‘จีน’ เปิดตัว ‘ระบบผลิตพลังงานลมลอยฟ้า’ แห่งแรกในโลก เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมกว่าเดิม

จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบ “S2000” ระบบผลิตพลังงานลมลอยฟ้าขนาดเมกะวัตต์เครื่องแรกของโลก โดยสามารถลอยตัวที่ระดับความสูง 2,000 เมตร ในมณฑลเสฉวนเพื่อผลิตไฟฟ้าและเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าได้สำเร็จเป็นครั้งแรก นวัตกรรมนี้ใช้ประโยชน์จากกระแสลมในชั้นบรรยากาศที่แรงและสม่ำเสมอกว่าระดับพื้นดิน ช่วยลดการใช้วัสดุลงได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับกังหันลมแบบดั้งเดิมและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

โครงการนี้เป็นการทำงานร่วมกันระหว่างสถาบันวิจัยหลายแห่ง นำโดยมหาวิทยาลัยชิงหวา มหาวิทยาลัยปักกิ่ง และบริษัทสตาร์ทอัพ Beijing SAWES Energy Technology หรือที่รู้จักในชื่อ Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology พวกเขาได้พัฒนาระบบต้นแบบที่เรียกว่า S2000 Stratosphere Airborne Wind Energy System (SAWES) ซึ่งเป็นระบบผลิตพลังงานลมลอยฟ้าขนาดเมกะวัตต์เครื่องแรกของโลก

การทดสอบครั้งสำคัญนี้เกิดขึ้นในเดือนมกราคม 2026 ที่เมืองอี๋ปิน มณฑลเสฉวน ทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน ระบบ S2000 ลอยตัวขึ้นไปที่ระดับความสูงประมาณ 2,000 เมตร สามารถผลิตไฟฟ้าได้ถึง 385 กิโลวัตต์-ชั่วโมง โดยปริมาณไฟฟ้านี้เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับบ้านพักอาศัยขนาดเฉลี่ยในสหรัฐได้นานถึง 13 วัน ซึ่งถือเป็นครั้งแรกของโลกสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถไต่ระดับขึ้นสู่ความสูงเป้าหมายได้ในเวลาเพียง 30 นาที และรักษาระดับการลอยตัวได้อย่างเสถียรในขณะที่เดินเครื่องผลิตไฟฟ้า

โครงสร้างทางวิศวกรรมที่ล้ำสมัย

S2000 มีรูปลักษณ์คล้ายกับเรือเหาะในจินตนาการ โดยมีขนาดความยาว 60 เมตร กว้าง 40 เมตร และสูง 40 เมตร โครงสร้างนี้ใช้ก๊าซฮีเลียมในการช่วยยกตัว และมีการติดตั้งกังหันลมจำนวน 12 ตัวไว้ภายในโครงสร้าง  ระบบมีกำลังการผลิตติดตั้งรวมสูงสุดถึง 3 เมกะวัตต์ ซึ่งมากกว่าระบบลอยฟ้าอื่น ๆ ที่เคยมีการทดสอบมาก่อนหน้านี้

เหวง แฮงค์ ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของบริษัทผู้พัฒนา อธิบายว่าความท้าทายสำคัญคือการออกแบบอากาศยานขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างไม่ธรรมดาให้มีความสมดุลทางอากาศพลศาสตร์ เขาระบุว่าทีมวิศวกรประสบความสำเร็จในการพัฒนาระบบส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันปานกลางที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง ซึ่งช่วยให้ระบบมีน้ำหนักเบาแต่ยังคงประสิทธิภาพในการส่งพลังงานกลับลงมายังพื้นดินผ่านสายเคเบิล

นอกจากนี้ S2000 ยังถูกออกแบบลักษณะทรงท่อ (Ducted Design) เพื่อบีบอัดและรวมกระแสลมให้ไหลผ่านใบพัดกังหันอย่างมีประสิทธิภาพ เหวงอธิบายว่ามันเหมือนกับการห่อหุ้มลมจากทุกด้าน เพื่อให้แน่ใจว่าลมจะถูกดักจับโดยใบพัดมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งช่วยเพิ่มกำลังการผลิตอย่างมหาศาล

เหตุผลที่ต้องขึ้นไปผลิตไฟฟ้าที่ความสูง 2,000 เมตร เนื่องจากพลังงานลมจะเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณตามความเร็วลมที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น ลมในระดับความสูงนี้มีความสม่ำเสมอและแรงกว่าลมที่ระดับพื้นดิน ทำให้ระบบ SAWES สามารถผลิตพลังงานได้ในพื้นที่ที่กังหันลมแบบเดิมไม่สามารถทำได้

ดีต่อสิ่งแวดล้อม

ศ.หวัง เจี้ยนเฉา จากมหาวิทยาลัยปักกิ่ง ผู้มีส่วนร่วมในโครงการ ชี้ให้เห็นว่าระบบลอยฟ้านี้มีข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมที่เหนือกว่ากังหันลมทั่วไปอย่างมาก โดยใช้ปริมาณวัสดุน้อยกว่ากังหันลมแบบดั้งเดิมถึง 90% และไม่จำเป็นต้องมีฐานรากคอนกรีตขนาดใหญ่หรือหอคอยเหล็กที่รบกวนระบบนิเวศของหน้าดิน

นอกจากนี้ ระบบยังไม่มีเสียงรบกวนจากการทำงาน และไม่บดบังทัศนียภาพที่ขอบฟ้า อีกทั้งยังปลอดภัยต่อสัตว์ปีกมากกว่า เพราะนกสามารถมองเห็นและหลีกเลี่ยงอากาศยานขนาดใหญ่ได้ง่ายกว่าใบพัดกังหันลมที่หมุนด้วยความเร็วสูง

ระบบนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจ่ายไฟในพื้นที่ห่างไกล พื้นที่นอกโครงข่าย หรือในสถานการณ์ฉุกเฉินและเขตภัยพิบัติ รวมถึงเกาะที่มีพื้นที่จำกัดและเขตคุ้มครองสิ่งแวดล้อม เนื่องจากระบบสามารถขนส่งได้ง่ายในสภาพที่ไม่มีก๊าซและติดตั้งได้รวดเร็ว

ทีมพัฒนายังมีแผนที่จะเพิ่มฟังก์ชันการทำงานให้เป็นมากกว่าแค่สถานีไฟฟ้า ที่เรียกว่า “AeroMatrix” ระบบนี้จะทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มอเนกประสงค์ลอยฟ้าที่สามารถบรรทุกอุปกรณ์สื่อสารไร้สาย ให้บริการชาร์จไฟสำหรับโดรน หรือแม้แต่เป็นสถานีประมวลผลข้อมูลเพื่อเชื่อมต่อดาวเทียมเข้ากับเครือข่ายภาคพื้นดิน

อย่างไรก็ตาม มาร์ค ซี เคลลี่ รองศาสตราจารย์จาก มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กให้ความเห็นว่ายังมีความท้าทายที่ต้องพิสูจน์อีกมาก แม้ลมในที่สูงจะแรงจริง แต่พฤติกรรมของลมที่ความสูงเกิน 1,000 เมตรนั้นมีความซับซ้อนและยังไม่มีข้อมูลที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญอิสระ มากนักสำหรับโครงการ S2000 นี้

เคลลี่ยังแสดงความกังวลเกี่ยวกับเทคโนโลยีสายเคเบิลยึดโยง ซึ่งเป็นปัจจัยจำกัดสำคัญในระบบพลังงานลมลอยฟ้าอื่น ๆ มาโดยตลอด นอกจากนี้ การนำมาใช้งานในเชิงพาณิชย์ยังต้องเผชิญกับกฎระเบียบด้านการบินที่เข้มงวดในแต่ละประเทศ ซึ่งมักจะมีข้อจำกัดในการใช้น่านฟ้าเหนือระดับ 500 ฟุต

แม้จะมีข้อกังขา แต่จีนยังคงเดินหน้าด้วยความมั่นใจ โดยมีการจดสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องไปแล้วถึง 51 รายการ ณ สิ้นปี 2025 ปัจจุบันบริษัทได้เริ่มการผลิต S2000 แล้ว และได้รับความสนใจจากเมืองชายฝั่งหลายแห่งที่ต้องการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ โลกจำเป็นต้องขยายกำลังการผลิตพลังงานลมให้มากกว่าเดิม 4 เท่าภายในปี 2030 ความสำเร็จของ S2000 จึงถือเป็นหมุดหมายสำคัญ โดยทีมวิจัยกำลังเตรียมการทดสอบรุ่นถัดไปที่จะไต่ระดับความสูงมากขึ้นและทำงานได้นานขึ้นภายในปีนี้ เพื่อพิสูจน์ความเสถียรและความคุ้มค่าในระยะยาว

ที่มา: CNN, Euro News, Interesting Engineering, South China Morning Post