'SunGuard PV’ กันสาดโซลาร์เซลล์โค้งงอได้ ตอบโจทย์ยุคค่าไฟแพง

นับวันค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน ‘ไฟฟ้า’ มีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง  การหันมาพึ่งพาตนเองด้วยการติดตั้ง ‘แผงโซลาร์เซลล์’ ตามบ้านเรือนและสถานที่ต่างๆ เพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย เป็นทางออกที่มีแนวโน้มจะเป็นที่นิยมมากขึ้น  แต่ด้วยข้อจำกัดของแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป ที่มีลักษณะรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า น้ำหนักมาก และโค้งงอไม่ได้ ทำให้ไม่สามารถติดตั้งในบางพื้นที่  อีกทั้ง การติดตั้งยังจำเพาะกับหลังคาที่มีพื้นที่หลังคากว้าง เช่น หลังคาทรงจั่ว หลังคาทรงปั้นหยา และหลังคาทรงโมเดิร์น ไม่เหมาะใช้งานกับบ้าน ที่มีลักษณะหลังคารูปทรงแบบโค้ง หากแต่ว่าปัจจุบันจะเห็นได้ว่า  หลังคาแบบโค้งนิยมนำมาใช้ทำหลังคากันสาดเป็นส่วนใหญ่ และเริ่มได้รับความนิยมในการออกแบบทำร้านอาหาร ร้านกาแฟ เพื่อให้มีมุมสถาปัตยกรรมแบบยุโรปและดูทันสมัย

ด้วยเหตุนี้ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (เอ็นเทค) จึงได้พัฒนานวัตกรรม ‘ซันการ์ดพีวี (SunGuard PV) หรือ กันสาดโซลาร์’ แผงโซลาร์เซลล์แบบใหม่ ที่มีน้ำหนักเบา โค้งงอได้ เหมาะสำหรับใช้เป็นกันสาดและติดตั้งได้ทันที

ว่าที่ร้อยตรี ดร.นพดล สิทธิพล นักวิจัยจากทีมวิจัยเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ เอ็นเทค สวทช. เล่าถึงที่มางานวิจัยว่า ในช่วง 3-4 ปีที่ผ่านมา ประชาชนให้ความสนใจติดตั้งระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา หรือ Solar Rooftop เพื่อผลิตไฟฟ้าใช้เองในครัวเรือนมากขึ้น แต่ด้วยลักษณะของ Solar Roof ในปัจจุบันไม่ได้เอื้อต่อการติดตั้งกับหลังคาบางรูปแบบ ประกอบกับแผงมีน้ำหนักโดยเฉลี่ยมากถึง 25-30 กิโลกรัมต่อแผง ขณะเดียวกัน ประเทศไทยตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรทำให้ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ปริมาณมาก และมีอากาศร้อน บ้านเรือนส่วนใหญ่ต่างติดตั้งกันสาดแทบทุกหลังคาเรือน แต่ด้วยลักษณะแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่นำมาประยุกต์ใช้ได้ยาก หากไม่นับเรื่องความสวยงามกับอาคารบ้านเรือน ก็ยังติดปัญหาเรื่องน้ำหนักและการติดตั้ง ทีมวิจัยจึงได้เล็งเห็นว่าการพัฒนานวัตกรรมกันสาดโซลาร์เป็นโจทย์ที่น่าสนใจ ช่วยลดปัญหาข้อจำกัดการใช้งาน ทำให้ประชาชนเข้าถึงได้ง่าย และสร้างโอกาสทางธุรกิจให้แก่ภาคเอกชนด้วย

หลังจากนั้นทีมวิจัยจึงมุ่งพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์แบบใหม่ที่มีน้ำหนักเบา ติดตั้งง่าย และมีความทันสมัยเข้ากับงานออกแบบสถาปัตยกรรม ซึ่งถือเป็นโจทย์ที่มีความท้าทายพอสมควร เนื่องจากไม่ได้เป็นการใช้เพียงความรู้ทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ แต่ยังให้ความสำคัญกับเรื่องศิลปะและมุมมองด้านความสวยงามเมื่อนำไปติดตั้งใช้งาน อีกทั้งยังคิดครอบคลุมถึงการจัดการหลังแผงปลดจากการใช้งานแล้ว ซึ่งทีมวิจัยสามารถพัฒนานวัตกรรมตามแนวคิดที่ตั้งเป้าไว้ได้สำเร็จและยื่นจดสิทธิบัตรเรียบร้อยแล้ว

สำหรับกระบวนการพัฒนานวัตกรรม ทีมวิจัยได้ศึกษาตั้งแต่การคัดเลือกวัตถุดิบที่นำมาใช้ในองค์ประกอบหลัก 3 ส่วนของแผงโซลาร์เซลล์  คือ กระจกด้านหน้า เซลล์แสงอาทิตย์ และแผ่นป้องกันที่อยู่ด้านหลังแผง (Back Sheet) ซึ่งทำจากวัสดุพอลิไวนิล ฟลูออไรด์ (Polyvinyl Fluoride: PVF หรือ ชื่อทางการค้า Tedlar) ในส่วนของกระจก ได้เลือกใช้วัสดุพอลิเอทิลีน เทอเรปทาเลต (Polyethylene Terephthalate: PET) ที่นิยมใช้ทำขวดพลาสติก   โดยใช้เกรดเพื่อผลิตแผงโซลาร์เซลล์โดยเฉพาะ เนื่องจาก PET มีลักษณะโปร่งแสงเทียบเท่ากระจกแต่มีน้ำหนักเบากว่า และสามารถปรับให้โค้งงอได้ ในขณะที่แผ่น PVF เลือกใช้วัสดุอะครีโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน เมทีเรียล (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Material: ABS) ทดแทน เพราะมีข้อดีคือน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงและความเหนียว ช่วยเสริมแผงให้ทนแรงกระแทกและทนต่อสภาพอากาศ

“ที่สำคัญ เรายังคำนึงถึงการผลิตแผงจึงได้คิดค้นเทคนิคการผลิตที่ไม่กระทบขั้นตอนการผลิตเดิมของแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป เพื่อให้ผู้ประกอบการนำเทคโนโลยีไปใช้ได้ตามไลน์การผลิตที่มี”

ว่าที่ร้อยตรี ดร.นพดล บอกอีกว่า จุดเด่นของนวัตกรรมกันสาดโซลาร์ คือมีน้ำหนักต่อพื้นที่เบากว่าแผงโครงสร้างทั่วไปมากกว่า 50% โค้งงอได้ และยังคงความทนทานต่อสภาพแวดล้อม รับแรงกระแทกได้ดี สามารถเพิ่มเติมสีสันให้เข้ากับสถาปัตยกรรมอาคาร บ้านเรือน หรือร้านค้าได้ ที่สำคัญคือติดตั้งง่าย โดยตัดหรือเจาะได้โดยตรง โดยไม่ทำให้แผงโซลาร์เซลล์เสียหาย ยึดติดกับโครงสร้างผนังหรือหลังคาได้ โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเพื่อซื้ออุปกรณ์เสริมหรือต่อเติมโครงสร้างเฉพาะ ซึ่งด้วยคุณสมบัติเหล่านี้เอง ทำให้สามารถนำกันสาดโซลาร์ไปติดตั้งแทนกันสาดที่เป็นวัสดุพอลิคาร์บอเนตเดิมได้ทันที เพราะมีน้ำหนักใกล้เคียงกัน และไม่ต้องปรับโครงสร้างกันสาดที่มีอยู่เดิม และเมื่อตัวกันสาดโซลาร์หมดอายุการใช้งานก็เปลี่ยนและติดตั้งใหม่ได้โดยง่าย ในขณะที่กันสาดโซลาร์ที่ปลดจากการใช้งานแล้วยังนำกลับมารีไซเคิลได้ เนื่องจากวัสดุ PET และ ABS เป็นกลุ่มพอลิเมอร์ประเภทเดียวกันที่รีไซเคิลได้ เท่ากับว่าลดขั้นตอนการถอดชิ้นส่วนเพื่อนำกลับไปใช้ซ้ำได้ง่ายขึ้น

“ในด้านประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไฟฟ้า กันสาดโซลาร์มีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าต่ำกว่าแผงโซลาร์เซลล์แบบทั่วไปอยู่ที่8.5% โดยประมาณ เนื่องจากความโค้งและมุมรับแสงที่เปลี่ยนไป อย่างไรก็ตามแผงกันสาดโซลาร์มีข้อดีในส่วนอุณหภูมิใต้แผงที่ต่ำกว่าแผงแบบทั่วไป 3-5 องศาเซลเซียส ทำให้พื้นที่ใต้กันสาดมีอุณหภูมิที่เย็นกว่าการนำแผงแบบทั่วไปมาทำเป็นกันสาด”

‘กันสาดโซลาร์’ ได้รับการจดสิทธิบัตรและมีการถ่ายทอดเทคโนโลยีให้แก่บริษัทเอกชนแล้ว โดยขณะนี้อยู่ระหว่างการวิจัยร่วมกันเพื่อพัฒนาต้นแบบให้ได้ตามมาตรฐาน International Electrotechnical Commission (IEC) ซึ่งคาดว่าจะสามารถผลิตวางจำหน่ายเชิงพาณิชย์ภายในปี 2566 ถือเป็นความสำเร็จและความภาคภูมิใจของทีมวิจัยที่ได้สร้างสรรค์นวัตกรรมด้านพลังงานสะอาด ตอบโจทย์โมเดลเศรษฐกิจ BCG ซึ่งเป็นหนึ่งในยุทธศาสตร์ชาติ ที่สนับสนุนการออกแบบ การปรับปรุงที่อยู่อาศัยที่ช่วยประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม