Overview of solar refrigeration technology

ระบบทำความเย็นที่สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์มาขับเคลื่อนระบบโดยตรงได้นั้น จะจัดอยู่ในกลุ่มของระบบ ทำความเย็นที่ใช้พลังงานความร้อนในการขับเคลื่อนระบบ (heat powered refrigeration cycle) ซึ่งระบบที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายนั้นคือ ระบบทำความเย็นแบบดูดซึม (absorption refrigeration system) และระบบทำความเย็นแบบดูดซับ (adsorption refrigeration system) อีกทั้งยังมีอีกหนึ่งระบบคือ ระบบทำความเย็นแบบอีเจ็กเตอร์ (ejector refrigeration system)

​ระบบทำความเย็นแบบดูดซึม ระบบทำความเย็นแบบดูดซับ และระบบทำความเย็นแบบอีเจ๊กเตอร์

สำหรับระบบทำความเย็นแบบดูดซึม ไอของสารทำความเย็นความดันตํ่าที่ออกจากเครื่องระเหย จะถูกดูดซึมและทำปฏิกิริยาเคมีจนกลายเป็นสารละลายซึ่งเป็นส่วนผสมของสารทำความเย็นและตัวดูดซึม หลังจากนั้นจะถูกเพิ่มความดันเพื่อส่งไปที่หม้อต้ม (generator) สารละลาย เพื่อแยกไอสารทำความเย็นออกจากสารละลายโดยใช้พลังงานความร้อน ซึ่งพลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ในระบบนี้จะเป็นพลังงานความร้อนแทบทั้งสิ้น สำหรับระบบทำความเย็นแบบดูดซับสารทำความเย็นจะถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับที่เป็นของแข็งรูพรุน ยกตัวอย่างเช่น นํ้ากับซิลิกาเจล ซึ่งเมื่อเราทำให้ซิลิกาเจลเย็นตัวลง มันจะสามารถดูดซับไอสารทำความเย็น (นํ้า) จากเครื่องระเหย (evaporator) ได้เป็นอย่างดี และเมื่อเราให้พลังงานความร้อนแก่ซิลิกาเจล ไอของสารทำความเย็นจะแยกตัวออกจากซิลิกาเจล ณ สถานะอุณหภูมิ และความดันที่สูงขึ้น และก็จะไปไหลไปควบแน่นที่เครื่องควบแน่นเพื่อทำการควบแน่นต่อไป

ระบบทำความเย็นแบบอีเจ็กเตอร์เป็นอีกหนึ่งที่สามารถใช้พลังงานความร้อนในการขับเคลื่อนระบบ เช่นเดียวกับระบบเครื่องทำความเย็นแบบดูดซึม แต่มีความเรียบง่ายมากกว่า คือ ใช้สารทำงานชนิดเดียวในระบบ ไม่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นภายในระบบโดยอีเจคเตอร์ (ejector) และหม้อต้มสารทำความเย็น (boiler) จะทำหน้าที่เป็นเครื่องอัดไอสำหรับระบบนี้

การประยุกต์ใช้งานจริงสำหรับระบบทำความเย็นจากพลังงานแสงอาทิตย์แต่ละชนิด

ในตลาดปัจจุบันพบว่ามีเพียงสองระบบเท่านั้น คือ ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมและระบบทำความเย็นแบบดูดซับ ที่มีการผลิตออกมาจำหน่ายในเชิงพานิชย์ ส่วนระบบทำความเย็นแบบอีเจ็กเตอร์ไม่พบข้อมูลแต่อย่างใด ถ้าพูดถึงระบบทำความเย็นแบบดูดซึม จะมีความ สามารถผลิตนํ้าเย็น (chilled water) ที่อุณหภูมิ 5°C ที่ความสามารถการทำความเย็นอยู่ในช่วง 50 – 8000 kW โดยประมาณ โดยสามารถใช้ทั้งไอนํ้าจากเครื่องกำเนิดไอนํ้า หรือนํ้าร้อนที่ได้จากแผงผลิตนํ้าร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวขับเคลื่อนระบบ โดยอุณหภูมิของนํ้าร้อนที่ใช้จะอยู่ในช่วง 80 ถึง 180°C ขึ้นอยู่กับขนาดของระบบทำความเย็นแบบดูดซึมส่วนระบบทำความเย็นแบบดูดซับก็มีหลายบริษัทผลิตออกมาจำหน่ายแล้วเช่นกัน ซึ่งความสามารถในการทำความเย็นจะตํ่ากว่า 1000kW แต่สามารถใช้นํ้าร้อนที่อุณหภูมิพียงแค่ 60°C ในการขับเคลื่อนระบบนํ้าเย็นที่ผลิตได้ก็จะมีอุณหภูมิตํ่าสุดใกล้เคียงกับระบบทำความเย็นแบบดูดซึม ข้อได้เปรียบของระบบทำความเย็นแบบดูดซับ คือ ไม่มีปัญหาการกัดกร่อนภายในระบบ เนื่องจากใช้ของแข็งเป็นตัวดูดซับสารทำความเย็นแตกต่างจากระบบทำความเย็นแบบดูดซึม ที่ส่วนใหญ่จะใช้ลิเทียมโบรมายด์ เป็นตัวดูดซึมสารทำความเย็น ส่วนระบบทำความเย็นแบบอีเจกเตอร์นั้นยังอยู่คงในช่วงของการพัฒนาและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ มีทีมนักวิจัยบางกลุ่มทั้งในไทย และต่างประเทศได้จัดสร้างเครื่องต้นแบบเพื่อทำการทดลองระบบ เพื่อพิสูจน์ว่าระบบสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้จริง และหลายๆ งานวิจัยที่เผยแพร่ออกมาก็ยืนยันได้ว่า มีความเป็นไปได้ที่จะนำระบบทำความเย็นแบบอีเจกเตอร์มาประยุกต์ใช้ในงานปรับอากาศ

การประยุกต์ใช้งานภายในประเทศไทย

สำหรับในประเทศไทยได้มีการจัดทำโครงการพัฒนาและสาธิตการปรับอากาศด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นมาแล้ว โดยมหาวิทยาลัยนเรศวร จ. พิษณุโลก โดยใช้ระบบทำความเย็นแบบดูดซึมที่มีความสามารถในการทำความเย็น 10 ตันโดยแหล่งพลังงานความร้อนที่ใช้ในการขับเคลื่อนระบบได้มาจากนํ้าร้อนที่ผลิตจากหลอดสุญญากาศจากพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 72 m2 ผลการทดลองพบว่าสามารถทดแทนการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อการปรับอากาศได้ถึง 81% อีกหนึ่งตัวอย่างคือ บริษัทน้อมจิตต์ได้มีการติดตั้งระบบทำความเย็นแบบดูดซึมขับเคลื่อนโดยพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อแบ่งเบาภาระการทำงานของระบบปรับอากาศที่ใช้ไฟฟ้าสำหรับระบบทำความเย็นแบบดูดซับและระบบแบบอีเจกเตอร์ยังไม่ปรากฏว่ามีการนำมาประยุกต์ใช้งานจริงภายในประเทศไทยแต่อย่างใดซึ่งนี่เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของนำระบบทำความเย็นจากพลังงานแสงอาทิตย์มาประยุกต์ใช้งานจริงภายในประเทศ อย่างไรก็ตามอุปสรรคที่สำคัญที่สุดของระบบทำความเย็นจากพลังงานแสงอาทิตย์ คือ ราคาของระบบนี้ส่วนมากจะเป็นค่าใช้จ่ายในส่วนของ แผงผลิตนํ้าร้อน นอกเหนือจากนั้นสิ่งที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ควรคำนึงถึงคือ เมื่อนำมาประยุกต์ในบ้านเราซึ่งมีสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างจากฝั่งยุโรป สิ่งสำคัญอีกข้อหนึ่งคือความรู้ ความเข้าใจที่ต้องมีอย่างเพียงพอ เพื่อที่จะสามารถเดินระบบให้มีความเสถียร และมีประสิทธิภาพสูงสุด