5 แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใช้ผลิตไฟฟ้า ทำได้แค่ไหน คุ้มหรือยัง ทำงานยังไง?
ชาวโลกตระหนักถึงความสำคัญของการลดคาร์บอนมากขึ้น ส่งผลให้ทิศทางการใช้พลังงานทั่วโลกกำลังเปลี่ยนไป จากการใช้ถ่านหิน เชื้อเพลิงฟอสซิล ในการเผาไหม้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า มาเป็นพลังงานสะอาดหรือพลังงานหมุนเวียน ซึ่งมีอยู่ 5 ประเภทหลักๆ
แม้การใช้พลังงานหมุนเวียนหรือพลังงานสะอาด (Renewable Energy) จะมีสัดส่วนไม่มากนัก แต่แนวโน้มการใช้พลังงานสะอาดเหล่านี้กำลังเพิ่มสูงขึ้นตามเป้าหมายโลก SDGs และ COP26 ขณะเดียวกัน ค่าใช้จ่ายต่อการผลิตไฟฟ้า 1 เมกะวัตต์-ชั่วโมง (MWh) ก็ทยอยลดลง
รู้จักครบมั้ย? 5 แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใช้ผลิตไฟในระดับโลก
5 แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าในปี 2021 ที่นำมาให้ทุกคนรู้จัก ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar) พลังงานน้ำ (Hydro) พลังงานลม (Wind) พลังงานชีวมวล (Biomass) และพลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal)
โดยสัดส่วนกระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (%) และค่าใช้จ่ายต่อเมกะวัตต์-ชั่วโมง มีดังนี้
• พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar) 3.7%
ค่าใช้จ่าย 36 ดอลลาร์/MWh
• พลังงานน้ำ (Hydro) 15.3%
ค่าใช้จ่าย 64 ดอลลาร์/MWh
• พลังงานลม (Wind) 6.6%
ค่าใช้จ่าย 38 ดอลลาร์/MWh
• พลังงานชีวมวล (Biomass) 2.3%
ค่าใช้จ่าย 114 ดอลลาร์/MWh
• พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal) <1%
ค่าใช้จ่าย 75 ดอลลาร์/MWh
จากข้อมูลข้างต้น กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากทั้ง 5 แหล่งพลังงานหมุนเวียน รวมกันแล้วคิดเป็นสัดส่วน 28% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก โดยพลังงานลมกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่พูดถึงกันมากที่สุด มีส่วนแบ่งรวมกันเกิน 10% เป็นครั้งแรก ณ ปี 2021
ในด้าน ต้นทุนการผลิตไฟฟ้า (Levelised Cost of Electricity : LCOE) จะวัดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นใหม่ หารด้วยการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด โดยโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และลม มีค่าเกือบ 1 ใน 5 ของถ่านหิน (167 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง) ซึ่งหมายความว่า การสร้างและดำเนินการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมแห่งใหม่ มีค่าใช้จ่ายถูกกว่าการสร้างและดำเนินการโรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งใหม่ และใช้งานได้ยาวนานยิ่งขึ้น
แหล่งพลังงานหมุนเวียน 5 ประเภทที่จัดว่าดีต่อโลก มีหลักการทำงานยังไง?
- แสงอาทิตย์ (Solar) มาจากเทคโนโลยีจับพลังงานของเซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic : PV)
เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ประกอบด้วยแผ่นเซมิคอนดักเตอร์หรือสารกึ่งตัวนำที่ด้านหนึ่งเป็นบวก อีกด้านเป็นลบ ซึ่งทำงานร่วมกันเป็นสนามไฟฟ้า เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์ สารกึ่งตัวนำจะดูดแสงอาทิตย์แล้วถ่ายเทพลังงานออกมาในรูปของอิเล็กตรอน สุดท้ายอิเล็กตรอนก็จะโดนตรวจจับโดยสนามไฟฟ้าในรูปของกระแสไฟฟ้านั่นเอง
ทั้งนี้ ความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และสภาวะแวดล้อมด้วยว่า จะดักจับแสงได้ดีหรือไม่ ไม่ว่าจะเป็น ความร้อน คราบสกปรก เงา
- พลังงานลม (Wind) ได้จากการใช้ กังหันลม (Wind Turbines)
ใบพัดของกังหันลมเป็นใบพัดแบบมีดโรเตอร์ขนาดใหญ่ที่หมุนได้ (คล้ายของเฮลิคอปเตอร์) สามารถติดตั้งบนที่สูงได้ทั้งบนบกและในทะเลเพื่อจับพลังงานจลน์ที่เกิดจากลม หลักการทำงานคือ เมื่อลมพัดผ่านใบมีด ความกดอากาศด้านหนึ่งของใบมีดจะลดลงทำให้เกิดแรงดึงใบพัดลง ความกดอากาศอีกด้านที่ต่างกันจะทำให้ใบพัดหมุน แล้วไปหมุนโรเตอร์ซึ่งเชื่อมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อใบพัดของกังหันหมุนก็จะแปลงพลังงานจลน์จากลมให้เป็นกระแสไฟฟ้า
- พลังงานน้ำ (Hydropower) มาจากน้ำที่ไหลจากแหล่งน้ำซึ่งอยู่ใกล้เคียง
หลักการคล้ายกับพลังงานที่ได้จากกังหันลม กล่าวคือ โรงไฟฟ้าพลังน้ำจะส่งพลังงานจลน์จากการไหลของน้ำไปผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันและผลิตเป็นกระแสไฟฟ้า
โรงไฟฟ้าพลังน้ำมักตั้งอยู่ใกล้แหล่งน้ำและใช้โครงสร้างเป็นตัวผันน้ำออกมา เช่น เขื่อน เพื่อเปลี่ยนทิศทางการไหลของน้ำ อย่างไรก็ดี การผลิตไฟฟ้าจะได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำและการเปลี่ยนแปลงของระดับความสูงหรือต้นทางของน้ำที่ไหล และหากปริมาณน้ำยิ่งมาก กับต้นทางน้ำยิ่งสูง จะยิ่งผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น
- พลังงานชีวมวล (Biomass) จากการเผาไหม้วัสดุอินทรีย์
อันที่จริง มนุษย์ใช้พลังงานชีวมวลหรือพลังงานจากเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อทำความร้อน - ก่อไฟ มาตั้งแต่ยุคบรรพกาล โดยคำว่า ชีวมวล มาจากวัสดุอินทรีย์ (วัสดุที่ย่อยสลายได้) เช่น ไม้ ใบไม้แห้ง ขยะจากการเกษตร ซึ่งนำกลับมาใช้ได้ใหม่ เพราะปลูกหรือผลิตได้อีก
สำหรับพลังงานชีวมวล ได้จากการเผาไหม้ชีวมวลในหม้อไอน้ำทำให้เกิดไอน้ำแรงดันสูง แล้วไอน้ำจะไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ ชีวมวลยังถูกแปลงเป็นเชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซเพื่อการขนส่งอีกด้วย แต่อย่างไรก็ตาม ก๊าซที่ได้จากชีวมวลจะแตกต่างกันไปตามวัสดุที่ใช้เผาไหม้ และมักจะปล่อยออกมามากกว่าแหล่งพลังงานสะอาดประเภทอื่นๆ
- พลังงานความร้อนใต้พิภพ (Geothermal) เกิดจากแกนโลกโดยตรง
ความร้อนจากแกนกลางของโลกทำให้น้ำในแหล่งกักเก็บน้ำใต้ดินร้อนจนเดือด จึงเรียกว่าเป็น แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ สำหรับการนำพลังงานความร้อนใต้พิภพขึ้นมาใช้ มักทำผ่านบ่อน้ำโดยสูบน้ำร้อนขึ้นมา แล้วน้ำก็แปลงเป็นไอน้ำส่งต่อไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันไอน้ำ จากนั้นน้ำที่สกัดออกมาได้กับไอน้ำจะถูกฉีดกลับเข้าไปใหม่ กลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดและใช้ซ้ำได้
IEA หรือ องค์กรพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) เผยข้อมูลคาดการณ์ว่า ภายในปี 2026 การใช้พลังงานหมุนเวียนผลิตกระแสไฟฟ้าจะเติบโตถึง 60% จากปี 2020 โดยจะสูงถึง 4,800 กิกะวัตต์ เทียบเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากการใช้พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลและพลังงานนิวเคลียร์ในปัจจุบัน
หลายประเทศทยอยเปลี่ยนและลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลมาเป็นพลังงานสะอาดหรือพลังงานหมุนเวียนเพื่อลดการปล่อยคาร์บอน แต่ในขณะนี้ อุตสาหกรรมหลักของโลกก็ยังขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิล ดังนั้น ความเปลี่ยนแปลงด้านการใช้พลังงานยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเท่านั้น
.......................................................................................................
ที่มา
