Thai Energy News

ให้แสงอาทิตย์ส่องลงมา

ที่มา :หนังสือ Scientific American ทางเลือกพลังงานเพื่อดับโลกร้อน

วันที่ : 1/7/2551

โดย : แดเนียล เอ็ม แคมแมน

เซลล์แสงอาทิตย์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ โฟโตวอลเทอิก (Photovoltaics) หรือพีวี (PV) ใช้สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เป็นตัวแปลงแสงอาทิตย์ให้เป็นกระแสไฟฟ้า ในปัจจุบันนี้ พลังงงานไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นเพียงเศษส่วนเล็กน้อยของพลังงานไฟฟ้าทั่วโลก พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์มีเพียง 5,000 เมกะวัตต์ ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 0.15 ของกำลัง ผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทั้งหมด ทั้งๆ ที่แสงอาทิตย์มีศักยภาพที่จะผลิตไฟฟ้าได้ถึง 5,000 เท่าของพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการทั่วโลก ต้องขอบคุณการพัฒนาทางเทคโนโลยี ต้นทุนการผลิตลดลง และนโยบายที่ดีในหลายๆ รัฐ และหลายๆ ประเทศที่ทำให้การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นมากกว่าร้อยละ 25 ต่อปีในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เฉพาะในปี ค.ศ. 2005 เพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 45 เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตได้ทั่วโลกเมื่อปีที่แล้วเพิ่มขึ้นถึง 1,727 เมกะวัตต์เป็นการผลิตในประเทศญี่ปุ่น 833 เมกะวัตต์ ในประเทศเยอรมนี 353 เมกะวัตต์และในประเทศสหรัฐอเมริกา 153 เมกะวัตต์

กำลังผลิตไฟฟ้าในโลก

5,000 เมกะวัตต์

เป็นพลังงานแสงอาทิตย์

ประสิทธิภาพสูงสุดของเซลล์

แสงอาทิตย์จากการทดลอง

คือ ร้อยละ 37

ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า

จากเซลล์แสงอาทิตย์

ประมาณ 20-25 เซนต์สหรัฐ

ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

อุปกรณ์ซึ่งสามารถที่จะชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ได้ และเพียงพอที่จะใช้สำหรับหลอดไฟฟ้าฟลูออเรสเซนต์หรือโทรทัศน์สีขาว-ดำเล็กๆ เป็นเวลา 2 ถึง 3 ชั่วโมงต่อวัน ในแต่ละปีมีจำนวนชาวเคนยาที่ซื่อเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้มากกว่าที่ขอต่อไฟฟ้าจากระบบสายส่งไฟฟ้าของประเทศเสียอีก แผงเซลล์แสงอาทิตย์มักจะประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำมาจากซิลิคอนแบบอะมอฟัส (Amorphous Silicon) ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึก แต่มีต้นทุนต่ำกว่ามาก (อย่างน้อย 1 ใน 4) ซึ่งทำให้พอซื้อได้ และเป็นประโยชน์สำหรับประชากรราว 2,000 ล้านคนทั่วโลกที่ไม่มีไฟฟ้าใช้ มีความต้องการซื้อระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในหมู่ประเทศในแอฟริกาเป็นอย่างมากการผลิตเซลล์สงอาทิตย์ที่มีราคาถูกลงจะยิ่งเร่งทำให้เกิดความต้องการมากยิ่งขึ้น

กำลังการผลิตไฟฟ้า

60,000 เมกะวัตต์

ในโลกเป็นพลังงานลม

ร้อยละ 0.5

ของไฟฟ้าที่ผลิตในสหรัฐอเมริกา

ได้มาจากกังหันลม

ไฟฟ้าจากพลังงานลมได้รับเงิน

ช่วยเหลือเป็นเครดิตภาษี

1.9 เซนต์สหรัฐ

ต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

นอกจากความต้องการเซลล์แสงอาทิตย์ที่กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อน (Solar-thermal System) ซึ่งผลิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ก็กำลังกลับมาเป็นที่นิยมระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนเป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว ใช้ทำน้ำร้อนทั้งตามบ้านอยู่อาศัยและโรงงาน ระบบนี้สามารถทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีราคาแพง ตัวอย่างเช่น กระจกรวมแสงที่ติดตั้งเข้ากับเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ( Sterling Engine) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงที่ใช้การถ่ายเทความร้อนของของเหลวระหว่างห้องร้อนและห้องเย็นภายในเครื่องจักร ของเหลวดังกล่าวจะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์แล้วไปดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ ซึ่งก้านสูบก็จะไปหมุนกังหันต่อไป

ในฤดูใบไม้ร่วงปี ค.ศ. 2005 บริษัท สเตอร์ลิง เอ็นเนอร์ยี ซิสเต็มส์ (Stirling Energy System) แห่งเมืองฟินิกซ์ สหรัฐอเมริกา ได้ประกาศว่าบริษัทมีแผนการที่จะสร้างโรงงานผลิตไฟฟ้าด้วยระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนขนาดใหญ่ 2 แห่งทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย บริษัทได้เซ็นสัญญา 20 ปี เพื่อซื้อขายไฟฟ้ากับบริษัท เซาเทิร์น แคลิฟอร์เนีย เอดิสัน

เซลล์แสงอาทิตย์สามารถทำมาจากวัสดุต่างๆ มากมาย แต่ที่ทำจากเซลล์วิลิคอนแบบผลึกหลายชั้น ( Multi Crytalline Silicon Wafers) แบบดั้งเดิม เป็นที่นิยมมากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบแผ่นฟิล์มซิลิคอนบางและส่วนประกอบอื่นที่ทำจากพลาสติกหรือวัสดุกึ่งตัวนำที่จากสารชีวภาพเซลล์แสงอาทิตย์แบบแผ่นฟิล์มบางมีต้นทุนในการผลิตถูกกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากเซลล์วิลิคอนแบบผลึก แต่ประสทธิภาพในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป้นพลังงานไฟฟ้าจะต่ำกว่าด้วย จากการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเซลล์ผลึกมีค่าประมาณร้อยละ 30 หรือมากกว่านั้น ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีจำหน่ายอยู่ทั่วไปจะมีประสิทิภาพประมาณร้อยละ 15 ถึง 20 เซลล์แสงอาทิตย์ทั้งที่ใช้ทดลองในห้องปฏิบัติการและที่มีวางจำหน่ายได้มีการพัฒนาให้มีประสิทิภาพเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในระยะหลังๆ ซึ่งเป็นตัวชี้ว่าการวิจัยพัฒนาจะทำให้สมรรถนะของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดเพิ่มขึ้นไปได้อีก

เซลล์แสงอาทิตย์สามารถนำไปใช้งานได้ง่าย ติดตั้งที่ไหนก็ได้ เช่นบนหลังคาหรือฝาผนังบ้าน และตามสถานที่ที่ทำงานต่างๆ วางเป็นทิวแถวในทะเลทราย หรือแม้กระทั่งเย็บติดเสื้อผ้าเพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานให้กับเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา รัฐแคลิฟอร์เนียได้ร่วมมือกับประเทศญี่ปุ่นและเยอรมนีเพื่อเป็นผู้นำของโลกในการติดตั้งอุปกรณ์ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยร่วมกันจัดตั้งโครงการ “1 ล้านหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์” (Million Solar Roof) เพื่อที่จะเพิ่มพลังงานการผลิตไฟฟ้าให้ได้ 3,000 เมกะวัตต์ในรัฐแคลิฟอร์เนียภายในปี ค.ศ. 2018 จากการศึกษาโดยกลุ่มนักวิจัยของ The Renewable and Approoriate Energy Laboratory ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กเล่ย์ พบว่า ถ้าแนวโน้มการขยายตัวของการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ยังคงเป็นเช่นนี้อย่างต่อเนื่อง ในอีก 20 ปีพลังงานที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศสหรัฐอเมริกาจะเพิ่มขึ้นเป็น 10,000 เมกะวัตต์

ส่วนที่ท้าทายที่สุด คือ ความพยายามที่จะลดต้นทุนการผลิตของเซลล์แสงอาทิตย์ให้ถูกลง ปัจจุบันนี้ การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงมีราคาแพงอยู่ พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกจะมีต้นทุนโดยรวมประมาณ 20 ถึง 25 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง เปรียบเทียบกับพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากถ่านหินประมาณ 4 ถึง 6 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติประมาณ 5 ถึง 7 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง และจากชีวมวลประมาณ 6 ถึง 9 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง (ราคาต้นทุนของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์นั้นกำหนดได้ยาก เพราะบรรดาผู้เชี่ยวชาญยังไม่ได้ข้อยุติว่าจะรวมค่าใช้จ่ายอะไรบ้างในการวิเคราะห์ต้นทุน แต่ก็พอประมาณได้ว่าอยู่ระหว่าง 2 ถึง 12 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง) เป็นการดีที่ราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ลดลงมาอย่างต่อเนื่องในระยะ 10 ปีที่ผ่านมา ส่วนใหญ่เป้นผลจากการปรับปรุงและพัฒนาการผลิตในโรงงาน ในประเทศญี่ปุ่นซึ่งเพิ่มความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ถึง 290 เมกะวัตต์ในปี ค.ศ. 2005 ผลิตเพื่อการส่งออก ในจำนวนที่มากกว่านั้นเป็นผลให้ต้นทุนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงร้อยละ 8 ต่อปี ในรัฐแคลิฟอร์เนียได้มีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ถึง 50 เมกกะวัตต์ในปี ค.ศ. 2005 โดยมีต้นทุนการผลิตลดลงร้อยละ 5 ต่อปี

เป็นที่น่าประหลาดใจว่า ในประเทศเคนยามีอัตราส่วนการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ต่อจำนวนประชากรอยู่ในระดับผู้นำของโลกทีเดียว (แต่ไม่ใช่จำนวนวัตต์รวมที่ผลิตได้) มีการจำหน่ายแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศมากกว่า 30,000 แผงทุกปี ซึ่งแต่ละแผงผลิตไฟฟ้าได้ 12 ถึง 13 วัตต์ ด้วยเงินเพียง 100 ดอลลาร์สหรัฐสามารถซื้อแผงเซลล์แสงอาทิตย์พร้อม (Southern California Edison) ซึ่งจะรับซื้อพลังงานไฟฟ้าจากโรงงานที่กำลังจะสร้างในทะเลทรายโมเจฟ (Mojave Desert) ที่มีกำลังผลิต 500 เมกะวัตต์ โรงงานนี้ตั้งอยู่บนเนื้อที่ 4,500 เอเคอร์ ประกอบด้วยกระจกโค้งรับแสงอาทิตย์จำนวน 20,000 บาน ซึ่งกระจกแต่ละบานจะรวมแสงไปที่เครื่องยนต์สเตอร์ลิง (Sterling Engine) ที่มีขนาดประมาณเท่ากับถังน้ำมันขนาด 1 บาร์เรล โรงงานนี้จะเริ่มดำเนินการในปี ค.ศ. 2009 และจะขยายให้มีกำลังผลิตป็น 850เมกะวัตต์ต่อไป บริษัท สเตอร์ลิง เอ็นเนอร์ยี ซิสเต็มส์ ยังเซ็นสัญญา 20 ปีกับบริษัท ซานดิเอโก ก๊าซ แอนด์ อิเล็กทริก (San Diego Gas & Electric) เพื่อสร้างโรงงานผลิตพลังงานไฟฟ้าขนาด 300 เมกะวัตต์ ซึ่งประกอบด้วยกระจกรวมแสงจำนวน 12,000 บานในหุบเขาอิมพีเรียล (Imperial Valley) และมีแผนที่จะขยายเป็น 900 เมกะวัตต์ต่อไป

รายละเอียดทางการเงินของโครงการในรัฐแคลิฟอร์เนียทั้ง 2 โครงการยังไม่เป็นที่เปิดเผยสู่สาธารณะ แต่ไฟฟ้าที่ผลิตโดยระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบความร้อนมีต้นทุนอยู่ที่ราว 5 ถึง 13 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ระบบที่ประกอบด้วยจานกระจกรวมแสงจะมีต้นทุนการผลิตไฟฟ้าอยู่ในตอนบนของราคา ถึงแม้โครงการนี้ต้องพึ่งเทคโนโลยีอย่างมากก็ตาม เป็นที่คาดกันว่าในอนาคต ต้นทุนการผลิตจะลดลงเป็น 4 ถึง 6 เซนต์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งใกล้เคียงกับราคาของพลังงานไฟฟ้าที่ได้มาจากถ่านหิน

<< BACK NEXT>>