บทนำ

“แสงอาทิตย์” เป็นแหล่งพลังงานธรรมชาติที่มีขนาดใหญ่ที่สุด เป็นพลังงานสะอาดและมีอยู่ทั่วไป แต่การนำมาใช้ประโยชน์อาจยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง เนื่องจากแสงอาทิตย์มีเฉพาะในตอนกลางวัน ตลอดจนมีความเข้มของแสงที่ไม่แน่นอน เพราะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและฤดูกาลที่เปลี่ยนไป

แสงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์ เมื่อแสงอาทิตย์เดินทางมาถึงนอกชั้นบรรยากาศของโลก จะมีความเข้มของแสงโดยเฉลี่ยประมาณ 1,350 วัตต์/ตารางเมตร แต่กว่าจะลงมาถึงพื้นโลก พลังงานบางส่วนต้องสูญเสียไปเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศต่างๆ ที่ห่อหุ้มโลก เช่น ชั้นโอโซน ชั้นไอน้ำ ชั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้ความเข้มของแสงลดลงเหลือประมาณ 1,000 วัตต์/ตารางเมตร (หรือประมาณร้อยละ 70)

ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ได้รับบนพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง จะมีปริมาณสูงสุดเมื่อพื้นที่นั้นทำมุมตั้งฉากกับแสงอาทิตย์ ดังนั้นหากต้องการให้พื้นที่ใดรับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดต่อวัน ก็จะต้องปรับพื้นที่รับแสงนั้นๆ ตามการเคลื่อนที่ของแสงอาทิตย์ ซึ่งจะเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปสู่ทิศตะวันตกเสมอ นอกจากนั้น จากการที่โลกเอียง ทำให้ซีกโลกเหนือหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ในฤดูร้อน และเอียงซีกโลกใต้หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ในฤดูหนาว ดังนั้นเราจึงต้องปรับมุมพื้นที่รับแสงนั้นๆ ในแนวเหนือใต้ (มุมก้มและมุมเงย) ให้สอดคล้องตามฤดูกาลด้วย เพื่อให้พื้นที่นั้นๆ รับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดตลอดทั้งปี

ประเทศไทยตั้งอยู่ระหว่างเส้นขนานที่ 6-10 องศาเหนือ จะได้รับแสงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปี ประมาณ 4-5 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน ซึ่งหากสามารถปรับพื้นที่รับแสงให้ติดตามแสงอาทิตย์ได้ตลอดเวลาแล้ว คาดว่าจะสามารถรับแสงได้เพิ่มขึ้นอีกประมาณ 1.3-1.5 เท่า

หลักการผลิตไฟฟ้าโดยเซลล์แสงอาทิตย์

“เซลล์แสงอาทิตย์” เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลก นำมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และในทันทีที่มีแสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบ ที่เรียกว่า Photon จะถ่ายเทพลังงานให้กับ Electron ในสารกึ่งตัวนำ จนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของ Atom และสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่อ Electron มีการเคลื่อนที่ครบวงจร ก็จะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น

องค์ประกอบหลักของ “เซลล์แสงอาทิตย์” คือ สารกึ่ง ตัวนำ (Semi Conductors) 2 ชนิด มาต่อกัน ซึ่งเรียกว่า P-N Junction เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ ก็จะถ่ายพลังงานให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำ ทำให้เกิดอีเลคตรอนส์และโฮลส์อิสระ ไปรออยู่ที่ขั้วต่อ ดังนั้นเมื่อมีการเชื่อมกับวงจรภายนอก เช่น เอาหลอดไฟฟ้ามาต่อคร่อมขั้วต่อ ก็จะเกิดการไหลของอีเลคตรอนส์/โฮลส์ ที่ให้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรงกับวงจรภายนอกได้ และจะให้พลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ตราบเท่าที่ยังมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์ ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทันที หรือนำไปกักเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เพื่อใช้งานภายหลังได้

รูปแสดงการผลิตไฟฟ้าโดยเซลล์แสงอาทิตย์

อีเลคตรอนส์อิสระ ไปรอที่ขั้ว - และ +โฮลส์อิสระ ไปรอที่ขั้ว +
โฟตอนจากแสงอาทิตย์ถ่ายพลังงาน ให้อะตอมของซิลิกอน ทำให้เกิดอีเลคตรอน และโฮลส์อิสระ

เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ มีกำเนิดในช่วงปี ค.ศ.1950 ที่ Bell Telephone Laboratory ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีวัตถุประสงค์เบื้องต้น เพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ สำหรับใช้ในโครงการอวกาศ ต่อจากนั้นจึงได้เริ่มมีการนำมาใช้อย่างกว้างขวาง และขยายผลสู่ระดับอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ของโลก เมื่อประมาณปลายทศวรรษที่ 50 เป็นต้นมา โดยในระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์ จะมีราคาแพงมาก จึงจำกัดการใช้งานอยู่เฉพาะในงานวิทยุสื่อสาร และไฟฟ้าแสงสว่างขนาดเล็กในพื้นที่ห่างไกลเท่านั้น

ในช่วงปี ค.ศ. 1970 ภาครัฐในประเทศสหรัฐอเมริกา เยอรมัน และญี่ปุ่น ได้ส่งเสริมการผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์อย่างจริงจัง และต่อเนื่อง เป็นผลให้ราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ ลดลงเป็นลำดับ จากประมาณ 4 ล้านบาทต่อกิโลวัตต์ ในปัจจุบันคงเหลือประมาณ 1.6 แสนบาทต่อกิโลวัตต์ ซึ่งนับว่าราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ลดลงมามากแล้ว แต่ก็ยังเป็นราคาที่แพงกว่าการผลิตไฟฟ้าโดยวิธีอื่นๆ

ค่าลงทุนและราคาไฟฟ้าที่ลดได้จริงในโปรแกรมของ SMUD
Source: Donald E. Dsborn, Sacramento Municipal Utility Distric, Jan 2000.

All cost in per kW (PTC;A/C). 
*Committed contract price.
Energy cost levelized over 30 years at District cost of money or 1^st mortgage rate.

แม้นว่าเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ ได้มีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องจนเป็นที่เชื่อถือได้ โดยใช้สารกึ่งตัวนำแบบผลึกของซิลิกอน (Crystalline Silicon) ที่มีความบริสุทธิ์สูง และมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ ให้เป็นไฟฟ้าได้ประมาณ 12-17% แต่ราคาเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกของซิลิกอน ไม่สามารถจะลดลงได้อีกมากนัก เนื่องจาก Crystalline Silicon เป็นส่วนประกอบสำคัญของอุตสาหกรรมอีเลคทรอนิคส์ จึงมีคุณค่าเพิ่ม (Value Added) ที่สูงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการนำมาผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนั้นกรรมวิธีในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จาก Crystalline Silicon ที่จะต้องนำมาเลื่อยให้เป็นแผ่น (Wafer) บางๆ จึงทำให้เกิดการสูญเสีย ในลักษณะขี้เลื่อยไปไม่น้อยกว่าครึ่ง

อย่างไรก็ตามบริษัทผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆแห่ง ได้พยายามที่จะพัฒนาเพื่อลดราคาการผลิตฯ โดยการดึงเป็นแผ่นฟิล์ม (Ribbon) และการใช้ Silicon แบบไม่เป็นผลึก คือ Amorphous Silicon ในลักษณะฟิล์มบางเคลือบลงบนแผ่นกระจกหรือแผ่น Stainless Steel ที่งอโค้งได้ โดยวิธีดังกล่าวแล้วนี้ จะสามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตลงไปได้มาก

 แต่เนื่องจาก Amorphous Silicon มีประสิทธิภาพต่ำกว่า และจะเสื่อมสภาพอายุการใช้งานเร็วกว่าแบบ Crystalline Silicon ดังนั้น จึงได้มีการพยายามพัฒนาสารประกอบตัวอื่นๆ เช่น Copper Indium Diselenide (CIS) และ Cadmium Telluride (CdTe) เพื่อผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางขึ้น ซึ่งคาดว่าจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าและอายุการใช้งานนานกว่า Amorphous Silicon ด้วย โดยคาดว่าจะนำออกสู่ตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ได้ในอีก 5-10 ปี ข้างหน้า ด้วยราคาซึ่งคาดว่าจะถูกกว่าแบบ Crystalline Silicon ประมาณครึ่งหนึ่ง นอกจากนั้นยังได้มีงานพัฒนาอุปกรณ์ส่วนควบที่คู่ขนานไปพร้อมๆ กับการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย คือ การพัฒนาอุปกรณ์แปลงไฟฟ้า (Inverter) ให้มีราคาถูกลงอีก

จากการวิเคราะห์ของกระทรวงพลังงาน สหรัฐ (US DOE) ณ ราคาต้นทุนปัจจุบัน (1.6 แสนบาทต่อกิโลวัตต์) ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ราคาไฟฟ้าที่ผลิตต่อหน่วย จะเริ่มถูกกว่าราคาไฟฟ้าที่รัฐฮาวาย คาลิฟอร์เนีย อะริโซน่า นิวยอร์ค และ แมสซาจูเซทท์ แล้ว และถ้ามีการเพิ่มสิ่งจูงใจ เพื่อทำให้ราคาต้นทุน ของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงเหลือประมาณ 1 แสนบาท ได้เมื่อใด ราคาต่อหน่วยของไฟฟ้าแสงอาทิตย์ จะลดเหลือใกล้เคียงกับราคาไฟฟ้าของเกือบทุกรัฐ

ราคาไฟฟ้าแสงอาทิตย์ที่การลงทุนและอัตราดอกเบี้ยต่างๆ

Source: Solar 97 Conference Washington DC 1997; Howard Wenger and Christy Herig

สถานะภาพระบบเซลล์แสงอาทิตย์ของโลก

จนถึงปัจจุบันนี้ กำลังการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ทั่วโลก มีปริมาณสะสมรวมประมาณ 1 ล้านกิโลวัตต์แล้ว ในจำนวนนี้ 6.31 แสนกิโลวัตต์ เป็นตัวเลขสะสมระหว่าง ค.ศ.1992-1998 โดยเป็นของสหรัฐอเมริกา 39% ญี่ปุ่น 28% ยุโรป 25% และประเทศอื่นๆ เช่น จีน อินเดีย ออสเตรเลีย อีก 9%

ภาพแสดงความเป็นมาและแนวโน้มของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์

ในปี ค.ศ.1998 ทั่วโลกผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้รวมประมาณ 1.52 แสนกิโลวัตต์ เพิ่มขึ้นจากปี ค.ศ. 1997 ที่ผ่านมา ประมาณ 20% หรือ 1.26 แสนกิโลวัตต์ ซึ่งปริมาณที่เพิ่มขึ้นนี้แสดงให้เห็นว่า ความต้องการของตลาดเพิ่มมากขึ้น โดยส่วนหนึ่งก็เพื่อสำรองความต้องการใช้งานแบบหลังคาบ้านต่อเข้าระบบ (Roof-top Grid Connected) ซึ่งในประเทศญี่ปุ่นมีโครงการจะติดตั้งให้ได้ถึง 7 หมื่นหลังคาบ้าน ในช่วงปี ค.ศ. 2000-2002 แต่เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มความต้องการ ในปี ค.ศ.1997 จำนวน 9,400 หลัง และในปี ค.ศ.1998 ได้เพิ่มปริมาณเป็น 14,000 หลัง จึงเป็นที่คาดว่าตั้งแต่ปี ค.ศ. 2001 เป็นต้นไป การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ จะเป็นที่นิยมในประเทศญี่ปุ่น จนรัฐอาจไม่จำเป็นต้องให้เงินอุดหนุน ในการติดตั้งอีกต่อไป

ความสำเร็จของประเทศญี่ปุ่น ก็เนื่องมาจากรัฐบาล ให้การสนับสนุนอย่างเป็นรูปธรรม และมีนโยบายเกี่ยวกับพลังงานในอนาคต อย่างชัดเจน โดยต้องการลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานนำเข้า ลงให้ได้มากที่สุด และในขณะเดียวกัน ก็มีเป้าหมายลดมลภาวะ จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงลงให้เหลือน้อยที่สุดด้วย

ประเทศในยุโรป ก็มีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นในปี ค.ศ.1997 ประมาณ 60% คือเพิ่มจาก 1.9 หมื่นกิโลวัตต์ เป็น 3.1 หมื่นกิโลวัตต์ ซึ่งในช่วงเวลาเดียวกัน ในประเทศสหรัฐอเมริกาก็ได้เพิ่มการผลิตขึ้น 32% หรือจาก 3.9 หมื่นกิโลวัตต์ เป็น 5.1 หมื่นกิโลวัตต์ โดยปัจจุบัน ประมาณ 42% ของเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วโลก เป็นเซลล์ที่ผลิตจากประเทศสหรัฐอเมริกา

สำหรับประเทศอื่นๆ เช่น จีน อินเดีย ออสเตรเลีย ในช่วงปี ค.ศ. 1997-1998 เพิ่มการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้น 13% คือจาก 1.92 - 2.18 หมื่นกิโลวัตต์ โดยส่วนหนึ่งเป็นการลงทุนในประเทศอุตสาหกรรม เพื่อเตรียมเป็นฐานการผลิตสำหรับตลาด ในกลุ่มประเทศกำลังพัฒนา

สถานภาพระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทย

ข้อมูลของการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อใช้งานในประเทศไทย จนถึงปี พ.ศ. 2543 มีหน่วยงานต่างๆ ได้ติดตั้งเซลล์ขึ้นสาธิตใช้งานในลักษณะต่างๆ รวมกันแล้วประมาณ 5,217 kWp ลักษณะการใช้งาน จะเป็นการติดตั้งใช้งานในพื้นที่ที่ห่างไกล เช่น สถานีเติมประจุแบตเตอรี ระบบสื่อสารหรือสถานีทวนสัญญาณ ขององค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทย ระบบสูบน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบไฟฟ้าหมู่บ้านที่ห่างไกล และสัดส่วนที่เหลือจะติดตั้งในโรงเรียนประถมศึกษา สาธารณสุข และไฟสัญญาณไฟกระพริบ นอกจากนั้น ยังมีงานสาธิตการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ผสมผสานร่วมกับพลังงานรูปแบบอื่น เช่น พลังงานน้ำ พลังงานลม และใช้ร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซล ด้วย

ประเภทและสัดส่วนของการใช้งาน แบ่งออกตามลักษณะโดยย่อ ดังนี้

โดยส่วนหนึ่งของโครงการเหล่านี้ ได้การสนับสนุนจากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน โดยผ่านทางสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ (สพช.) ซึ่งเป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบในการสนับสนุน และร่วมมือกับหน่วยงานของรัฐและเอกชน ที่จะให้มีการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และมีการนำพลังงานหมุนเวียน ที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย มาใช้อย่างแพร่หลาย

สพช. ได้มีการจัดประชุมสัมมนา เพื่อกำหนดแนวทางหลักเกณฑ์ และนโยบายเพื่อสนับสนุน การใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ระหว่างปี 2540-2542 ที่จังหวัดภูเก็ต เมื่อเดือนพฤษภาคม 2540 ซึ่งมีนักวิชาการจากหลายสถาบัน ได้มาประชุมร่วมกัน และได้เสนอให้มีการดำเนินโครงการต่างๆ ที่เกี่ยวกับการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นแหล่งพลังงาน โดย สพช. ได้รวบรวมความต้องการของหน่วยงานต่างๆ และจัดทำเป็นนโยบายในการสนับสนุนด้านการเงิน จากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน

จากวันนั้น หน่วยงานต่างๆ ได้ดำเนินโครงการที่ตนได้เสนอไว้อย่างต่อเนื่อง และสำเร็จลงอย่างครบถ้วน จนถึงปัจจุบันนี้กองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน ได้ให้การสนับสนุนโครงการต่างๆ ไปแล้ว ไม่น้อยกว่า 20 โครงการ ในวงเงินกว่า 1,000 ล้านบาท อาทิเช่น

• ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ในโรงเรียนตำรวจตระเวนชายแดน โดยกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน
• ระบบผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ติดตั้งบนหลังคาบ้าน และบนหลังคาอาคารส่วนราชการ โดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย
• ระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับหมู่บ้านในชนบทขององค์การบริหารส่วนตำบล โดยศูนย์วิจัยและฝึกอบรมพลังงานแสงอาทิตย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร
• สวนพลังงานแสงอาทิตย์ จ.พิษณุโลก โดยศูนย์วิจัยและฝึกอบรมพลังงานแสงอาทิตย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร
• การสาธิตการใช้พลังงานทดแทนในโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ โดยหน่วยงานต่างๆ ประกอบด้วย กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย มหาวิทยาลัยนเรศวร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรมชลประทาน กรมโยธาธิการ กรมทรัพยากรธรณี และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
• ระบบผลิตไฟฟ้าแบบผสมผสานด้วยพลังงานสะอาดสำหรับอุทยานแห่งชาติ โดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
• การขยายเขตติดตั้งระบบไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนให้เกาะต่างๆ โดยการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค
• โครงการประเมินผลระบบผลิตไฟฟ้าประจุแบตเตอรี่ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ โดยกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน เพื่อหาแนวทางในการปรับปรุงแก้ไขระบบเดิมที่ติดตั้งไปแล้ว และวางแผนขยายโครงการต่อไป เพื่อให้การใช้งานมีความมั่นคงยั่งยืน
• โครงการฟื้นฟูระบบสูบน้ำด้วยโซล่าเซลล์ที่ชำรุดแล้วให้สามารถใช้งานได้แบบยั่งยืน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี เพื่อศึกษาความเหมาะสมเพื่อทำการฟื้นฟู ซ่อมแซม ปรับปรุงหรือดัดแปลงแก้ไขใหม่ ให้ระบบสูบน้ำด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ ที่ระบบชำรุดเสียหาย ให้สามารถใช้งานได้ โดยคำนึงถึงความเหมาะสมต่อสภาพการใช้งาน
• โครงการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โดยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
• โครงการจัดทำร่างมาตรฐานระบบเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทย โดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
• โครงการวิจัยและพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่เหมาะกับภูมิอากาศร้อนชื้น โดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
• โครงการสาธิตระบบผลิตและจำหน่ายไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์จังหวัดแม่ฮ่องสอน โดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ซึ่งโครงการนี้เพิ่งจะได้รับการอนุมัติ จากคณะกรรมการกองทุนฯ ที่จะให้การสนับสนุน เงินกว่า 750 ล้านบาท ให้ กฟผ. จัดทำโครงการสาธิตระบบผลิต และจำหน่ายไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์จังหวัดแม่ฮ่องสอน เพื่อเพิ่มกำลังผลิตไฟฟ้าในจังหวัดแม่ฮ่องสอน ให้เพียงพอต่อความต้องการ ที่เพิ่มขึ้น โดยให้ กฟผ. เริ่มโครงการฯ ที่ขนาด 500 kW ก่อน เพื่อดูผลการทำงานจริงในสภาพจริงของระบบ แล้วจึงจะขออนุมัติดำเนินโครงการฯ เต็มทั้งระบบขนาด 4 MW

ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆ (บาท/กิโลวัตต์-ชั่วโมง)

หมายเหตุ ราคาน้ำมันดีเซล : พ.ศ. 2541 = 8.45บาท/ลิตร, ปัจจุบัน (ก.ค.43) = 15 บาท/ลิตร

แนวโน้มการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคต

ด้านเทคโนโลยี คงจะมุ่งเน้นไปทางฟิล์มบางมากขึ้น เนื่องจากต้นทุนวัสดุจะถูกกว่า และไม่ต้องแย่งตลาดกับอุตสาหกรรมอิเลคทรอนิคส์อื่นๆ โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์ ซึ่งต้องใช้ Crystalline Silicon เป็นหลัก

ด้านการผลิต คาดว่าจากปี ค.ศ. 1998-2000 กำลังผลิตทั่วทั้งโลกจะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวต่อปี ซึ่งแยกตามเทคโนโลยีต่าง ได้ ดังนี้

• Crystalline Silicon 150% จาก 215 เมกะวัตต์ เป็น 340 เมกะวัตต์
• Amorphous Silicon จะเพิ่มปริมาณขึ้นประมาณ 180% จาก 50 เมกะวัตต์ เป็น 90 เมกะวัตต์
• สารประกอบอื่นๆ เช่น Copper Indium Diselenide และ Cadmium Telluride จะมีปริมาณเพิ่มขึ้นประมาณ 320% จาก 20 เมกะวัตต์ เป็น 65 เมกะวัตต์

ด้านการตลาด ตลาดใหม่สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปน่าจะเป็นในกลุ่มประเทศที่กำลังพัฒนา เพราะยังมีระบบไฟฟ้าชนบทที่ต้องพัฒนาอีกจำนวนมาก แต่มีข้อจำกัดที่ต้องอาศัยการลงทุนจากต่างประเทศเป็นหลัก ดังนั้นหากรัฐยังคงเป็นเจ้าของกิจการไฟฟ้า และยังต้องรับผิดชอบระบบไฟฟ้าในชนบทในหลายกรณี การเลือกใช้ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อขยายระบบจำหน่ายไปสู่ชนบท จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าระบบสายส่ง แต่หากมีการเปลี่ยนโครงสร้างอุตสาหกรรมไฟฟ้า ซึ่งถ้ากิจการไฟฟ้าถูกแปรรูปให้เอกชนไปแล้ว โอกาสของการขยายตลาดระบบเซลล์แสงอาทิตย์จะลดน้อยลง เนื่องจากเอกชนส่วนใหญ่ มักจะมุ่งค้าทำกำไรในระยะสั้นๆ เป็นหลัก

สำหรับตลาดของการจ่ายเข้าระบบ (Grid Connected) เป็นเรื่องที่น่าสนใจมาก เพราะการลงทุนต่อกิโลวัตต์ จะต่ำกว่าระบบอิสระ (Stand Alone) ซึ่งต้องใช้แบตเตอรี่และต้องเปลี่ยนใหม่ทุกๆ 7-10 ปี และหากมีการ “ร่วมลงทุน” ระหว่างภาครัฐกับผู้ใช้งาน ก็จะเป็นส่วนเสริมให้ตลาดของระบบฯ ขยายตัวรวดเร็วขึ้น

ในช่วง 6-7 ปี ที่ผ่านมา ในประเทศญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และยุโรป ประสบความสำเร็จของโครงการประเภท Rooftop Grid Connected เป็นอย่างมาก และกำลังนำไปสู่การเตรียมขยายผล เช่น โครงการ 1 ล้านหลัง ของสหรัฐอเมริกา และ 1 แสนหลัง ของกลุ่มประเทศยุโรป และ 7 หมื่นหลัง ของประเทศญี่ปุ่น นอกจากนั้นไฟฟ้าที่ผลิตได้ในช่วงกลางวัน ก็จะสอดคล้องกับความต้องการไฟฟ้าช่วงสูงสุด ดังนั้น Grid Connected ก็จะช่วยชะลอการลงทุนการสร้างโรงไฟฟ้า ประเภท “Peak Shaving” ได้ส่วนหนึ่งด้วย

สิ่งเหล่านี้ย่อมเป็นเครื่องบ่งชี้ว่า ตลาดของ “การต่อเข้าระบบ-Grid Connected” จะมีอนาคตที่ดี มีทางที่จะขยายผลเป็นรูปธรรม และทำให้เกิดการผลิตขนาดใหญ่ (Mass Production) ส่งผลทำให้ราคาการลงทุน ลดลงสู่ระดับ ที่น่าพอใจในอนาคตอันใกล้

สำหรับตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยในอนาคต มีความได้เปรียบที่จะเติบโตมากขึ้น ทั้งในด้านผู้ใช้และผู้ประกอบการ เพราะนโยบายจากภาครัฐได้ให้การสนับสนุนอย่างชัดเจน ซึ่งจากผลผลสำเร็จของโครงการต่างๆ ที่ผ่านมา นักวิชาการไทยได้มีโอกาสเพิ่มประสบการณ์มากขึ้น ทั้งในเรื่องการติดตั้งใช้งานและการพัฒนาระบบฯ ด้วยตนเอง ตลอดจนความร่วมมือที่เข้มแข็ง ของกลุ่มนักวิชาการพลังงานแสงอาทิตย์ ทั้งในประเทศและต่างประเทศ จึงทำให้เชื่อมั่นได้ว่าหากนโยบาย จากภาครัฐยังคงมีความชัดเจน และให้การสนับสนุนอย่างจริงจังดังเช่นที่ผ่านมา และตลาดเซลล์แสงอาทิตย์ โดยเฉพาะกรณีไฟฟ้าชนบท (Off Grid) ซึ่งเป็นพื้นที่ทุรกันดาร และไม่มีสายไฟฟ้าเข้าถึง ยังมีอยู่เป็นจำนวนมากในทุกภูมิภาค ของประเทศไทย จึงเป็นเรื่องที่เป็นไปได้ไม่ยาก ในการก้าวไปสู่การดำเนินธุรกิจเซลล์แสงอาทิตย์ ในระดับอุตสาหกรรม ทำให้ประเทศไทยเป็นที่สนใจ ของนักลงทุนต่างประเทศ ที่จะเข้ามาทำตลาดของไทยให้เติบโตขึ้น เมื่อประกอบกับประสบการณ์ด้านเทคโนโลยี ด้วยพื้นฐานที่มั่นคงและกลไก / ความสัมพันธ์ด้านการตลาดที่ดีอยู่แล้วในภูมิภาคนี้ โอกาสที่นักลงทุน จะขยายผลไปยังตลาดของประเทศเพื่อนบ้าน จึงไม่น่าจะเป็นเรื่องยากเช่นกัน

บทสรุป

จากอัตราการเพิ่มต่อปีที่สูงมาก กล่าวคือ 1 เมกะวัตต์ในปี ค.ศ.1970 เป็น 45 เมกะวัตต์ ในปี ค.ศ.1990 และ 152 เมกะวัตต์ในปี ค.ศ.1998 และในปัจจุบันมีผลผลิตสะสมประมาณ 1,000 เมกะวัตต์ ประกอบกับอัตราความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในภาคอุตสาหกรรม บวกกับนโยบายการสนับสนุนที่เป็นรูปธรรมของภาครัฐในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และประเทศญี่ปุ่น จึงมีการคาดคะเนว่าจะสามารถลดราคาของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ลงให้เหลือเท่าๆ กับหรือถูกกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่ราคาลงทุนประมาณ 3,000 เหรียญสหรัฐต่อกิโลวัตต์ ในช่วงปี ค.ศ.2005-2010 ได้

และจากมุมมองของปัญหาการใช้พลังงานของโลกในอนาคต ที่คาดว่าแนวโน้มราคาเชื้อเพลิงเชิงพาณิชย์จะสูงขึ้น เนื่องจากปริมาณสำรองเชื้อเพลิงกำลังจะหมดลงไป และสภาพแวดล้อมได้รับผลกระทบ ที่นับวันจะทวีปริมาณ ที่มากขึ้นจากคาร์บอนไดออกไซด์ CO₂ ที่เกิดจากการเผาเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไฟฟ้า

จึงมีเหตุผลดีพอที่จะสรุปได้ว่าระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ซึ่งสะอาดมีปริมาณมากและได้เปล่า และกรรมวิธีในการเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าไม่ก่อมลภาวะฯ น่าจะเป็นทางเลือกที่สมเหตุผล อีกทางหนึ่งสำหรับอนาคตของมนุษย์ชาติได้

เอกสารอ้างอิง

1. “Solar Electricity and Solar Fuels” โดย David J. Spiers Helsinki University of Technology 1989
2. “Five Year Research Plan 1987-1991” National Photovoltaic Program, US Department of Energy (US DOE)
3. “Program Plan for 1996-2000” National Photo Voltaic Program, US Department of Energy (US DOE)
4. Solar Energy for Large-Scale Generation” By Dr.Tuomo Suntola, Microchemistry Ltd. Finland
5. “Sharp Solar Cells for Terrestrial” Electrinic Components Sales Dept. Sharp Corporation Japan.
6. “PV as a Global Energy Source” By Prof. Jurgen Schmid, presented as the Dey Note Speech 2^ND World Conference and Exhibition on Solar Energy Conversion Vienna July 6, 1998
7. “Trends in PV Technology Development-Future Implication” By James E.Rannel Director Office of PV and Wind Technologies,US DOE
8. “PV News Vol.18/2 Feb. 1999” By Paul D. Maycock Editor
9. "นโยบายแผนและแนวทางวิจัยพัฒนาพลังงานทดแทน พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ พ.ศ. 2540-2544” โดยคณะทำงานพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ ภายใต้คณะอนุกรรมการประสานงานวิจัยและพัฒนาพลังงานทดแทน สำนักคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม
10. “Sustained Oderly Development and Commercialization of Grid Connected Photovoltaics: SMUD as a Case Example” By Donald E. Dsborn Sacramento Municipal district (SMUD) Draft Report
11. “Renewable Energy World” Vol.2 No.6 November 1999, James & James LTD, UK.
12. “Policy Option to accelevate Grid-Connected PV Market” Solar 97 Conference Washington DC 1997, by Howard Wenger (hwenger@PacificEnergy.com) and Christy Herig (herigc@tcptink.nrel.gov)

สำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ
วารสารนโยบายพลังงาน ฉบับที่ 49 กรกฎาคม-กันยายน 2543