นาโนเทค สวทช. ชูนวัตกรรมแก้วิกฤตพลังงาน ลดร้อน-ลดค่าไฟ

ท่ามกลางสถานการณ์อากาศร้อนจัดที่ผลักดันความต้องการใช้ไฟฟ้าของประเทศแตะระดับสูงสุดต่อเนื่อง และความกังวลต่อความมั่นคงด้านพลังงานในระยะยาว 

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดย นาโนเทค สวทช. ต่อยอดนวัตกรรมตอบโจทย์วิกฤตอย่าง สีและสารเคลือบภายนอกเพื่อลดความร้อนสำหรับอาคาร, น้ำยาเคลือบผิวเซลล์แสงอาทิตย์ป้องกันการเกาะฝุ่น และเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์ ในฐานะเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ฟิล์มบางรุ่นใหม่ สร้าง “ทางเลือกเชิงเทคโนโลยีเพื่อแก้วิกฤตพลังงาน” ที่มุ่งลดการใช้ไฟฟ้าจากต้นทาง ควบคู่กับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบผลิตพลังงานสะอาดในระยะยาว 

ดร.ภญ.อุรชา รักษ์ตานนท์ชัย ผู้อำนวยการศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เปิดเผยว่า นาโนเทค สวทช. ให้ความสำคัญกับการพัฒนางานวิจัยที่ตอบโจทย์ของประเทศ โดยเฉพาะในช่วงเวลาที่ต้องรับมือกับวิกฤตการณ์ด้านต่าง ๆ การนำวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมมาปรับใช้อย่างรวดเร็ว คือทางออกที่สามารถดำเนินการได้ด้วยศักยภาพของนักวิจัยไทย เพื่อสร้าง “ทางเลือกเชิงเทคโนโลยี” ให้กับภาคธุรกิจและประชาชน 

“ในช่วงที่ประเทศไทยเผชิญอากาศร้อนจัดและความต้องการใช้พลังงานเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง นาโนเทคพร้อมนำผลงานวิจัยที่พร้อมใช้มาต่อยอดสู่การใช้งานจริง เพื่อช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานตั้งแต่ต้นทาง ควบคู่กับการยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชน ซึ่งปัจจุบัน นาโนเทคได้มุ่งเน้นการพัฒนางานวิจัยในกลุ่ม Water and Environment Solutions ครอบคลุมทั้งการจัดการน้ำ คุณภาพอากาศ และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เพื่อสนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืนของประเทศ และรับมือกับวิกฤตสภาพภูมิอากาศ” ดร.ภญ.อุรชา กล่าว 

ดร.พิศิษฐ์ คำหน่อแก้ว ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยวัสดุผสมและกระบวนการนาโน (HMNP) นาโนเทค สวทช. กล่าวว่า เมษายนเป็นช่วงที่ประเทศไทยกำลังก้าวเข้าสู่ช่วงเวลาที่ท้าทายด้านพลังงานมากที่สุดของปี ความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้น โดยเฉพาะจากการใช้เครื่องปรับอากาศทั้งในภาคครัวเรือนและภาคธุรกิจ 

ในขณะเดียวกัน ค่าไฟฟ้ายังต้องเจอแรงกดดันจากต้นทุนเชื้อเพลิงที่ผันผวน ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของภาคครัวเรือนและภาคธุรกิจเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เทคโนโลยีภายใต้กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและกระบวนการนาโนของนาโนเทค อย่างเทคโนโลยีเคลือบนาโน (Nanocoating) สามารถช่วยลดภาระระบบไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ 

“หัวใจสำคัญของนวัตกรรมนี้ คือ การลดความต้องการใช้พลังงาน (Energy Demand) โดยตรง ผ่านสีและสารเคลือบภายนอกเพื่อลดความร้อน ซึ่งออกแบบให้มีการสะท้อนรังสีอาทิตย์สูงและการคายความร้อนสู่ภายนอกได้ดี ส่งผลให้อุณหภูมิพื้นผิวและอุณหภูมิภายในอาคารลดลง ช่วยลดภาระการทำงานของระบบปรับอากาศ จากผลการทดสอบพบว่าสามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวอาคารได้สูงสุด 3-4 องศาเซลเซียสเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในท้องตลาด และลดการใช้ไฟฟ้าของเครื่องปรับอากาศได้สูงสุด 15%” ดร.พิศิษฐ์ กล่าว พร้อมชี้ว่า เทคโนโลยีดังกล่าวเหมาะกับการใช้งานในอาคารที่มีภาระการทำความเย็นสูง โดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อนของประเทศไทย 

อีกหนึ่งนวัตกรรมที่กำลังได้รับการผลักดันคือ เซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์ (Perovskite Solar Cells) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ฟิล์มบางรุ่นใหม่ที่ใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำโครงสร้างเพอรอฟสไกต์เป็นชั้นดูดกลืนแสง โดยจุดเด่นของเทคโนโลยีนี้เมื่อเทียบกับโซลาร์เซลล์ซิลิกอนแบบดั้งเดิม คือใช้วัสดุน้อยกว่า ผลิตได้ด้วยกระบวนการอุณหภูมิต่ำกว่า มีน้ำหนักเบา และมีสมบัติกึ่งโปร่งแสง อีกทั้งสามารถออกแบบให้เป็นแผ่นโค้งงอ ทำให้ใช้งานได้บนพื้นผิวที่หลากหลาย 

ดังนั้นจึงกลายเป็นโอกาสใหม่ในการต่อยอดใช้ประโยชน์ ซึ่งในอนาคต อาจจะเห็นกระจกอาคารสูงหรือบ้านเรือนทั่วไปติดตั้งโซลาร์เซลล์ แผงโซลาร์เซลล์แบบมือถือที่น้ำหนักเบาจนพกไปไหนมาไหนได้ง่าย ๆ เก็บพลังงานไฟฟ้าได้ทุกที่ หรือผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น (flexible electronics) และอุปกรณ์พลังงานต่ำที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็ก เช่น เซนเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อม หรืออุปกรณ์ไร้สายภายในอาคาร รวมถึงการพัฒนาเป็น เซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเด็ม (Tandem Solar Cells) ร่วมกับซิลิกอน เพื่อยกระดับประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าให้สูงขึ้นอีกขั้น
 
อย่างไรก็ตาม ดร.พิศิษฐ์ ชี้ว่า การพัฒนาเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ในวงกว้างยังต้องเร่งยกระดับความเสถียรต่อความร้อน ความชื้น แสง และอายุการใช้งานระยะยาว ซึ่งเป็นโจทย์สำคัญที่ทั่วโลกกำลังแข่งขันกันพัฒนา 

นาโนเทคยังพัฒนาน้ำยาเคลือบผิวเซลล์แสงอาทิตย์ป้องกันการเกาะฝุ่น (Anti-Dust Nano Coating for Solar Panels) เพื่อช่วยลดการเกาะของฝุ่นและสิ่งสกปรกบนพื้นผิวแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของ soiling effect ที่ทำให้กำลังผลิตไฟฟ้าลดลงในสภาวะใช้งานจริง 

ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีค่าการส่องผ่านแสงสูง สามารถเคลือบได้โดยตรงบนผิวแผงโดยไม่ต้องเตรียมพื้นผิวล่วงหน้า และสามารถล้างหรือขัดออกได้โดยไม่ทำลายพื้นผิวหรือกระทบต่อเงื่อนไขการรับประกันของผู้ผลิตแผง จากข้อมูลการทดสอบพบว่า สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 3-30% ขึ้นอยู่กับระดับการสะสมของฝุ่นและสภาพแวดล้อม โดยในสภาวะใช้งานทั่วไปมีค่าเฉลี่ยราว 5% อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนการทำความสะอาดและลดการใช้น้ำในระบบโซลาร์ฟาร์มได้อย่างมีนัยสำคัญ 

“ทีมวิจัยมีโครงการนำร่องภายใต้ชื่อ Nanocoating Solutions for Energy-Resilient Government Infrastructure หรือนาโนโค้ตติ้งโซลูชันเพื่อโครงสร้างพื้นฐานภาครัฐ ซึ่งมุ่งผลักดันการใช้เทคโนโลยีที่พร้อมถ่ายทอดและพร้อมทดสอบภาคสนามในหน่วยงานที่มีการใช้พลังงานสูงอย่างต่อเนื่อง ได้แก่ สีและสารเคลือบภายนอกเพื่อลดความร้อนสำหรับอาคาร และน้ำยาเคลือบผิวเซลล์แสงอาทิตย์ป้องกันการเกาะฝุ่นสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ ขณะเดียวกัน งานวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์จะทำหน้าที่เป็นฐานเทคโนโลยีสำหรับระบบผลิตไฟฟ้ารุ่นใหม่ในอนาคต โดยสารเคลือบป้องกันการเกาะฝุ่นเริ่มมีการทดสอบภาคสนามรวมถึงการใช้งานจริงแล้ว ส่วนสีและสารเคลือบลดความร้อนอยู่ระหว่างการขยายผลสู่ระดับนำร่อง (pilot scale) และการทดสอบภาคสนามระยะยาว ซึ่งนวัตกรรมทั้งคู่อยู่ระหว่างหาผู้ร่วมทุนผลิตเชิงพาณิชย์” ดร.พิศิษฐ์ กล่าว 
 
นวัตกรรมแก้วิกฤตพลังงานของนาโนเทค สวทช. สามารถลดต้นทุนพลังงานและเพิ่มความคุ้มค่าของระบบพลังงานสะอาดได้อย่างเป็นรูปธรรม โดยเฉพาะสารเคลือบป้องกันการเกาะฝุ่นสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ ที่มีการถ่ายทอดเทคโนโลยีให้กับบริษัท นาโน โค๊ตติ้ง เทค จำกัด ดีปเทคสตาร์ทอัปภายใต้ สวทช. แล้ว 

โดยคาดการณ์ว่า หากมีการติดตั้งในระดับ 20% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศไทยภายในปี 2030 หรือประมาณ 2.5 กิกะวัตต์ จะสามารถเพิ่มการผลิตไฟฟ้าได้ราว 197.1 กิกะวัตต์ชั่วโมงต่อปี คิดเป็นมูลค่าทางเศรษฐกิจประมาณ 700-800 ล้านบาทต่อปี และช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 90,000 ตันต่อปี ขณะที่สีและสารเคลือบลดความร้อนจะช่วยลดภาระการใช้พลังงานของอาคารตั้งแต่ต้นทาง

ในขณะเดียวกัน ก็จะช่วยให้คนไทยได้รับประโยชน์โดยตรงจากการอยู่อาศัยและทำงานในอาคารที่ร้อนน้อยลง ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีโอกาสลดภาระค่าไฟฟ้าในระยะยาว โดยเฉพาะในช่วงอากาศร้อนจัดที่ครัวเรือนต้องแบกรับภาระค่าใช้จ่ายด้านพลังงานสูง

การวิจัย พัฒนา และสร้างสรรค์นวัตกรรมเพื่อแก้วิกฤตพลังงานนี้ นับเป็นก้าวสำคัญในการเสริมสร้างความมั่นคงทางพลังงาน ลดการพึ่งพาพลังงานจากภายนอก และเพิ่มขีดความสามารถของไทยในการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานด้วยองค์ความรู้ของตนเอง นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานของภาครัฐ ภาคธุรกิจ และภาคประชาชน ส่งเสริมให้เกิดการใช้พลังงานสะอาดและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตอบโจทย์ทั้งมิติพลังงาน เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม พร้อมสนับสนุนเป้าหมายการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดและ Net Zero ของประเทศ