กำลังจะจบลง และเราทุกคนตั้งหน้าตั้งตารอที่จะชาร์จแบตเตอรีของเราก่อนที่จะจมปลักอยู่กับฟิสิกส์อันน่าตื่นเต้นที่จะเกิดขึ้นในปี 2015 นี้อย่างแน่นอน หากคุณเป็นเหมือนฉัน คุณอาจยังซื้อของคริสต์มาสไม่เสร็จ ดังนั้นนี่คือคำแนะนำสองสามข้อที่จะทำให้นักฟิสิกส์ยิ้มได้อย่างแน่นอน ในวิดีโอด้านบน นักเขียนและนักวิทยาศาสตร์ แนะนำของขวัญแบบดั้งเดิมสองสามชิ้น รวมถึงของขวัญแปลกๆ หลายอย่าง
ฉันไม่แน่ใจว่า
หลายคนมีคำตอบอยู่ในรายการสินค้าที่ต้องการ แต่ฉันจะยินดีรับมัลติมิเตอร์ถ้าฉันยังไม่มีผู้ชื่นชอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์จะต้องชอบแผ่นรองจาน เหล่านี้ ซึ่งให้ภาพลวงตาว่าสถานที่ของคุณกำลังแปรปรวนอวกาศ-เวลา มีจำหน่ายในญี่ปุ่น อย่างไรก็ตาม หากคุณกินไก่งวงและมันฝรั่งอบ
ในวันคริสต์มาสมากเท่ากับที่ฉันกิน จานของคุณก็จะมีสนามโน้มถ่วงที่คล้ายกับหลุมดำขนาดจิ๋วอยู่แล้ว!
ในช่วงวันหยุด หลายคนจะพบว่าตัวเองเดินสะดุดบ้านในความมืดจากหอพักในท้องถิ่นหลังจากได้เชียร์สักสองสามแก้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเพื่อนของคุณมาถึงอย่างปลอดภัยด้วยกล้องอินฟราเรด
ซึ่งนำอิเล็กตรอนและรูออกจากอุปกรณ์อย่างรวดเร็วก่อนที่พวกมันจะรวมกันใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาสามารถบรรลุประสิทธิภาพได้สูงถึง 10% โดยการพันโพลิเมอร์ไว้รอบชิ้นส่วนของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง เส้นใยมีหน้าที่สองประการ: กักเก็บโฟตอนไว้ในโพลิเมอร์จนกว่าจะถูกดูดซับ
และจับโฟตอนจากมุมตกกระทบที่หลากหลายยิ่งขึ้น จุดหลังนี้เพิ่มเศษส่วนของวันที่เซลล์สามารถทำงานได้ในระดับสูงสุด จากประมาณหนึ่งชั่วโมงด้วยเซลล์ฟิล์มบางเป็นประมาณห้าชั่วโมง“เซลล์แสงอาทิตย์แบบพลาสติกจะคงอยู่ตลอดไป” แคร์โรลล์ กล่าว ซึ่งทีมของเขากำลังสร้างต้นแบบ
ทั้งแบบฟิล์มบางและแบบไฟเบอร์ “พวกเขาสร้างเซลล์ที่ยืดหยุ่นได้ดีมากซึ่งสามารถให้พลังงานในระยะเวลาหนึ่งวันได้มากกว่าซิลิคอน แม้แต่เมื่อหกเดือนก่อนฉันก็จะไม่พูดแบบนี้”เอาชนะปัญหาการจัดเก็บอย่างไรก็ตาม การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและราคาถูกไม่ได้รับประกันว่า
พลังงาน
แสงอาทิตย์จะกลายเป็นส่วนสำคัญของการผสมผสานพลังงานของโลก แม้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่มีประสิทธิภาพสูงได้ แต่ก็ยังมีปัญหาในการสร้างและติดตั้งแผงจำนวนมหาศาลที่จำเป็น ปัจจุบันมนุษย์ใช้พลังงานในอัตรา 13 เทราวัตต์ (TW) และผู้เชี่ยวชาญหลายคน
คาดการณ์ว่าการเติบโตของประชากรและการขยายตัวทางเศรษฐกิจจะเพิ่มตัวเลขนี้เป็นประมาณ 45 TW ภายในปี 2593 การสร้างพลังงาน 20 TW ด้วยแผงที่มีประสิทธิภาพ 10% จะ จากข้อมูลของ หมายถึงการติดตั้งแผงดังกล่าวมากกว่า 0.16% ของพื้นผิวโลก เนื่องจากมีเพียงเศษเสี้ยวของสิ่งนี้เท่านั้น
ที่จะได้รับการตอบสนองจากการติดตั้งแผงในบ้านของผู้คน จะต้องสร้าง “ฟาร์ม” ขนาดใหญ่ในพื้นที่ที่มีแสงแดดส่องถึงจำนวนมาก ความพยายามที่จะสร้างฟาร์มดังกล่าวในตะวันตกอาจถูกต่อต้านด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อมอุปสรรคอีกประการหนึ่งคือโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการส่งไฟฟ้า
พลังงานแสงอาทิตย์ไปยังที่ที่จำเป็น (เมื่อมีการสร้างเซลล์ในฟาร์ม) อย่างไรก็ตาม บางทีความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดก็คือการเก็บไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไว้อย่างไร เนื่องจากดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสงตลอดเวลา ทางเลือกหนึ่งซึ่งผู้ผลิตพลังงานนิวเคลียร์ใช้อยู่แล้ว คือ การสูบน้ำขึ้นเขาเมื่อความต้องการ
พลังงานต่ำแล้ว
จึงปล่อยน้ำเมื่อมีความต้องการสูง ซึ่งจะเป็นการผลิตกระแสไฟฟ้าในกระบวนการ พลังงานแสงอาทิตย์สามารถจัดเก็บได้โดยใช้แบตเตอรี่หรือมู่เล่ หรือแม้กระทั่งผ่านการสร้างไฮโดรเจน
อย่างไรก็ตาม โครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการปั๊มไฮโดรเจนไปยังจุดที่จำเป็นนั้นมีราคาแพงมาก
ดังนั้นจึงยังคงต้องดูต่อไปว่าจะสามารถรักษาการเติบโตอย่างรวดเร็วของกำลังการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ได้หรือไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความไม่แน่นอนว่ารัฐบาลจะสำรองไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับใด เยอรมนีได้จัดตั้งโครงการที่รับประกันในกฎหมายว่าเครื่องกำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์
จะได้รับเงินค่าไฟฟ้าขั้นต่ำจำนวนหนึ่งจากบริษัทที่ดำเนินการระบบกริดไฟฟ้า ซึ่งจะแบ่งปันค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นระหว่างลูกค้า ส่งผลให้มีบริษัทผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่หลายแห่ง รวมถึง ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับเมืองไลพ์ซิกในเยอรมนี ซึ่งปัจจุบันมีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์
และเติบโตอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน ญี่ปุ่นซึ่งเป็นที่ตั้งของผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์รายใหญ่ที่สุดของโลก มีแผนจะเพิ่มกำลังการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เป็นประมาณ 100 กิกะวัตต์ (ประมาณ 30 เท่าของกำลังการผลิตทั่วโลกในปัจจุบัน) ภายในปี 2573 แต่ประเทศอื่น ๆ ดูไม่กระตือรือร้น ตัวอย่างเช่น
ในสหรัฐอเมริกา เงินสำหรับการวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ยังหาได้ยาก ปัจจุบัน กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาใช้เวลาประมาณ 100 เหรียญต่อปีในการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ แต่มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ใช้ไปกับการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ “ไม่มีความท้าทายทางเทคนิคใด
ที่ไม่สามารถเอาชนะได้” แครอลกล่าว “นั่นคือไม่มีกฎทางกายภาพที่ขัดขวางการสร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงจริงๆ เทคโนโลยีจะถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์หากภาครัฐลงทุน” เช่นเดียวกับคนอื่นๆ เชื่อว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีส่วนสำคัญในการผลิตพลังงานของโลกในอีก 10 ถึง 20 ปีข้างหน้า
แต่เขาคิดว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นเร็วกว่านี้มาก ในเวลาเพียงห้าปี หากนักการเมืองยินดีให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเพิ่มเติม “คุณสามารถแก้ปัญหาทุกอย่างได้ด้วยวิทยาศาสตร์” เขากล่าวเสริม “แต่คุณต้องจ่ายเงินให้นักวิทยาศาสตร์เพื่อทำมัน”สำหรับโทรศัพท์มือถือซึ่งจะช่วยให้พวกเขาหลีกเลี่ยงวัตถุอันตรายได้ตราบเท่าที่อากาศยังอุ่น (หรือเย็นกว่า) ในบริเวณโดยรอบ
