อนาคตการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ภาคครัวเรือน - มุมมองจากงานวิจัยเชิงเศรษฐศาสตร์พลังงาน

หลังจากมีการตื่นตัวในเรื่องของปัญญา Climate Change นานาประเทศต่างก็มีการกระตุ้นในเรื่องของพลังงานทดแทนมากยิ่งขึ้น รวมถึงลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลง พลังงานแสงอาทิตย์จากโซลาร์เซลล์ (Solar cells) หรือที่ศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ใช้คำว่า "Photovoltaic: PV" ก็ได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้น ในประเทศไทยนั้นเราอาจจะสังเกตเห็นแผงโซลาร์เซลล์นี้ได้ตามเสาไฟส่องสว่างสาธารณะ แต่ในอนาคตอันใกล้ แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้จะถูกนำมาติดตั้งในอาคารที่พักอาศัยเพื่อลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เพิ่มการใช้พลังงานทดแทน รวมทั้งยังช่วยลดค่าไฟในภาคครัวเรือนได้อีกด้วย

---

สวัสดีครับทุก ๆ คน ต้องยอมรับว่าเรื่องพลังงานทดแทนได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในหลาย ๆ ประเทศ มีการคิดค้น วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทดแทน ทั้งพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานคลื่นสมุทร พลังงานน้ำ พลังงานชีวภาพ และพลังงานความร้อนใต้ภิภพ แต่ทว่าเรื่องพลังงานแสงอาทิตย์จะเข้ามามีบทบาทเกี่ยวข้องกับประชาชนคนธรรมดาทั่วไปอย่างเรามากที่สุดด้วยแนวโน้มขณะนี้ เอ๊...ยังไงหล่ะ?

ในช่วงที่ผมกำลังเขียนบทความนี้อยู่นั้น เป็นช่วงที่ผมกำลังฝึกงานกับบริษัทแห่งหนึ่งซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพผลิตแบตเตอรี่สำหรับเก็บสำรองไฟฟ้าไว้ใช้ตามที่พักอาศัยโดยเจ้าแบตเตอรี่ตัวนี้สามารถใช้งานร่วมกับระบบโซลาร์เซลล์ได้ด้วย ผมและเพื่อนที่เข้ามาฝึกงานด้วยกันได้รับมอบหมายงานจากทางบริษัทให้ศึกษาถึงประโยชน์ของการใช้งานระบบกักเก็บพลังงงานด้วยแบตเตอรี่ (Batter Energy Storage System: BESS) กับโซลาร์เซลล์ ต่อผู้บริโภคในภาคครัวเรือนและผู้ผลิตไฟฟ้า และผมก็อยากจะแบ่งปันความรู้ที่ผมได้รวบรวมจากหลาย ๆ งานวิจัยที่เกี่ยวข้องมาแบ่งปันให้เพื่อน ๆ ทุกคนเห็นความเป็นไปได้ในเรื่องนี้ครับ

ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยมากขึ้นอย่างมากทำให้ราคาของการผลิตไฟฟ้าด้วยโซลาร์เซลล์นั้นถูกลงถึง 70% เมื่อเทียบกับเมื่อ 10 ปีก่อน (ภาพที่ 1) โดยเหตุผลที่สำคัญหลักซึ่งนอกเหนือจากเรื่องเทคโนโลยีการผลิตก็คือเรื่องของ Economies of Scale ซึ่งหมายความว่ายิ่งผลิตมาก ต้นทุนต่อหน่อยก็จะยิ่งถูกลง ซึ่งด้วยราคาที่ถูกลงนี้เองทำให้ธุรกิจขนาดกลางและภาคครัวเรือนสามารถเข้าถึงการผลิตพลังงานไฟฟ้าขึ้นมาใช้เองได้ง่ายขึ้น

ภาพที่ 1 การประมูลราคาและกำลังการผลิตของการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

นอกเหนือจากเรื่องต้นทุนของตัวโซลาร์เซลล์ ยังมีต้นทุนการติดตั้งระบบที่เราต้องพิจารณาเพิ่มขึ้นอีก โดยตัวระบบการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์นี้จะประกอบไปด้วย ตัวแผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ คอนเวอร์เตอร์และอินเวอร์เตอร์ (converter & inverter) (ภาพที่ 2) ซึ่งการติดตั้งระบบการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์นั้นโดยปกติจะต้องติดตั้งโดยช่างผู้ชำนาญการและได้รับใบอนุญาตการติดตั้งระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ ทำให้มีต้นทุนค่าช่างผู้ชำนาญการนี้ด้วย (ต้นทุนค่าการติดตั้งอาจผันแปรไปขึ้นกับบริษัทผู้รับติดตั้ง) นอกนี้จากนี้ยังมีเรื่องการติดตั้งระบบแบตเตอรี่ (BESS) ซึ่งราคาตัวแบตเตอรี่ก็นับว่าแพงมากเลยที่เดียว ยกตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ที่นิยมใช้เป็นตัวอย่างในหลาย ๆ งานวิจัยที่ผมได้อ่านมา จะใช้โมเดล Tesla Powerwall (ภาพที่ 3) ซึ่งมีต้นทุนอยู่ที่ $6,500 (ไม่รวมอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ) และอาจจะมีค่าซ่อมบำรุงหรือบริการอื่น ๆ ตามมาในภายหลัง

ภาพที่ 2 แผนผังระบบการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PV-BESS

ภาพที่ 3 Tesla Powerwall

ด้วยต้นทุนของตัวแบตเตอรี่นี่เองทำให้เป็นอุปสรรคสำคัญที่ภาคครัวเรือนจะผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยตนเอง (อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาถึงประเทศไทย ผมเห็นว่ามีบริษัทสัญชาติจีนหลาย ๆ บริษัทที่เข้ามาทำเรื่องระบบการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์นี้ ซึ่งต้นทุนเรื่องตัวแบตเตอรี่อาจจะถูกกว่า)

ฉะนั้นแล้วเพื่อให้การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในภาคครัวเรือนเป็นรูปธรรมมากยิ่งขึ้น จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐ

นโยบายการสนับสนุนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในภาคครัวเรือนจากภาครัฐของแต่ละประเทศนั้นแตกต่างกัน แต่โดยส่วนมากจะมีนโยบายที่คล้ายกัน ซึ่งประกอบไปด้วย

1. Feed in Tariff (FiT) เป็นเงินสนับสนุนจากการติดตั้งระบบผลิตพลังงานทดแทน (ไม่จำกัดว่าจะต้องเป็นระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์) โดยรัฐอาจจะจ่ายโดยกำหนดอัตราที่แน่นอน

2. Energy Buyback เป็นสิทธิของภาคครัวเรือนที่สามารถขายพลังงานส่วนเกินจากที่บริโภคกลับไปให้แก่ผู้ผลิตไฟฟ้า ซึ่งเป็นการสร้างรายได้ให้แก่ภาคครัวเรือนด้วย

3. นโยบายอื่น ๆ เช่น สิทธิในการลดหย่อนภาษี เป็นต้น

โชคไม่ดีนักที่ปัจจัยด้านนโยบายการส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในภาคครัวเรือนไม่ได้ส่งผลกระทบมากนักเมื่อเทียบกับต้นทุนเรื่องตัวการติดตั้งระบบ หนึ่งในงานวิจัยในนครเซี่ยงไฮ้ ประเทศจีน แสดงให้ให้เห็นว่าการเพิ่ม FiT เป็นสองเท่าก็ยังทำให้ผลตอบแทนของผู้ผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในภาคครัวเรือนติดลบอยู่ดี จนกว่าจะลดต้นทุนการติดตั้งระบบราว ๆ 40% เทียบกับต้นทุนในปัจจุบันถึงจะทำให้ภาคครัวเรือนเริ่มทำกำไรได้ ซึ่งเราก็คาดหวังว่าต้นทุนต่าง ๆ จะถูกลงตามแนวโน้วในภาพที่ 1 รวมถึงนโยบายการสนับสนุนต่าง ๆ จากภาครัฐจะดีขึ้น

เมื่อเราลองพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่ต้นทุนการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังานแสงอาทิตย์ในภาคครัวเรือนจะถูกลงในอนาคต ก็คงเป็นไปได้ว่าเราคงจะต้องรอไปอีกถึงประมาณ 10 ปี มีงานวิจัยพยากรณ์เอาไว้ว่าภาคครัวเรือนจะเริ่มทำกำไรจากการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในปี ค.ศ. 2028 (ภาพที่ 4) และจะหันมาบริโภคพลังงานที่ผลิตเองได้ทั้งหมด 100% ในปี ค.ศ. 2032

ภาพที่ 4 การพยากรณ์ต้นทุนของแบตเตอรี่และมูลค่าปัจจุบันสุทธิของการติดตั้ง PV-BESS

หลาย ๆ คนอาจจะสงสัยว่าถ้าตัวระบบแบตเตอรี่มันแพงมากนัก เราจะสามารถติดตั้งแค่ตัวระบบโซลาร์เซลล์หรือ PV อย่างเดียวได้รึเปล่า... อันที่จริงแล้วสามารถทำได้ครับ แต่ก็มีเรื่องที่จำเป็นต้องระมัดระวังเป็นอย่างมาก นั่นก็คือหากเราใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าที่ PV สามารถผลิตได้ ณ ช่วงเวลาใด ๆ กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ส่วนเกินนี้จะไหลกลับคืนไปยังสายส่งกำลัง ซึ่งอาจจะทำให้กำลังไฟฟ้าสูงเพิ่มขึ้น เป็นการสิ้นเปลืองทั้งต่อภาคครัวเรือนเองและผู้ผลิตไฟฟ้า หรือถ้าสูงมากเกินขอบเขตของสายส่งกำลัง ก็อาจสร้างความเสียหายต่อสายส่งนั้นได้ ดังนั้นจะเห็นได้ว่า การติดตั้งตั้งทั้ง PV และแบตเตอรี่จะมีความปลอดภัยสูงกว่า อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพเชิงพลังงานที่สูงกว่าอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ทั้งหมดที่กล่าวมานี้ยังไม่ได้คำนึงถึงเรื่อง Energy Buyback และนโยบายอื่น ๆ ซึ่งถ้าได้การสนับสนุนในส่วนนี้เพิ่มมากขึ้นก็จะยิ่งทำให้มีโอกาสที่มากขึ้นที่การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ภาคครัวเรือนเป็นจริงมากขึ้นในอนาคตอันใกล้ และถ้าใครสนใจอ่านวิจัยต้นฉบับ ผมได้โพสต์งานวิจัยเอาไว้ใต้บทความนี้แล้ว ผมหวังเป็นอย่างยิ่งว่าข้อมูลนี้จะเป็นประโยชน์ต่อทุก ๆ คน ...โชคดีครับ

---

เอกสารอ้างอิง:

IRENA, 2019, Renewable energy auctions: Status and trends beyond price, International Renewable Energy Agency.

JIEFENG HU, et al., 2019, Voltage Stabilization: A Critical Step Toward High Photovoltaic Penetration.

Guodong Xu, et al., 2019, Sizing battery energy storage systems for industrial customers with photovoltaic power.

Aksornchan Chaianong, et al., 2020, Customer economics of residential PV-battery systems in Thailand.

Kelvin Say, Michele Rosano, 2018, A simulation framework for the dynamic assessment of energy policy impacts on customer PV-battery adoption and associated energy market impacts

ข้อมูลเพิ่มเติม:

1-s2.0-S0378779616304874-main

.pdf

Download PDF • 1.07MB

1-s2.0-S0960148114005588-main

.pdf

Download PDF • 922KB

1-s2.0-S0306261915002160-main

.pdf

Download PDF • 1.41MB

1-s2.0-S0960148119309991-main

.pdf

Download PDF • 2.00MB

1-s2.0-S0960148119309991-main

.pdf

Download PDF • 2.00MB

1-s2.0-S1876610219309749-main

.pdf

Download PDF • 938KB

1-s2.0-S0960148120310983-main

.pdf

Download PDF • 7.04MB

1-s2.0-S1876610219307301-main

.pdf

Download PDF • 485KB

2019- voltage stabilization

.pdf

Download PDF • 1.91MB