อวกาศอาจเป็นทางออก ! เมื่อพลังงานจากโลกไม่พอใช้ จนหลายชาติเล็งผลิตไฟฟ้านอกโลก

ซึ่งกินไฟมหาศาลมากเสียจนมีการคาดว่าภายในปี 2030 Data Center จะกินไฟฟ้าคิดเป็นสัดส่วนเกือบครึ่งหนึ่งของความต้องการไฟฟ้าทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา

เพราะฉะนั้นแล้วนักวิทยาศาสตร์จากนานาประเทศจึงเริ่มเสนอแนวคิดการผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์จากอวกาศ หรือ Space-Based Solar Power เพื่อแก้ปัญหานี้โดยตรง ด้วยการส่งดาวเทียมไปโคจรลอยอยู่เหนือชั้นบรรยากาศที่สามารถรับแสงอาทิตย์ได้ตลอด 24 ชั่วโมง ปราศจากเมฆมาบดบัง และยามราตรีเข้ามาขวาง ก่อนที่จะส่งพลังงานทางไกลกลับลงมาเป็นไฟฟ้าป้อนเข้าสู่ระบบทั่วประเทศต่อไป

โดยสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) จากสหรัฐอเมริกา เป็นหน่วยงานแรกที่พิสูจน์ว่าแนวคิดนี้สามารถเกิดขึ้นได้จริง จากการส่งดาวเทียมรหัส SSPD-1 ขึ้นไปบนอวกาศเมื่อเดือนมกราคม 2023 เพื่อทดสอบการส่งพลังงานจากอวกาศตรงลงมายังพื้นโลกผ่านคลื่นไมโครเวฟได้สำเร็จจริง ๆ ในขณะที่ทางฝั่งจีนก็มีโครงการคู่ขนานในลักษณะคล้ายกันบนพื้นโลก นำโดยมหาวิทยาลัยซีเตี้ยน (Xidian University) ที่ได้ทดสอบส่งพลังงานไร้สายในระยะ 100 เมตร ได้กำลังไฟสูงถึง 1,180 วัตต์ และยังทดสอบส่งพลังงานให้โดรนที่กำลังบินได้สำเร็จอีกด้วย

ทว่าตัวเลขพลังงานที่ส่งกลับมาผ่านคลื่นไมโครเวฟที่สายตามนุษย์มองไม่เห็นนั้นก็ยังถือว่าน้อยมาก ๆ เมื่อเทียบกับสิ่งที่โรงไฟฟ้าบนโลกผลิตในแต่ละวัน เพราะการทดลองในอวกาศทั้งหมดยังอยู่ในระดับไม่กี่สิบวัตต์ เพียงพอที่จะทำให้ไฟ LED ไม่กี่ดวงสว่างเท่านั้น ถ้าเราต้องการให้การผลิตไฟฟ้าจากอวกาศถึงจุดคุ้มทุนขึ้นมา ระบบผลิตไฟฟ้าอวกาศนี้จะต้องส่งพลังงานในระดับกิกะวัตต์ข้ามผ่านระยะทางหลายหมื่นกิโลเมตรมายังสถานีรับบนโลกให้ได้ ทั้งการคำนวณก็ได้ชี้ให้เห็นว่าระบบผลิตไฟฟ้าจากอวกาศนี้จะต้องมีจานส่งสัญญาณที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 750 เมตร หนักกว่า 250 ตัน ส่วนฝั่งพื้นโลกก็ต้องมีสนามรับสัญญาณกว้างกว่า 34 ตารางกิโลเมตร ใหญ่พอ ๆ กับเมืองรองในต่างจังหวัดทั้งเมือง

นอกจากนี้ประสิทธิภาพโดยรวมทั้งระบบในการทดลองจริงอยู่ที่ราว 11% เท่านั้น เทียบแผงโซลาร์เซลล์บนพื้นโลกที่มีประสิทธิภาพเฉลี่ยราว ๆ 20% ซึ่งหมายความว่าหากต้องการไฟฟ้า 1 กิกะวัตต์ที่ใช้งานได้จริง ระบบผลิตไฟฟ้าบนอวกาศจะต้องจัดการพลังงานถึง 9 กิกะวัตต์ในอวกาศเลยทีเดียว เนื่องจากพลังงานมีการส่งต่อกันหลายทอด เริ่มจากแสงอาทิตย์ต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่แผงโซลาร์เซลล์ หลังจากนั้นก็ต้องแปลงเป็นคลื่นไมโครเวฟเพื่อยิงลงมา ส่งผลให้คลื่นบางส่วนกระจายหายไประหว่างทาง ก่อนที่จะต้องแปลงกลับเป็นไฟฟ้าอีกครั้งที่เครื่องรับบนพื้นโลก โดยทุกขั้นตอนจะสูญเสียพลังงานไปเล็กน้อย แต่เมื่อนำตัวเลขทั้งหมดมารวมเข้าด้วยกัน ประสิทธิภาพก็จะลดลงอย่างน่าใจหาย

มิหนำซ้ำรายงานขององค์การนาซาเคยคำนวณต้นทุนไฟฟ้าว่า ตลอดอายุการใช้งานของระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์จากอวกาศจะอยู่ที่ประมาณ 20-53 บาทต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง แพงกว่าพลังงานหมุนเวียนบนพื้นโลกถึง 12-80 เท่า โดยต้นเหตุหลักมาจากค่าขนส่งระบบผลิตไฟฟ้าขึ้นสู่วงโคจรโลก ซึ่งกินสัดส่วนกว่า 70 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนทั้งหมด จนกว่าจรวดขนส่งจะมีราคาถูกในอนาคต ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญมากกว่าเทคโนโลยีในการส่งพลังงานกลับโลกเสียอีก

ในขณะเดียวกันบริษัทอย่าง Google และ Starcloud ก็กำลังวางแผนส่ง Data Center สำหรับประมวลผล AI ขึ้นไปโคจรรอบโลกแทน โดยที่ไม่ต้องรอให้เทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าบนอวกาศส่งพลังงานกลับโลก จะเรียกได้ว่าลูกค้ากำลังจะกลายมาเป็นภัยคุกคามแทนก็ว่าได้ เพราะเมื่อความต้องการขนส่งสัมภาระไปอวกาศมากขึ้น ราคาก็จะพุ่งสูงขึ้นตามไปด้วย จนระบบผลิตไฟฟ้าในอวกาศอาจไม่คุ้มทุนอีกต่อไป

อีกหนึ่งประเด็นที่ทำให้ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศเกิดขึ้นได้ยาก ก็คือต้นทุนแรกเริ่มที่สูงลิ่ว และต้องลงทุนต่อเนื่องนานหลายปีเพื่อพัฒนาระบบเครือข่ายดาวเทียม โดยที่ไม่มีรายได้คืนกลับมาระหว่างการพัฒนาเลย ขณะที่โรงไฟฟ้าแผงโซลาร์บนโลก สามารถเริ่มผลิตไฟฟ้าได้ตั้งแต่แผงแรกหลังติดตั้งเสร็จในทันที ความเสี่ยงในการผลิตไฟบนอวกาศจึงสูงกว่าการลงทุนพลังงานหมุนเวียนบนพื้นโลกเป็นอย่างมาก

ถึงกระนั้นทางฝั่งนานาประเทศในยุโรปก็ยังไม่ล้มเลิกความหวังนี้ เนื่องจากทวีปยุโรปเป็นทวีปที่อยู่ละติจูดสูงมาก มีแดดน้อยในฤดูหนาว และยังมีที่ดินจำกัดจำเขี่ยในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ ทั้งยังไม่นับเรื่องที่มีเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อย จนต้องพึ่งพาการนำเข้าพลังงานจากประเทศในปริมาณมาก องค์การอวกาศยุโรปจึงได้เปิดโครงการศึกษาความเป็นไปได้ของระบบผลิตไฟฟ้าจากอวกาศภายใต้ชื่อโครงการ SOLARIS ตั้งแต่ปี 2022 นั่นเอง

ตัดภาพมาที่ประเทศไทยหากว่ากันในทางเศรษฐศาสตร์แล้ว เมืองไทยไม่น่าจะเป็นผู้ที่ได้รับประโยชน์โดยตรงจากเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าจากอวกาศมากนัก เมื่อเทียบกับประเทศที่มีแสงแดดน้อยอย่างประเทศในยุโรป หรือญี่ปุ่น โดยประเทศไทยทั้งประเทศนั้นมีแดดเฉลี่ยราว 5.5 ชั่วโมงต่อวัน แม้แต่ในฤดูฝนก็ยังได้แดดเฉลี่ย 3-4 ชั่วโมง ปัญหาหลักในการผลิตไฟฟ้าของประเทศในปัจจุบันจึงไม่ใช่ปริมาณแสงแดด แต่เป็นการเก็บพลังงานที่ได้มาตอนกลางวันไว้ใช้ตอนกลางคืน ซึ่งมีความต้องการสูงมากในช่วงหัวค่ำทั่วทั้งประเทศต่างหาก

เรียกได้ว่าสาเหตุที่พลังงานระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์บนอวกาศไม่ได้เกิดขึ้นจริงสักทีเป็นเพราะว่าข้อจำกัดทางเศรษฐศาสตร์ที่ไม่คุ้มทุนก็ว่าได้ ตราบใดที่จรวดขนส่งยังคงมีราคาแพงกว่านักลงทุนหรือรัฐบาลจะรับไหว แม้ว่าวิศวกรจะสามารถส่งพลังงานจากอวกาศลงมายังโลกได้จริงมาตั้งแต่ปี 2023 แล้วก็ตาม

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : iea, caltech, techrepublic, NASA, datacenterfrontier

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech