ในยุคที่ทั่วโลกตื่นตัวและให้ความสำคัญกับปัญหาสิ่งแวดล้อม เนื่องจากเผชิญความท้าทายอย่างใหญ่หลวง จากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ทำให้กระแสของพลังงานหมุนเวียน พลังงานทางเลือก หรือพลังงานสะอาด ถูกพูดถึงมากขึ้นเรื่อยๆ
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ "โซลาร์เซลล์" ทางเลือกอันดับต้นๆ ที่หลายคนนึกถึงในการประหยัด "ค่าไฟ" เนื่องจากสามารถเข้าถึงได้ง่าย ประยุกต์ใช้งานได้สะดวกสบาย ไม่ว่าใครก็สามารถตัดตั้งได้ ในพื้นที่เพียงเล็กน้อย
ทำให้หลายภาคส่วน สนับสนุนการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และผลักดันให้เป็นกำลังสำคัญในการเดินทางไปสู่อนาคตแห่งความยั่งยืน แต่ยังมีสิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึง คือ ปริมาณโซลาร์เซลล์ที่เพิ่มมากขึ้นนั้น ก็อาจจะส่งผลกระทบและทำลายสิ่งแวดล้อมได้เช่นเดียวกัน
โซลาร์เซลล์ คืออะไร
โซลาร์เซลล์ (Solar Cell) หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ที่ผลิตมาจากสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทันที
พลังงานแสงอาทิตย์ จัดเป็นแหล่งพลังงานทดแทนชนิดหนึ่ง ที่สะอาดและมีปริมาณมากในธรรมชาติ ทำให้สามารถหมุนเวียนนำมาใช้ได้แบบไม่มีวันหมด จึงเป็นพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพมาก ในการนำมาทดแทนพลังงานจากฟอสซิลราคาแพงที่ปริมาณลดลงเรื่อยๆ
ซึ่งทาง กฟผ. ก็เล็งเห็นความสำคัญของการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้งาน โดยได้ศึกษาและติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อทดลองการใช้งานในกิจการต่างๆ ตั้งแต่ปี พ.ศ.2521 และได้พัฒนาการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน ทำให้มีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์กระจายอยู่ในหลายพื้นที่ของประเทศไทย
โซลาร์เซลล์มีหลักการทำงานอย่างไร
สำหรับการทำงานของโซลาร์เซลล์ ที่ถูกติดตั้งในแผงของโซลาร์เซลล์ จะเริ่มต้นจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าว ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงเวลากลางวัน ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไปกระทบกับสารกึ่งตัวนำของโซลาร์เซลล์
โดยพลังงานจากแสงอาทิตย์ จะทำการถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรวมตัวกันที่ขั้วลบของแผงโซลาร์ และโฮลจะถูกเติมเต็มด้วยอิเล็กตรอนจากขั้วบวกของแผงโซลาร์ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า และสามารถไปใช้งานได้ต่อไป สำหรับขั้นตอนการทำงานของระบบโซลาร์เซลล์ เพื่อนำพลังงานไปใช้ประโยชน์ มีดังนี้
- แผงโซลาร์เซลล์ รับแสงแดด เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า
- ปรับแรงดันไฟฟ้าที่ได้ให้เป็น 12V ด้วยเครื่องควบคุมประจุ (Solar Charge Controller) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ กระแสไฟฟ้าที่ได้เป็นกระแสตรง (DC)
- เก็บสำรองพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ (ในกรณีที่ระบบโซลาร์เซลล์เป็นแบบ Off Grid)
- แปลงไฟฟ้าจากกระแสตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) โดยใช้ตัวแปลงกระแส หรืออินเวอร์เตอร์ (Inverter) ทำให้สามารถนำไฟฟ้าที่ได้ ไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Load) หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปภายในบ้านได้
ประเภทของโซลาร์เซลล์ และคุณบัติของการใช้งานในปัจจุบัน
โซลาร์เซลล์ที่ใช้ในปัจจุบัน มีหลายประเภท และคุณสมบัติที่เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนี้
- Monocrystalline Solar Cells ทำจากโครงสร้างผลึกเดี่ยว โดยปกติจะเป็นซิลิคอน มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดพื้นที่ จึงเหมาะสำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก ทำงานได้ดีในอุณหภูมิสูงและสภาพแสงน้อย
- Polycrystalline Solar Cells ทำมาจากผลึกซิลิคอนหลายๆชั้น มีประสิทธิภาพต่ำ เมื่อเทียบกับเซลล์โมโนคริสตัลไลน์ แต่คุ้มค่ากว่า เพราะเหมาะสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ ไม่มีพื้นที่จำกัด
- โซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบาง ทำจากวัสดุต่างๆ เช่น อะมอร์ฟัสซิลิกอน แคดเมียมเทลลูไรด์ หรือคอปเปอร์อินเดียมแกลเลียมซีลีไนด์ มีน้ำหนักเบา ยืดหยุ่น และใช้กับพื้นผิวต่างๆ ได้ เซลล์ฟิล์มบางทำงานได้ดีขึ้นในสภาพแสงน้อย และมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า
- โซลาร์เซลล์แบบสองหน้า โซลาร์เซลล์ที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้า ได้จากทั้งสองด้าน โดยรับแสงอาทิตย์จากด้านหน้า และแสงสะท้อนจากด้านหลัง สามารถเพิ่มการผลิตพลังงานโดยรวม มีประโยชน์ในการติดตั้งที่มีพื้นผิวสะท้อนแสง เช่น หลังคาหรือพื้นที่ปกคลุมด้วยหิมะ
- โซลาร์เซลล์แบบเข้มข้น โซลาร์เซลล์ที่ใช้เลนส์หรือกระจก เพื่อโฟกัสแสงอาทิตย์ไปยังพื้นที่ขนาดเล็ก เพิ่มปริมาณพลังงานที่จับได้ ให้ประสิทธิภาพสูง แต่ต้องการระบบติดตามที่แม่นยำ เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์
อย่างไรก็ตาม การนำโซลาร์เซลล์ประเภทต่างๆ มาใช้ผลิตไฟฟ้า ต้องอาศัยปัจจัยต่างๆ ประกอบการตัดสินใจ เช่น ประสิทธิภาพ ต้นทุน พื้นที่ว่าง และข้อกำหนดในการติดตั้งเฉพาะ เป็นต้น
ข้อดี "โซลาร์เซลล์" ที่มีบทบาทด้าน "ความยั่งยืน"
อย่างที่บอกไปข้างต้นว่า โซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่หลายๆ คนนึกถึงในการนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เพื่อลดปัญหาค่าไฟแพง และช่วยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม เนื่องจากมีประโยชน์ ดังต่อไปนี้
- พลังงานหมุนเวียน ที่ตอบโจทย์ความยั่งยืน เนื่องจากโซลาร์เซลล์ใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่มีอยู่มากมาย แถมยังช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีจำกัด และช่วยต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ จึงเป็นทางเลือกที่หลายคนให้ความสำคัญ
- ลดการปล่อยคาร์บอน พลังงานแสงอาทิตย์สะอาด และไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกระหว่างการผลิตกระแสไฟฟ้า จึงสามารถลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมลพิษที่เป็นอันตรายอื่นๆ ที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศได้
- ความเป็นอิสระด้านพลังงาน โซลาร์เซลล์ช่วยให้บุคคลและชุมชนสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เอง ลดการพึ่งพากริดไฟฟ้าส่วนกลาง ซึ่งเป็นการเพิ่มความเป็นอิสระด้านพลังงาน และส่งเสริมการผลิตพลังงานแบบกระจายอำนาจ
- ประหยัดต้นทุนและลดค่าไฟ แม้ว่าการลงทุนเริ่มต้นสำหรับการติดตั้งโซลาร์เซลล์อาจสูง แต่ก็ช่วยประหยัดต้นทุนในระยะยาว เมื่อติดตั้งแล้ว เซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตไฟฟ้าได้ฟรี ช่วยลดหรือขจัดค่าสาธารณูปโภครายเดือน
- การสร้างงาน อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ มีการเติบโตอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การสร้างงานและโอกาสทางเศรษฐกิจ การติดตั้ง การผลิต และการบำรุงรักษาโซลาร์เซลล์ ต้องใช้แรงงานที่มีทักษะ เอื้อประโยชน์ต่อเศรษฐกิจในระดับท้องถิ่นและระดับประเทศ
- สามารถใช้งานได้นาน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ชิ้นส่วนและอุปกรณ์ของโซลาร์เซลล์ ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ทนต่อสภาพอากาศต่างๆ จึงมีการบำรุงรักษาที่ต่ำ ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าต่อไปได้อีกนานหลายทศวรรษ
- เหมาะสำหรับใช้งานนอกระบบ โซลาร์เซลล์เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกล ที่โครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าแบบดั้งเดิมไม่พร้อมใช้งาน หรือมีราคาแพงในการติดตั้ง สามารถจ่ายไฟให้กับบ้าน โรงเรียน คลินิก และสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญอื่นๆ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพชีวิตของชุมชน
ปัจจัยที่ควรคำนึงก่อนติดตั้ง "โซลาร์เซลล์ "
แม้การเปลี่ยนมาใช้โซลาร์เซลล์ จะเป็นทางออกที่หลายๆ คนเลือกใช้ในการประหยัดค่าไฟ และช่วยในการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม แต่โซลาร์เซลล์ก็มีองค์ประกอบที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ โดยเฉพาะสารจำพวกโลหะหนัก หรือพลาสติกต่างๆ ทำให้หลายคนต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ ก่อนตัดตั้ง ดังนี้
- การพึ่งพาสภาพอากาศ โซลาร์เซลล์ต้องใช้แสงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยจะมีประสิทธิภาพน้อยลงเมื่อมีเมฆมาก หรือในบริเวณที่มีแสงแดดจำกัด รวมถึงช่วงเวลากลางคืน ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพ และประสิทธิผลของการผลิตไฟฟ้า
- ผลิตพลังงานแบบไม่ต่อเนื่อง อย่างที่บอกไปข้างต้นว่า โซลาร์เซลล์จะผลิตไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างสม่ำเสมอ แตกต่างจากโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิม
- ต้นทุนเริ่มต้นค่อนข้างสูง ต้นทุนเริ่มต้นในการติดตั้งโซลาร์เซลล์อาจสูงจากค่าอุปกรณ์ต่างๆ อาทิ แผงโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์ แบตเตอรี่ที่ใช้กักเก็บพลังงาน ฯลฯ ดังนั้น การคำนวณค่าใช้จ่ายในการใช้โซลาร์เซลล์ เปรียบเทียบกับการประหยัดค่าไฟในระยะยาว จึงเป็นสิ่งสำคัญ
- ความต้องการที่ดินและพื้นที่ ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ หรือการติดตั้งโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ ต้องการที่ดิน หรือพื้นที่บนชั้นดาดฟ้าจำนวนมาก เพื่อรองรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ การหาพื้นที่ที่เหมาะสมจึงเป็นเรื่องที่ต้องคำนึงถึงผลกระทบที่ตามมา ทั้งประชาชน สัตว์ป่า และสิ่งแวดล้อม
- ผลกระทบจากการผลิตและการกำจัด ในการผลิตโซลาร์เซลล์ใช้วัตถุดิบและพลังงานอย่างมาก นอกจากนี้เมื่อหมดอายุการใช้งาน แผงโซลาร์เซลล์อาจก่อให้เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์ หากไม่รีไซเคิล หรือกำจัดอย่างเหมาะสม
จากที่กล่าวข้างต้นจะพบว่า การนำโซลาร์เซลล์มาใช้ขับเคลื่อนด้านพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม จะทำให้เราสามารถก้าวไปสู่อนาคตที่ยั่งยืน และลดช่วยลดปัญหาสภาพอากาศที่แปรปรวนได้มากยิ่งขึ้น
แต่สิ่งสำคัญที่สุด คือต้องวางแผนจัดการกับผลกระทบที่จะเกิดขึ้นในขั้นตอนการผลิต และการกำจัดโซลาร์เซลล์ให้ดีเมื่อหมดอายุการใช้งาน เพื่อไม่ให้สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เพราะไม่อย่างงั้น การใช้ "โซลาร์เซลล์" เพื่อมุ่งเป้าสู่พลังงานสะอาด สุดท้ายก็อาจกลายเป็นขยะพิษในชุมชนได้.
