แบตเตอรี่ทรายพลังงานแสงอาทิตย์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
สิรวิชญ์ คงทอง, ธัญญารัตน์ ภู่เมธากุล, พสิษฐ์ สังข์ไชย
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สมศักดิ์ คงสกุล
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
แบตเตอรี่ทรายพลังงานแสงอาทิตย์ มีวัตถุประสงค์ เพื่อเปรียบเทียบการดูดซับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ของทรายสีปกติและทรายสีดำ เพื่อศึกษาการส่งผ่านพลังงานความร้อนลงไปในระดับความลึกของทรายสีดำจากการบรรจุขดลวดทองแดง เพื่อศึกษาผลต่างอุณหภูมิของเทอร์โมอิเล็กทริกที่สามารถผลิตปริมาณทางไฟฟ้าได้ ในการออกแบบพื้นที่หน้าตัดแบตเตอรี่ทราย เพื่อศึกษาอุณหภูมิภายในทรายที่บรรจุและไม่บรรจุในกล่องเก็บความร้อนของแบตเตอรี่ทราย เพื่อศึกษาปริมาณทางไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแบตเตอรี่ทรายพลังงานแสงอาทิตย์มีกระบะน้ำและไม่มีกระบะน้ำ และเพื่อศึกษาพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแบตเตอรี่ทรายมาใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในครัวเรือน
จากการศึกษา พบว่า ทรายมีค่าความร้อนจำเพาะ 830 J/(kg·K) เมื่อย้อมทรายด้วยสีย้อมผ้าสีดำ พบว่า ทรายสีดำสามารถดูดซับพลังงานความร้อนได้ดีกว่าทรายสีปกติเฉลี่ย 1.2 องศาเซลเซียส คิดเป็นร้อยละ 27.27 จากการทดลอง พบว่า ทรายสีดำที่บรรจุชุดขดลวดทองเเดงจะส่งผ่านความร้อนไปได้ 15 เซนติเมตร ซึ่งมากกว่าทรายสีดำที่ไม่บรรจุขดลวดซึ่งได้ 12 เซนติเมตร อีกทั้งยังทำให้อุณหภูมิของทรายเพิ่มสูงขึ้นเฉลี่ย 2.7 องศาเซลเซียส คิดเป็นร้อยละ 42.19 จากการศึกษาพลังงานความร้อนที่เก็บสะสมภายในทราย สามารถเปลี่ยนรูปพลังงาน โดยใช้อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกในการเปลี่ยนรูปจากพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ เมื่อให้ผลต่างอุณหภูมิของเทอร์โมอิเล็กทริกสูงสุดเป็น 30 องศาเซลเซียส พบว่า แผ่นเเทอร์โมอิเล็กทริก รุ่น TEC1-12706 จำนวน 1 แผ่น สามารถผลิตกระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 0.014 แอมแปร์, 0.79 โวลต์ และ 0.011 วัตต์ ตามลำดับ จากการศึกษากระดาษลังมีค่าความร้อนจำเพาะ 1,400 J/(kg·K) เมื่อนำมาใช้เป็นวัสดุฉนวนของกล่องเก็บความร้อนแบตเตอรี่ทราย พบว่า เเบตเตอรี่ทรายที่เก็บในกล่องเก็บความร้อน เมื่อเวลาผ่านไป 17 ชั่วโมง จะสามารถรักษาอุณหภูมิไว้ได้มากกว่าแบตเตอรี่ทรายที่ไม่บรรจุในกล่องเก็บความร้อนเฉลี่ย 2.7 องศาเซลเซียส คิดเป็นร้อยละ 67.5 แบตเตอรี่ทรายที่มีกระบะน้ำสามารถผลิตกระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้ามากกว่าที่ไม่มีกระบะน้ำเฉลี่ยร้อยละ 7.69, 4.67 และ 12.20 ตามลำดับ เมื่อนำพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ทรายที่สามารถผลิตได้ นำมาใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็กในบ้านเรือน พบว่า สามารถใช้กับหลอดไฟ ขนาด 12 โวลต์, ใช้ชาร์จแบตเตอรี่มือถือขนาด 6 โวลต์ 2 เครื่อง, ใช้ชาร์จเเบตเตอรี่เเท็บเล็ต ขนาด 6 โวลต์ 2 เครื่อง ได้