สรุปประเด็นหลัก
- การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งในต่างประเทศและในไทย เพราะเป็นพลังงานที่สะอาดเมื่อเปรียบเทียบกับฟอสซิล
- การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยมาก จะมีเพียงขยะที่เกิดจากแผงโซลาร์เซลล์ที่หมดอายุใช้งานแล้วที่ต้องหาทางกำจัดอย่างถูกวิธี
- ขีดจำกัดของพลังงานชนิดนี้ เช่นระบบการจัดเก็บกระแสไฟฟ้ากำลังได้รับการแก้ไขด้วยการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ
บทนำ
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งถือว่าเป็นพลังงานสะอาดกว่าพลังงานฟอสซิล และตราบเท่าที่ดวงอาทิตย์ไม่ดับก็ถือว่า เป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมด หลายประเทศทั่วโลกรวมถึงทั้งภาครัฐและภาคเอกชนของไทยหันมาให้ความสำคัญกับพลังงานสะอาด (Green Energy) ใช้พลังงานทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น หลายประเทศ เช่น ประเทศออสเตรเลีย ประกาศว่าภายในปี พ.ศ. 2583 พลังงานกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของประเทศจะมาจากแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม และจะเป็นพลังงานไฟฟ้าฟรีสำหรับประชาชน หรือเยอรมนี ตั้งเป้าว่าภายในปี พ.ศ. 2593 จะต้องมีพลังงานทดแทนถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานไฟฟ้าในประเทศ จากปี พ.ศ. 2559 ที่มีสัดส่วนอยู่ 30 เปอร์เซ็นต์
วัตถุประสงค์ของบทความ
เพื่อแสดงให้เห็นถึงผลดีและผลเสียของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
เหรียญสองด้านของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
ประเทศไทยมีแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศ หรือ PDP 2018 ที่เพิ่มสัดส่วนพลังงานทดแทน 30 เปอร์เซ็นต์ โดยมาจากพลังงานแสงอาทิตย์ จำนวน 15,574 เมกะวัตต์ ในสิ้นแผนปี พ.ศ. 2580 พลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เติบโตเร็วที่สุด การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อดีหลายประการมากกว่าการผลิตไฟฟ้ารูปแบบอื่น ๆ
พลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ได้ก้าวเข้ามามีบทบาทสำคัญในการผลิตไฟฟ้า ด้วยต้นทุนที่ลดต่ำลงและมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากขึ้น และไม่ปล่อยมลสารในกระบวนการผลิตไฟฟ้ามีผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมน้อย เพราะการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่จำเป็นต้องมีการเผาไหม้เชื้อเพลิง ทำให้ไม่เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
ประเด็นสำคัญคือ ความเสี่ยงด้านสุขภาพของมนุษย์จากการได้รับสารพิษในวัตถุดิบที่ใช้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์นั้นน้อยมากจนแทบไม่มี ส่วนความเสี่ยงด้านมลพิษนั้นก็สามารถลดปริมาณลงได้จากการทำเหมืองวัตถุดิบอย่างมีความรับผิดชอบ รวมถึงการรีไซเคิลส่วนประกอบต่าง ๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่นานาประเทศกำลังทำอยู่
เนื่องจากส่วนประกอบเกือบทุกอย่างของแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถนำมารีไซเคิลและนำกลับมาใช้ซ้ำได้ เช่น แผ่นกระจกบนแผงโซลาร์เซลล์ 90 เปอร์เซ็นต์ และสารกึ่งตัวนำ (อันเป็นสินแร่หายาก) ถึง 95 เปอร์เซ็นต์
ยังสามารถนำมารีไซเคิลได้
ดร.สมพร ช่วยอารีย์ อาจารย์ประจำภาควิชาคณิตศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตปัตตานี ผู้ก่อตั้งเครือข่ายคนกินแดด กล่าวว่า การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์คือความมั่นคงของครัวเรือน และพยายามรณรงค์ทำให้เห็นว่า พลังงานแสงอาทิตย์นำไปใช้ประโยชน์ในด้านใดได้บ้างในชีวิตประจำวัน และทำให้ลดค่าใช้จ่ายและลดต้นทุนในการผลิต การทำการเกษตรได้ด้วย
“พลังงานแสงอาทิตย์เป็นทางเลือกที่สามารถเข้าถึงได้ง่าย ต้นทุนต่ำ ง่ายต่อการติดตั้ง เมื่อชาวบ้านลดต้นทุนในด้านพลังงาน ค่าไฟ ค่าน้ำมันที่อาจต้องใช้ในการเกษตรก็จะทำให้ชีวิตเขามั่นคงขึ้น เมื่อครัวเรือนมั่นคงประเทศก็มั่นคง” ดร.สมพรกล่าวและบอกว่า สิ่งสำคัญเพิ่มเติม คือ รัฐต้องทำฐานข้อมูลรวบรวมผู้ที่ผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้เกิดการบูรณาการข้อมูลและคิดแผนการส่งเสริมเชิงนโยบายที่ชัดเจนมากขึ้น ทั้งในด้านการพัฒนาโครงการผลิตไฟฟ้าและการพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชาชนด้วยพลังงานทางเลือก
พลังงานแสงอาทิตย์ก็มีข้อจำกัดเช่นเดียวกัน เพราะความสามารถในการผลิตไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศซึ่งไม่มีความแน่นอน จึงไม่สามารถเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตไฟฟ้าได้ ยกเว้นจะนำแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานเข้ามาใช้ควบคู่ในการผลิตไฟฟ้า จึงจะสามารถสร้างความมั่นคงในระบบไฟฟ้าและสามารถจ่ายไฟฟ้าได้ต่อเนื่อง
ข้อเสียด้านสิ่งแวดล้อมประการหนึ่งคือ อุปกรณ์ ในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ก็คือมีวัสดุอันตรายเช่นเดียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ เช่น แคดเมียม เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์กลายเป็นพลังงานที่ได้รับความนิยมมากขึ้น ดังนั้น ปัญหาที่จะตามมาในอนาคตคือ สารอันตรายจากแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ที่ยังไม่มีกฎหมายมาดูแลการกำจัดอย่างถูกวิธี
ความกังวลอีกประการหนึ่งคือ พลังงานแสงอาทิตย์อาจใช้ที่ดินเป็นจำนวนมากและทำให้เกิดการเสื่อมโทรมของที่ดินหรือการสูญเสียที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า ดร.สนธิ คชวัฒน์ นักวิชาการอิสระด้านสิ่งแวดล้อม เคยตั้งข้อสังเกตประเด็นนี้ว่า ประเทศไทยยังไม่เคยมีการศึกษาผลกระทบต่อการใช้ที่ดินในการติดตั้งโซลาร์ฟาร์มขนาดใหญ่ว่า มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในบริเวณโดยรอบหรือไม่
อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดต่าง ๆ ในการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ก็ค่อย ๆ ถูกทลายลงด้วยเทคโนโลยีเมื่อการวิจัยระบบกักเก็บพลังงานหรือแบตเตอรี่ ถูกพัฒนาให้กักเก็บพลังงานได้มากขึ้น มีอายุการใช้งานนานขึ้น และราคาถูกลง ระบบการกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System: ESS) สามารถช่วยแก้ไขปัญหาความไม่สมดุลในตลาดพลังงานได้ ด้วยคุณสมบัติที่สามารถกักเก็บพลังงาน เพิ่มคุณภาพพลังงานก่อนปล่อยออกมา และช่วยกระจายพลังงานให้เหมาะกับความต้องการในสถานที่และเวลาที่ต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น ครัวเรือนสามารถใช้ ESS กักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งผลิตไฟฟ้าได้มากในช่วงเวลากลางวัน เพื่อนำไปใช้ในช่วงเวลากลางคืน หรือผู้ผลิตไฟฟ้าใช้ตัวกักเก็บประจุในการเพิ่มคุณภาพของไฟฟ้าก่อนปล่อยออกมา เพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมามีแรงดันสมดุลเหมาะสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ
เช่นเดียวกับข้อจำกัดเรื่องการใช้พื้นที่จำนวนมากในการติดตั้งโซลาร์ฟาร์มก็ลดน้อยลง เมื่อโครงการวิจัยการนำโซลาร์เซลล์กึ่งใสมาใช้กับเกษตรกรรมการปลูกข้าว มีการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์กึ่งใสให้มีลักษณะเป็นตารางหมากรุกสลับกับช่องใส โดยใช้โซลาร์เซลล์กึ่งใสที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell) จำนวน 227 แผง ให้พลังงานไฟฟ้า 155 วัตต์ต่อแผง กำลังผลิตติดตั้ง 35.19 กิโลวัตต์ จากการวิจัยพบว่า การใช้โซลาร์เซลล์กึ่งใสกับการปลูกข้าวพันธุ์ไรซ์เบอรี่ ไม่มีผลกระทบต่อผลผลิตและระยะเวลาในการปลูกที่แตกต่างไปจากระบบการปลูกปกติ โดยนับตั้งแต่การปลูกจนถึงเก็บเกี่ยวจะใช้เวลาประมาณ 130 – 150 วันแสงอาทิตย์หรือข้อจำกัดเรื่องแสงอาทิตย์ไม่สม่ำเสมอหรือไม่มีแสงแดดในการผลิตไฟฟ้า เมื่อกลุ่มนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Soochow ในมณฑลเจียงซู ประเทศจีน ได้คิดค้นทางออกที่น่าจะแก้ปัญหานี้ได้สำเร็จ นั่นก็คือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้จากเม็ดฝนตามหลักการทั่วไปนั้น Nanogenerator คืออุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกล ซึ่งก็คือการเคลื่อนที่ของวัตถุ ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าที่นำมาใช้งานได้ และ TENGก็สามารถทำงานด้วยหลักการเดียวกันนี้ในระดับแค่เม็ดฝนเล็ก ๆ งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ปี พ.ศ. 2561 ในวารสาร ACS Nano ซึ่งรายงานไว้ว่า เทคโนโลยีที่รู้จักกันในชื่อ Triboelectric nanogenerator หรือ TENG สามารถนำไปผนวกเข้ากับแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อกักเก็บพลังงานจากเม็ดฝนที่ตกลงมาบนแผงได้
อย่างไรก็ตาม สำหรับประเทศไทย ความท้าทายของภาครัฐในการขับเคลื่อนพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่เพียงต้องเร่งรีบจัดการออกกฎหมายการกำจัดซากอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างความเชื่อมั่นให้กับประชาชนทั่วไป ทั้งที่ผลิตไฟฟ้าใช้เองและไม่ได้ผลิต ไม่อย่างนั้น ภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นพลังงานสะอาดก็อาจจะถูกกลบไปด้วย ขยะจากสารพิษ เพราะไม่ได้รับการกำจัดและรีไซเคิลอย่างถูกวิธี นอกจากนี้ การปลดล็อคกฎหมาย ให้มีการซื้อ ขายไฟฟ้าระหว่างประชาชนกับประชาชนได้ด้วยการใช้เทคโนโลยี Blockchain ก็จะทำให้การขยายตัวของโซลาร์รูฟท็อปเพิ่มมากขึ้น ซึ่งนั้นหมายถึงบทบาทของผู้ผลิตและผู้ซื้อที่ผูกขาดอยู่กับรัฐก็จะเปลี่ยนไป
บทสรุป
พลังงานแสงอาทิตย์ได้ก้าวเข้ามามีบทบาทสำคัญในการผลิตไฟฟ้า ด้วยต้นทุนที่ลดต่ำลงและมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากขึ้น และมีผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมน้อย แต่การผลิตไฟฟ้าก็มีข้อจำกัดเช่นกัน เช่น ความสามารถในการผลิตไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศซึ่งไม่มีความแน่นอน และอุปกรณ์ในการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์มีวัสดุอันตรายเช่นเดียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ รวมถึงใช้ที่ดินเป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดเหล่านี้ กำลังได้รับการแก้ไขด้วยการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ และการออกกฎหมายการกำจัดแผงโซลาร์เซลล์อย่างถูกวิธี
อ้างอิง
ศูนย์ข่าวพลังงาน. (2562). กฟผ.โชว์งานวิจัย ติดตั้งโซลาร์เซลล์กึ่งใสในนาข้าว ได้พลังงานใช้ ไร้ผลกระทบ. จากhttps://www.energynewscenter.com/%E0%B8%81%E0%B8%9F%E0%B8%9C-%E0%B9%82E0%B8%8A%E0%B8%A7%E0%B9%8C%E0%B8%87%E0%B8%B2%E0%B8%99%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0%B8%88%E0%B8%B1%E0%B8%A2-%E0%B8%95%E0%B8%B4%E0%B8%94%E0%B8%95%E0%B8%B1%E0%B9%89%E0%B8%87/?fbclid=IwAR27EhbMMARsbytW3_8YmqXoKtPsOASkjPanq6NOzrssfYviVn1qmzufPhk,
คิด. (2563). ปฏิวัติวงการ ‘โซลาร์ เซลล์’ จีนคิดค้นแผงไฮบริด ผลิตไฟได้แม้หน้าฝน. จาก https://www.creativethailand.org/article/innovation/32483/RC_JUL_2019#how-to-generate-power
Greenpeace Thailand. (2561). มายาคติ: แผงโซลาร์เป็นอันตรายเพราะมีส่วนผสมของวัสดุที่เป็นพิษจำนวนมาก. จาก https://www.greenpeace.org/thailand/story/2883/renewable-energy-myth-solar-cells-toxic%E0%B8%AA%E0%B8%B9%E0%B9%88%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B8%B2%E0%B8%84%E0%B8%95.html/