MazdaClub.NET

ของแต่งแรง อยากซื้ออ่านก่อน !

PM จับโกหก
บทความจากหนังสือ Popular Mechanics ฉบับที่ 32 ปีที่ 3 : ตุลาคม 2005

นี่เป็นเพียงแค่การทดสอบ : Mike Allen “เซียน” รถยนต์ของPM กำลังเติมน้ำมันให้กับรถกระบะ Ford F-350 เครื่องยนต์ 5.4 ลิตร V8 : บนเครื่องวัดแรงม้าแบบลูกกลิ้งของสถาบัน Universal Technical Institute ในเมืองฮูสตัน ซึ่งเป็นหนึ่งในขั้นตอนการทดสอบ อุปกรณ์เสริมเพื่อช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ยกตัวอย่างเช่น TornadoFuelSaver

ปาฏิหาริย์
สิ่งประดิษฐ์ “ใต้ถุนบ้าน” ประหยัดน้ำมันได้จริงอย่างที่ “คุย” หรือ?
MIKE ALLEN จาก PM กำลังจะพิสูจน์ให้คุณเห็น

ตั้งแต่รถยนต์ได้ถือกำเนิดเกิดขึ้นมา อุปกรณ์เสริมประสิทธิภาพเครื่องยนต์และช่วยประหยัดน้ำมันก็โผล่ขึ้นมาดังเงาตามตัว และทุกครั้งที่ราคาน้ำมันเชื้อเพลิงพุ่งสูงขึ้น อุปกรณ์เหล่านี้ก็แตกดอกออกผลราวกับดอกเห็ด ยิ่งเมื่อน้ำมันดิบพุ่งกระฉูดเป็นบาร์เรลละ $60 อย่างในขณะนี้ (เดือนสิงหาคม 2005) จะเห็นได้ในอินเทอร์เน็ต ร้านสรรพสินค้า หรือแม้แต่หน้าโฆษณาด้านหลังของนิตยสาร PM นี้เองก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้จะโอ้อวดถึงสรรพคุณในการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์ ลดมลภาวะ และช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้ตั้งแต่ 20, 40, หรือแม้กระทั่ง 300 เปอร์เซ็นต์ อื้อหือ อะไรจะถึงขนาดนั้น

ขออภัยด้วยที่เราไม่ “หูเบา” ขนาดนั้น แต่เราก็ไม่ถึงกับ “ไม่เปิดใจ” ซะทีเดียว สิ่งที่เราสงสัยนั้นคือ มันเป็นไปได้หรือที่นักประดิษฐ์ “ใต้ถุนบ้าน” ผู้คิดค้นอุปกรณ์เหล่านี้ จะบังเอิญสะดุดเข้ากับทฤษฎีทางฟิสิกส์ หรือ Thermodynamics ที่ไม่มีใครเคยค้นพบมาก่อนเลยชาตินี้ เป็นไปได้หรือที่บริษัทผลิตรถยนต์ชั้นนำต่างๆในโลกทุกแห่ง “มองข้าม” หรือ “จงใจหลีกเลี่ยง” ที่จะไม่ใช้วิธีง่ายๆเหล่านี้ เพื่อเสริมประสิทธิภาพและสมรรถนะของเครื่องยนต์ได้อย่างมหาศาลในรถยนต์ รถกระบะที่ตนเองผลิตออกมาขาย ฉะนั้นแทนที่เราจะปล่อยให้ความสงสัยนั้นลอยผ่านไปเฉยๆ เราจึงตัดสินใจที่จะ “ให้โอกาส” อุปกรณ์เหล่านี้ได้พิสูจน์ “ปาฎิหาริย์” ของตนเอง

เราเลือกซื้ออุปกรณ์เหล่านี้มาเจ็ดชนิด มีตั้งแต่ราคา $20 จนเกือบถึง $400 เพื่อเป็นตัวแทนของอุปกรณ์ที่มีลักษณะการทำงานแบบต่างๆ ซึ่ง “คุย” ว่ามีสรรพคุณที่สามารถช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง เช่น การติดตั้งแม่เหล็กเข้ากับท่อส่งน้ำมัน การปรับปรุงลักษณะการเคลื่อนตัวของไอดี หรือแม้แต่การฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มให้กับเครื่องยนต์ (อ้าว...แล้วจะประหยัดยังไง)

เราทำการทดลองทั้งหมดที่ Universal Technical Institute ซึ่งเป็นสถาบันฝึกสอนบุคลากรสาขายานยนต์แห่งเมืองฮูสตัน (มลรัฐ Texas) โดยทดลองบนรถกระบะอเมริกันรุ่นใหญ่ 4 คัน ซึ่งสถาบัน UTI นั้นจัดหามาให้ หลายคนอาจจะสงสัยว่าทำไมเราถึงใช้รถกระบะในการทดสอบ คำตอบง่ายๆ ก็คือ รถกระบะนั้นเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องของการ “ซด” น้ำมันเชื้อเพลิง และอีกเหตุผลก็คือ ห้องเครื่องของรถกระบะนั้นใหญ่ สะดวกในการติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้

เราทดสอบรถกระบะทั้ง 4 คันบนเครื่องวัดแรงม้าแบบลูกกลิ้ง (Chassis Dynamometer) 2 เครื่อง โดยปล่อยรถกระบะวิ่งจนน้ำมันเกลี้ยงถัง จากนั้นเติมน้ำมันเชื้อเพลิงในปริมาณที่กำหนดไว้ แล้วทดสอบหาแรงม้าและแรงบิดสูงสุดสี่ครั้งเพื่อความแม่นยำ จากนั้นเราล็อกความเร็ว (Cruise control) ให้วิ่งอยู่ที่ความเร็ว 71 ไมล์ต่อชั่วโมง จนน้ำมันหมดถังเพื่อเป็นตัวกำหนดค่าความสิ้นเปลืองน้ำมัน ก่อนติดตั้งอุปกรณ์ของรถแต่ละคันไว้เพื่อใช้เปรียบเทียบ

เราเติมน้ำมันในปริมาณที่กำหนดไว้อีกครั้ง ติดตั้งอุปกรณ์ “ประหยัดน้ำมัน” แต่ละชนิดแล้วทดลองซ้ำ (อ้อ...เราไม่ได้ทดสอบในเรื่องของมลภาวะจากท่อไอเสียในงานนี้ เพราะเราคิดว่า “ผู้ซื้อ” อุปกรณ์ประเภทนี้คงจะสนใจในเรื่อง “ความประหยัด” มากว่า “มลภาวะ”) และต่อไปนี้ คือผลการทดสอบที่ได้จากอุปกรณ์แต่ละอย่าง

แม่เหล็กมหัศจรรย์

อุปกรณ์ประเภทที่ใช้แม่เหล็กติดตั้งเข้ากับท่อน้ำมันนั้นมีออกมาหลายยี่ห้อนับได้เป็นโหลๆ เราเลือกมาสองยี่ห้อซึ่ง “คุย” คล้ายๆ กันว่ามีสรรพคุณในการช่วยลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิง ลดมลภาวะจากไอเสีย และเพิ่มกำลังเครื่องยนต์

ทฤษฎีของผู้คิดค้นและขายอุปกรณ์ประเภทนี้ กล่าวว่า “เมื่อน้ำมันเชื้อเพลิงในท่อนั้นไหลผ่านแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กจะทำให้โมเลกุลของน้ำมันเชื้อเพลิงนั้นแตกตัวออก ทำให้ประสิทธิภาพในการเผาไหม้ดีขึ้น” อืมม...ฟังดูดี แต่ข้อที่น่าสงสัยนั้นคือ โมเลกุลของน้ำมันเชื้อเพลิงนั้นไม่มีปฎิกิริยาใดๆ กับสนามแม่เหล็กแม้แต่น้อยมิใช่หรือ นอกจากนั้นแล้วท่ออน้ำมันที่อุปกรณ์นี้ติดตั้งอยู่ด้วยนั้นเป็นเหล็ก เพราะฉะนั้นกระแสของสนามแม่เหล็กจะวิ่งไปตามผนังของท่อ แทนที่จะผ่านไปในน้ำมันเชื้อเพลิงต่างหาก
ผลทดสอบจาก DYNO: ผลทดสอบนั้นเป็นไปตามที่เรา “สงสัย” เอาไว้ว่า อุปกรณ์ทั้งสองตัว ไม่ได้มีผลในการเพิ่มประสิทธิภาพใดๆ แก่เครื่องยนต์แม้แต่น้อย

VORTEX GENERATORS

อุปกรณ์ประเภทนี้จะถูกออกแบบมาเพื่อติดตั้งไว้ทางด้านหน้าหรือ “เหนือลม” ของตัววัดปริมาณอากาศ (Mass Airflow sensor MAF) โดยออกแบบให้มี “ครีบ” หรือ “กังหัน” เพื่อทำให้อากาศที่ไหลผ่านเข้ามาใน “ท่อร่วมไอดี” (Intake Manifold) หมุนตัวเป็นพายุหมุนขนาดย่อมซึ่ง(จากคำโฆษณาบอกว่า) จะทำให้ส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศนั้นดีขึ้น ทำให้การเผาไหม้เชื้อเพลิงในห้องเผาไหม้นั้นหมดจด (ตามทฤษฎีนะ ) ปัญหาก็คือว่า ท่อร่วมไอดีซึ่งนับตั้งแต่ Mass Airflow Sensor จนถึง ท่อไอดีที่ฝาสูบ ถูกออกแบบมาให้อากาศไหลลื่นผ่านได้สะดวกที่สุดเท่าที่จะทำได้ อะไรก็ตามที่ทำให้เกิดความ”ปั่นป่วน” ของอากาศ (Turbulence) รวมทั้งตัวอุปกรณ์ซึ่งถือได้ว่าเป็น “สิ่งกีดขวาง” จะทำให้จำนวนของอากาศที่ควรจะไหลผ่านเข้าเครื่องยนต์นั้นลดลง ซึ่งเมื่อจำนวนอากาศลดลงแรงม้าที่ได้ก็จะลดลงไปด้วย

เราทดสอบอุปกรณ์ชนิดนี้อยู่สองยี่ห้อ อันแรกคือ Tornado FuelSaver ซึ่งทำขึ้นอย่างสวยงามด้วยสเตนเลสสตีล และมีหลายขนาดให้เลือกตามความเหมาะสำหรับรถแต่ละคัน ติดตั้งไว้ด้านหน้าของ MAF ...อันที่สองคือ Intake Twister ซึ่งเราสั่งซื้อจาก eBay เป็นอุปกรณ์ที่ดูเหมือนทำขึ้นอย่าง “ลวกๆ” จากแผ่นอะลูมิเนียมบางๆ แล้วยึดติดกันด้วยหมุดย้ำ (Rivet) มองดูแล้วเหมือนทำเองได้ภายใน 10 นาทีจากกระป๋องน้ำอัดลม ซึ่งคณะช่างจาก UTI นั้นถึงกับเกิดอาการ “แหยง” ที่จะติดตั้งเข้าไปในรถ เนื่องจากเป็นห่วงว่า “ครีบ” ของอุปกรณ์อาจจะหลุดเข้าไปในเครื่องยนต์ได้ อุปกรณ์ชิ้นนี้ผลิตขึ้นมาขนาดเดียว เพียงแต่ดัด โค้ง ม้วนให้สอดเข้าไปในท่อนำ อากาศเข้าเครื่องยนต์เป็นอันใช้ได้

ผลทดสอบจาก DYNO: อุปกรณ์ทั้งสองตัวนั้นทำให้แรงม้าของเครื่องยนต์ลดลงกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ Intake Twister นั้นทำให้การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นอีก 20 เปอร์เซ็นต์ โดยประมาณ ส่วน TornadoFuelsaver ไม่มีผลในด้านของการประหยัดน้ำมันใดๆ

ENGINE IONIZER

Electronic Engine Ionizer Fuel Saver ชื่อฟังดูแล้วน่าเชื่อถือเป็นอย่างมาก แต่ตัวอุปกรณ์นั้นเป็นเพียงแค่สายไฟสองเส้นที่มีก้อนยางสี่เหลี่ยม 3-4 ก้อนหล่อทับไว้เป็นช่วงๆ ซึ่งทางผู้ผลิตเรียกว่า “ตัวเก็บประจุ” แต่เราไม่พบตัวเก็บประจุใดๆ ทั้งสิ้นในก้อนยางเหล่านั้น วิธีติดตั้งก้อนยางเหล่านั้นเพียงแค่คลิ๊บก้อนยางแต่ละก้อนเข้ากับสายหัวเทียนแต่ละสายในตำแหน่งที่ใกล้กับหัวเทียน ซึ่งทางผู้ผลิตนั้นโฆษณาว่า “ก้อนยางเหล่านี้จะเก็บประจุ “ Corona charge” จากสายหัวเทียนสายหนึ่งแล้วส่งไปยังขั้วไฟฟ้า (Electrode) ของหัวเทียนตัวอื่นในพรรค ซึ่งประจุที่ว่านี้ จะทำให้เกิดการแตกตัวในบางส่วนของโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอนในกระบอกสูบที่ยังไม่จุดระเบิด ทำให้ประสิทธิภาพในการเผาไหม้เพิ่มขึ้น” อื้อหืมม...ฟังดูเข้าท่า แต่ปกติแล้วเราพยายามไม่ให้เกิดการกระโดดของกระแสไฟระหว่างสายหัวเทียนไม่ใช่หรือ? แต่อุปกรณ์ตัวนี้ทำไมถึงดูเหมือนกับพยายามทำให้เกิดอาการ “ไฟกระโดด” แทนล่ะนั้น
ผลทดสอบจาก DYNO: รถกระบะที่เราทำการทดสอบั้นเสียแรงม้าไปประมาณ 15 แรงม้าหลังการติดตั้ง และหลังจากการทดสอบเทียบเท่ากับระยะทางประมาณ 10 ไมล์ “ตัวเก็บประจุ” ที่ติดอยู่ทางฝั่งซ้ายของเครื่องยนต์ (V8) เริ่มละลายและย้อนไปแตะกับท่อร่วมไอเสียจนควันคลุ้งไปทั่วห้อง Dyno เราหยุดการทดสอบเพื่อ “ขยับ”อุปกรณ์ใหม่ให้แน่นหนาขึ้นแล้วทดสอบต่อแต่แล้ว “ตัวเก็บประจุ” ทางฝั่งขวาก็เริ่ม ละลายและหยดลงบนท่อร่วมไอเสียบ้าง คราวนี้หนักกว่าเดิมเพราะยางที่ละลายนั้นเกิด “ลุกเป็นไฟ” ขึ้นมาสูงประมาณ 2 ฟุตในห้องเครื่อง จนเราต้องดับด้วยถังดับเพลิงขนาด 20 ปอนด์ หมดไปหนึ่งถัง ซึ่งทำให้เราต้องยุติการทดสอบลง แถม “ตัวเก็บประจุ”ที่เหลืออยู่นั้นก็แปรสภาพเป็น “หมากฝรั่ง” เหลวเป๋วไปแล้วอีกต่างหาก ด้วยเหตุนี้ เราจึงไม่สามารถรู้ผลในการช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของอุปกรณ์ตัวนี้ได้

VAPOR INJECTORS

อุปกรณ์ตัวนี้แปรสภาพของน้ำมันเชื้อเพลิงให้กลายเป็น “ไอระเหย” แล้วป้อนกลับให้เครื่องยนต์ผ่านสายอุปกรณ์ดูดอากาศ (Vacuum) ที่ต่อเข้ากับท่อร่วมไอดี ประมาณว่าเพื่อเป็นการแตกตัวอะตอมของน้ำมันเชื้อเพลิงให้อยู่ในสถานะ “ไอระเหย” ซึ่ง “อ้างว่า” ดีกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงที่ฉีดออกมาจากหัวฉีดปกติ เพราะน้ำมันเชื้อเพลิงบางส่วนนั้นยังมีสภาพเป็น “หยด” อยู่ซึ่งยากต่อการเผาไหม้

อืม...จะเริ่มยังไงดีเอ่ย วิธีการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่ม ด้วยการต่อสายเข้ากับท่อร่วมไอดีของอุปกรณ์ตัวน้ี้นั้น ไม่สามารถที่จะจ่าย “ไอระเหย”น้ำมันเชื้อเพลิงในจำนวนที่เท่ากันให้แก่กระบอกสูบทุกกระบอกสูบได้ เพราะกระบอกสูบที่อยู่ใกล้กับจุดติดตั้งนั้น จะได้รับจำนวน “ไอระเหย” น้ำมันมากกว่ากระบอกสูบที่ไกลออกไปซึ่งจะทำให้กระบอกสูบนั้นมีสภาพที่เรียกว่า “ส่วนผสมน้ำมันแก่” และถึงแม้ว่าจะสามารถติดตั้งให้มีการจ่ายน้ำมมันเชื้อเพลิงให้เท่ากันได้ทุกกระบอกสูบก็ตาม กล่องคอมพิวเตอร์ควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ ก็จะอ่านจำนวนของออกซิเจนจากไอเสีย แล้ว “ลด” อัตราส่วนผสมน้ำมันลงจนได้อัตราส่วนผสมมาตรฐานอยู่ดี เพราะฉะนั้นไม่ว่าอุปกรณ์จะเพิ่ม “ไอระเหย” น้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปเท่าไหร่ คอมพิวเตอร์ก็จะลดจำนวนการจายน้ำมันเชื้อเพลิงลงมาให้ได้อัตราส่วนผสมปกติอยู่วันยังค่ำ

เราทดสอบอุปกรณ์ชื่อ Fuel Atomizer 2000 ซึ่งแบ่งน้ำมันเชื้อเพลิงจากท่อร่วมจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงให้หัวฉีดด้วยท่อทองแดงเล็กๆเข้ามาในตัวอุปกรณ์ ซึ่งทำหน้าที่ผสมน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศเพื่อแปลสภาพเป็น “ไอระเหย” แล้วถูกดูดเข้าเครื่องยนต์ด้วยสาย PVC ที่ต่อเข้ากับท่อร่วมไอดี

ผลทดสอบจาก DYNO: โดยทฤษฎีแล้ว ไม่ควรจะเห็นความเปลี่ยนแปลงใดๆจากเครื่องยนต์ เพราะในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานในรอบสูง ระดับการดูดอากาศ ในท่อร่วมไอดีนั้นน้อยเกินไปที่จะดูด “ไอระเหย” น้ำมันเชื้อเพลิงจากอุปกรณ์ตัวนี้ได้ แล้วก็จริงดังคาด ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเรื่องแรงม้าของเครื่องยนต์ หรืออัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงแต่อย่างใดจากอุปกรณ์ตัวนี้

WATER INJECTION

ระบบนี้พัฒนามาตั้งแต่สมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 เพื่อเพิ่ม “อัตราเร่งฉุกเฉิน” ให้กับเครื่องบินขับไล่ที่ใช้เครื่องยนต์เทอโบชาร์จ เนื่องจากในระดับเพดานบินสูงนั้นมีความกดอากาศต่ำ และจำนวนอากาศนั้นน้อยสำหรับระบายความร้อนเครื่องยนต์ ประกอบกับการทำงานของเทอโบชาร์จซึ่ง “อัด” อากาศเข้าไปในท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ เพื่อให้ได้ความดันเท่ากับระดับน้ำทะเล อากาศที่โน “อัด” อากาศเข้าไปในท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ เพื่อให้ได้ความดันเท่ากับระดับน้ำทะเล อากาศที่โดน “อัด” นั้นจะเกิดความร้อนเมื่อป้อนเข้าเครื่องยนต์ ทำให้อุณหภูมิของเครื่องยนต์นั้นสูงขึ้น จึงมีการ “ฉีดน้ำ” หรือ “น้ำผสมแอลกอฮอล์” เข้าไปในท่อร่วมไอดีเพื่อที่จะลดอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ให้ต่ำลง ส่งผลให้แรงม้าของเครื่องยนต์นั้นเพิ่มขึ้น มีผู้ผลิตอุปกรณ์หลายรายที่นำระบบนี้มาใช้งาน เช่น AquaTune ซึ่งมีโฆษณาอยู่ด้านหลังๆ ของนิตยสาร PM ว่า “AquaTune” นั้นไม่ใช่เป็น เพียงแค่ระบบ “ฉีดน้ำ” เท่านั้น แต่เป็นอุปกรณ์กำเนิด”ฮโดรเจน เช่นเดียวกันกับที่ใช้ในระบบเซลล์เชื้อเพลิงโดยกำเนิดไฮโดรเจนในรูปของฟองไฮโดรเจนเข้มข้นก่อนที่จะป้อนเข้าสู่เครื่องยนต์คลื่นความถี่อัลตราโซนิค จาก Ultra-sonic Barometric Pressure Chamber จะทำให้โมเลกุลของน้ำแตกตัวและปล่อยฟองไฮโรเจนเข้มข้นออกมา..” เอ่อ..ใครมีความสามารถที่จะอธิบายให้ผมเข้าใจได้ กรุณาโทรมาบอกผมด้วย ผมอยากทำเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนด้วยคลื่นอัลตราโซนิค เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนทรัพยากรพลังงานของโลกและปัญหา “ภาวะโลกร้อน(Global warming)” ไปพร้อมๆกันซะเลย

การติดตั้ง AquaTune นั้นง่ายมาก แต่คุณยังต้องหาสายยางท่อดูดอากาศเอง ซึ่งตองใช้ประมาณ 3-4 ฟุต(เอาอะไรมากกับของราคาแค่ $ 399!!) ที่แตกต่างจากระบบ “ฉีดน้ำ” ในเครื่องบินขับไล่ P-38ซึ่งใช้ปั้มนั้นก็คือ AquaTune ใช้แรงดูดของเครื่องดูดอากาศ จากท่อร่วมไอดี ในการดูดน้ำกลั่นจากขวดพลาสติกเข้าสู่เครื่องยนต์ เพราะฉะนั้นในช่วงที่คันเร่งนั้น “เปิดสุด” จะไม่มีการป้อนน้ำเข้าสู่เครื่องยนต์อย่างแน่นอน
ผลทดสอบจากDYNO: เมื่อปรับแต่ง Aquatune ตามเอสารประกอบการติดตั้ง รถทดสอบของเรามีแรงม้าน้อยลง 20 แรงม้า และสิ้นเปลือง น้ำมัน “มากขึ้น” อีก 20 เปอร์เซ็นต์

นิทานเรื่องนี้สอนให้รู้ว่า
ถึงแม้ว่าเราจะไม่สามารถทดสอบ “อุปกรณ์เสริม” ทั้งหมดที่มีในท้องตลาดได้ และอีกสักพักคงมีผู้ผลิตอุปกรณ์รายอื่นๆ มารอให้เราทดสอบอย่างแน่นอน แต่ผลจาการทดสอบในครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่า ไม่มีอุปกรณ์ชิ้นใด ได้ผล” ดังที่กล่าวอ้างหรือโฆษณาไว้เลยแม้แต่ชิ้นเดียวเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงหรือโต้แย้ง “กฎทางฟิสิกส์” ได้รถยนต์ที่เราๆท่านๆใช้อยู่นั้น ได้ใช้พลังงานจากน้ำมันเชื้อเพลิงไปแล้วกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ อีกไม่ถึง 1เปอร์เซ็นต์นั้น แปรไปในสภาพของไฮโดรคาร์บอนที่เหลือจากการเผาไหม้ และคาร์บอนมอนอกไซต์ซึ่งจะถูกกรองหายไปด้วย Catalytic Converter และถึงแม้จะมีอุปกรณ์ชิ้นใดสามารถที่จะทำให้เครื่องยนต์นั้นใช้พลังงานได้เต็มร้อยเปอร์เซ็นต์ประสิทธิภาพในด้านการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ที่เพิ่มขึ้นก็เพียงแค่ 1 เปอร์เซ็นต์จากเดิมเท่านั้น ฉะนั้นถ้าหากอุปกรณ์ใดโฆษณาว่ามีความสามารถในการเพิ่มสมรรถภาพเครื่องยนต์ได้อย่าง “ไม่น่าเชื้อ”กรุณา “พึงสังวร” เอาไว้ว่า มัน “ไม่น่าเชื่อ” จริงๆนั่นแล ถึงอย่างไรก็ตาม เราเชื่อเหลือเกินว่า จะมีอุปกรณ์ลักษณะนี้เกิดขึ้นใหม่แทบทุกๆนาทีเลยก็ว่าได้ และรับประกันได้ว่า หลังจากบทความนี้ตีพิมพ์ไปแล้วไม่กี่อาทิตย์ จะมีอุปกรณ์แบบนี้โฆษณาว่า “อุปกรณ์ชิ้นนี้เคยลงตีพิมพ์พิสูจน์คุณภาพในนิตยสาร Popular Mechanics มาแล้ว” และก็จะมีคน “หลงเชื่อ” ซื้อ แต่แน่นอนว่า...ไม่ใช่คุณแน่ๆ

แหล่งพลังงานแห่งอนาคต โดย Kristin Roth

ลองจินตนาการถึง การขับขี่รถยนต์นานนับเดือนโดยไม่ต้องเติมน้ำมันเลย พลังงานที่ใช้ในบ้านของคุณซึ่งได้มาจากกำลังคลื่นในทะเล หรือการจ่ายน้ำมันให้กับแล็ปท็อปของคุณจากไฟฟ้าที่ผลิตจากเสื้อแจ็กเก็ต สำหรับคนที่ต้องใช้น้ำมันซึ่งมีราคาหน้าหัวจ่ายที่ ลิตรละ 40 บาทเป็นประจำหรือมองข้ามช๊อตไปถึงราคาน้ำมันที่เตรียมพุ่งทะยานจากความต้องการในช่วงหน้าหนาวที่จะถึง แนวความคิดเกี่ยวกับแหล่งพลังงานในอุดมคตินั้นยังเป็นเรื่องไกลเกินจริง แต่ท่ามกลางความกังวลที่เกิดขึ้นเนื่องจากสถานการณ์พลังงานในปัจจุบัน กลับปรากฏรำแสงรำไรที่ขอบฟ้า ราคาน้ำมันที่พุ่งทะยาน ความสำนึกเรื่องพลังงานที่เพิ่มขึ้น รวมถึงนโยบายของรัฐบาลที่เปลี่ยนแปลงไป สิ่งต่างๆเหล่านี้ ต่างร่วมกันผลักดันนวัตกรรมด้านพลังงานขึ้นสู่อีกระดับหนึ่ง

นวัตกรรมบางอย่างที่อุบัติขึ้น อาจจำเป็นต้องใช้เวลาพัฒนาอีกหลายปีกว่าจะใช้งานได้อย่างเต็มศักยภาพ ขณะที่บางอย่างก็พร้อมใช้งานได้ทันที นี่เรากำลังเข้าสู่ยุคของแหล่งที่ไม่มีขีดจำกัดกันแล้วหรืออย่างไร? คำตอบอย่างมีสติก็คือ “ไม่ใช่” ปริมาณน้ำมันของโลกมีอยู่อย่างจำกัด แม้แต่ปริมาณไฮโดรเจนที่เผาไหม้อยู่บนดวงอาทิตย์ก็ย่อมมีวันหมดไปในราว..ห้าพันล้านปี เว้นเสียแต่ว่า จู่ๆ เราจะประสพความสำเร็จกับอุปกรณ์กำเนิด พลังงานจากปฎิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น นอกนั้นคงไม่มีแหล่งพลังงานสำรองอื่นใดที่จะมาทดแทนหากดวงอาทิตย์ต้องดับไป ส่วนเรื่องความคืบหน้าของการพัฒนาแหล่งพลังงาน ให้เพียงพอต่อความต้องการของมนุษยชาติ จะมาจากกรผสานเทคโนโลยีล้ำยุคอันหลากหลายเข้าด้วยกัน พลังงานจากแสงอาทิตย์ ลม คลื่น และแหล่งพลังงานทางเลือกอื่นๆจะเข้ามามีส่วรร่วม และจะได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ด้วยเทคโนโลยีอันทันสมัย เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นกว่าเดิม

แนวคิดเด่นๆ ทั้งห้าประการ ซึ่งมีอยู่ในบทความชิ้นนี้จะเข้ามามีส่วนช่วยลดแรงกดดันของเชื้อเพลิงฟอสซิลแต่ละแนวคิดต่างก็อยู่ในขั้นตอนที่ใกล้จะนำมาใช้งานได้จริง และยังเป็นการปูทางให้กับเทคโนโลยีที่จะตามมา ในเรื่องของการผลิตและประสิทธิภาพที่ดีขึ้น สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ใช้เวลาเพียงชั่วข้ามคืน แต่ก้าวย่างของการเปลี่ยนแปลงนี้ถูกเร่งรัดให้เร็วขึ้นทุกขณะ เมื่อทั้งนักวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรมและผู้บริโภค ต่างก็ตระหนักถึงปัญหาและผลลัพธ์ของมันท้ายที่สุด แม้แหล่งพลังงานจะหมดสิ้นลง แต่ความสามารถของมนุษย์ในการประดิษฐ์คิดค้น จะไม่มีวันหมดไป

“ด้วยความผันผวนของสถานการณ์น้ำมันที่ทวีความรุนแรงขึ้น ถึงเวลาต้องแสวงหาแนวคิดใหม่ๆ แล้ว ต่อไปนี้คือห้าแนวคิดเทคโนโลยีล่าสุด จากทุ่นลอยกำเนิดไฟฟ้าจากคลื่นในทะเล จนถึงแบคทีเรียที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าจากน้ำเสียเมื่อนำแหล่งพลังงานทั้งหมดมาผสานกัน มัน ก็รักษาให้โลกใบนี้ดำเนินต่อไปได้”

อุปกรณ์ควบคุมพลังงานลม

ไม่ได้อาศัยอยู่ในเมืองที่มีลมพัดแรงหรือ?ไม่เป็นไรด้วยกังหันขนาดเล็กก็สามารถปั่นไฟให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากว่าครึ่งในบ้านคุณ ต้องขอบคุณการเปลี่ยนแปลงที่เรียบง่ายซึ่งเกิดกับอุปกรณ์พื้นฐาน

มันทำงานอย่างไร: กังหันลมขนาดเล็ก ลมจะหมุนใบพัดแล้วส่งกำลังไปปั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะผลิตไฟฟ้ากระแสสลับออกมา แต่เนื่องจากความเร็วลมมักผันแปรตลอดเวลาส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามไปด้วยและบางช่วงลมอาจอ่อนเกินกว่าจะสร้างแรงดันไฟฟ้า สำหรับบรรจุลงแบตเตอรี่หรือป้อนเข้าสู่ระบบสายส่ง แอนดี้ ไนท์ (Andy Knight) ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ แห่งมหาวิทยาลัยเมืองอัลเบอร์ต้าเป็นผู้นำคณะทำงานในการพัฒนาระบบที่ทำให้กังหันลมสามารถตักตวงพลังงานไฟฟ้าได้ แม้ในช่วงกระแสลมอ่อน

ด้วยเทคโนโลยีจากทีมงานของไนท์ ไฟฟ้ากระแสสลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะถูกแปลงให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงด้วยเครื่องเรกติไฟเออร์ (Rectifier-อุปกรณ์ปรับไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นกระแสตรง) ซึ่งสามารถเก็บพลังงานเอาไว้ในแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์ธรรมดา แต่เมื่อแบตเตอรี่ไม่สามารถชาร์จไฟฟ้าที่มีแรงดันต่ำกว่ากำลังไฟที่ปล่อยออกไป ด้วยอุปกรณืควบคุมที่ทีมงานสร้างขึ้น ซึงมีคุณสมบัติเฉพาะในการตรวจสอบ ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ ที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำลงจนเกินกว่าความสามารถในการประจุไฟ หรือป้อนกลับเข้าสู่ระบบสายส่งอุปกรณ์ควบคุมนี้จะคอยปิดเปิดสวิตซ์ภาย ในอุปกรณ์แปลงไฟ (Converter) เพื่อหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้า และรอจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นถึง 12 โวลต์ สวิตซ์ในอุปกรณ์แปลงไฟจะเปิดปิดนับพันๆครั้งต่อวินาที ด้วยการควบคุมจังหวะการปิดและเปิดนี้ ทำให้อุปกรณ์ควบคุมสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ

ระยะเวลา: วันนี้ผู้ผลิตสามารถใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์ควบคุมที่ออกแบบมา เพื่อใช้ในกังหันลมขนาดเล็ก

ผลตอบแทน: “ในพื้นที่ซึ่งอยู่ในช่วงก้ำกึ่ง ว่าจะคุ้มค่ากับการติดตั้งกังหันลมหรือไม่” ซึ่งได้แก่บริเวณที่มีความเร็วลมเฉลี่ยต่ำกว่า 11 ไมล์ต่อชั่วโมง “อุปกรณ์ควบคุมดังกล่าวสามารถสร้างความแตกต่างได้อย่างมาก” ไนทืกล่าว จากการศึกษาของเขา ณ สนามบินนานาชาติเอ็ดมันตัน พบว่าระบบของทีมสามารถเพิ่มพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากกังหันลมขนาดเล็ก ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ในระยะเวลา 3 เดือน หมายถึงกังหันลมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 6 ฟุต สามารถผลิตพลังงาน 24 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kwh) ต่อวัน ขณะที่มาตรฐานบ้านของชาวอเมริกัน ใช้กำลังไฟฟ้า 35 kwh ต่อวัน

ความคุ้มค่า : อุปกรณ์แปลงไฟและอุปกรณ์ควบคุมประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพียงไม่กี่ชิ้น เมื่อเทียบกับอุปกรณ์สำหรับฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่ทั่วไป มันถูกออกแบบให้มีราคาประหยัดสำหรับกังหันเดี่ยว เมื่อเพิ่มอุปกรณ์แปลงไฟ เพื่อเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่กลับมาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ก็ทำให้อุปกรณ์แปลงไฟชิ้นนี้สามารถจำหน่ายกระแสไฟฟ้ากลับเข้าสู่ระบบได้

อย่าด่วนตัดสินใจ : แม้แต่กังหันลมขนาดเล็กก็จำเป็นต้องมีพื้นที่โล่งกว้างพอสมควร เพื่อให้กระแสลมสามารถปะทะมันได้จากทุกทิศทาง

เครื่องยนต์ลูกผสมสายพันธุ์ใหม่ ด้วยพาหนะชนิดนี้ คุณสามารถเดินทางไปทำงานได้ตลอดทั้งสัปดาห์ โดยไม่ต้องเติมน้ำมันสักหยดเดียว แถมยังสามารถเดินทางไปพักผ่อน ไกลนับร้อยๆ ไมล์ให้คุ้มกับความเหน็ดเหนื่อย

มันทำงานอย่างไร: “ยานพาหนะชนิดนี้อยู่บนพื้นฐานเดียวกับรถยนต์ที่ใช้กันทุกวันนี้ แต่ต้นกำลังของมันได้รับการออกแบบให้ต่างไป” แอนดรูว์ แฟรงค์ (Andrew Frank) สาสตราจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ณ เมืองเดวิสกล่าว เขาสนับสนุนการขยายการใช้เทคโนโลยีเครื่องยนต์ลูกผสมน้ำมัน/ไฟฟ้าในปัจจุบัน ด้วยการติดตั้งอุปกรณ์แปลงไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยให้เจ้าของรถสามารถเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง (ระบบลูกผสมทุกวันนี้ พึ่งพาการผลิตไฟฟ้าขณะทำการเบรก ในการประจุไฟเข้าแบตเตอรี่) ทางเลือกนี้ช่วยให้รถยนต์ลดการใช้น้ำมันลงอย่างมหาศาล การออกแบบของแฟรงค์เป็นการรวมเครื่องยนต์เบนซิลสองสูบเข้ากับมอเตอร์ไฟฟ้าช่วงล่าง รถยนต์น้ำหนักเบาพิเศษคันนี้ สามารถเสียบชาร์จจากไฟฟ้าตามบ้านในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง

ระยะเวลา: มีต้นแบบหลายคันออกมาวิ่งแล้ว พวกมันสร้างขึ้นโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยเดวิส ซึ่งต้องใช้เวลาไม่น้อยกว่าหนึ่งปี ก่อนที่รถลูกผสมเสียบปลั๊ก ซึ่งมาในรูปแบบอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าสำหรับลูกผสมทั่วไป จะแพร่หลายสู่สาธารณชน “การสร้างรถขึ้นใหม่ทั้งคันด้วยเทคโนโลยีนี้ ต้องอาศัยเวลาอีกสักระยะ” แฟรงค์กล่าว “อีกสองถึงสามปี” พวกที่ใจร้อนบางส่วนจึงจัดการดัดแปลงรถยนต์ลูกผสมของพวกเขาไปเรียบร้อยแล้ว ซึ่งการกระทำดังกล่าวต้องแลกมาด้วยอายุประกันที่สิ้นสุดลง รวมถึงผู้ผลิตรถยนต์ก็ยืนยันไม่ยอมรับการดัดแปลงทำนองนี้

รอคอยกันมานานกับพลังงานฟิวชั่น
เมื่อปฎิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นแบบเย็น (cold Fusion) ไม่ประสพผลผู้คนต่างเลิกฝันถึงแหล่งพลังงานไร้ขีดจำกัด แต่การวิจัยปฎิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นแบบร้อน (Hot Fusion-แบบเดียวกับที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์) ยังคงเดินหน้าต่อไป

ในการสร้างปฎิกิริยาฟิวชั่น แก็สต้องได้รับความร้อนและการบีบอัด จนกระทั่งนิวเคลียสของอะตอมรวมกัน และปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา อุณหภูมิขั้นต่ำของการเกิดปฎิกิริยาที่ต่อเนื่อง ( 15 ล้านองศาเซลเซียส) เคยบรรลุผลสำเร็จในปี1978 แต่การกักเก็บอิออนร้อนที่เกิดขึ้น กลับเป็นปัยหาที่ซับซ้อนยิ่งกว่า “มันเหมือนกับลูกโป่งบรรจุน้ำ”บอบ เฮิร์ชเฟลด์ (Bob hirschfeld) แห่งสถาบันวิจัยแห่งชาติ ลอเรนซ์ ลิเวอร์มอร์ ในเมืองแคลิฟอร์เนียกล่าว “คุณต้องบีบมันอย่างสม่ำเสมอ ไม่เช่นนั้นมันจะป่องออก” นักวิทยาศาสตร์กำลังทำการวิจัยเพื่อค้นหา “การเก็บกักด้วยความเฉื่อย” โดยอาศัยลำแสงเลเซอร์ในการบีบอัด ให้เกิดปฎิกิริยาฟิวชั่น ห้องจุดปฏิกิริยาแห่งชาติในสถาบัน คืบหน้าไป 80 เปอร์เซ็นต์แล้ว มันจะใช้แสงเลเซอร์ 192 เส้นในการจุดปฎิกิริยา โดยการทดสอบเต็มรูปแบบ วางแผนไว้ในปี 2009

ส่วนอีกวิธีการหนึ่ง อาศัยสนามแม่เหล็กในการกักเก็บพลาสมา วิธีการนี้จะบังคับให้อะตอมที่มีประจุไฟฟ้า (Ion) หมุนเป็นวงอยู่ในห้องกักรูปโดนัท เช่นเดียวกับ Torus ห้องทดลองร่วมกลุ่มประเทศยุโรปในอังกฤษ เมื่อดือนมิถุนายนที่ผ่านมา 30 ประเทสมีข้อตกลงร่วมกันในการให้การสนับสนุนการสร้างเตาปฎิกรณสนามแม่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดของโลก ในประเทศฝรั่งเศส ซึ่งมีกำหนดการเดินเครื่องในปี 2016 เตาปฏิกรณ์ทั้งสองแห่งล้วนเป็นสิ่งก่อสร้างที่ใหญ่โตมโหฬาร แต่ความก้าวหน้าต่อไปจำเป็นต้องไปไกลกว่าขั้นตอนของการพิสูจน์ทฤษฎี ไม่เหมือนปฏิกิริยาฟิวชั่นแบบเย็น ที่อธิบายได้ง่ายๆ ด้วยความรู้พื้นบานทางฟิสิกส์ ดังที่คาร์ล ซาแกน (Carl sagan) เคยกล่าวไว้ว่า หากต้องการจะข้าใจถึงหลักการทำงานของนิวเคลียร์ฟิวชั่น สิ่งที่เราต้องทำเพียงอย่างเดียว คือแหงนหน้าขึ้นมองไปยังดวงดาว

ผลตอบแทน: ระยะทางเฉลี่ยการใช้รถยนต์ของคนอเมริกัน อยู่ที่ 12,000 ไมล์ต่อปี แต่การใช้งานประจำวันตกอยู่ที่ประมาณ 30 ไมล์เท่านั้น ปกติก็เป็นการเดินทางไปกลับระหว่างบ้านกับที่ทำงาน รถยนต์ลูกผสมแบบเสียบปลั๊กสามารถตอบสนองระยะทางส่วนใหญ่นั้น ด้วยระบบไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว แฟรงค์คำนวณว่า ยานพาหนะจะต้องอาศัยเครื่องยนต์น้ำมันเชื้อเพลิง เมื่อวิ่งในระยะทางไกลหรือใช้ความเร็วเกินกว่า 60 ไมล์ต่อชั่วโมง

ราคาตั้งของรถเสียบปลั๊กอาจสูงกว่ารถยนต์ธรรมดา ในขนาดใกล้เคียงกัน อยู่ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ แต่เมื่อคำนึงถึง ราคาน้ำมันที่พุ่งสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องแล้ว การลงทุนนี้ก็น่าจะคุ้มค่าในที่สุด จากข้อมูลในอดีต ขณะที่ราคาน้ำมันทะยานสูงขึ้น อัตราค่าไฟฟ้ายังคงที่ แถมยังสามารถประหยัดเงินจากค่าดูแลรักษาที่ต่ำ “รถยนต์ที่เราออกแบบ ใช้ชิ้นส่วนเพียง 12 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์จากชิ้นส่วนกว่า 700 รายการที่ใช้อยู่ในรถยนต์ทั่วไป” แฟรงค์กล่าว

แฟรงค์มองรถยนต์ที่เขาออกแบบว่า เป็นอีกอย่างก้าวที่มั่นคงในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง สู่สิ่งที่ยิ่งใหญ่กว่า ไม่แน่ อาจเป็นรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงลูกผสมแบบเสียบปลั๊ก ที่วิ่งได้จากพลังงานไฟฟ้า เชื้อเพลิงเหลว และไฮโดรเจน ทีมงานจากมหาวิทยาลัย เมืองเดวิสกำลังง่วนอยู่กับการสร้างต้นแบบยานพาหนะ ที่มาพร้อมด้วยแบตเตอรี่เมทัลไฮโดรด์ประสิทธิภาพสูง โดยอาศัยพลังงานขั้นสุดยอด คือไฮโดรเจน แตนักวิจัยยังต้องหาหนทางในการผลิต เก็บรักษา และจัดจำหน่ายก๊าซพื้นฐานนี้ต่อไป

ความคุ้มค่า: รถยนต์ลูกผสมแบบเสียบปลั๊กไม่ต้องพึ่งพาการเปลี่ยนแปลง พื้นฐานระบบการขนส่ง ผู้ผลิตรถยนต์เพียงสร้างมันขึ้นและนำออกวางตลาดนั้น

กระแสไฟฟ้านั้นไม่ได้มาฟรีๆแน่นอน การชาร์จไฟโดยการต่อพ่วงกับระบบสายส่งไฟฟ้า ยังคงสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่โดยปกติ เราจะเสียบปลั๊กชาร์จไฟกันในตอนกลางคืน ในช่วงที่การใช้กระแสไฟฟ้าลดลง และมีพลังงานสำรองเหลือเฟือ
อย่ารีบตัดสินใจ: ยังมีเสียงวิพากษ์วิจารณ์เกี่ยวกับแบตเตอรี่เสริม ซึ่งจะส่งผลให้น้ำหนักรถเพิ่มขึ้น และมีราคาแพงขึ้น รวมถึงความเสื่อมและเสียหายจากการชาร์จ ที่จะทำให้ค่าบำรุงรักษารถเสียบปลั๊กมีราคาสูง แฟรงค์โต้ว่าน้ำหนักของแบตเตอรี่เสริมจะหักลบไปกับน้ำหนักของเครื่องยนต์ใช้น้ำมันที่หายไป และแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮโดรด์ หรือแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนรุ่นใหม่ ไม่เพียงแต่มีราคาถูกลง แต่ยังมีอายุการใช้งานยาวนานพอๆ กับอายุรถยนต์ (ประมาณ 20 ปี หรือ 200000 ไมล์)

ทุ่นกำเนิดพลังงานจากคลื่น
มหาสมุทรมีพลังงานเหลือเฟือจะส่องสว่างให้กับเมืองทั้งเมือง แคเพียงนักวิทยาศาสตร์ต้องคิดหาหนทางนำมันมาใช้

ทำงานอย่างไร: ทุ่นลอยน้ำกำเนิดพลังงานด้วยแม่เหล็กถาวร ประกอบไปด้วยชุดแม่เหล็กทรงพลัง บนแกนยาว 12 ฟุตยึดไว้กับพื้นมหาสมุทรลึกลงไป 100 ฟุต ขดลวดทองแดงที่พันอยู่รอบแท่งแม่เหล็กจะยึดอยู่กับ “ทุ่นลอย” หรือทุ่นไฟเบอร์กลาสที่ลอยขึ้นลงตามจังหวะของคลื่น การเคลื่อนที่ของขดลวดตัดกับสนามแม่เหล็ก เกิดการเหนี่ยวนำเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าขึ้น ทุ่นลอยผลิตไฟฟ้าขนาด 100 กิโลวัตต์ ออกแบบโดย แอนเน็ตต์ วอน จูแอน (Annette von Jouanne) และ อลัน วอลเลซ (Alan Wallace) ศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ แห่งมหาวิทยาลัยรัฐออรีกอน ต่างกับการออกแบบที่อาศัยปั๊มไฮดรอลิคหรือปั๊มลมก่อนหน้านี้ ทุ่นลอยผลิตไฟฟ้าโดยตรงนี้ สามารถบรรลุประสิทธิภาพในการผลิตสูงถึง 90 เปอร์เซ็นต์

ระยะเวลา: ทุ่นเหล่านี้จะสามารถเชื่อมต่อเข้ากับสายส่งไฟฟ้า และให้พลังงานกับบ้านเรือนรวมถึงระบบธุรกิจ ในระยะเวลาไม่เกิน 5 ปี

ผลตอบแทน: พลังงานจากคลื่นมีความได้เปรียบกว่าแหล่งพลังงานหมุนเวียนรูปอื่น เช่น ลม วอน จูแอน กล่าวว่า คลื่นสามารถพยากรณ์ได้ง่ายกว่า และให้พลังงานได้มากกว่ากระแสลมถึง 50 เท่า ไฟฟ้ากระแสสลับที่ยังไม่ได้แปลงจากเครือข่ายของทุ่น สามารถต่อเชื่อมเป็นหนึ่งจุดเมื่อเปลี่ยนเป็นกระแสตรงและแปลงกำลัง จะมีกระแสอยู่ที่ 12,000 โวลต์ จากนั้นส่งกลับมายังชายฝั่ง และแปลงกระแสกลับเป็นกระแสสลับอีกครั้งในสถานีย่อย โดยทางวอน จูแอน คำนวณว่าทุ่นจำนวน 500 ลูก สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงย่านชุมชนของเมืองพอร์ตแลนด์ รัฐออรีกอนได้

แม้ทุ่นต้นแบบจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่โตถึง 15 ฟุต แต่ด้วยหลักการเดียวกันมันสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับระบบที่เล็กกว่า เมื่อทำงานควบคู่กับสมอของเรือ มันสามารถสร้างพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนเรือได้

ความคุ้มค่า: ช่วงฤดูร้อนหน้า ทุ่นต้นแบบจะได้รับการติดตั้งเพื่อทดสอบความสามารถในการต้านทานแรงปะทะจากคลื่น การกัดกร่อน และพายุ “ตอนที่เราเริ่มพูดถึงเรื่องนี้ราว 10 ปีก่อน ผู้คนหาว่าเราบ้า” วอน จูแอนกล่าว “แต่จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ปัจจุบันแนวคิดนี้มีความเป็นไปได้สูงมาก”

อย่ารีบตัดสินใจ :มีีความแตกต่างมหาศาล ระหว่างทุ่นลูกเดียว กับ 500 ลูก การขออนุญาตจากบางหน่วยงาน เช่น หน่วยงานประมงและสัตว์ป่าแห่งออรีกอน และสหพันธ์คณะกรรมการข้อกำหนดค้านพลังงานแห่งสหรัฐฯ จำเป็นต้องได้รับอนุญาตก่อนการดำเนินการติดตั้งฟาร์มทุ่นลอยน้ำ แม้ว่าวอน จูวอนจะเห็นว่า ชายฝั่งของรัฐออรีกอน เป็น “จุดเหมาะสุดในการผลิตพลังงานจากคลื่น” เธอเองก็ยอมรับว่าการติดตั้งทุ่น จะส่งผลกระทบต่อชีวิตของสัตว์ทะแล รวมถึงการอพยพของวาฬ และวิถีชีวิตของชาวประมงชายฝั่ง

เซลล์เชื้อเพลิงไมโครเบียล
เชื้อแบคทีเรียมักเบิกบานเมื่อได้สวาปามน้ำเสียมากว่าน้ำดี ผลพลอยได้ของมันอาจให้พลังงานกับโรงบำบัดน้ำเสียเอง แต่ใครจะรู้ สักวันมันอาจจะเป็นพลังงานสำหรับรถยนต์ของคุณด้วยก็ได้

ทำงานอย่างไร: แบคทีเรียที่พบทั่วไปในน้ำเสีย ย่อยสลายอินทรีย์วัตถุ และในกระบวนการออกซิเดชัน จะมีการปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา บรูซ โลแกน (Bruce Logan) ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมแห่งมหาวิทยาลัยรัฐเพน มีแนวคิดในการแทรกเซลล์เชื้อเพลิงด้วยขั้วบวก (Anode)คาร์บอน ลงในขี้โคลนปราศจากก๊าซออกซิเจนอิสระ แบคทีเรียจะเกาะอยู่ที่ขั้วไฟฟ้า และเก็บเกี่ยวอิเล็กตรอนไปสร้างกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะไหลผ่านสายไฟกลับมายังขั้วลบ (Cathode)

ระยะเวลา: เซลล์เชื้อเพลิงประเภทนี้ อาจเริ่มนำมาใช้กับโรงบำบัดน้ำเสียได้ ภายในห้าปี

ผลตอบแทน: “ด้วยน้ำเสียจากฝีมือมนุษย์ เราสามารถผลิตกระแสไฟฟ้า 500 มิลลิวัตต์ต่อพื้นที่ขั้วบวกหนึ่งตารางเมตร” โลแกนกล่าว เพียงพอสำหรับไฟประดับต้นคริสต์มาส 750 ดวง น้ำเสียจากโรงงานผลิตอาหาร จะมีปริมาณน้ำตาลด้อยคุณภาพอยู่มาก ซึ่งสามารถให้พลังงานต่อหน่วยสูงกว่า หากเป็นกูลโคสเพียวๆ จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 1,500 มิลลิวัตต์ต่อหนึ่งตารางเมตร เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาอย่างเต็มตัว โรงบำบัดน้ำเสียในอนาคต จะสามารถผลิตพลังงานเลี้ยงตัวเอง โดยไม่ใช้กระแสไฟเล็กๆ น้อยๆ อีกต่อไปการผลิตและการบำบัดน้ำเสียของสหรัฐฯ ใช้พลังงานรวมถึง 5 เปอร์เซ็นต์ของ
ปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งประเทศ

นอกจากนี้ในอนาคต ยานยนต์พลังไฮโดรเจน อาจนำพลังที่ได้จากโรงบำบัดน้ำเสียมาใช้ โดยการใช้กระแสไฟฟ้าเล็กน้อย เพื่อเร่งปฏิกิริยาที่ขั้วบวกให้กับเชื้อแบคทีเรีย และดึงก๊าซออกซิเจนออกจากขั้วลบ เซลล์เชื้อเพิงจะสามารถสร้างก๊าซไฮโดรเจน โดยไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นในปัจจุบัน มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีราคาสูง และเป็นภัยต่อสภาวะแวดล้อม

ความคุ้มค่า: “สิ่งที่จำเป็นจริง ๆ คือ เราต้องเข้าไปในโรงบำบัดน้ำเสีย แล้วเอาเครื่องปฏิกรณ์เก่าออกมา จากนั้นก็นำของเราใส่เข้าไปแทน” โลแกนล่าว

อย่ารีบตัดสินใจ: เซลล์เชื้อเพลิงถูกออกแบบมาเพื่อผลิตไฟฟ้า ซึ่งยังไม่ชัดเจนว่า มันจะผ่านตามมาตรฐานการบำบัดน้ำเสียทั้งหลายตามเทศบัญญัคิหรือไม่

เกิดอะไรขึ้นกับพลังงานนิวเคลียร์
จวบจนปี 2004 พลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานหนึ่งในห้าของกระแสไฟฟ้าทั่วสหรัฐฯ แต่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์กว่า 103 แห่ง รวมถึงโรงไฟฟ้าเดวิสเบสซี่ ในรัฐโอไฮโอ ต่างก็มีอายุเฉลี่ยมากกว่ายี่สิบปีทั้งสิ้น และยังไม่เคยมีการก่อสร้างแห่งใหม่ขึ้นอีกเลย นับแต่ปี 1973 หกปีก่อนหน้า การเกิดอุบัติเหตุ ณ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์บนเกาะธรีไมล์จากที่เคยได้รับการอวดอ้างว่าเป็นพลังงานแห่งอนาคต พลังงานนิวเคลียร์ก็เสื่อมความนิยมลง ด้วยข้อกังวลด้านความปลอดภัย และปัญหาการจัดการกับกากกัมมันตภาพรังสีในระยะยาว นอกจากนั้น ค่าใช้จ่ายในการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งใหม่ อาจมีมูลค่าสูงถึง 2,000 ล้านเหรียญสหรัฐฯและ กว่าจะถึงจุดคุ้มทุน ก็ต้องกินเวลาอีกหลายทศวรรณ ความล่าช้าเนื่องจากการฟ้องร้องต่างๆ ยิ่งทำให้การลงทุนมีความเสี่ยงเพิ่มมากขึ้น

วิศวกรบางคนกล่าวว่า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในปัจจุบัน จะมีต้นทุนถูกกว่าในยุค 70 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ “แต่พวกเขาไม่สามารถพิสูจน์ได้ นอกจากจะสร้างมันขึ้นมาจริงๆ” เออร์เนสต์ โมมิซ (Ernest Moniz) ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จาก MIT ชี้แจง เขาเคยดำรงตำแหน่งผู้ช่วยเลขานุการกระทรวงพลังงานในปี 1997 ถึง 2001 และไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่ ก็มีต้นทุนสูงกว่า

ไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ยกเว้นแต่จะคิดปัจจัยต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับเรื่องมลภาวะ เช่น ภาษีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

เทคโนโลยีสองชนิดที่เพิ่งค้นพบอาจสามารถปลดล็อกสถานการณ์ ดังกล่าว “Pebble bed” เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบแยกส่วน ซึ่งใช้ก๊าซอุณหภูมิสูงเป็นสารหล่อเย็น มีขนาดเล็กกว่าเตาปฏิกรณ์แบบธรรมดามาก มันมีศักยภาพที่จะลดต้นทุนการดำเนินการระยะแรกได้มาก “Fast Reactors” สามารถนำกากกัมมันตรังสีที่มีช่วงอายุยาวนานกลับมาใช้ใหม่ ในฐานะเชื้อเพลิง เหลือเพียงกากกัมมันตรังสีอายุสั้นเท่านั้นที่เหลือทิ้ง แต่ยังคงต้องมีการวิจัยอีกสักระยะกว่าจะนำเทคโนโลยีดังกล่าวมาใช้ได้จริงโมนิซกล่าวว่า “แม้มันจะทำงานได้จริงก็ต้องใช้เวลาอีกอย่างน้อยห้าสิบปี กว่าที่มันจะส่งผลกระทบอย่างจริงจัง”

แผงพลังงานสุริยะ จากอินทรีย์สาร
ในที่สุด คุณก็สามารถใช้งานแผงพลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยคุณสมบัติของโมเลกุลอินทรีย์สาร แผงพลังงานเหล่านี้ทั้งบางและเบา จนคุณสามารถชาร์จไฟเครื่อง ipod ของคุรจากแขนเสื้อแจ็กเก็ตกันลมที่ใส่อยู่

ทำงานอย่างไร: เมื่อแสงตกกระทบแผงพลังงานแสงอาทิตย์ ทั้งแบบอินทรีย์และซิลิคอนนั้น โฟตอน (หน่วยพลังงานของรังสีแสง) จะถูกดูดซับไว้ในวัสดุกึ่งตัวนำภายใน
พลังงานของโฟตอนจะไปกระตุ้นให้อิเล็กตรอนที่อยู่นิ่งให้ตื่นตัว และวิ่งไปยังขอบของเซลล์ชนกับขั้วโลหะ (โดยปกติแล้วจะใช้ทองแดง) ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ซึ่งวัสดุนำไฟฟ้าเหล่านี้จะนำกระแสที่ได้ไปใช้ เช่นเก็บลงแบตเตอรี่ หรือขับมอเตอร์เป็นต้น

ขณะที่แผงพลังงานซิลิคอนใช้วัสดุพื้นฐานแบบอนินทรีย์ เช่น ทองแดง ผสมแกลเลียม และ ซิลิคอน (บางวัสดุก็ขาดตลาด) แผงพลังงานแสงอาทิตย์จากสารอินทรีย์ มีองค์ประกอบหลักเป็นโมเลกุลของคาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจน ทีมงานนำโดยศาสตราจารย์เบอนาร์ค คิพเพลน แห่งศูนย์โฟตอน และอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ แห่งสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจีย ทำการเชื่อมแผ่นฟิล์มผลึกอินทรีย์สารที่เรียกว่า เพนตาซีน กับ C60 ซึ่งเป็นโมเลกุลพันธะคาร์บอนรู้จักกันในชื่อ บัคกี้บอลล์ (Buckyball) แผงพลังงานขนาด 1 ตารางเซนติเมตรสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 3 มิลลิวัตต์

ระยะเวลา: ภายในระยะเวลา 2-3 ปี แผงพลังงานแสงอาทิตย์จากสารอินทรีย์ จะถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการพลังงานต่ำ เช่นแผ่นป้ายระบุข้อมูลด้วยคลื่นวิทยุ (RFID) ส่วนความสามารถขนาดให้พลังงานแก่แล็ปท็อปหรือโทรศัพท์มือถือ

ผลที่ได้รับ: วัสดุอินทรียเข้ากันได้กับฐานที่เป็นพลาสติก “จึงเป็นไปได้อย่างมาก ที่จะพิมพ์ลงม้วน เช่นเดียวกับกรรมวิถีการพิมพ์หนังสือ” คิพเพลนกล่าว และเนื่องจากมันมีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นสูง (ฟิล์มนี้จะมีความหนาเพียง 50 นาโนเมตร) มันจึงสามารถปิดลงบนผนังเต็นท์หรือเสื้อผ้า เพื่อให้พลังงานกับอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกสืส่วนบุคคล เช่น iPod หรือ โทรศัพท์มือถือ

ความคุ้มค่า :เทคโนโลยีแผงพลังงานแบบซิลิคอนนั้น เราเข้าใจมันอย่างทะลุปรุโปร่ง แต่พลังงานจากสารอินทรีย์ ยังเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น

อย่ารีบตัดสินใจ: แผงพลังงานซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานที่ 15 เปอร์เซ็นต์ ขณะที่แผงพลังงานจากสารอินทรีย์ มีประสิทธิภาพเพียง 3 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น แต่แผงพลังงานบนแผ่นพลาสติก สามารถผลิตขึ้นในรูปแบบอุตสาหกรรมเป็นหลาๆ ทุกพื้นผิว จึงสามารถใช้เป็นแผง รับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ลอง จินตนาการถึง ผ้าใบบังแดด ตัวถังรถ หลังคาบ้าน ปริมาณมหาศาล โดยสามารถตักตวงพลังงานจากดวงอาทิตย์อย่างเงียบๆ