ไฟฟ้าจากหยดฝน จุดเริ่มต้นของพลังงานสะอาดที่ทุกคนเข้าถึงได้

ใครว่า “พลังน้ำ” ต้องมาจากเขื่อนขนาดมหึมาที่ผลาญป่าคร่าชีวิตสัตว์เท่านั้น?

ในขณะที่โลกกำลังพยายามหาทางรอดจากวิกฤตพลังงาน วิธีแก้สถานการณ์ไฟฟ้าดับ สร้างโรงงานปฏิกรณ์ และหลากปัญหาที่มาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ มีการค้นพบจากทีมวิจัยในประเทศสิงคโปร์ที่เปลี่ยนแนวคิดที่ยิ่งใหญ่เหล่านั้นไปโดยสิ้นเชิง ด้วยเทคโนโลยีที่ใช้เพียงท่อขนาดเล็กและหยดฝนไม่กี่หยด นับเป็นหนึ่งในพลังงานสะอาดที่เรียบง่ายแต่เปี่ยมด้วยศักยภาพ จนทำให้เราต้องกลับมาทบทวนว่าอนาคตของพลังงานหมุนเวียน อาจไม่ได้ขึ้นอยู่กับโรงไฟฟ้า หรือฟาร์มโซลาร์ขนาดยักษ์เสมอไป

พลิกมุมคิดเรื่องพลังน้ำ แค่ “หยดฝน” ก็เพียงพอ

งานวิจัยที่นำโดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ซิวหลิง โซห์ ทีมนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) แสดงให้เห็นว่า แค่หยดน้ำฝนที่ไหลผ่านท่อแนวตั้งขนาดเล็กก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ โดยผ่านกระบวนการทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า “Plug Flow”

หลักการทำงานง่ายๆ คือการที่น้ำฝนตกลงมาในท่อแคบๆ จะสร้างก้อนน้ำเล็กๆ สลับกับช่องอากาศ เมื่อน้ำไหลผ่านพื้นผิวที่เป็นวัสดุนำไฟฟ้า จะเกิดการแยกประจุไฟฟ้าซึ่งสามารถเก็บเกี่ยวเป็นพลังงานได้

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ใช้การปล่อยน้ำจากเข็มโลหะให้ตกลงมาผ่านท่อโพลีเมอร์แนวตั้งขนาดเพียง 32 เซนติเมตร และกว้าง 2 มิลลิเมตร โดยสามารถแปลงพลังงานจากหยดน้ำได้มากกว่า 10% ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าการปล่อยให้น้ำไหลต่อเนื่องถึง 5 เท่า แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจากหยดฝนด้วยอุปกรณ์ที่เรียบง่ายแต่ได้ผลลัพธ์น่าทึ่ง และที่สำคัญคือ เทคโนโลยีนี้สามารถจ่ายพลังงานให้หลอดไฟ LED ได้ถึง 12 ดวง นาน 20 วินาที จากเพียงการไหลของหยดน้ำผ่านท่อเท่านั้น จึงนับว่าเป็นพลังงานจากหยดฝนทำงานได้จริงและมีประสิทธิภาพ

สำหรับวิธีการนี้ใช้หลักการที่คล้ายกับการสร้างไฟฟ้าสถิต ซึ่งเทคนิคนี้สามารถประยุกต์ใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากฝนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องพึ่งพาแรงดันน้ำมหาศาลเหมือนในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

พลังงานสะอาดไม่จำเป็นต้องแพงหรือซับซ้อน

เรามักมองว่า “พลังงานสะอาด” เป็นสิ่งที่อยู่ไกลตัว หรือเป็นเรื่องของประเทศพัฒนาแล้วที่มีเงินติดตั้งโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ หรือซื้อกังหันลมมาติดตั้งบนชายฝั่ง แต่ระบบแบบ Plug Flow ที่ใช้แค่อุปกรณ์ที่สามารถผลิตหรือดัดแปลงได้ง่าย ใช้พื้นที่น้อย และไม่ต้องพึ่งแรงดันน้ำมหาศาล ทำให้มันมีศักยภาพในการใช้งานได้แม้ในพื้นที่ที่ไม่มีแหล่งน้ำ เช่น พื้นที่บนหลังคาอาคารสูง รางน้ำของบ้านเรือน หรือแม้แต่ในเมืองที่มีฝนตกสม่ำเสมอ

ความเรียบง่ายนี้เองที่ทำให้เทคโนโลยีดังกล่าวน่าจับตามอง ไม่ใช่แค่เพราะมันสร้างพลังงานได้ แต่เพราะมันสามารถทำให้ “คนตัวเล็กๆ” มีอำนาจในการผลิตพลังงานใช้เองได้ ตามเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนของสหประชาชาติ (Sustainable Development Goals) SDGs ข้อที่ 7 คือการเข้าถึงพลังงานสะอาดและราคาไม่แพง

จากการทดลองในห้องแล็บสู่ความเป็นไปได้ในโลกจริง

แม้ในปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในระดับต้นแบบ (Prototype) และพลังงานที่ผลิตได้อาจยังไม่มากพอสำหรับใช้งานในระดับครัวเรือน แต่การทดสอบขยายระบบจาก 2 ท่อ เป็น 4 ท่อ แล้วได้พลังงานเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า คือสัญญาณบวกที่ชัดเจนว่าโมเดลนี้สามารถต่อยอดได้อีกมาก

โดยก่อนหน้านี้เคยมีเทคโนโลยีผลิตไฟฟ้าจากเม็ดฝนเช่นกัน แต่ผ่านแผงโซลาร์เซลล์ไฮบริด โดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Soochow มณฑลซินเจียง ประเทศจีน ได้นำ Triboelectric Nanogenerator หรือ TENG มาผนวกเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อผลิตพลังงานจากเม็ดฝนที่ตกลงมาบนแผง โดยใช้หลักการ Nanogenerator คืออุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลจากการเคลื่อนที่ของวัตถุ ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า

นักวิจัยทีมดังกล่าว ได้พัฒนาต่อเป็นแผงโซลาร์ไฮบริดที่มีน้ำหนักเบา โดยทดลองนำโพลิเมอร์ชนิดต่างๆ คั่นระหว่าง TENG และเซลล์แสงอาทิตย์บนแผง ทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ในสภาพอากาศที่หลากหลาย แต่อาจต้องรอเวลากว่าที่อุปกรณ์ตัวต้นแบบของแผงโซล่าร์เซลล์แบบใหม่นี้จะถูกสร้างออกมาจำหน่ายและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

ทั้งสองเทคโนโลยีจากหยดฝนนี้หากนำไปพัฒนาในพื้นที่ที่มีฝนตกชุก เช่น เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ อินเดีย ประเทศแถบแอฟริกา หรือประเทศไทย ระบบนี้อาจกลายเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกของชุมชนห่างไกลที่ไม่สามารถเข้าถึงไฟฟ้าอย่างทั่วถึง หรือไม่สามารถพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้าหลักได้

การใช้พลังงานจากฝนเพื่อแก้ปัญหาภาวะโลกร้อนและการปรับตัวต่อสภาพภูมิอากาศ

หนึ่งในจุดเด่นของระบบนี้คือมันสามารถตอบโจทย์ด้าน Climate Adaptation หรือการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เพราะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้สิ่งที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติ โดยไม่สร้างภาระใหม่ให้กับสิ่งแวดล้อม เป็นการเก็บเกี่ยวพลังงานจากแหล่งที่ไม่ต้องใช้ทรัพยากรที่หายากหรือทำลายสิ่งแวดล้อม ทั้งยังช่วยลดการพึ่งพาพลังงานจากฟอสซิล ซึ่งมีผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลก ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและช่วยฟื้นฟูระบบนิเวศที่อาจได้รับผลกระทบจากการใช้พลังงานที่ไม่ยั่งยืน

ถามกลับสังคมไทย...พร้อมแค่ไหนกับการกระจายอำนาจพลังงาน?

ประเทศไทยเป็นหนึ่งในประเทศที่มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยสูงมากต่อปี หากเทคโนโลยีนี้ได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐ หรือเปิดให้ภาคเอกชนและสตาร์ทอัพเข้าไปทดลองผลิตจริง อาจกลายเป็นอีกหนึ่งโซลูชั่นในการสร้างความมั่นคงทางพลังงานในระดับชุมชน เพราะเรื่องของ “พลังงาน” ไม่ใช่แค่เรื่องของแสงสว่าง แต่เป็นเรื่องของ “สิทธิในการอยู่รอด” และโอกาสในการพัฒนาอย่างยั่งยืน

และแม้ว่าเทคโนโลยีจากหยดฝนอาจไม่ใช่คำตอบเดียวของโลกพลังงานสะอาด แต่ก็กำลังบอกเราแบบตะโกนว่า จงเริ่มต้นจากสิ่งเล็กๆ เพื่อลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิล ไม่แน่ว่า “หยดน้ำฝน” อาจต่อยอดเป็นพลังงานสะอาดที่ยั่งยืน ไม่ใช่ “ความเปียกชื้นแค่ชั่วคราว”