พลังงาน : โรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์ลอยน้ำจะรับมือกับคลื่นกลางทะเลได้ไหม

อินโดนีเซียเป็นชาติที่มีเกาะมากกว่า 10,000 แห่ง ดังนั้นการจัดหาพลังงานไฟฟ้าให้แก่คนทั้งประเทศจึงเป็นความท้าทายอย่างมาก

ประชาชนกว่า 1 ล้านคน ไม่ได้เชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าเลย

"คนเหล่านั้นที่ไม่มีไฟฟ้า ใช้ชีวิตอยู่ตามเกาะที่อยู่ห่างไกล ดังนั้นกรณีนี้จึงยากที่จะต่อสายไฟไปให้พวกเขา และยากในการติดตั้งทางออกอื่น ๆ ที่มีราคาแพงอย่าง กังหันลม" หลัวเฟิง หวง อาจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่มหาวิทยาลัยแครนฟิลด์ (Cranfield University) กล่าว

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นทางเลือกในการทำให้เกาะเหล่านั้นมีพลังงานไฟฟ้าใช้ และมีราคาถูกลงในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมา องค์กรพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency--IEA) ระบุว่า พลังงานแสงอาทิตย์กำลังจะเป็นทางเลือกที่ถูกที่สุดสำหรับโรงไฟฟ้าแห่งใหม่

แต่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ หรือ โซลาร์ฟาร์ม ใช้พื้นที่มาก โดยพื้นที่เหล่านี้อาจจะดีกว่าหากนำไปใช้เป็นที่อยู่อาศัย เพาะปลูก และทำธุรกิจ

ดังนั้นบรรดานักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังศึกษาวิธีการต่าง ๆ ในการติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นผิวทะเล เพื่อให้พลังงานไฟฟ้าแก่คนที่อยู่บนชายฝั่งใกล้เคียง

"แผงโซลาร์ลอยน้ำสะดวกมาก เพราะคุณแค่นำไปติดไว้บนน้ำ และถ้าต้องการไฟเพิ่ม คุณก็สามารถเพิ่มแผงโซลาร์ได้" นายหวง กล่าว

ปัจจุบันมีการใช้แผงพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำแล้วหลายแห่งทั่วโลก แต่อยู่ในทะเลสาบ ไม่ใช่ทะเล

เหตุผลก็คือ คลื่นอาจจะซัดท่วมแผงพลังงานแสงอาทิตย์และทำให้เกิดความเสียหายได้ง่าย

แต่กำลังมีการวิจัยและการทดสอบเพื่อหาหนทางในการทำให้แผงพลังงานแสงอาทิตย์อยู่ในสภาพสมบูรณ์ และทำงานได้ในสภาพคลื่นลมแรง

ยกตัวอย่าง โซลาร์ดั๊ก (SolarDuck) บริษัทของเนเธอร์แลนด์และนอร์เวย์ กำลังร่วมกับ RWE บริษัทด้านพลังงานของเยอรมนีในการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำที่โรงไฟฟ้าพลังงานลมทะเลเหนือ

ทางบริษัทระบุว่า โรงไฟฟ้านี้จะเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยสามารถผลิตไฟฟ้าให้บ้านเรือนได้ 200-300 หลัง

แผงพลังงานแสงอาทิตย์จะตั้งอยู่บนแท่นที่ยกตัวสูงจากผิวน้ำหลายเมตร โรงไฟฟ้าแห่งนี้ซึ่งมีกำหนดจะใช้งานในปี 2026 จะใช้สายเคเบิลที่มีอยู่แล้วของโรงไฟฟ้าพลังงานลมในการส่งไฟฟ้ากลับขึ้นไปบนฝั่ง

ขณะที่ โอเชียน ซัน (Ocean Sun) ได้พัฒนาแท่นลอยน้ำ ซึ่งจะใช้ในการวางแผงพลังงานแสงอาทิตย์ โดยจะมีความยืดหยุ่นขณะที่คลื่นพัดผ่านด้านล่าง

เบอร์กี บียอร์นเน็กเลตต์ ประธานเจ้าหน้าที่บริหารและผู้ก่อตั้งโอเชียน ซัน กล่าวว่า แท่นลอยน้ำช่วยต้านทานคลื่นและป้องกันการทำให้คลื่นแตก

เขากล่าวว่า เมื่อแผงพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งอยู่ในแนวราบ แรงที่กระทำต่อพวกมันจะหายไป การอยู่ใกล้กับน้ำทะเลทำให้เซลล์เย็นลง ซึ่งช่วยทำงานได้ดีขึ้น

ทั้งโอเชียน ซัน และโซลาร์ดั๊ก กำลังหาทางตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ติดกับโรงไฟฟ้ากังหันลม ซึ่งจะช่วยให้การส่งกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องขึ้นในช่วงที่ไม่มีลมพัด

นายหวงกล่าวว่า ทั้งสองวิธีนี้มีจุดอ่อน การยกแผงพลังงานแสงอาทิตย์ให้อยู่เหนือผิวน้ำทะเล ทำให้ระบบของโซลาร์ดั๊กอาจจะมีราคาแพงกว่าได้

"ถ้าคุณยกมันขึ้น คุณต้องมีการรองรับที่แข็งแรง ดังนั้นมันจะทำให้คุณต้องใช้เงินมาก" เขากล่าว

โซลาร์ดั๊ก โต้แย้งข้อกล่าวอ้างนี้

คูน เบอร์คิร์ส ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของโซลาร์ดั๊ก กล่าวว่า ในทุกขั้นตอนของกระบวนการออกแบบ ทางบริษัทคำนึงถึงการนำเทคโนโลยีไปใช้ได้ด้วยค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่แข่งขันได้

"เราสามารถปรับเทคโนโลยีให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในพื้นที่ เพื่อหาจุดสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างผลการปฏิบัติงานและต้นทุน" เขากล่าวเพิ่มเติม

ส่วนระบบของโอเชียน ซัน นายหวงไม่เชื่อว่า แนวทางนี้จะปกป้องแผงพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ให้ได้รับความเสียหายจากคลื่นได้เพียงพอ

นายบียอร์นเน็กเลตต์ ยอมรับว่า ระบบของบริษัทของเขาอาจจะไม่เหมาะสมกับทะเลเหนือ (North Sea) ที่มีคลื่นสูง 9 เมตร แต่เขากล่าวว่า ระบบนี้รอดจากไต้ฝุ่นระดับ 4 ได้ ระหว่างการทดสอบในอ่างเก็บน้ำแห่งหนึ่ง

"เราเชื่อว่า สถานที่ต่าง ๆ ที่อยู่ใกล้ชายฝั่ง ที่มีคลื่นลมสงบกว่า น่าดึงดูดใจมากกว่า" เขากล่าว

ทีมงานของนายหวงที่มหาวิทยาลัยแครนฟิลด์ กำลังศึกษาการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทางเลือกนอกชายฝั่ง ซึ่งเขาบอกว่า มีความทนทานและราคาถูกกว่า

การที่มีหุ้นส่วนทางการค้าและวิชาการอยู่ในอินโดนีเซีย พวกเขาหวังว่า จะติดตั้งระบบสาธิตการใช้งานในมหาสมุทรอินเดียภายในเวลา 12 เดือน

ระบบนี้มีชื่อว่า โซลาร์2เวฟ (Solar2Wave) ซึ่งจะมีกำแพงกั้นน้ำลอยน้ำติดตั้งอยู่ที่ต้นทางที่คลื่นซัดเข้ามา นายหวงกล่าวว่า วิธีนี้ช่วยลดระดับความสูงของคลื่นลงได้ 90%

จากนั้นคลื่นที่ลดลงจะเคลื่อนผ่านเขตกันกระแทก ซึ่งเป็นบริเวณเล็ก ๆ ที่มีแนวกั้นโดยรอบ และจะช่วยลดความแรงของคลื่นลงอีกก่อนที่จะกระแทกกับแผงพลังงานแสงอาทิตย์

กุญสำคัญคือการทำให้กำแพงกั้นน้ำมีราคาถูก "ความเสียหายต่าง ๆ จะเกิดขึ้นที่ส่วนกำแพงกั้นน้ำ ซึ่งมีราคาถูก เปลี่ยนและดูแลรักษาง่าย" นายหวง กล่าว

แม้ว่าค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษาโซลาร์ฟาร์มในทะเลจะสูง แต่ในหลายกรณี โซลาร์ฟาร์มเช่นนี้เป็นหนทางเดียวที่จะจัดหาพลังงานหมุนเวียนส่งไปยังพื้นที่ที่อยู่ห่างไกลและมีประชากรอาศัยอยู่หนาแน่นของโลกบางแห่ง

"ยกตัวอย่าง ในสิงคโปร์ ค่าที่ดินสูงมากและพวกเขาได้ใช้ประโยชน์จากพื้นที่บนหลังคาส่วนใหญ่แล้ว" นายบียอร์นเน็กเลตต์ กล่าว

"ถ้าพวกเขาสามารถใช้ประโยชน์จากพื้นผิวทะเลนอกสิงคโปร์ มันจะเป็นวิธีเดียวที่ทำให้ได้พลังงานหมุนเวียนที่ราคาไม่แพงเกินไป สถานการณ์คล้ายคลึงกันนี้เกิดขึ้นเกิดขึ้นในพื้นที่ขนาดใหญ่หลายแห่งในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้เช่นกัน"

อาจจะมีการตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไกลออกไปในทะเล เพื่อใช้เป็นจุดเติมเชื้อเพลิงให้กับเรือไฟฟ้าได้

หลัวเฟิง หวง จากมหาวิทยาลัยแครนฟิลด์ กล่าวว่า มีศักยภาพอีกมาก "ทุกคนต้องการแก้ปัญหานี้ ดังนั้นเราจึงทำงานกันค่อนข้างหนักและเหมือนกับเป็นการแข่งขันกันเพื่อดูว่า ใครสามารถนำเสนอการออกแบบที่ประสบความสำเร็จได้ก่อน"