นักวิจัยพัฒนาแผง 'anti-solar' ที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในเวลากลางคืน

(CNN) ⎯ ตรงตามชื่อของมัน แผงโซลาร์เซลล์ มันไม่สามารถใช้ได้ในเวลากลางคืน แต่นักวิจัยจากแคลิฟอร์เนียอ้างว่าเขาค้นพบวิธีที่จะทำให้มันสามารถผลิตพลังงานได้แม้หลังพระอาทิตย์ตก

Jeremy Munday ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย กำลังพัฒนาแผงต้นแบบดังกล่าว

งานวิจัยของเขาได้ถูกเผยแพร่ในวารสาร ACS Photonics เมื่อไม่นานมานี้

นี่คือหลักการทำงานของมัน ในขณะที่แผงโซลาร์เซลล์เป็นวัตถุเย็นที่หันไปยังดวงอาทิตย์ที่ร้อนและสว่างมาก เพื่อที่จะดูดซับแสงเปลี่ยนมาเป็นพลังงาน งานวิจัยของ Munday นั้นทำตรงกันข้าม เซลล์ความร้อนของเขาจะร้อนขึ้นและชี้ไปยังท้องฟ้ายามค่ำคืน ซึ่งเป็นวัตถุที่เย็นกว่ามาก วัตถุที่ร้อนเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมจะแผ่รังสีความร้อนในรูปของแสงอินฟราเรด

"เซลล์สุริยะทั่วไปสร้างพลังงานโดยการรับแสงอาทิตย์ ซึ่งทำให้เกิดความต่างศักย์เกิดเป็นกระแสไฟฟ้า ในเครื่องมือชนิดใหม่นี้จะกลับกัน แสงจะถูกปล่อยออกมาเกิดเป็นกระแสและความต่างศักย์ไฟฟ้าในทิศตรงกันข้าม แต่คุณก็ยังผลิตไฟฟ้าได้ " Munday กล่าว "คุณต้องใช้วัสดุที่ต่างออกไป แต่หลักการทางฟิสิกส์ยังคงเหมือนเดิม"

ภาพโดย solardaily.com

ถ้าหากแผงของเขาสำเร็จ จะสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องเก็บพลังงานสำรองไว้ในแบตเตอรี่ หรือพึ่งหากระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิส

แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าในความมืด

โซลาร์เซลล์ไม่สามารถผลิตพลังงานได้ในตอนกลางคืนหรือในยามที่ดวงอาทิตย์ถูกบดบัง ขณะที่พวกมันกำลังสร้างพลังงานอย่างต่อเนื่อง พลังงานส่วนเกินจะถูกถ่ายไปยังระบบไฟฟ้าสาธารณะซึ่งโดยทั่วไปแล้วใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เพื่อที่จะชดเชยค่าใช้จ่าย ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซลาร์เซลล์มากกว่าความต้องการใช้งานในแต่ละวัน

บ้างก็เก็บพลังงานส่วนเกินนี้ไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้ในเวลากลางคืน ซึ่งก็จะมีราคาแพง

"โซลาร์เซลล์นั้นมีข้อจำกัดที่ว่าพวกมันใช้ได้เฉพาะเวลากลางวันเท่านั้น แต่ว่าเครื่องมือใหม่นี้สามารถใช้ได้ 7 วัน 24 ชั่วโมง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมาก" Muyday กล่าวกับ CNN "ไม่มีใครอยากที่จะไม่มีไฟฟ้าใช้หลังจากดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า"

ปัจจุบันแผงโซลาร์เซลล์มีให้ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ยังไม่สามารถจะแข่งขันกับแหล่งพลังงานอื่น พวกมันราคาแพงและมีประสิทธิภาพด้อยกว่า

แผง "anti-solar" ของ Munday นั้นจะพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในแนวทางที่ยั่งยืน ในทางทฤษฎี พวกเขาจะใช้พลังงานความร้อนที่ปล่อยจากกระบวนการอุตสาหกรรม เขากล่าว นี่จะมีส่วนช่วยให้การเกิดความเป็นกลางทางคาร์บอน (carbon neutrality - องค์กร ผลิตภัณฑ์ บริการ หรือกิจกรรมที่มีการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สุทธิเท่ากับศูนย์) ประสบความสำเร็จ เมื่อปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนสมดุลกับปริมาณการกำจัด ดังนั้นจึงไม่มีการปล่อยคาร์บอนสุทธิ

แผงเหล่านี้สามารถผลิตพลังงานที่ปราศจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อติดตั้งกับพลังงานปราศจากของเสียหรือเมื่อติดตั้งกับแหล่งความร้อนเหลือทิ้ง พวกมันผลิตพลังงานปราศจากคาร์บอนเพียงแค่นั่งบนหลังคาของคุณเท่านั้น เหมือนๆ กับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป เขากล่าว

แผง 'anti-solar' ยังผลิตพลังงานได้น้อยกว่า

งานวิจัยของ Munday ยังมีข้อจำกัดอยู่บางประการ ซึ่งเป็นปัญหาที่เขาจะต้องแก้ต่อไป 

แผงต้นแบบสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 50 วัตต์ต่อหนึ่งตารางเมตร คิดเป็นประมาณ 25% ของแผลโซลาร์เซลล์ทั่วไปที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

บวกกับ แผงโซลาร์เซลล์ในปัจจุบันก็ได้พัฒนามานานกว่าทศวรรษแล้ว เมื่อเทียบกับแผงต้นแบบของ Munday เขากล่าว

ที่มา: A researcher designed 'anti-solar' panels that generate electricity in the dark of night | By Scottie Andrew, CNN

สิ่งมีชีวิตบนดาวไททัน ดาวบริวารของดาวเสาร์ อาจจะแตกต่างจากพวกเรามาก

อีกหนึ่งเหตุผลในการไปเยือนดาวที่ไม่ธรรมดาแห่งนี้


บทความแปลจากบทความต้นฉบับ : On Saturn's Moon Titan, Living Cells May Be Very Different From Ours (www.airspacemag.com)

ภาพจากศิลปิน - ทะเลสาบนไททัน (NASA)

จากบทความที่ตีพิมพ์ในเว็บไซต์ Science Advances Hilda Sandström และ Martin Rahm จาก University of Technology กอเทนเบิร์ก ประเทศสวีเดน ได้กล่าวถึงความเป็นไปได้ของชีวิตบนไททัน และยังระบุถึงลักษณะที่จำเป็นของเยื่อหุ้มเซลล์ที่จะสามารถดำรงชีวิตรอดบนดาวได้

เยื่อหุ้มเซลล์เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับชีวิตอย่างที่เรารู้กัน เนื่องจากมันช่วยห่อหุ้มเซลล์ไม่ให้มีอะไรภายในเซลล์รั่วไหลออกไป และในขณะเดียวกันมันก็อนุญาตให้สารอาหารที่จำเป็นผ่านเข้ามาได้ และขับถ่ายของเสียด้วย บนโลกของเราเยื่อหุ้มเซลล์ถูกสร้างในลักษณะที่พวกมันจะหันด้านที่มีขั้วออกด้านนอก (เพื่อที่จะมีปฏิกิริยากับน้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายที่มีขั้วเช่นเดียวกัน) ส่วนด้านที่ไม่มีขั้วจะอยู่ด้านใน เป็นลักษณะโดยทั่วไปที่เยื่อหุ้มเซลล์แรกได้ประกอบตัวเองขึ้นมาในโลกยุคแรกเริ่ม

บนไททันจะมีเงื่อนไขที่ไม่เหมือนกัน ด้วยอุญหภูมิที่หนาวจัดอยู่ระหว่าง 90 - 94 เคลวิน (ประมาณ -180°C ) ไม่มีน้ำที่อยู่ในสถานะของเหลวบนพื้นผิว และไม่มีออกซิเจน แต่อย่างไรก็ดีบนพื้นผิวของไททันก็ยังมีทะเลสาบอยู่ แต่ของเหลวในทะเลสาบนั้นไม่ใช่น้ำ ทว่าทะเลสาบบนไททันนั้นประกอบด้วยมีเทนและอีเทน ซึ่งเป็นสารไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว นั่นทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอว่าเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตบนไททันนั้นน่าจะต้องมีลักษณะที่ตรงข้ามกันกับของบนโลก — ด้านที่ไม่มีขั้วอยู่ด้านนอกเพื่อที่จะมีปฏิกิริยากับมีเทนที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย และด้านที่มีขั้วจะต้องอยู่ด้านใน ตามเอกสารที่น่าประหลาดใจของ James Stevenson และคณะจาก Cornell University ได้เสนอว่า เยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นไปได้สำหรับชีวิตบนไททันนั้นคือ azotosomes โดยที่ azotosomes นั้นเป็นสมมติฐานของโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่อยู่ในสภาพที่ขาดฟอสฟอรัสและออกซิเจน แต่มีไนโตรเจน

ตรงนี้เองจึงเป็นส่วนที่งานของ Sandström และ Rahm ได้เข้ามามีบทบาท พวกเขาได้ใช้โมเดลคอมพิวเตอร์ในการที่จะจำลองว่า เยื่อหุ้มเซลล์ที่กลับด้านนี้สามารถที่จะเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาพแวดล้อมบนดาวไททันหรือไม่ คำตอบคือ ไม่ เนื่องจาก azotosomes นั้นไม่เสถียร นั่นนับว่าเป็นข่าวร้ายสำหรับการค้นพบสิ่งมีชีวิตเลยทีเดียว

อย่างไรก็ตาม ตามที่ผู้เขียนว่าไว้ สารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่จะไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ถ้าอยู่ในสภาวะที่อุณหภูมิหนาวจัดอย่างบนไททัน รูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนดาวไททัน (ถ้ามี) จำเป็นต้องอาศัยการแพร่อย่างช้าๆ ของโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งเยื่อหุ้มไม่ว่าจะแบบใดก็ตามจะเป็นอุปสรรคต่อการแพร่แบบนี้ รวมไปถึงการขับถ่ายของเสียที่เกิดในทิศตรงข้ามอีกด้วย ดังนั้น ตามข้อสรุปทางวิทยาศาสตร์ สิ่งมีชีวิตที่น่าจะเป็นไปได้บนดาวไททันอาจจะไม่จำเป็นต้องมีเยื่อหุ้มเซลล์ก็เป็นได้

ส่วนตัวแล้ว ผมก็ยังสงสัยกับข้อสรุปของพวกเขาอยู่ เยื่อหุ้มเซลล์มีความจำเป็นในการรักษาสภาพของเซลล์ร่างหว่างภายในเซลล์และภายนอก ถ้าไม่มีมัน ก็ไม่มีอะไรที่จะทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียสารที่จำเป็นออกสู่สิ่งแวดล้อม ผมยังเชื่ออย่างยิ่งว่าชีวิตบนไททันหรือไม่ว่าจะที่ใดก็ตาม จำเป็นต้องมีการคงรูปเป็นหน่วยเล็กๆ ของสิ่งมีชีวิต หรือที่เรียกว่าเซลล์ สิ่งที่ทำหน้าที่เป็นเยื่อหุ้มก็ยังคงจำเป็นอยู่

แต่ผมอาจจะผิดก็ได้ บนสภาพแวดล้อมของดาวต่างถิ่นอย่างไททัน เราตั้งคำถามโดยมีสามัญสำนึกจากสิ่งที่เกิดขึ้นบนโลกเป็นพื้นฐาน อย่างไรก็ดีผมก็ชอบที่ผู้เขียนได้ศึกษาโดยใช้วิธีการทางชีวดาราศาสตร์ผ่านการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์และพยายามที่จะขยายขอบเขตแห่งความรู้ของพวกเรา แน่นอนว่าวิธีที่ดีที่สุดในการตอบคำถามนี้ อย่างที่เราทำเสมอ คือการส่งยานสำรวจในภารกิจที่ชื่อว่า Dragonfly ในการสำรวจไททันในระยะใกล้