สรุปประเด็นหลัก
- ราคาของพลังงานแสงอาทิตย์นั้นมีการลดลงอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว
- ต้นทุน (Cost) ที่ลดลงของการผลิตแผงโซลาร์เซลล์เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้โซลาร์เซลล์มีราคาถูกลง
บทนำ
ราคาของแผงโซลาร์เซลล์นั้นถูกลงเรื่อย ๆ จนนักวิเคราะห์ต่างก็ให้ความเห็นตรงกันว่าอีกไม่นานราคาต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของพลังงานแสงอาทิตย์จะลดลงต่ำกว่าราคาพลังงานถ่านหินและก๊าซธรรมชาติในที่สุด
วัตถุประสงค์ของบทความ
เพื่อศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อการลดลงของราคาของแผงโซลาร์เซลล์
ต้นทุน: ปัจจัยที่ส่งผลต่อราคาของแผงโซลาร์เซลล์
จากกราฟที่ 1 เราจะเห็นว่าราคาของต่อเมกะวัตต์ชั่วโมงของพลังงานแสงอาทิตย์นั้นถูกลงเรื่อย ๆ ถึงแม้ว่าในช่วงแรกนั้นจะมีราคาที่สูงกว่าแหล่งพลังงานอื่นหลายเท่าตัว แต่ภายในช่วงเวลาไม่กี่ปี ราคาของพลังงานแสงอาทิตย์นั้นมีการลดลงอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว จนมีการคาดการณ์กันว่า ภายในช่วงเวลาประมาณปี
ค.ศ. 2024 ราคาของพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกกว่าราคาพลังงานถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ ดังที่ปรากฏในกราฟที่ 1 ที่แสดงให้เห็นว่า เส้นสีฟ้าของพลังงานแสงอาทิตย์ ช่วงแรก ๆ นั้นมีราคาเกิน 300 ดอลลาร์สหรัฐต่อเมกะวัตต์ชั่วโมง ในขณะที่แหล่งพลังงานอื่น ๆ นั้นมีราคาที่เกาะกลุ่มกันและไม่เกิน 100 ดอลลาร์สหรัฐต่อเมกะวัตต์ชั่วโมง แต่เมื่อเวลาผ่านไปราคาต่อเมกะวัตต์ชั่วโมงก็ลดลงเรื่อย ๆ โดยเฉพาะช่วงเวลาระหว่างปี ค.ศ. 2009 ถึง ค.ศ. 2012
แต่สิ่งที่น่าสนใจกว่าราคาที่ลดลงเรื่อย ๆ ก็คือ อะไรคือปัจจัยที่ทำให้ราคาของพลังงานแสงอาทิตย์นั้นถูกลงอย่างต่อเนื่องเช่นนี้? คำถามดังกล่าวคือคำถามหลักที่บทความชิ้นนี้พยายามจะหาคำตอบ เพราะคำตอบดังกล่าวนอกจากจะช่วยให้เรารู้ว่าอะไรคือปัจจัยที่ทำให้เทคโนโลยีใหม่ ๆ มีราคาที่ถูกลงแล้ว เรายังจะสามารถนำองค์ความรู้ดังกล่าวไปประยุกต์ใช้กับพลังงานทางเลือกอื่น ๆ ในอนาคตได้อีกด้วย
บทความชิ้นนี้จะทำการศึกษาผ่านการมองไปที่ต้นทุน (Cost) ที่ลดลงของการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 ถึงปี ค.ศ. 2012 นอกจากนี้ ยังศึกษาการเปลี่ยนแปลงของตลาดโซลาร์เซลล์และปัจจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตโซลาร์เซลล์ด้วยเช่นกัน โดยจะใช้ข้อมูลเชิงปริมาณจากงานวิจัย Goksin Kavlak และคณะ แห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) มาวิเคราะห์หาคำตอบ สำหรับเหตุผลที่งานชิ้นนี้ให้ความสนใจไปที่ต้นทุน (Cost) มากกว่าสนใจไปที่ราคาขายตรง ๆ ก็เนื่องจากต้นทุนนั้นสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีมากกว่าราคาขายซึ่งอาจจะมีเรื่องต้นทุนการตลาดและอื่น ๆ รวมอยู่ด้วย
เราสามารถที่จะแยกปัจจัยออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ คือ
- ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับตัวเทคโนโลยีโดยตรง
- ปัจจัยระดับบนหรือปัจจัยในระดับนโยบาย
โดยปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับตัวเทคโนโลยีโดยตรงนั้น หมายถึง ปัจจัยเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ และการผลิต
ส่วนปัจจัยระดับบนหรือปัจจัยในระดับนโยบายนั้น หมายถึง ปัจจัยที่ไม่ใช่ตัวเทคโนโลยีโดยตรง เช่น การส่งเสริมการวิจัยและพัฒนา (R&D) การเรียนรู้จากการปฏิบัติ (Learning by doing) หรือการประหยัดต่อขนาด (Economies of scale) เป็นต้น
- ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับตัวเทคโนโลยีโดยตรง
ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับตัวเทคโนโลยีโดยตรง ประกอบไปด้วย ประสิทธิภาพ (Efficiency) ต้นทุนวัสดุที่ไม่ใช่ซิลิคอน (Non-Si materials costs) ราคาซิลิคอน (Silicon price) การใช้ซิลิคอน (Silicon usage) พื้นที่เวเฟอร์ (Wafer area) ขนาดโรงงาน (Plant size) และผลผลิต (Yield) โดยข้อมูลชี้ว่า ปัจจัยทั้งหมดนั้นต่างก็มีส่วนสำคัญต่อการลดลงของต้นทุนของโซลาร์เซลล์ทั้งสิ้น ซึ่งอาจจะช่วยอธิบายได้ว่าทำไมต้นทุนของเทคโนโลยีจึงลดลงอย่างคงที่ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา โดยจากปี ค.ศ 1980 – 2012 พบว่า ปัจจัยที่มีผลต่อต้นทุนมากที่สุดก็คือ การเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพ (Efficiency) 23 เปอร์เซ็นต์ รองลงมาคือ ต้นทุนของวัสดุที่ไม่ใช่ซิลิคอน (Non-Si materials costs) 21 เปอร์เซ็นต์ ราคาซิลิคอน (Silicon price) 16 เปอร์เซ็นต์ การใช้ซิลิคอน (Silicon usage) 14 เปอร์เซ็นต์ พื้นที่เวเฟอร์ (Wafer area) 11 เปอร์เซ็นต์ ขนาดโรงงาน (Plant size) 11 เปอร์เซ็นต์ และผลผลิต (Yield) 7 เปอร์เซ็นต์
แผนภูมิที่ 1: อัตราส่วนของการมีส่วนร่วม (Contribution) ของปัจจัยที่ช่วยลดต้นทุนในปี ค.ศ. 1980 – 2001 (ซ้าย), ค.ศ. 2001 – 2012 (กลาง), และ ค.ศ. 1980 – 2012 (ขวา)
ที่มา: Goksin Kavlak et al., 2018
จากแผนภูมิที่ 1 จะเห็นว่า ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 ถึง ค.ศ. 2012 การเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพของโมดูล (Module efficiency) มีผลมากที่สุดต่อต้นทุนต่อวัตต์ของแผงโซลาร์เซลล์ สองตัวแปรสำคัญรองลงมาก็คือการเปลี่ยนแปลงของราคาวัสดุซิลิคอนและวัสดุที่ไม่ใช่ซิลิคอน ขนาดของเวเฟอร์ที่บางลง และการใช้ซิลิคอนที่น้อยลง ก็มีส่วนทำให้ต้นทุนลดลงเช่นกัน
ข้อมูลดังกล่าวยังแสดงให้เห็นว่า ในช่วงระหว่างปี ค.ศ. 2001 ถึง ค.ศ. 2012 การเปลี่ยนแปลงขนาดโรงงาน (Plant size) นั้นมีส่วนสำคัญอย่างมากต่อต้นทุนของแผงโซลาร์เซลล์ เพราะว่าการขยายขนาดของโรงงานนั้นส่งผลให้เกิดการประหยัดต่อขนาด (Economies of scale) นอกจากนี้ โรงงานขนาดใหญ่ยังช่วยลดต้นทุน
ผ่านการมีโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ร่วมกัน มีความต้องการใช้แรงงานที่น้อยลง มีผลผลิตมากขึ้น และควบคุมคุณภาพได้ดีมากขึ้น ขนาดของโรงงานจึงกลายมาเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ต้นทุนโมดูลลดลงในช่วงเวลาที่ผ่านมามากถึง40 เปอร์เซ็นต์
- ปัจจัยระดับบนหรือปัจจัยในระดับนโยบาย
ปัจจัยระดับบนที่เกี่ยวข้องประกอบไปด้วย การวิจัยและพัฒนาของภาครัฐและเอกชน (R&D) การเรียนรู้จากการปฏิบัติ (Learning by doing) การประหยัดต่อขนาด (Economies of scale) และปัจจัยอื่น ๆ ซึ่งปัจจัยทั้งหมดล้วนมีส่วนต่อการเปลี่ยนแปลงของต้นทุนโมดูลทั้งสิ้น โดยระหว่างปี ค.ศ. 1980 ถึง ค.ศ. 2012 การวิจัยและพัฒนาของภาครัฐและเอกชนมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของต้นทุนมากที่สุดอยู่ที่ประมาณ 59 เปอร์เซ็นต์รองลงมาคือ การประหยัดต่อขนาด (Economies of scale) อยู่ที่ 22 เปอร์เซ็นต์ และการเรียนรู้จากการปฏิบัติ (Learning by doing) มีส่วนร่วมอยู่ที่ประมาณ 7 เปอร์เซ็นต์
แผนภูมิที่ 2: การมีส่วนร่วมของกลไกระดับสูงเพื่อลดค่าใช้จ่ายโมดูลในปี ค.ศ. 1980 – 2001 (ซ้าย),
ค.ศ. 2001 – 2012 (กลาง) และ ค.ศ. 1980 – 2012 (ขวา)
ที่มา: Goksin Kavlak et al., 2018
ข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่า ปัจจัยสำคัญในการลดต้นทุนนั้นมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา การประหยัดต่อขนาดพึ่งจะมามีผลกระทบมากขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของขนาดโรงงานดังที่กล่าวไปแล้วนั่นเอง ในขณะที่การวิจัยและพัฒนาของภาครัฐและเอกชน (R&D) ยังคงเป็นตัวขับเคลื่อนหลักที่แท้จริงของการลดต้นทุนโมดูลตลอดมา
ถึงแม้เราจะเห็นแล้วว่า การลดลงของต้นทุนโมดูลนั้นมาจากปัจจัยใดบ้าง แต่ก็ยังคงมีอีกคำถามหนึ่งที่เราต้องตอบให้ได้ก็คือ อะไรคือปัจจัยที่ทำให้ภาครัฐและเอกชนต่างต้องมาสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาและลงทุน
ในพลังงานแสงอาทิตย์? ซึ่งคำตอบนั้นคือ การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมของตลาด การเปลี่ยนแปลงซึ่งจะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป
บริบทการเปลี่ยนแปลงของตลาดโซลาร์เซลล์
เพื่อให้เข้าใจบริบทว่า อะไรคือปัจจัยที่ทำให้ภาครัฐและเอกชนต่างต้องมาสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาและลงทุนในพลังงานแสงอาทิตย์ เราต้องกล่าวถึงประวัติศาสตร์และปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของตลาดโซลาร์เซลล์ทั้งหมด โดยจุดเริ่มต้นของโซลาร์เซลล์เกิดขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกา โดยการคิดค้นของ Bell Labs ในรัฐนิวเจอร์ซีย์เมื่อปี ค.ศ. 1953 แต่เป็นเวลาหลายทศวรรษที่พลังงานแสงอาทิตย์นั้นถูกใช้แค่บนดาวเทียมเป็นหลักเท่านั้น และยังไม่เป็นที่แพร่หลายโดยทั่วไป ในช่วงระยะเวลานี้เองที่ประเทศญี่ปุ่นเป็นผู้นำอุตสาหกรรมอยู่จนถึงปี ค.ศ. 1990 โดยมี Sharp Kyocera และ Sanyo เป็นผู้ผลิตโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่ของโลก
จุดเปลี่ยนสำคัญของประวัติศาสตร์นั้นเกิดขึ้นที่เยอรมนีในปี ค.ศ. 2004 เมื่อเยอรมนีได้มีการเปิดตัวระบบภาษี Feed-in Tariff หรือ FiT ซึ่งก็คือ มาตรการส่งเสริมการรับซื้อไฟฟ้าที่ผลิตจากระบบโซลาร์เซลล์ส่วนเกินที่เกิดจากผู้บริโภคที่ป้อนเข้าสู่ระบบพลังงานหลัก (On-grid) ซึ่งอัตรา FiT จะอยู่ในรูปแบบอัตรารับซื้อไฟฟ้าคงที่ตลอดอายุโครงการ โดยอัตรา FiT จะไม่เปลี่ยนแปลงไปตามค่าไฟฐานและค่า Ft ทำให้มีราคาที่ชัดเจนและเกิดความเป็นธรรม ทำให้การติดตั้งโซลาร์เซลล์ในเยอรมนีได้รับความนิยมมากขึ้นทันทีจากนโยบายดังกล่าว
แผนภูมิที่ 3: แสดงให้เห็นว่าหลังจากปี ค.ศ. 2004 จำนวนการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในระบบ On-grid
เพิ่มขึ้นจากช่วงเวลาก่อนหน้าอย่างชัดเจน
ที่มา: IEA, 2012
จากมาตรการ FiT ดังกล่าว ได้ถูกคัดลอกนำไปใช้ในประเทศอื่น ๆ อย่างรวดเร็ว และเมื่อความต้องการหรืออุปสงค์เพิ่มมากขึ้น ก็ทำให้เกิดผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์รายใหม่ ๆ จำนวนมาก จนนำไปสู่การเกิดสงครามราคาและความพยายามในการลดต้นทุนของโมดูลขึ้น ซึ่งก็ได้นำไปสู่การดิ่งลงของราคาดังที่เราได้กล่าวไปแล้วในส่วนต้นของบทความ ความเข้มข้นของอุตสาหกรรมเติบโตเต็มที่เมื่อรัฐนั้นเริ่มเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในการสนับสนุนการผลิตโซลาร์เซลล์ เช่น ประเทศจีนที่นำโดยบริษัท Suntech Power Holdings Co. ที่ได้สร้างโรงงานขนาดใหญ่ด้วยการสนับสนุนและเงินกู้ยืมจากรัฐบาล และเงินสดจากนักลงทุนต่างประเทศ อุตสาหกรรมนี้จึงได้กลายมาเป็นการต่อสู้ในเชิงนวัตกรรมระหว่างประเทศไปโดยปริยาย และได้กลายเป็นเวทีการต่อสู้ทั้งในเชิงการค้า เชิงราคา และเชิงการเมืองในเวลาเดียวกัน
ปัจจัยหลักคือรัฐ และนวัตกรรมเชิงนโยบาย
ในบทความชิ้นนี้เราได้ทำการสืบสาวหาสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังราคาที่ลดลงของแผงโซลาร์เซลล์ โดยคำตอบที่ได้นั้นพบว่า มีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน โดยเราค้นพบว่าตัวเทคโนโลยีเองนั้นมีต้นทุนที่ต่ำลง เนื่องจากว่ามันมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยประสิทธิภาพที่มากขึ้นนั้นก็มาจากการวิจัยและพัฒนาของภาครัฐและเอกชน (R&D) เป็นหลัก
การวิจัยและพัฒนาไม่ได้ลอยอยู่ในสุญญากาศ แต่เป็นผลจากบรรยากาศและสภาพแวดล้อมด้วย ซึ่งปัจจัยแวดล้อมสำคัญก็คือ การเปลี่ยนแปลงของตลาดแผงโซลาร์เซลล์ที่ขยายตัวและเติบโตอย่างรวดเร็ว อันเป็นผลสืบเนื่องจากนวัตกรรมเชิงนโยบายของประเทศเยอรมนีที่เรียก Feed-in Tariff ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกเช่นเดียวกับประเทศไทย ตลาดที่ขยายตัวเต็มที่ยังทำให้เอกชนมั่นใจในการขยายขนาดของโรงงานตัวเองออกไป ซึ่งก็ทำให้เกิดการประหยัดต่อขนาด อันเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ทำให้ต้นทุนของแผงโซลาร์เซลล์นั้นถูกลง
แม้จะมีนักเศรษฐศาสตร์จำนวนหนึ่งที่ยังเชื่อในตลาดเสรีและสนับสนุนการลดบทบาทของรัฐ แต่จากประวัติศาสตร์ และจากข้อมูลในบทความชิ้นนี้ก็ชี้ให้เห็นว่า รัฐไม่เคยที่จะไม่เกี่ยวข้องกับนวัตกรรม นอกจากนี้รัฐยังเป็นตัวละครที่สำคัญมากในการพัฒนาเทคโนโลยี ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน สิ่งที่เรียกว่านโยบายกระตุ้นตลาด (Market-stimulating policies) เป็นสิ่งที่ใช้ได้จริงและมีบทบาทสำคัญในการลดต้นทุนของแผงโซลาร์เซลล์
อีกข้อค้นพบสำคัญก็คือ นโยบายดี ๆ จากประเทศหนึ่งอาจจะเปลี่ยนโลกได้จริง ๆ ถึงแม้ว่าประสบการณ์จากประเทศหนึ่งจะไม่สามารถนำไปเลียนแบบในอีกประเทศหนึ่งได้อย่างง่าย ๆ แต่การวิเคราะห์อย่างระมัดระวังก่อนนำไปประยุกต์ใช้นั้นสามารถทำได้ ซึ่งหลายประเทศก็ได้มีการนำไปปรับใช้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อสรุปสุดท้ายของบทความชิ้นนี้ คือ สิ่งต่าง ๆ นั้นสัมพันธ์กันด้วยความซับซ้อน การลดลงของราคาเทคโนโลยีชิ้นหนึ่ง อาจจะมีตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องมากมาย ทั้งรัฐ เอกชน หรือแม้แต่นโยบายที่ผ่านมาจากรัฐสภาของประเทศในอีกซีกโลกหนึ่ง เพราะเทคโนโลยี เศรษฐกิจ และการเมืองนั้นก็เป็นเพียงด้านที่ต่างของเหรียญเดียวกันเท่านั้น
บทสรุป
ราคาของโซลาร์เซลล์กำลังลดต่ำลง เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่มีราคาถูกลง โดยการลดลงของต้นทุนนี้เป็นผลมาจากหลายปัจจัย ไม่ว่าจะเป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับตัวเทคโนโลยีโดยตรงนั้น เช่น ปัจจัยเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ และการผลิต หรือปัจจัยระดับบนหรือปัจจัยในระดับนโยบาย เช่น การส่งเสริมการวิจัยและพัฒนา (R&D)การเรียนรู้จากการปฏิบัติ (Learning by doing) หรือการประหยัดต่อขนาด (Economies of scale) เป็นต้น
อ้างอิง
Alfred Jackson. (2018). How the falling cost of solar panels can teach us to make new tech affordable. From https://theentrepreneurfund.com/how-the-falling-cost-of-solar-panels-can-teach-us-to-make-new-tech-affordable/
Benjamin Pillota, Marc Musellib, Philippe PoggibJoão, & Batista Diasa. (2019). Historical trends in global energy policy and renewable power system issues in Sub-Saharan Africa: The case of solar PV. Energy Policy, 127, 113–124. From https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.11.049
Goksin Kavlak, James McNerneya, & Jessika E.Trancikab. (2018). Evaluating the causes of cost reduction in photovoltaic modules. Energy Policy, 123, Pages 700-710. From https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.08.015
IEA. (2012). Trends in Photovoltaic Applications – Survey Report of Selected IEA Countries between 1992 and 2011.
Reed Landberg, & Brian Eckhouse. (2018). Solar Energy. From https://www.bloomberg.com/quicktake/solar-energy
Susanne Forester. (2018). The power of sunlight: Incentivizing private investment in solar PV. From https://blogs.worldbank.org/ppps/power-sunlight-incentivizing-private-investment-solar-pv