นักศึกษาวิศวฯ มจธ. พัฒนา “ฟิล์มอัจฉริยะ” ติดกระจกบ้าน-อาคาร ปรับความสว่างได้เอง พร้อมผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด ติดตั้งง่าย ไม่ต้องรื้อโครงสร้าง ช่วยลดใช้พลังงานในอาคารได้ 22% ต่อปี ต่อยอดสู่เทคโนโลยีสีเขียวสำหรับอนาคต Net Zero Energy
นวัตกรรมของนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) จากผลงานวิจัยต้นแบบ “ฟิล์มจัดการพลังงานปรับความสว่างภายในอาคารที่ผลิตพลังงานได้ด้วยตัวเอง” หรือ “ฟิล์มอัจฉริยะ” ที่สามารถปรับระดับความโปร่งใสของฟิล์มให้เหมาะกับความสว่างของห้องได้เอง พร้อมใช้แสงอาทิตย์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า เพื่อหล่อเลี้ยงระบบได้เอง เป็นแนวทางใหม่ที่ตอบโจทย์การใช้พลังงานในอาคารยุคใหม่ ที่ต้องการทั้งความยั่งยืน ความสวยงาม และความสะดวกสบายในการใช้งาน
นวัตกรรมนี้คิดค้นโดย ทีม “Power Maker” ซึ่งประกอบด้วย 3 นักศึกษา คณะวิศวกรรมศาสตร์ ได้แก่ จิรารัตน์ งานรุ่งเรือง, ภัชรพร ชัยแก้ว จาก ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม และ ศศิธรณ์ พิกุลแก้ว จาก ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ โดยมี รศ. ดร.สุรวุฒิ ช่วงโชติ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ และ รศ.ดร.ภาติญา เขมาชีวะกุล อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา
“จุดเริ่มต้นเกิดจากการที่พวกเราสังเกตเห็นปัญหาการใช้พลังงานในอาคารที่มีกระจกเป็นวัสดุหลัก อย่าง อาคารสำนักงาน หรือ มหาวิทยาลัย ที่มักมีปัญหาแสงแดดส่องเข้ามามากเกินไป จนต้องปิดม่านบังแสงและเปิดไฟในเวลากลางวัน หรือ เปิดแอร์ให้แรงขึ้น เพื่อจัดการกับความร้อนภายนอก ซึ่งพวกเรามองว่า เรื่องนี้เป็นการใช้พลังงานอย่างไม่คุ้มค่า ทั้งที่แสงแดดนั้นสามารถเป็นแหล่งพลังงานได้ หากได้รับการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้นำปัญหาเหล่านี้ไปปรึกษาที่ปรึกษาในกลุ่มวิจัย Research Center of Advanced Materials for Energy and Environmental Technology (MEET)” จิรารัตน์ ตัวแทนทีมกล่าวถึงจุดเริ่มต้นของโครงการ
โดยนวัตกรรมนี้เป็นการผสานสองเทคโนโลยีสำคัญเข้าด้วยกัน ได้แก่ “ฟิล์มอิเล็กโทรโครมิก (Electrochromic Film)” ที่สามารถควบคุมความโปร่งใสของฟิล์มได้ตามการจ่ายไฟฟ้า ที่ไปกระตุ้นการจัดเรียงโครงสร้างผลึกในวัสดุ และ “เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell)” ที่ถูกผนึกอยู่ในแผ่นฟิล์มที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงที่ตกกระทบให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อนำไปใช้ในระบบได้ทันที ฟิล์มนี้ช่วยควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามาในห้อง ทำให้ลดความร้อนจากรังสีอินฟราเรด จึงช่วยประหยัดการใช้แอร์ ลดรังสียูวีที่ทำลายผิวและของใช้ในห้อง และยังปล่อยให้แสงส่องเข้ามาให้พอดีกับความต้องการ ช่วยลดการใช้หลอดไฟไปพร้อมกัน
“พวกเราเริ่มพัฒนาแบบจำลองขนาดเล็ก 1×2 ตารางเมตร โดยจำลองพื้นที่ที่ใช้ติดตั้งภายในบ้าน และคำนวณกำลังไฟฟ้าที่ฟิล์มสามารถผลิตได้ใน 1 ปี เทียบกับการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ ผลลัพธ์ที่ได้ คือ ฟิล์มต้นแบบนี้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามมาตรฐานของเซลล์ที่นำมาใช้ และลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในอาคารได้ถึง 22% ต่อปี ถือได้ว่าฟิล์มสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีศักยภาพในการลดภาระการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายหลักของประเทศ ฟิล์มนี้จึงสามารถลดการใช้พลังงานและลดต้นทุนค่าไฟฟ้าได้อย่างเห็นผล รวมถึงสามารถผลิตไฟฟ้าเพื่อจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก อย่าง หลอดไฟ LED ได้อีกด้วย” ศศิธรณ์ เล่าถึงกระบวนการทดลองและผลกระทบที่เกิดขึ้น
จุดเด่นของฟิล์มอัจฉริยะต้นแบบนี้ คือ สามารถติดตั้งได้ โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอาคาร ผู้ใช้งานเพียงแจ้งขนาดกระจกที่ต้องการติดตั้ง ทีมก็สามารถออกแบบฟิล์มตามขนาดจริง และผลิตได้ทันที ด้วยแนวคิด “Plug and Play” ที่ทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องรื้อถอนหรือปรับแต่งระบบไฟฟ้าใด ๆ เพิ่มเติม เหมาะกับกลุ่มเป้าหมายที่ต้องการเห็นผลลัพธ์อย่างรวดเร็ว และต้องการปรับเปลี่ยนอาคารสู่แนวทางการใช้พลังงานสะอาดอย่างเป็นรูปธรรม
“นวัตกรรมนี้แตกต่างจากฟิล์มทั่วไปในท้องตลาด คือ ความสามารถในการ “คิดและปรับตัวได้” ทีมกำลังพัฒนาต้นแบบให้กลายเป็น “Smart Devices” อย่างเต็มรูปแบบ โดยจะฝังเซนเซอร์วัดความเข้มแสงและอุณหภูมิ รวมถึงมีระบบประมวลผลเพื่อตรวจจับกิจกรรมในห้อง และปรับระดับความสว่างของฟิล์มอัตโนมัติ ตามช่วงเวลาหรือประเภทของกิจกรรม เช่น การอ่านหนังสือ การประชุม หรือ การพักผ่อนในช่วงกลางวัน ทั้งหมดนี้จะทำให้ฟิล์มสามารถควบคุมตัวเองได้แบบ Real-Time ตอบสนองกับผู้ใช้ในชีวิตจริงอย่างชาญฉลาด” ภัชรพร อธิบาย
นอกจากนี้ ยังให้ความสำคัญกับ “ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” โดยเลือกใช้วัสดุที่สามารถรีไซเคิลได้ง่าย มีการออกแบบโมดูลของแผงเซลล์ให้สามารถถอดเปลี่ยนหรือแยกชิ้นได้ เมื่อหมดอายุการใช้งาน ไม่ก่อให้เกิดมลพิษตกค้าง และช่วยลดปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต ซึ่งทั้งหมดนี้สอดคล้องกับเป้าหมาย “Net Zero Emission” ที่องค์กรระดับนานาชาติให้ความสำคัญ
แม้ฟิล์มนี้ยังอยู่ในขั้นต้นแบบ แต่ ทีม Power Maker ก็เริ่มได้รับความสนใจจากผู้ประกอบการ (จากการเสนอผลงานในงานหนึ่ง) และตั้งเป้าวางแผนพัฒนาต่อยอด พร้อมทั้งเตรียมเข้าสู่กระบวนการจดอนุสิทธิบัตร เพื่อปกป้องทรัพย์สินทางปัญญา ทีมยังวางแผนการผลิตในระดับอุตสาหกรรมร่วมกับภาคเอกชนในอนาคต เพื่อให้สามารถตอบสนองตลาดที่ต้องการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดและเทคโนโลยีสีเขียว
“อีกเรื่องที่สำคัญมากสำหรับพวกเรา ก็คือ การได้เรียนรู้ร่วมกัน พวกเรามาจากต่างภาควิชา ต้องช่วยกันคิด ทำงานเป็นทีม พวกเราแลกเปลี่ยนความคิดและคุยกันเยอะมาก เพื่อหาทางออกที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน และการได้ฝึกการสื่อสารกับทั้งผู้ใช้ คนที่ให้การสนับสนุน รวมถึงอาจารย์ที่ปรึกษา มันเป็นประสบการณ์ที่ทำให้รู้สึกเหมือนได้ลองทำงานจริงก่อนจะไปเจอของจริงหลังเรียนจบ” ศศิธรณ์ กล่าวด้วยรอยยิ้ม
รศ.ดร.สุรวุฒิ และ รศ.ดร.ภาติญา ที่ปรึกษาโครงการ เห็นตรงกันว่า การได้ลงมือทำงานจากโจทย์ปัญหาจริง และสามารถพัฒนานวัตกรรมที่มีศักยภาพต่อยอดสู่ระดับอุตสาหกรรมได้นั้น เป็นประสบการณ์อันมีคุณค่า ไม่เพียงแต่ช่วยยกระดับทักษะของทีมเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างโปรไฟล์ที่โดดเด่น ช่วยให้นักศึกษาพร้อมเข้าสู่ตลาดแรงงานอย่างมั่นใจ และสามารถตอบโจทย์ความต้องการของภาคอุตสาหกรรมได้
แม้ว่าฟิล์มอัจฉริยะนี้จะยังเป็นเพียงต้นแบบ แต่ก็สะท้อนให้เห็นว่า ถ้าเปิดโอกาสให้คนรุ่นใหม่ได้ลองคิด ลองทำจริง พวกเขาก็พร้อมจะสร้างสิ่งใหม่ ๆ ที่มีความหมาย และช่วยเปลี่ยนอนาคตของโลกใบนี้ให้ดีขึ้นได้
