สุนืสา กาญจนกุล
คนยุคใหม่คุ้นเคยกับการเห็นแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งอยู่บนหลังคาหรือบนพื้นดินเพื่อแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นไฟฟ้า แต่ศักยภาพของแผงโซลาร์เซลล์นั้นยังน้อยเกินกว่าที่จะมาทดแทนไฟฟ้าจากการผลิตในรูปแบบเดิม
และถึงแม้พลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์จะช่วยโลกโดยลดการปล่อยคาร์บอนสู่อากาศ แต่การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นโลกก็ยังมีจุดอ่อนและผลกระทบหลายประการ
นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอแนวคิดเรื่องการผลิตพลังงานโดยติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศ เพื่อเป็นทางออกของปัญหาเหล่านั้น และดึงพลังงานมหาศาลจากดวงอาทิตย์มาใช้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เพราะคงไม่มีพื้นที่ใดบนโลกที่จะมีแดดออกวันละ 24 ชั่วโมงโดยไม่มีก้อนเมฆมาบดบังเหมือนในอวกาศอีกแล้ว
แม้ว่าแนวคิดเริ่มต้นจะมาจากนิยายวิทยาศาสตร์ แต่เมื่อเทคโนโลยีและนวัตกรรมต่างๆ มีความก้าวหน้ามากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสำเร็จของสเปซเอ็กซ์ที่มีอีลอน มัสก์ เป็นเจ้าของ ความเป็นไปได้ที่จะเก็บเกี่ยวพลังงานล้ำค่าจากความเวิ้งว้างอันไกลโพ้นก็ดูจะใกล้ความจริงมากขึ้นทุกที
จุดอ่อนของรูปแบบดั้งเดิม
แม้ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นโลกจะช่วยลดการปลดปล่อยคาร์บอนออกสู่อากาศ แต่ก็ยังมีจุดอ่อนและผลกระทบเชิงลบหลายประการ ทั้งในแง่ของการทำให้สิ้นเปลืองพื้นที่สำหรับวางแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ ทำให้การใช้ที่ดินเพื่อการเกษตรหรือที่อยู่อาศัยถูกจำกัด ซึ่งอาจส่งผลต่อการพัฒนาในพื้นที่นั้นๆ
ขณะเดียวกัน ศักยภาพในการผลิตพลังงานก็ไม่มีความเสถียร เพราะพลังงานแสงอาทิตย์จะผลิตได้ในช่วงเวลาที่มีแสงแดด จึงต้องใช้พลังงานจากแหล่งอื่นมาเสริมในช่วงที่แสงแดดไม่เพียงพอ
การสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นดินยังส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศโดยตรง หากอยู่ในพื้นที่ห่างไกลความเจริญ ก็อาจรบกวนการอาศัยและการดำรงชีวิตของสัตว์ในท้องถิ่น ทั้งสัตว์บกและสัตว์น้ำ เช่น การทำลายแหล่งที่อยู่อาศัย การทำลายระบบนิเวศของน้ำ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในพื้นที่
หากสร้างในพื้นที่ใกล้ชุมชน แสงสะท้อนและความร้อนจากแผงโซลาร์เซลล์ก็อาจทำให้ผู้อยู่ใกล้เคียงเดือดร้อนจนเกิดความขัดแย้งกับชุมชนได้ ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นโลกจึงต้องมีการบริหารจัดการอย่างระมัดระวัง
แรงบันดาลใจจากจินตนาการ
ปัญหาและจุดอ่อนของฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นโลก ส่งผลให้เกิดแนวคิดที่จะรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศแล้วส่งกลับมายังโลก เนื่องจากสามารถผลิตพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า เพราะไม่มีการสะท้อนแสงหรือดูดซับแสงโดยชั้นบรรยากาศ และสามารถผลิตพลังงานได้เกือบตลอดเวลาแม้ในช่วงกลางคืน และดาวเทียมที่รวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ยังสามารถปรับมุมในการหันเข้าหาดวงอาทิตย์ ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานมากขึ้น
แนวคิดเรื่องการส่งผ่านพลังงานจากอวกาศมาสู่โลกนั้นมีมานานแล้ว โดยในปี 1941 ไอแซก อาซิมอฟ นักวิทยาศาสตร์และนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ผู้โด่งดัง นำเสนอแนวคิดดังกล่าวไว้ในเรื่องสั้นที่ชื่อว่า “Reason” แต่ในช่วงเวลานั้น ความคิดของเขาก็เป็นแค่จินตนาการ ใครเลยจะคิดว่าเมื่อเวลาผ่านมาเพียง 60 กว่าปี เรื่องดังกล่าวจะมีหนทางทำได้จริง
นักวิทยาศาสตร์ชื่อปีเตอร์ เกลเซอร์ นำเสนอแนวคิดทางเทคนิคและจดสิทธิบัตรชื่อ “วิธีการและอุปกรณ์สำหรับการแปลงรังสีของดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า” เอาไว้ตั้งแต่ปี 1968 และหลังจากนั้นก็มีการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับพลังงานไฟฟ้าจากอวกาศเกิดขึ้นอย่างจริงจัง
ในช่วงทศวรรษ 1970 องค์การนาซาและหน่วยงานสำคัญอื่นๆ ของสหรัฐฯ ศึกษาค้นคว้าความเป็นไปได้อย่างไม่หยุดยั้ง แต่ในที่สุดก็ต้องยอมรับความจริง ว่าการสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศนั้นเสียค่าใช้จ่ายแพงเกินไป ความสนใจเกี่ยวกับเรื่องนี้จึงเริ่มชะลอตัว
แต่เมื่อเวลาผ่านไป เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เช่น โซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูงและระบบส่งพลังงานไร้สาย แผนการต่างๆ ที่เหมือนจะถูกลืมไปแล้วก็ถูกดึงกลับมาพิจารณาอย่างเร่งด่วนอีกครั้ง
เงินลงทุนจากภาคธุรกิจเริ่มหลั่งไหลเข้ามาสู่อุตสาหกรรมนี้ รัฐบาลของหลายประเทศทั่วโลกกำลังพิจารณาอย่างจริงจัง ว่าพลังงานจากแสงอาทิตย์ในอวกาศอาจจะเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการแก้ไขปัญหาเรื่องความต้องการพลังงาน
หลายประเทศตื่นตัว
องค์การนาซาของสหรัฐฯ ศึกษาแนวคิดการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศมานานหลายทศวรรษ และมีการร่วมมือทำการวิจัยโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology) ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยวิจัยชั้นนำด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมในรัฐแคลิฟอร์เนีย
ขณะที่บริษัทเอกชนหลายแห่งของสหรัฐฯ ก็กำลังสำรวจแนวคิดการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ และทำการทดลองในระดับเล็กหลายรูปแบบ
ส่วนองค์การอวกาศของสหราชอาณาจักร (UK Space Agency) มีการให้ทุนวิจัยและพัฒนาโครงการที่มุ่งเน้นด้านการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ เช่น การส่งผ่านพลังงาน วัสดุศาสตร์ และโครงสร้างของระบบดาวเทียม รวมถึงเทคโนโลยีสนับสนุนอื่นๆ เช่น แผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงและวัสดุโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา โดยหน่วยงาน Space Energy Initiative มีแผนสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศขนาด 2 กิกะวัตต์ ภายในปี 2035
ขณะที่องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ก็มีโครงการศึกษาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศเช่นกัน
องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ทำการวิจัยเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ รวมถึงศึกษาการส่งผ่านพลังงานไมโครเวฟและเทคโนโลยีดาวเทียม โดยกำหนดที่จะสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศขนาด 1 กิกะวัตต์ ให้สำเร็จภายในปี 2030
สำหรับประเทศจีนนั้น มีการลงทุนอย่างหนักเกี่ยวกับเทคโนโลยีอวกาศผ่านสำนักงานอวกาศแห่งชาติจีน (CNSA) และวางแผนว่าจะสามารถสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศน้ำหนัก 200 ตัน ที่สร้างพลังงานไฟฟ้าได้ในระดับเมกะวัตต์ ภายในปี 2035
สเปซเอ็กซ์คือแรงส่งทางอ้อม
ช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสำเร็จด้านโครงการอวกาศต่างๆ ของสเปซเอ็กซ์ที่มีอีลอน มัสก์ เป็นเจ้าของ กลายเป็นข่าวโด่งดังที่คนจำนวนมากให้ความสนใจ แม้เรื่องนี้จะไม่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ในอวกาศโดยตรง แต่ก็ต้องยอมรับว่าเป็นแรงส่งเสริมทางอ้อมที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง
ความสำเร็จของเครือข่ายดาวเทียมสตาร์ลิงก์ของสเปซเอ็กซ์แสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้อย่างแน่นอนในการติดตั้งกลุ่มดาวเทียมขนาดใหญ่ ซึ่งจำเป็นต่อการส่งพลังงานจากอวกาศกลับมาสู่โลก
นอกจากนั้น จรวดฟอลคอน 9 ซึ่งพัฒนาโดยสเปซเอ็กซ์ให้สามารถลงจอดและนำกลับมาใช้งานซ้ำได้หลายครั้ง ก็เป็นการช่วยลดต้นทุนการผลิตและการประกอบได้อย่างมหาศาล เพราะไม่ต้องผลิตจรวดใหม่ทุกครั้งที่ต้องส่งสัมภาระต่างๆ ขึ้นสู่อวกาศ การลดต้นทุนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสร้างฟาร์มพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ในอวกาศ เนื่องจากต้องมีการส่งโครงสร้างขนาดใหญ่ออกไปนอกโลก
ขณะเดียวกัน การสร้างฟาร์มพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ในอวกาศยังสามารถพึ่งพาเทคโนโลยีและนวัตกรรมอื่นๆ ที่สเปซเอ็กซ์พัฒนาขึ้น เช่น วัสดุขั้นสูง ระบบขับเคลื่อน และหุ่นยนต์อัตโนมัติ รวมถึงการเรียนรู้จากประสบการณ์และความเชี่ยวชาญของสเปซเอ็กซ์ในการปฏิบัติภารกิจกลางอวกาศและการแก้ไขปัญหาทางเทคนิค
ข้อดีข้อด้อย
นอกจากจะเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ทรงพลังและไม่มีวันหมดสิ้น ไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศหรือน้ำแล้ว พลังงานแสงอาทิตย์ยังเป็นพลังงานสะอาดอีกด้วย การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศจะช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน
แต่ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทั้งในอวกาศและบนโลกได้หลายด้าน อันดับแรกคือการเพิ่มปริมาณการสร้างขยะอวกาศ การส่งดาวเทียมและโครงสร้างขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศอาจสร้างเศษซากอวกาศเพิ่มเติมเมื่อชิ้นส่วนต่างๆ หมดอายุ เป็นการเพิ่มความเสี่ยงของการชนกันระหว่างดาวเทียมและเศษวัตถุอวกาศ การจัดการขยะอวกาศจึงเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึง
นอกจากนั้น การส่งพลังงานจากอวกาศมายังโลกต้องใช้คลื่นไมโครเวฟหรือเลเซอร์ เทคโนโลยีเหล่านี้อาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสัตว์และมนุษย์ที่อยู่ในบริเวณที่มีการรับสัญญาณพลังงาน จึงต้องมีความใส่ใจเรื่องการกำหนดเขตปลอดภัยในพื้นที่รับพลังงานบนโลก และกระบวนการส่งพลังงานจากอวกาศมาสู่พื้นโลกยังอาจส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศในระยะยาว ซึ่งยังคงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป
ทั้งนี้ การประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศยังคงเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา และมีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องพิจารณา เช่น ขนาดและตำแหน่งของสถานีพลังงาน เทคโนโลยีที่ใช้ในการส่งพลังงาน และกฎหมายระหว่างประเทศที่เกี่ยวข้อง
ยังต้องศึกษาพัฒนา
แม้อนาคตจะดูสดใส แต่จนถึงปัจจุบัน การสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ ก็ยังมีจุดอ่อนและความท้าทายอีกหลายประการที่ต้องแก้ไขปรับปรุงให้ดีขึ้น ไม่ว่าจะในแง่ต้นทุนการส่งอุปกรณ์ขึ้นสู่อวกาศ ประสิทธิภาพการแปลงและส่งพลังงาน การป้องกันขยะอวกาศและผลกระทบต่อดาวเทียมอื่นๆ รวมถึงความปลอดภัยของคลื่นไมโครเวฟที่ใช้ในการส่งพลังงานมาสู่โลก
ขณะเดียวกัน เทคโนโลยีก็รุดหน้าไปไม่หยุดยั้ง ควบคู่กับความพยายามที่จะพัฒนาแนวทางต่างๆ เพื่อปรับปรุงและแก้ไขจุดอ่อนที่มีอยู่
ล่าสุด อีเทอร์ฟลักซ์ก็เสนอแนวคิดที่จะใช้เทคโนโลยีเลเซอร์อินฟราเรดแทนคลื่นไมโครเวฟในการส่งพลังงาน โดยในไตรมาสแรกของปี 2025 จะมีการส่งดาวเทียมต้นแบบเพื่อทดสอบเทคโนโลยีของตน
ทั้งนี้ อีเทอร์ฟลักซ์เป็นบริษัทเอกชนที่ริเริ่มโดย เบจู แบตต์ มหาเศรษฐีผู้ร่วมก่อตั้งโรบินฮูดไฟแนนเชียล ซึ่งเป็นแอปพลิเคชันซื้อขายหุ้นที่สร้างความแตกต่างด้วยการไม่เรียกเก็บค่าธรรมเนียม และประสบความสำเร็จจนมีทรัพย์สินอยู่ในครอบครองคิดเป็นมูลค่าประมาณ 1.8 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ
ความคึกคักในอุตสาหกรรมนี้ดูเหมือนจะสื่อให้เห็นว่าโอกาสความสำเร็จของฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศเป็นไปในเชิงบวก แม้จะยังมีความท้าทายที่สำคัญหลายประการ แต่ด้วยการดำเนินการอย่างรอบคอบระมัดระวัง ความหวังที่จะดึงพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศมาใช้ประโยชน์คงจะคืบหน้าไปเรื่อยๆ จนกลายเป็นพรมแดนใหม่ด้านพลังงานสะอาดของมนุษยชาติได้อย่างแท้จริง
ข้อมูลอ้างอิง:
https://sustainablereview.com/will-space-based-solar-farms-take-off-in-the-future/
https://www.forbes.com.au/news/innovation/robinhoods-billionaire-cofounder-wants-to-set-up-hundreds-of-solar-panels-in-space/
https://spectrum.ieee.org/space-based-solar-power-2667878868
https://arstechnica.com/science/2024/07/will-space-based-solar-power-ever-make-sense/
https://www.space.com/spacex-starship-solar-power-beaming-virtus-solis
ข่าวหรือบทความที่เกี่ยวข้อง
