เนื้อหาวันที่ : 2008-08-18 11:05:49 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2500 views

ร้อนนัก พักร้อน ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

จากราคาน้ำมันที่ปรับตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องไทยจะต้องปรับตัวด้วยการหันมาใช้พลังงานทดแทนมากขึ้น ซึ่งพลังงานทดแทนจะมาจาก 3 กลุ่มหลักคือ พลังงานทดแทนชีวมวล ลม และพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานทางเลือกที่เราจะต้องให้ความสำคัญ เนื่องจากเป็นพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

จากราคาน้ำมันที่ปรับตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องไทยจะต้องปรับตัวด้วยการหันมาใช้พลังงานทดแทนมากขึ้น ซึ่งพลังงานทดแทนจะมาจาก 3 กลุ่มหลัก คือ พลังงานทดแทนชีวมวล ลม และพลังงานแสงอาทิตย์

.

"พลังงานแสงอาทิตย์ คือทางเลือกต้องให้ความสำคัญ เนื่องจากเป็นพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีอยู่ทุกที่และสามารถใช้ได้ไม่มีวันหมด แต่ปัจจุบันนโยบายของรัฐในการสนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์ยังไม่ชัดเจน โดยเฉพาะเรื่องเงินทุน ส่งผลให้การนำพลังงานนี้ไปใช้ในช่วงแรกจะมีต้นทุนสูง แต่ถ้ามองระยะยาวจะมีความคุ้มค่าจากต้นทุนที่ลดต่ำลง ต้องฝากความหวังกับรัฐบาลชุดนี้ที่เข้ามาดูแลนโยบายพลังงาน"

.

นอกจากนี้ รัฐจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับระบบที่เกี่ยวเนื่องไม่ว่าจะเป็นระบบสายส่งพลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์ จะต้องเป็นระบบสายส่ง IT Network ต้องดีไซน์สายส่ง เพราะการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ กระแสไฟจากแผงโซลาร์เซลล์จะเป็นกระแสตรง ซึ่งจะต้องผ่านตัวแปรเป็นกระแสสลับ พร้อมกันนั้นจะต้องพัฒนาตัวเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ในช่วงที่ไม่มีแสงอาทิตย์ด้วย

 

.

.

.

ปัจจุบันยังต้องน้ำเข้าอุปกรณ์เหล่านี้ ส่วนแบตเตอรี่ที่เก็บไฟฟ้าก็ยังมีคุณภาพต่ำอยู่ ในขณะเดียวกันจะต้องแก้กฎหมายที่เอื้ออำนวยในการสนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากจะต้องเกี่ยวข้องกับหลายหน่วยงาน ไม่ว่าจะเป็นการไฟฟ้านครหลวงหรือภูมิภาค" ถ้ารัฐบาลส่งเสริมการใช้พลังงานแสงอาทิตย์จริงจัง อนาคตประชาชนนอกจากจะสามารถผลิตไฟฟ้าใช้เองได้ในครัวเรือนแล้ว ยังสามารถขายไฟฟ้าคืนให้รัฐอีกด้วย อีกทั้งยังเป็นการให้ความสำคัญกับพลังงานทดแทนยุโรปตั้งเป้าหมายการใช้พลังงานทดแทน 20% ภายในปี 2563 สหรัฐอเมริกาตั้งเป้าใช้พลังงานทดแทน 15% ในปี 2563

.

ประเทศที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์อย่างจริงจัง คือเยอรมันอเมริกา ญี่ปุ่น จีน ส่วนประเทศไทยเพิ่งเริ่มต้นศึกษาการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์รับแสง แปลงเป็นไฟฟ้า สามารถติดตั้งไว้บนหลังคาบ้าน อาคาร

.

"เราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในวันหนึ่ง ๆ ประมาณ 4-5 ชั่วโมง โดยพื้นที่ 1 ตร.ม. สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 120 วัตต์ หรือเฉลี่ย 480-600 วัตต์ต่อชั่วโมงต่อ ตร.ม.ต่อวัน ถ้าประเทศไทยมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าประมาณ 300 ล้านกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อวัน จะใช้พื้นที่ประมาณ 1,500 ตร.กม. (0.3% ของประเทศไทย) จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการของประเทศ"

.

ข้อเสียของพลังงานแสงอาทิตย์ในทุกวันนี้คือราคาต่อวัตต์แพงมากจนกระทั่งหลายๆ ครั้งมีคนตั้งคำถามว่ามันคุ้มค่าจริงหรือโดยนับแต่มีการประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นมาครั้งแรกเมื่อประมาณสามสิบปีมาแล้วนั้น เป็นการผลิตไฟฟ้าจากสารกึ่งตัวนำบนแผ่นเวเฟอร์ ที่ใช้พลังงานในการผลิตสูงมาก จนกระทั่งจุดคุ้มทุนด้านพลังงาน (ที่ใช้ในการผลิต) นั้นอยู่ที่สามปีจึงเริ่มคืนทุน ส่วนเซลล์แสงอาทิตย์ที่เราใช้กันอยู่ในทุกวันนี้นั้นเป็นเซลล์แบบบางที่ฉาบอยู่บนแผ่นแก้ว โดยมีระยะเวลาการคืนพลังงานอยู่ที่ 1.7 ปีโดยประมาณ

.

การจะให้พลังงานแสงอาทิตย์ เข้ามามีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานทั่วโลก เซลล์แสงอาทิตย์ (solar cell) ในปัจจุบันต้องมีราคาถูกลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วย ซึ่งไม่ใช่เรื่องที่จะทำได้ง่ายๆ อย่างไรก็ดีการพัฒนาใหม่ๆ ก็ทำให้มันมีความเป็นไปได้มากขึ้น อันที่จริงประสิทธิภาพของ solar cell ได้พัฒนาให้มากขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอด 40 ปีที่ผ่านมา และด้วยกำลังผลิตที่มากขึ้น ค่าติดตั้งของแผง solar cell ก็ลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะในญี่ปุ่น ยอดขายที่เพิ่มขึ้นทำให้ราคาของพลังงานแสงอาทิตย์ ลดลง 7% ต่อปีตั้งแต่ปี 1992-2003 แต่ถึงกระนั้น ราคาก็ยังต้องลดลงมากกว่านี้อีก 10 ถึง 100 เท่า ถึงจะทำให้ราคาต่ำพอที่จะแข่งขันกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าอื่นๆ ใช้ในการคมนาคม และใช้เป็นแหล่งพลังงานให้ความร้อนตามครัวเรือนทั่วไปได้ในการที่จะทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลง ด้านราคานี้ กรมพลังงานของอเมริกาได้รายงานถึงหัวข้อสำคัญสำหรับการวิจัยด้านพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งมีดังนี้

.
การพัฒนาวิวัฒนาการรูปแบบของเซลล์ไฟฟ้าแสงอาทิตย์ (Photovoltaic cell)

แผง solar cell มาตรฐานสามารถแปลง หนึ่งในสามของพลังงานจากโฟตอนที่มาชนมันไปเป็นกระแสไฟฟ้า แต่บางโฟตอนก็ไม่มีพลังงานมากพอที่จะกระจุ้นอิเล็กตรอนใน solar cell หรือโฟตอนบางตัวที่มีพลังงานมากเกินก็ปล่อยออกมาเป็นความร้อน คือถึงแม้ว่าโฟตอนที่มาชนมีพลังงานมาก แต่ solar cell ก็ไม่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นตาม อย่างไรก็ดี การวิจัยใหม่ๆ ชี้ให้เห็นว่าเราอาจจะกักเก็บพลังงานที่มากเกินเหล่านี้ด้วยสารจำพวกตะกั่วที่มีขนาดในระดับนาโนเมตรที่สามารถกระตุ้นมากกว่าหนึ่งอิเล็กตรอน จากหนึ่งโฟตอนที่มาชนได้ แต่ว่าเทคนิคนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าใช้ได้จริงใน solar cell

.
พลาสติกเซลล์

Solar cell ที่สร้างจากสารอินทรีย์ รวมถึงโพลีเมอร์ราคาถูก จะลดราคาของไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ลงอย่างมาก แต่พลาสติกเซลล์ในปัจจุบันนี้ยังมีประสิทธิภาพต่ำอยู่ นั่นคือส่วนใหญ่สามารถแปลงเพียง 2% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับไปเป็นกระแสไฟฟ้า การค้นพบวัตถุดิบใหม่ๆ หรือการออกแบบใหม่ๆ อาจช่วยเพิ่มตัวเลขนี้ให้เพิ่มขึ้นได้

.
นาโนเทคโนโลยี

ถึงแม้ว่า solar cell แบบคริสตัล ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีประสิทธิภาพประมาณ 30% การผลิตซิลิกอนคริสตัลเองก็ใช้พลังงานมากและมีราคาแพง ผู้ผลิต solar cell ได้เริ่มหันมาใช้เทคนิคการผลิตทางเคมีที่มีราคาถูกลงในการสร้าง semiconductor คริสตัลขนาดระดับนาโนใส่เข้าไปใน solar cell ซึ่งทำให้ค่าผลิตถูกลงกว่าเดิมอย่างมาก แต่ประสิทธิภาพของเซลล์เหล่านี้ยังอยู่ที่แค่ 10% หรือน้อยกว่า นักวิจัยอาจจะเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์เหล่านี้ได้ ถ้าสามารถหาวิธีจัดเรียงอนุภาคนาโนเสียใหม่ ให้ขนย้ายอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นหลายๆ ตัวออกจากเซลล์ได้

.
จากอากาศและน้ำ สู่เชื้อเพลิง

แสงอาทิตย์สามารถแยกโมเลกุลน้ำเป็น ออซิเจนและก๊าซไฮโดรเจนได้ ซึ่งอยู่ในรูปที่สามารถกักเก็บ ขนส่งผ่านท่อ และสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงของยานพาหนะ หรือผลิตกระแสไฟฟ้า แต่ในยุคนี้ ประเด็นเรื่องปะสิทธิภาพก็เป็นปัญหาเช่นกัน ตัวกระตุ้น (catalyst) ที่ใช้แยกโมเลกุลน้ำสามารถดูดซึมเพียงไม่กี่ % ของพลังงานจากแสงอาทิตย์ที่ได้รับ และก็มีบ่อยๆ ที่มันไม่เสถียรพอในเซลล์ที่ใช้จริง ปัญหานี้คงจะแก้ไขได้ถ้านักวิจัยสามารถหา catalyst ตัวใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่านี้ และเสถียรกว่านี้ ที่น่าสนใจพอๆ กันก็คือการหา catalyst ที่สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศให้เป็นไฮโดรคาร์บอนที่พร้อมใช้เป็นเชื้อเพลิงได้

.
ตัวรวมแสงอาทิตย์

ในปัจจุบัน ตัวสะท้อนที่ใช้รวมแสงอาทิตย์จำนวนมากให้ตกลงบน photovoltaic cell ตัวเดียว ได้ช่วยทำให้ค่าไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์ถูกที่สุดเท่าที่เป็นไปได้แล้วขณะนี้ นักวิจัยกำลังมองหารูปแบบที่คล้ายๆ กันในการแยกโมเลกุลน้ำ เพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจน หรือเพื่อใช้แยกไฮโดรเจนก๊าซและคาร์บอนออกจากเชื้อเพลิงฟอสซิล การที่จะเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ ตัวก่อปฏิกิริยาเหล่านี้ต้องสามารถสะสมแสงอาทิตย์ได้มากพอถึงระดับ 2000 เคลวิน แต่ว่าที่อุณหภูมินี้ก็จะก่อให้เกิดความร้อนที่ทำลายอุปกรณ์เซรามิกที่เป็นส่วนประกอบของตัวกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีเสียเอง นั่นคือต้องมีเซรามิคทนความร้อนจึงจะสามารถทำให้เชื้อเพลิงจากแสงอาทิตย์เป็นจริงได้

.

ดร.วิวัฒน์  แสงเทียน กรรมการผู้จัดการเอกรัฐโซล่าร์โรงงานผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบคริสตัลไลน์รายเดียวในอาเซียน ได้ให้ความคิดเห็นว่า  การใช้งานผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ในไทย จะเกิดขึ้นจริงจังในอีกประมาณ 5 ปีข้างหน้า ถึงแม้ว่าไทยจะเริ่มรู้จักและใช้มาแล้วตั้งแต่ปี 2520 โดยหน่วยงานของรัฐในกิจกรรมต่างๆ ในพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าเข้าถึง แต่ไม่ได้มีการพัฒนาใช้ต่อเนื่อง เมื่อเปลี่ยนรัฐบาลใหม่นโยบายก็เปลี่ยนไป

.

นอกจากนี้ ในพื้นที่ที่ไม่มีสายส่งไฟฟ้าเข้าถึง ที่มีความต้องการไฟฟ้ารวม 3 MW รัฐควรจะกำหนดเป้าหมายการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์, ติดตั้งในโครงการไฟฟ้าเอื้ออาทร ส่วนที่เหลือ 24,000 ครัวเรือน รวม 2.9 MW สนับสนุนและจูงใจให้เกิดการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยการเพิ่มราคารับซื้อไฟฟ้า (Adder) เงินกู้ดอกเบี้ยต่ำ ลดหย่อนภาษีรายได้แก่ผู้ติดตั้งระบบก่อให้เกิดการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ 1 MW โรงไฟฟ้าสร้างใหม่ กฟผ. ต้องผลิตด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 1 MW

.

สุดท้ายนี้ก็คงต้องตั้งตารอคอยดูว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ของบ้านเรานั้นจะเป็นอย่างไรต่อไปแต่หวังว่าราคาจะถูกลงและมีใช้กันในทุก ๆ ครัวเรือนของประเทศไทย

.
ที่มา :  วารสาร ESCC Newsletter