โซลาร์เซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร?

ในวันที่ทุกคนให้ความสำคัญกับภาวะโลกร้อน อันเป็นผลกระทบมาจากการใช้ชีวิตประจำวันของเรา เมื่อพลังงานไฟฟ้าหลักที่ใช้น้ำมันปิโตรเลียม ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติ อาจไม่ใช่คำตอบที่ถูกต้องและยั่งยืนสำหรับอนาคต แนวทางของพลังงานทางเลือก เช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ หรือพลังงานจากแสงอาทิตย์อย่างโซลาร์เซลล์ ก็ยิ่งได้รับความสนใจมากขึ้น

how-solar-cell-produce-electric-01

สำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถนำมาผลิตไฟฟ้านั้น หากย้อนเวลากลับไปสัก 10 ปีที่แล้ว มักถูกมองว่าเป็นเรื่องระดับชาติ ไกลตัว จำกัดการใช้อยู่ในวงการอุตสาหกรรมเท่านั้น เพราะต้นทุนในการผลิตสูงเกินกว่าจะให้ผู้อยู่อาศัยตามบ้านเรือนติดตั้งเพื่อใช้เอง โดยที่เห็นติดตั้งกันบนหลังคาบ้านสมัยก่อน ก็มักจะเป็นในพื้นที่ที่ขาดแคลนไฟฟ้าจริงๆ ส่วนบ้านเรือนในเมืองที่ได้ทำการติดตั้งไปนั้น ก็ไม่ได้มุ่งเน้นประเด็นเรื่องความคุ้มค่า

แต่ในปัจจุบัน เทคโนโลยีมีการพัฒนาไปมาก ต้นทุนหลัก 2 อย่างของการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์คือ ตัวแผงโซลาร์เซลล์และตัวแบตเตอรี่ที่ใช้เก็บพลังงานนั้น ลดลงอย่างมาก โดยข้อมูลจาก Greentech Media ระบุว่าต้นทุนแผงโซลาร์เซลล์ (Solar Module) ต่อวัตต์ (Watt) ลดลงจากประมาณ 2 USD ในปี 2010 เหลือเพียง 0.3 USD ในปี 2020 และข้อมูลจาก Climate Central กล่าวว่าราคาแบตเตอรี่ที่ใช้เก็บพลังงานลดลงจาก 800 USD/MWh ในปี 2012 เหลือเพียง 186 USD/MWh ในปี 2019 เมื่อเป็นเช่นนี้ การที่จะผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ใช้ตามบ้าน ก็เข้าใกล้จุดที่เรียกว่า Solar Grid Parity หรือจุดที่คุ้มทุนขึ้นมาเรื่อยๆ คำหนึ่งที่ทำให้เราเห็นภาพว่าพลังงานแสงอาทิตย์อยู่ใกล้ในชีวิตประจำวันเรามากๆ

Solar Grid Parity คือ การที่ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์บนหลังคา มีราคาถูกกว่าหรือเท่ากับ ราคาที่ซื้อจากผู้ผลิตไฟฟ้ารายใหญ่ และส่งมาตามสายส่งไฟฟ้าเหมือนที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน ด้วยต้นทุนการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จากโซลาร์เซลล์ที่ถูกลงมากทำให้หลายๆ ประเทศในโลก มาถึงจุดที่เกิด Solar Grid Parity แล้ว เช่น ออสเตรเลีย ที่การใช้ไฟฟ้าจากการผลิตเองถูกกว่าซื้อจากผู้ผลิต นักวิชาการท่านหนึ่งชื่อคุณ Tony Seba ได้กำหนดคำว่า Solar Grid Parity ขึ้นมา เปรียบเทียบเหมือนพลังงานจากพระเจ้าที่ส่งตรงถึงหลังคาบ้าน มาถึงตรงนี้ เราน่าจะเริ่มสนใจกันแล้วว่า แล้ว Solar Cell ทำงานอย่างไร

Solar Cell เป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอนซึ่งมีราคาถูกและมีมากบนพื้นโลก มาผลิตให้เป็นแผ่นบาง โดยเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบ รังสีจากแสงอาทิตย์จะมีอนุภาคโฟตอนที่ถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะ ทำให้เกิดการไหลเวียนของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น ซึ่งสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทันทีกับอุปกรณ์ที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสตรง หรือจะเก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้งานภายหลัง แต่หากจะนำมาใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านก็ต้องมีอุปกรณ์เพิ่ม คือ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าหรืออินเวอร์เตอร์ เพื่อแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ จากนั้นจะถูกส่งต่อไปสู่มิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อเพิ่มแรงดันและส่งเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อใช้งานต่อไป

ในปัจจุบันก็มีหลายองค์กรภาคเอกชนในประเทศไทยที่จับมือกันร่วมพัฒนาการใช้พลังงานสะอาด เช่น SCB เองก็มีความร่วมมือกับ Sansiri ในการรับซื้อพลังงานที่ผลิตจากตามบ้านเรือนในโครงการ ทำให้มีพลังงานที่สะอาดใช้ และสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในแต่ละครัวเรือนลงไปได้ด้วย และในอนาคตอันใกล้เราทุกคนที่เป็นผู้ใช้งาน ก็จะกลายเป็นทั้งผู้ใช้ไฟฟ้า และผู้ผลิตไฟฟ้า โดยนำส่วนที่ผลิตได้เกินจากการใช้ในครัวเรือน กักเก็บสะสมไว้ รวมไปถึงส่งออกขายสู่ชุมชนเพื่อสร้างรายได้ได้อีกด้วย อนาคตที่เราพูดถึงนั้น อาจใกล้กว่าที่เราคิดก็ได้นะ