มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ใช้สาหร่ายผลิตพลังงานให้ IoT

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาชีวเคมี มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (University of Cambridge) นำโดย ศ.คริสโตเฟอร์ ฮาว (Professor Christopher Howe) ร่วมกับ ดร.เปาโล บอมเบลลี (Dr.Paolo Bombelli) คิดค้นระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินที่ไม่เป็นพิษซึ่งเรียกว่าซินโคซิสติส (Synechocystis) เป็นแหล่งพลังงาน ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์พลังงานและสิ่งแวดล้อม (Energy & Environmental Science)

ระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากสาหร่ายให้พลังงานใกล้เคียงกันกับแบตเตอรี่ขนาด เอเอ (ถ่าน AA) โดยปกติแล้วในธรรมชาติสาหร่ายจะรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์ผ่านการสังเคราะห์แสง กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่สร้างขึ้นนี้จะทำปฏิกิริยากับขั้วไฟฟ้าอะลูมิเนียม (Aluminium Electrode) และใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับไมโครโปรเซสเซอร์ (Microprocessor)

ระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยพลังงานจากสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินนี้ ทำจาก "วัสดุทั่วไป ราคาไม่แพง และรีไซเคิลได้เป็นส่วนใหญ่ หมายความว่าสามารถผลิตซ้ำได้อย่างง่ายดายหลายแสนครั้ง เพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์ขนาดเล็กจำนวนมากซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Internet of Things" เป็นแนวโน้มว่าจะมีประโยชน์มากที่สุดในสถานที่ห่างไกลซึ่งอยู่นอกระบบของการไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้พลังงานที่ผลิตได้จำนวนเล็กน้อยเป็นประโยชน์อย่างมาก

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง :

• DYPER ผ้าอ้อมเด็กรักษ์โลก ทำจากไม้ไผ่ ใช้เสร็จย่อยสลายได้
• ซีเมนส์ โมบิลิตี้ เปิดเทคโนโลยีขนส่งระบบรางล่าสุด เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
• 10 กลุ่ม Climate Tech รวมเทคโนโลยีด้านสภาพอากาศที่เราต้องใช้สู้ กู้โลกร้อน

"Internet of Things ที่กำลังเติบโตต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น และเราคิดว่าสิ่งนี้จะต้องมาจากระบบที่สามารถสร้างพลังงานได้ แทนที่จะเก็บมันไว้เหมือนแบตเตอรี่" ศ.ฮาว กล่าว พร้อมเสริมด้วยว่า "อุปกรณ์สังเคราะห์แสงของเราไม่ทำงานเหมือนแบตเตอรี่เพราะมันใช้แสงเป็นแหล่งพลังงานอย่างต่อเนื่อง"

ในการทดลองครั้งนี้ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้รับความร่วมมือจาก Arm บริษัทชั้นนำด้านการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์ เพื่อพัฒนาชิปทดสอบ Arm Cortex M0+ ที่มีประสิทธิภาพสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ Internet of Things มันทำงานในสภาพแวดล้อมภายในและสภาพกึ่งกลางแจ้งภายใต้แสงธรรมชาติและความผันผวนของอุณหภูมิที่เกี่ยวข้อง และหลังจากหกเดือนของการผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่อง

"เรารู้สึกประทับใจกับความสม่ำเสมอของระบบทำงานเป็นเวลานาน เราคิดว่าระบบอาจหยุดทำงานหลังจากผ่านไปสองสามสัปดาห์ แต่ก็ยังคงดำเนินต่อไป" ดร.บอมเบลลี กล่าว เพราะสาหร่ายไม่ต้องการอาหาร มันสร้างอาหารของตัวเองในขณะที่มันสังเคราะห์แสง และแม้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงจะต้องการแสง แต่อุปกรณ์ก็ยังสามารถผลิตพลังงานได้ต่อไปในช่วงเวลาที่มืดมิด

นักวิจัยคิดว่า เป็นเพราะสาหร่ายแปรรูปอาหารบางส่วนเมื่อไม่มีแสง และสิ่งนี้ยังคงสร้างกระแสไฟฟ้าต่อไป

Internet of Things เป็นเครือข่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กว้างใหญ่และกำลังเติบโต ต่างต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เพื่อการรวบรวมและแบ่งปันข้อมูลแบบเรียลไทม์ผ่านอินเทอร์เน็ต

อุปกรณ์หลายพันล้านชิ้นเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายนี้โดยใช้ชิปคอมพิวเตอร์ราคาประหยัดและเครือข่ายไร้สาย ตั้งแต่สมาร์ทวอชท์ไปจนถึงเซ็นเซอร์อุณหภูมิในโรงไฟฟ้า และคาดว่าภายในปี 2035 จะมีอุปกรณ์เหล่านี้เพิ่มขึ้นเป็นหนึ่งล้านล้านชิ้น และการจะให้อุปกรณ์ทั้งหมดใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแทบจะเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากต้องใช้ลิเธียมมากกว่าที่โลกผลิตได้ปีละ 3 เท่า และอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมถูกผลิตขึ้นโดยใช้วัสดุอันตรายที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และระบบการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินคือคำตอบ

ที่มา :

• Algae-powered computing: scientists create reliable and renewable biological photovoltaic cell