พลังงาน

สิ่งประดิษฐ์: พลังงาน

  • สิ่งประดิษฐ์: พลังงาน // Foto: © Big Face / fotolia.com สิ่งประดิษฐ์: พลังงาน // Foto: © Big Face / fotolia.com
    ไอเคอ เวเบอร์, *1949 นักฟิสิกส์และผู้เชี่ยวชาญพลังงานแสงอาทิตย์

    “มนุษย์จะต้องอยู่โดยใช้พลังงานยั่งยืน มิฉะนั้นก็ไม่รอด”



    เราจะใช้พลังงานได้อย่างไรโดยไม่สร้างภาระให้สิ่งแวดล้อมและภูมิอากาศ และตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นตลอดเวลาได้อย่างไร เยอรมนีมุ่งใช้พลังงานหมุนเวียนเช่น แสงอาทิตย์ ลมและชีวมวล นักวิจัยจากสถาบันเฟราน์โฮเฟอร์ โดยมีหัวหน้าคณะคือไอเคอร์ เวเบอร์สร้างเซลล์สุริยะที่มีประสิทธิภาพทำลายสถิติโลกหลายครั้ง

    สิ่งประดิษฐ์: พลังงาน // Foto: © Big Face / fotolia.com


© Fraunhofer

สุดยอดนวัตกรรม มิกซ์พลังงาน

ไฟจะดับไหม หากก๊าซ น้ำมันและถ่านหินหมดลง ผู้ผลิตพลังงานทั่วโลกยังคงใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก แต่พลังงานหมุนเวียนช่วยประกันว่าเราจะมีพลังงานเพียงพอ ในการทดลองตัวอย่าง นักวิจัยของเฟราน์โฮเฟอร์และบริษัทอุตสาหกรรมหลายแห่งได้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้อย่างไร ผู้ผลิตพลังงานรายย่อยหลายรายใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ลมและก๊าซชีวภาพรวมกันผ่านอินเตอร์เน็ตเป็นโรงไฟฟ้าผสมในโลกเสมือน เครื่องควบคุมกลางจะป้องกันไม่ให้เกิดภาวะขาดแคลนไฟฟ้าหากไม่มีแสงแดดหรือลมไม่พัด นอกจากนั้นยังช่วยเก็บกักพลังงานส่วนเกินและนำมาป้อนให้แก่เครือข่ายในยามจำเป็นอีกด้วย


แหล่งพลังงานหมุนเวียนสร้างโรงไฟฟ้าผสมในโลกเสมือน

    แสงไฟแห่งอนาคต

    วอลเปเปอร์ รูปภาพเปล่งแสงได้และแผ่นฟิล์มที่ยืดหยุ่นจะมาแทนที่หลอดไฟหรือหลอดนีออนที่เดี๋ยวติดเดี๋ยวดับ เป็นอีกทางเลือกของการใช้ Organic Light-Emitting Diode หรือ OLED ที่สามารถใช้งานได้แทบจะไม่จำกัด ปัจจุบัน OLED ใช้สร้างหน้าจอโทรศัพท์มือถือและเครื่องเล่น MP3 ประกอบด้วยชั้นพลาสติกเซมิคอนดัคเตอร์ที่บางมาก ใช้พลังงานน้อยกว่าและผลิตได้ราคาถูกกว่า Light Diode แบบเดิม

    ทำให้สร้างได้แม้แต่หน้าจอทีวีโค้งงอ แต่ OLED มีอายุใช้งานสั้นกว่า นักวิจัยในเดรสเดน พอตสดัมและไมนซ์จึงกำลังทำการวิจัยให้ OLED ทำงานได้นานขึ้น ทนทานและสว่างได้มากขึ้น

    วิดีโอ: OLED – แสงจากโมเลกุลเล็ก


    Organic Light-Emitting Diode หรือ OLED มีประโยชน์ไม่จำกัด
      © Fraunhofer

      ขยายพลังแสงอาทิตย์

      ฤดูร้อน ค.ศ.2014 นักวิจัยที่สถาบันเฟราน์โฮเฟอร์ สาขาระบบพลังงานแสงอาทิตย์ได้สร้างสถิติโลก แผงเซลล์สุริยะของพวกเขามีประสิทธิภาพการใช้งานถึงร้อยละ 36.7

      แผงที่เรียกกว่า concentrator module นี้ประกอบด้วยเลนส์ที่รวมแสงอาทิตย์ และเซลล์สุริยะข้างใต้ที่มีประสิทธิภาพมากเป็นพิเศษ เซลล์สุริยะหลายชั้นนี้สร้างจากชั้นเซมิคอนดัคเตอร์สี่ชั้นชั้นที่จะดูดซับความยาวคลื่นที่หลากหลายของแสงอาทิตย์ได้ ทำให้ใช้สเปคตรัมของแสงอาทิตย์ได้กว้างกว่าเซลล์สุริยะปกติจากซิลิคอน


      Concentrator Module ใช้แสงอาทิตย์ได้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ

      การผลิตเซลล์สุริยะสี่ชั้นนสำหรับ concentrator module
        © picture alliance / Keystone

        หลักการไดนาโมอิเล็คทริก

        พลังงานเพื่อทุกคน? เมื่อ 150 ปีก่อน ไม่มีใครคิดว่าจะเป็นไปได้ เพราะการส่งพลังงานระยะไกลจะต้องเปลี่ยนพลังงานให้เป็นไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า สมัยก่อนนักวิจัยหลายท่านทดลองด้วยเครื่องมือที่แปลงพลังงานจลน์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการหมุนคอนดัคเตอร์ไฟฟ้าในพลังงานแม่เหล็ก

        จนกระทั่งค.ศ.1866 แวร์เนอร์ ฟอน ซีเมนส์ วิศวกรได้ค้นพบสิ่งประดิษฐ์ที่ทลายข้อจำกัดนั้น เครื่องไดนาโมอิเล็คทริกทำงานโดยใช้หลักการ “กระตุ้นตนเอง” และไม่ต้องใช้การป้อนไฟฟ้าเริ่มต้นจากภายนอก แต่ใช้แม่เหล็กคงเหลือในแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเพียงพอที่จะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าอ่อนๆได้ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่จะกระตุ้นพลังงานแม่เหล็กมากขึ้น ช่วยให้น้ำหนักของเครื่องเบาลงถึงร้อยละ 85 และราคาถูกลงร้อยละ 75 หลักการพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าส่งทั่วประเทศจึงเกิดขึ้น นี่เป็นเพียงหนึ่งในนวัตกรรมที่สร้างรากฐานความสำเร็จทั่วโลกของบริษัทซีเมนส์


        ทั่วโลก การเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า แม้แต่ในโรงไฟฟ้าทันสมัย

        โรงไฟฟ้าวัลเคนเซผลิตไฟฟ้าให้ทั่วรัฐบาวาเรียตั้งแต่ทศวรรษที่ 1920 และยังดำเนินการถึงปัจจุบัน
          © Kara / fotolia.com

          ใช้พลังงานลมให้เกิดประโยชน์สูงสุด

          โรงงานลมจะผลิตพลังงานได้เท่าใด ตั้งแต่ปีค.ศ.1919 อัลแบร์ต เบตส์ นักวิจัยการไหล (Flow researcher) คำนวณว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานที่ใช้งานได้มากกว่าร้อยละ 59 เพื่อจะผลิตไฟฟ้าให้ใกล้เคียงค่าดังกล่าวมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์ในเมืองเกิททิงเงนจึงทำการศึกษารูปแบบใบพัดต่างๆในอุโมงค์ลม ทศวรรษที่ 1930 เขาและกับควร์ท บิเลาร่วมกันพัฒนาใบพัดที่เหมาะสมกับโรงงานลมขึ้น


          In der Nähe von Häusern ist nicht nur der hohe Wirkungsgrad wichtig, die Anlagen müssen auch leise sein

          Bei modernen Windkraftanlagen sorgen optimierten Flügelprofile für einen hohen Wirkungsgrad