เทคโนโลยี นวัตกรรม สิ่งประดิษฐ์ วิศวกรรม เกษตรศาสตร์ >>

โรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ดร. อนุสรณ์ แสงนิ่มนวล

       การเจริญเติบโตทางสังคมและเศรษฐกิจของโลกที่นับวันจะเติบโตและขยายตัวมากขึ้นเรื่อยๆ นับตั้งแต่การปฏิวัติทางอุตสาหกรรมช่วงปลายศตวรรษที่ 18 เป็นต้นมานั้น ได้มาพร้อมกับการเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มากขึ้นด้วยนั่นเอง ซึ่งทำให้มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศมากขึ้นตามไปด้วย โดยปัจจุบันความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอยู่ที่ระดับ 380 ppm (part per million) เทียบกับช่วงก่อนการปฏิวัติทางอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในระดับเพียง 280 ppm เท่านั้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ประเมินว่าจากการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นนี้ทำให้อุณหภูมิของบรรยากาศโลกในวันนี้สูงขึ้น 1-2 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว ทำให้เกิดภาวะการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศและการเกิดภัยพิบัติที่รุนแรงดังเป็นที่ตระหนักกันดีอยู่แล้วนั้น จึงทำให้ประเทศต่างๆ ทั่วโลกให้ความสนใจอย่างจริงจังที่จะลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ เพื่อบรรเทาปัญหาภาวะโลกร้อนที่รุนแรงมากขึ้น โดยจะควบคุมความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้อยู่ในระดับไม่เกิน 450 ppm ภายในอีก 20 ปีข้างหน้า ซึ่งหากไม่ทำอะไรเลย ระดับความเข้มข้นจะเพิ่มขึ้นจนถึง 600 ppm นั่นหมายถึงว่าอุณหภูมิชั้นบรรยากาศโลกจะสูงขึ้นประมาณ 4 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว นั่นหมายถึงผลกระทบทางภูมิอากาศและภัยพิบัติที่จะรุนแรงมากกว่าปัจจุบันนี้หลายเท่า

         โดยทุกฝ่ายต่างเห็นพ้องว่า ทางออกของปัญหานี้คือ

1. การส่งเสริมการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้า
2. การกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งนับว่ายังต้องการการพัฒนาเทคโนโลยีอีกมากเพื่อให้สามารถนำมาสู่การใช้งานจริงได้
3. การใช้พลังงานอย่างอนุรักษ์และมีประสิทธิภาพ และ
4. การใช้พลังงานหมุนเวียนซึ่งได้แก่ เชื้อเพลิงชีวภาพ พลังงานน้ำ พลังงานลม รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์

โดยหากเอ่ยถึงพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจ และนับว่ามีศักยภาพค่อนข้างสูงสำหรับประเทศไทยแต่ยังไม่ค่อยมีการกล่าวถึงมากนักเหมือนพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ พลังงานแสงอาทิตย์ถือว่าเป็นพลังงานตามธรรมชาติที่หาได้ง่าย มีอยู่มากมาย นับว่าเป็นจุดเริ่มต้นวัฎจักรวงจรธรรมชาติได้เลยทีเดียวโดยเป็นพลังงานหลักของการสังเคราะห์แสงของต้นไม้นั่นเอง แต่สำหรับการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับมนุษย์นั้น สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ 2 ประเภท คือพลังงานความร้อน (Thermal Solar Power) ที่มีการใช้งานค่อนข้างแพร่หลาย เช่น ระบบทำน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์ หรือระบบการอบผลไม้ด้วยแสงอาทิตย์ เป็นต้น และพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากโซลาร์เซลล์ (Solar Photovoltaic cell)

การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าของโซลาร์เซลล์นั้น จะเกิดขึ้นเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานตกกระทบกับสารกึ่งตัวนำในโซลาร์เซลล์ ก็จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกันโดยสารกึ่งตัวนำชนิด N-type ที่นำไฟฟ้าด้วยประจุลบของอิเลกตรอน และสารกึ่งตัวนำชนิด P-type ที่นำไฟฟ้าด้วยโฮลที่มีประจุเป็นบวก) โดยรอยต่อของสารกึ่งตัวนำ PN จะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น โดยอัตราหรือประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้านั้นจะมากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับประเภทของสารกึ่งตัวนำที่ใช้นั่นเอง เซลล์แสงอาทิตย์หรือโซลาร์เซลล์แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ตามประเภทวัตถุดิบคือ กลุ่มสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน และกลุ่มสารกึ่งตัวนำที่ไม่ใช่ซิลิคอน ทั้งนี้ในกลุ่มแรกนั้นจะยังแบ่งตามลักษณะของผลึกซิลิคอน ได้แก่ แบบผลึก (Crystal) (แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ ชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) ที่มีประสิทธิภาพประมาณ 12-15% และชนิดผลึกรวม (Poly Crystalline Silicon Solar Cell) ประสิทธิภาพประมาณ 9-12%) และแบบที่ไม่เป็นรูปผลึก (Amorphous Silicon Solar Cell) โดยโซลาร์เซลล์กลุ่มที่สองที่ไม่ใช่ซิลิคอน จะผลิตมาจากสารกึ่งตัวนำอื่นๆ เช่น Copper indium gallium (di) selenide (CIGS) หรือ Cadmium telluride (CdTe) ซึ่งจะเป็นเซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 25% ขึ้นไป ใช้งานสำหรับดาวเทียมหรือทางทหารที่มีข้อจำกัดเรื่องพื้นที่ติดตั้ง เนื่องจากมีราคาสูงมาก

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโซลาร์เซลล์แต่ละเซลล์จะสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าได้ต่ำ การนำมาใช้งานนั้นจึงจำเป็นต้องนำเซลล์หลายๆ เซลล์มาต่อวงจรกันเป็น Solar Module/Solar Panel หรือแผงโซลาร์เซลล์นั่นเอง เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมต่อการใช้งาน โดยระบบการผลิตไฟฟ้าด้วยแผงโซลาร์เซลล์นั้น สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ระบบ

1. แบบอิสระ (Stand alone system) นับเป็นระบบผลิตไฟฟ้าสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้า
2. แบบต่อกับระบบจำหน่าย (Grid connected system) สำหรับผลิตไฟฟ้าและผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง
3. แบบผสมผสาน (Hybrid system) สามารถผลิตไฟฟ้าจากทั้งแผงโซลาร์เซลล์และระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานอื่นๆ เช่น พลังงานลม หรือเครื่องยนต์ดีเซล เป็นต้น

การผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ตามลำดับ จากแต่เดิมที่การใช้แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้านั้น ถูกจำกัดในวงแคบๆ เช่นวงการทหาร หรืองานด้านอวกาศ เนื่องจากต้นทุนที่สูงนั่นเอง แต่เมื่อเทคโนโลยีการผลิตได้พัฒนาไปมากขึ้นจึงทำให้ต้นทุนถูกลงจึงทำให้เริ่มมีการนำมาใช้ในชีวิตประจำวันมากขึ้น และประกอบกับเมื่อภาครัฐได้ให้การสนับสนุนพลังงานทดแทนอย่างจริงจังและต่อเนื่องโดยการเสนอให้ Incentive ในการติดตั้งและผลิตไฟฟ้าด้วยแผงโซลาร์เซลล์ จึงทำให้การใช้โซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมมากขึ้นตามลำดับ โดยมีปริมาณการติดตั้งเท่ากับ 33,186 กิโลวัตต์ เพิ่มขึ้นกว่า 220 เท่าในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา โดยจากข้อมูลนี้จะพบว่าเป็นการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่กว่าร้อยละ 90 นั้นจะเป็นแบบระบบ Stand Alone เพื่อผลิตไฟฟ้าให้กับพื้นที่ ที่สายส่งกระแสไฟฟ้าเข้าไปไม่ถึง ตามพื้นที่ชนบท เกาะแก่งต่างๆ เพื่อให้ประชาชนมีความเป็นอยู่ที่ดีขึ้น ซึ่งมักจะดำเนินการหรือได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐ ในทางกลับกันการลงทุนโดยภาคเอกชนในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าจำหน่ายเข้าระบบให้กับการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยนั้น นับว่ายังอยู่ในวงจำกัดและมีจำนวนน้อย โดยมีสาเหตุหลักๆ มาจากความไม่คุ้มทุนนั่นเอง เนื่องจากต้นทุนของแผงโซลาร์เซลล์ที่ยังสูงนั่นเอง

แต่ทว่าภายหลังจากวิกฤตเศรษฐกิจรอบล่าสุดที่ผ่านมา ทำให้ความต้องการใช้พลังงานลดลงไม่ว่าจะเป็นความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าหรือความต้องการใช้น้ำมันจึงทำให้ราคาน้ำมันตลาดโลกปรับตัวลดลงอย่างมาก ส่งผลต่อเนื่องให้ความต้องการแผงโซลาร์เซลล์เพื่อมาผลิตไฟฟ้าทดแทนการใช้น้ำมันนั้นลดลงอย่างมาก ราคาของแผงโซลาร์เซลล์จึงปรับตัวลดลงอย่างรุนแรงจากระดับ 4-5 US$ ต่อ Watt มาเหลือเพียง 3 US$ ต่อ Watt เท่านั้น ซึ่งด้วยต้นทุนแผงโซลาร์เซลล์ระดับนี้ ประกอบกับ Incentive ที่ภาครัฐให้ในรูปของ Adder ถึง 8 บาทต่อหน่วยเป็นระยะเวลา 10 ปี ในสูตรราคาการรับซื้อไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้โครงการการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์เริ่มมีความคุ้มทุนบ้าง ทำให้ ณ ปัจจุบันได้มีผู้ประกอบการหลายรายเช่น บริษัท บางจากปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) เป็นต้น ต่างเริ่มให้ความสนใจในการพัฒนาโครงการโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ (กำลังการผลิตไฟฟ้ามากกว่า 20 MW) เพื่อผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าให้กับการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาดูแล้วจะพบว่าผลตอบแทนการลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ (Internal Rate of Return: IRR) นั้น จะอยู่เพียงระดับประมาณ 8-10% เท่านั้น ซึ่งหากเทียบกับการลงทุนทั่วไปแล้วถือว่าผลตอบแทนอยู่ในระดับต่ำและมีความเสี่ยงสูง โดยปกติการตัดสินใจลงทุนโครงการใหม่ใดๆ จะต้องมีระดับผลตอบแทนการลงทุน IRR มากกว่า 18% ขึ้นไป เพื่อให้ครอบคลุมถึงต้นทุนทางการเงินและความเสี่ยงต่างๆ ที่จะเกิดขึ้นระหว่างการดำเนินโครงการนั่นเอง

หากพิจารณาด้วยหลักทางเศรษฐศาสตร์บนอัตราผลตอบแทนที่อยู่ในระดับต่ำนี้ ต่อคำถามว่าการลงทุนโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าหรือไม่นั้น คงปฏิเสธไม่ได้ว่าเป็นการลงทุนที่อาจจะไม่คุ้มค่าก็เป็นได้ แต่หากเราพิจารณาด้วยมุมมองที่กว้างขึ้น ด้วยหลักการการดำเนินธุรกิจหรือพัฒนาธุรกิจต่างๆ นั้นจะต้องคำนึงถึงความยั่งยืนด้วย ซึ่งความยั่งยืนในความหมายหนึ่งคือการสร้างสมดุลระหว่าง มูลค่าและคุณค่านั่นเอง ซึ่งแน่นอนว่าการลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ณ ปัจจุบันนี้อาจจะยังไม่สามารถเพิ่มมูลค่าให้กับผู้ลงทุนได้มากนัก (จากผลตอบแทนที่ยังอยู่ในระดับต่ำ) แต่การลงทุนนี้ สามารถสร้างคุณค่าให้กับสังคมและสิ่งแวดล้อมของโลกเราได้อย่างมาก เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์นั้น จะเป็นพลังงานที่สะอาดมากไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกที่เป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อนเหมือนดังเช่นโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลไม่ว่าจะเป็นก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมัน นับว่าการลงทุนโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นส่วนหนึ่งที่สามารถบรรเทาปัญหาโลกร้อนที่ทวีความรุนแรงอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบันได้ เพื่อรักษาให้โลกของเราสำหรับอนาคตของรุ่นลูกรุ่นหลานของพวกเราต่อไป และถือเป็นสิ่งหนึ่งที่บริษัทต่างๆ สามารถตอบแทนให้กับสังคมเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน ดังนั้นจึงต้องถือว่าการลงทุนโรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าทั้งในแง่การเพิ่มมูลค่าให้กับองค์กรและการสร้างคุณค่าให้กับสังคมและสิ่งแวดล้อมตามแนวทางการพัฒนาอย่างยั่งยืนนั่นเอง