พลังงานแสงอาทิตย์

 

อิทธิพลของดวงอาทิตย์ต่อโลกของเรา

.... ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของสุริยะจักรวาล โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง ซึ่งเป็นบริวารของดวงอาทิตย์ดวงอาทิตย์มีอิทธิพล ต่อโลกและความเป็นอยู่ของมนุษย์มาก ที่สำคัญ ๆ คือ ดวงอาทิตย์ทำให้สภาพภูมิศาสตร์ของโลกแตกต่างกันคือ เขตร้อน เขตอบอุ่น เขตหนาว ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของกระแสอากาศที่สำคัญคือ ลม การหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทร คือ กระแสน้ำอุ่น กระแสน้ำเย็น นอกจากนั้น ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดวัฎจักรของน้ำซึ่งมีผลต่อชีวิตและสิ่งแวดล้อม ดวงอาทิตย์นอกจาก จะให้แสงสว่างแก่โลกเราแล้วยังกระจายรังสีออกมาด้วย ซึ่งมีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต อิทธิพลของดวงอาทิตย์ต่อโลกเรานั้น มีรายละเอียดดังต่อไปนี้

ดวงอาทิตย์ทำให้สภาพภูมิอากาศของโลกแตกต่างกัน 
เขตต่างๆ ของโลกที่สำคัญๆ คือ เขตร้อน เขตอบอุ่น และเขตหนาว เพราะเขตร้อนได้รับแสงจากดวงอาทิตย์ที่มีระยะทางสั้นที่สุด จึงทำ ให้ร้อนที่สุด ส่วนเขตอบอุ่น เขตหนาว ระยะของแสงจะยาวขึ้นไปตามลำดับ
 
 
 
ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการหมุนเวียนของกระแสอากาศ
 ในเวลาเดียวกันแต่ละเขตแต่ละถิ่นจะได้รับแสงอาทิตย์ไม่เท่ากันและระบายความร้อนไม่เท่ากัน    เมื่ออากาศ ณ ที่แห่งหนึ่งด้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์จะมีคุณสมบัติเบาขยายตัวลอยสูงขึ้น    ณ ที่อีกแห่งหนึ่งมวลอากาศเย็น ซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าเคลื่อนตัวเข้ามาแทนที่ ขณะที่มวลอากาศที่เย็นกว่าเคลื่อนตัวมาแทนที่ เราเรียกว่า “ลม” หรือการหมุนเวียนของกระแสอากาศ    และแต่ละแห่งของโลกจะมีอุณหภูมิแตกต่างกันตามเขตร้อน เขตอบอุ่น เขตหนาว จะมีลมประจำปีคือ    ลมมรสุม ลมตะวันตก ลขั้วโลก ตามสถานที่เฉพาะถิ่นจะมีลมบก ลมทะเล ลมว่าว ลมตะเภา    เป็นต้น แต่ลมภูเขา ลมบก ลมทะเล เกิดจากการรับความร้อนและการคายความร้อนไม่เท่ากัน    คุณสมบัติของน้ำจะรับความร้อนช้าคายความร้อนเร็ว คุณสมบัติของดินจะรับความร้อนเร็วกว่าน้ำคายความร้อนช้ากว่าน้ำ
คุณสมบัติของหินภูเขา จะรับความร้อนเร็วกว่าดินคายความร้อนเร็วกว่า
 
 
 
การหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทร
 เกิดจากอิทธิพลของลมและอิทธิพลของการรับความร้อนมากน้อยของกระแสน้ำในมหาสมุทร
จะทำให้เกิดกระแสน้ำเย็นไหลมายังเขตอบอุ่นและเขตร้อน และกระแสน้ำร้อนไหลจากเขตร้อน
ไปยังเขตอากาศเย็น เช่น กระแสน้ำอุ่นกัลฟสตรีม กระแสน้ำเย็นแลบราดอร์ เป็นต้น
 

 
 
ดวงอาทิตย์ทำให้เกิดวัฏจักรของน้ำ
วัฏจักรของน้ำทำให้เกิดชีวิตเกิดฝน เกิดเมฆหมอก หยาดน้ำค้าง ไอน้ำในบรรยากาศ หรืออาจกล่าวได้ว่า วัฏจักรของน้ำทำให้เกิดชีวิตและสิ่งแวดล้อม วัฏจักรของน้ำเกิดจาก ขณะที่บรรยากาศร้อยขยายตัวลอยขึ้นเบื้องบนพาไอน้ำไปด้วย และในเงื่อนไขของอุณหภูมิที่ต่าง ๆ กัน รวมทั้งสถานการณ์สิ่งแวดล้อมอื่น ๆ เช่น ลมกระแสอากาศ จึงทำให้เกิดเมฆฝน พายุฝนฟ้าคะนอง ลูกเห็บ
 

 
รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์
 รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นรังสีที่ทำอันตรายต่อมนุษย์ เช่น โรคต้อกระจก โรคภูมิแพ้ ผิวหนังที่ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตนาน ๆ อาจเป็นมะเร็งได้ ในบรรยากาศมีชั้นโอโซน (Ozone) ประกอบด้วยออกซิเจน 2 อะตอม (O+O) ชั้นโอโซนจะมีความหนาพอสมควร ทำหน้าที่รับรังสีอัลตราไวโอเลตไว้รังสีที่เหลือลงมายังโลกมีเพียงส่วนน้อยไม่ทำอันตรายต่อมนุษย์ ........สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (Cholo Fluorocabons) หรือซีเอฟซี (CFC)เป็นสารที่มนุษย์ใช้เกี่ยวข้องกับเครื่องทำความเย็นและโฟม สารเฮลโรน (Halons) ซึ่งมีธาตุจำพวกคลอรีน (Cl) โบรมีน (Br) สารไนตรัสออกไซด์ สารเหล่านี้มนุษย์มีส่วนทำให้เกิดมากขึ้นในบรรยากาศ มีผลทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี ทำลายชั้นโอโซน ทำให้ชั้นโอโซนบางลงและเมื่อชั้นโอโซนบางลงทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตทะลุผ่านมายังผิวโลกได้มาก ผลคืออุณหภูมิโลก
ร้อนขึ้นจึงเกิดอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ
 

 
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานที่สำคัญที่สุด
......ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานทั้งทางตรงและทางอ้อม พลังงานที่ดวงอาทิตย์ให้กับโลกทางตรงคือ แสงสว่างซึ่งมีผลทำให้เกิดความร้อน สร้างความอบอุ่นให้กับโลก พลังงานทางอ้อมคือดวงอาทิตย์ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีพอยู่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชเจริญเติบโตโดยอาศัยการสังเคราะห์แสงจากแสงอาทิตย์ และมนุษย์ได้อาศัยพลังงานจากต้นไม้ที่สำคัญ ๆ คือ ฟืน ถ่าน และเมื่อพืชและสัตว์ตายทับถมกันเป็นเวลานาน ๆ จะกลายเป็นถ่านหิน ปิโตรเลียม รวมทั้งการนำหลักการย่อยสลายของพืชมาทำเป็นก๊าซชีวภาพ .......สำหรับตอนนี้จะกล่าวถึงเฉพาะพลังงานในทางตรงคือ ความร้อนและแสงสว่างที่มนุษย์นำมาใช้ประโยชน์ ดังรายละเอียดต่อไปนี้คือ

ดวงอาทิตย์ให้พลังงานแสงสว่างแก่โลกโดยการแผ่รังสี
.....เมื่อวัตถุต่าง ๆ บนผิวโลกได้รับแสงจากดวงอาทิตย์ จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นและกระจายความร้อนออกมา ซึ่งอยู่ในรูปของรังสีอินฟราเรด เราจึงรู้สึกร้อน ขณะที่แสงอาทิตย์เดินทางมาถึงเรา ส่วนหนึ่งของแสงอาทิตย์จะเดินทางผ่านบรรยากาศที่หุ้มห่อโลกและมาสู่ดิน ทั้งอากาศและน้ำ จะเป็นกับดักพลังงานความร้อน ต่อมา ดินและน้ำจะคายความร้อนให้อากาศ เราจึงรู้สึกร้อน อากาศจึงเป็นที่ดักวามร้อนครั้งสุดท้ายของโลก
 

 
วัตถุต่าง ๆ บนผิวโลกจะมีคุณสมบัติในการรับความร้อนและคายความร้อนไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับระยะใกล้ ไกลจากดวงอาทิตย์ คือที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ ได้แก่เขตหนาว เขตร้อน เขตอบอุ่น ระยะเวลา คือ เวลากลางวัน กลางคืน เนื้อของวัตถุ เช่น ดิน หิน น้ำ ฯลฯ จะรับความร้อนและคายความร้อนไม่เท่ากันทำให้เกิดลมบก ลมทะเล เป็นต้น นอกจากนั้น สีของวัตถุจะมีคุณสมบัติในการรับและคายความร้อนต่างกันอีกด้วย

มนุษย์สามารถประดิษฐ์อุปกรณ์ที่สามารถรวมพลังงานและให้มีความร้อน
...........แสงจากดวงอาทิตย์จะเดินทางเป็นเส้นตรง เมื่อเดินทางผ่านตัวกลางบางชนิดจะรวมมากขึ้น และเรายังสามารถนำพลังมาใช้ประโยชน์ได้
 


เซลล์แสงอาทิตย์ (Solarcell)
 .....หรือเซลล์สุริยะทำด้วยสารประเภทกึ่งตัวนำพวกซิลิคอน เยอรมันเนียมหรือสารอื่น เมื่อแสงอาทิตย์กระทบสารกึ่งตัวนำเหล่านี้ อิเล็กตรอนในแผ่นซิลิคอนมีพลังงานเพิ่มขึ้น จนสามารถหลุดเป็นอิเล็กตรอนอิสระได้และเมื่ออิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนไป ตามวงจรไฟฟ้าเกิดกระแสไฟฟ้านำไปใช้งานได้
 
 
การนำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน
.........มนุษย์รู้จักนำพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์โดยตรงมาตั้งแต่สมัยโบราณคือใช้ในการตากผ้า ตากผลผลิตทางการเกษตรและอุตสาหกรรมทำนาเกลือ เป็นต้น
....... ในสมัยปัจจุบันได้นำความรู้เกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์โดยใช้เทคโนโลยีและออกแบบเครื่องมือในการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ให้ได้มากที่สุด สำหรับประเทศไทยมีพื้นที่ประมาณ500,000ตารางกิโลเมตร ตั้งอยู่ในเขตใกล้เคียงเส้นศูนย์สูตร หรืออยู่ในแถบร้อน.......มีค่าพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยค่อนข้างสูงประมาณวันละ4.7กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรหากสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนประเทศไทยเพียงร้อยละ 1 ของพื้นที่ทั้งหมดต่อปี............จะได้พลังงานเทียบเท่าน้ำมันดิบประมาณ 700 ล้านตัน............การค้นคว้าเพื่อนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้แทนพลังงานเชื้อเพลิงอื่นซึ่งเป็นพลังงานที่หมดไปจากโลกได้จึงมีความจำเป็นต้องวิจัยและพัฒนา....... เพื่อให้สามารถนำมาใช้งานให้ได้ต่อไป การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ โดยการประดิษฐ์เครื่องมือต่าง ๆ เช่น การกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์ ....การอบแห้งด้วยแสงอาทิตย์ .......และการแปรรูปพลังงานแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงหรือที่เรียกว่าโซล่าเซลล์

การกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์
.....ทำงานโดยให้น้ำรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ในถาดน้ำ จะใช้วัตถุสีดำ เช่น ขี้เถ้า แกลบ หรือทาสีดำ เพื่อเพิ่มการดูดกลืนพลังงานความร้อน จะทำให้ การระเหยน้ำในถาดนี้จะระเหยได้เร็วมากเมื่อน้ำกลายเป็นไอระเหยเกาะแผ่นกระจกใสแล้วเกาะ เป็นหยดน้ำ เมื่อปริมาณมากเข้า จะไหลลงไปในที่รองรับปกติระบบกลั่นน้ำนี้จะผลิตน้ำร้อนได้ ประมาณ 2-3 ลิตร ต่อตารางเมตรต่อวัน ณ ความเข้มแสงอาทิตย์โดยเฉลี่ยปกติ

ประโยชน์

.............น้ำกลั่นนี้ใช้นำไปใส่แบตเตอรี่รถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์ หรืออื่นๆ ที่ใช้น้ำกลั่นได้
 
การอบแห้งด้วยแสงอาทิตย์
ใช้ระบบเดียวกับการกลั่นน้ำด้วยแสงอาทิตย์ คือมีพื้นทาสีดำ อากาศที่ไหลเข้ามาจะร้อนและลอยตัวผ่านผลิตผลที่นำมาอบให้แห้ง อากาศที่ร้อนจะพาความชื้น จากพืชผลออกไปที่ปล่องด้านบน เมื่ออากาศร้อนไหลออกไปจะเกิดช่องว่าง อากาศภายนอกจะไหล เข้ามาแทนที่วนเวียนเช่นนี้
ประโยชน์
 ใช้อบผลิตผลทางการเกษตร เช่น กล้วยตาก พริก ถั่ว ข้าวโพด และอบไม้ ฯลฯ เป็นต้น
 

 
เตาแสงอาทิตย์ ........ใช้หลักการรวมแสงอาทิตย์ด้วยกระจกโค้งรับแสงอาทิตย์จากนั้นจึงปรุงอาหารบนกระจกโค้ง ตรงจุดรวมแสงอาทิตย์

ประโยชน์
......ใช้แทนเตาหุงต้ม โซล่าเซลล์กระแสไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์มีค่า
ไม่มากนัก จึงนิยมนำมาใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้า ไม่มากนัก เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ เป็นต้น
หากต้องการพลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์มาต่อกันเป็นจำนวนมากทีเดียว จึงสามารถนำมาใช้ได้ในไฟฟ้าในครัวเรือน ไฟฟ้าสื่อสาร ใช้สูบน้ำ ฯลฯ เป็นต้น การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ได้นำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้งานหลายแห่งคือ ที่คลองช่องกล่ำ อำเภอวัฒนานคร จังหวัดปราจีนบุรี นำมาใช้ผลิต กระแสไฟฟ้าในครัวเรือนโดยใช้ร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำ ที่ควนพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต นำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าร่วมกับกังหันลม ที่หมู่บ้านสหกรณ์อำเภอสันกำแพง จังหวัดเชียงใหม่ ได้นำมาใช้ผลิตกระแส ฟฟ้าร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซลล์ ที่สถานีทวนสัญญาณจองคร่อง อำเภอศรีสวัสดิ์ จังหวัดกาญจนบุรี ที่สถานีทวนสัญญาณ เขาฟ้าผ่า อำเภอปากช่อง จังหวัดนครราชสีมา ที่อ่างเก็บน้ำ โรงไฟฟ้า จังหวัดกระบี่ ที่สถานีทวนสัญญาณบ้านนาแก้ว จังหวัดกระบี่ ได้นำเซลล์ไฟฟ้ามาใช้ในไฟฟ้าสื่อสาร ที่หน้าพระตำหนัก เขื่อนภูมิพล จังหวัดตากได้นำมาใช้ในโคมไฟฟ้า 5 ตัน และที่ เขื่อนอุบลรัตน์ จังหวัดขอนแก่น ได้นำมาใช้สาธิตการผลิตไฟฟ้าสำหรับแสงสว่างและปั้มนำพุ