้ความสนใจอย่างจริงจังในหลักการและความเป็นไปได้ของระบบ SSPS 

การผลิต “พลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศ”  ใกล้ความเป็นจริงอีกก้าว

Space Solar สตาร์ทอัพจากสหราชอาณาจักร ได้ทดสอบอุปกรณ์ส่งสัญญาณแบบพิเศษที่สามารถส่งพลังงานไร้สายได้รอบทิศทาง 360 องศา ซึ่งมีความสำคัญต่อโรงไฟฟ้าในอวกาศในอนาคต เนื่องจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์และโลกเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเมื่อโลกหมุนรอบตัวเอง

อุปกรณ์นี้เป็นส่วนสำคัญของแนวคิดโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ CASSIOPeiA ที่พัฒนาโดย Space Solar ซึ่งคาดว่าจะสามารถขึ้นสู่อวกาศได้ภายใน 10 ปี และผลิตพลังงานสะอาดระดับกิกะวัตต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนโลก

CASSIOPeiA จะอยู่ในวงโคจรค้างฟ้าที่ระดับความสูง 36,000 กม. เหนือพื้นโลก ซึ่งทำให้ดูเหมือนลอยนิ่งอยู่เหนือพื้นที่เดิม แม้อุปกรณ์ต้นแบบมีขนาดเล็กเพียง 1.5 ฟุต (0.5 เมตร) แต่ตามแผนแล้ว CASSIOPeiA จะมีโครงสร้างโมดูลาร์ขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.7 กิโลเมตร ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่น้ำหนักเบาและกระจกชุดหนึ่งที่รวบรวมแสงแดด ซึ่งจะประกอบขึ้นในวงโคจรโดยหุ่นยนต์ ส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกส่งขึ้นไปด้วยจรวด Starship ของ SpaceX ถึง 68 ครั้ง เพื่อส่งส่วนประกอบทั้งหมดขึ้นสู่อวกาศ

CASSIOPeiA สามารถผลิตพลังงานได้ 24 ชั่วโมงทุกวัน ต่างจากโรงไฟฟ้าบนโลกที่ทำงานเฉพาะกลางวันและได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ พลังงานที่ผลิตได้จะถูกแปลงเป็นคลื่นวิทยุความถี่สูงยิงลงมายังโลก แล้วจึงเปลี่ยนกลับเป็นไฟฟ้า

การสาธิตยังได้ทดสอบระบบชี้ตำแหน่งที่แม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าคลื่นจะไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยต่อมนุษย์ที่อาศัยอยู่รอบๆ สถานีรับสัญญาณ

นักวิจัยคาดว่าโรงงาน CASSIOPeiA แห่งเดียวสามารถจ่ายไฟให้บ้านเรือนได้กว่า 1 ล้านหลัง และแม้ว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศจะสร้างยาก แต่ก็มีประสิทธิภาพสูงกว่าโรงไฟฟ้าบนโลกถึง 13 เท่า เพราะไม่มีก๊าซในบรรยากาศมาบดบังแสงอาทิตย์

ที่มา

• space
• webkc.dede
• internationalelectric