พลังงานจากแสงอาทิตย์ นับเป็นแหล่งพลังงานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในหมู่พลังงานทดแทนด้วยกัน โดยในปี 2023 พลังงานทดแทนที่ติดตั้งใหม่ทั่วโลกรวม 507 กิกะวัตต์ จะเป็นพลังงานจากแสงอาทิตย์ในสัดส่วนที่สูงถึง 3 ใน 4 อ้างอิงตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) แต่หนึ่งในความท้าทายของการติดตั้งโรงงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ คือต้องใช้พื้นที่ปริมาณมาก ซึ่งถือเป็นข้อจำกัดสำคัญสำหรับหลายๆ ภูมิภาค อย่างไรก็ดี ปัญหานี้ก็ได้มีการคิดค้นหาทางออกด้วยนวัตกรรมใหม่อย่าง Floating Solar หรือที่หลายคนนิยมเรียกกันว่าฟาร์มโซลาร์เซลล์ลอยน้ำนั่นเอง
Floating Solar คืออะไร
Floating Solar คือแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งบนผิวน้ำ อาจเรียกว่า Floating Photovoltaics หรือ Floatovoltaics ได้ด้วยเช่นกัน นิยมติดตั้งในอ่างเก็บน้ำและทะเลสาบ เพราะเป็นแหล่งน้ำที่กว้างและค่อนข้างนิ่ง แต่บางครั้งก็อาจติดตั้งในทะเลบริเวณที่ไม่ห่างจากชายฝั่งมากนัก
มีงานวิจัยพบว่า อ่างเก็บน้ำทั่วโลกจำนวนทั้งสิ้น 114,555 แห่ง หากมีการติดตั้ง Floating Solar ครอบคลุมพื้นที่ผิวน้ำ 30% (แต่มากสุดไม่เกิน 30 ตารางกิโลเมตรต่อแห่ง) ก็จะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่า 9,000 เทราวัตต์ชั่วโมงต่อปี เทียบได้เป็น 2.4 เท่าของปริมาณการใช้ไฟฟ้าในสหรัฐฯ เมื่อปี 2021 ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการเติบโตของ Floating Solar ซึ่งหากเกิดขึ้นก็จะส่งผลดีต่อความมั่นคงและยั่งยืนทางพลังงานได้อย่างมหาศาล
หลักการทำงานของ Floating Solar
หลักการทำงานพื้นฐานของ Floating Solar จะเหมือนกันกับฟาร์มโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งบนผืนดินทั่วไป เพียงแต่จะต้องคำนึงถึงการลอยตัวอยู่บนผิวน้ำเพิ่มเติมด้วยเท่านั้น โดย Floating Solar จะติดตั้งอยู่บนอุปกรณ์ลอยน้ำอย่างเช่น ทุ่นลอยน้ำ ซึ่งมักจะผลิตจาก HDPE ที่เบาและทนทานสูง และ Floating Solar หลายๆ หน่วยจะถูกเชื่อมรวมกัน เพื่อให้สามารถควบคุมตำแหน่งและจัดการโครงข่ายไฟฟ้าได้โดยง่าย
การควบคุมตำแหน่งของ Floating Solar จะทำได้หลายวิธี ยกตัวอย่างเช่น ฟาร์มโซลาร์อาเมอร์ (Amer) ของบริษัทพลังงาน RWE ในประเทศเนเธอแลนด์ ซึ่งมีจำนวนแผงโซลาร์เซลล์มากถึง 13,400 แผง และมีกำลังการผลิตสูงสุด 6.1 เมกะวัตต์ จะใช้วิธียึด Floating Solar เข้ากับบล็อกคอนกรีต 52 ก้อนที่วางอยู่ที่ก้นทะเลสาบเพื่อควบคุมตำแหน่ง โดยแต่ละก้อนจะมีน้ำหนักมากถึง 4.6 ตัน
Floating Solar ดีกว่าแผงโซลาร์ทั่วไปอย่างไร
- ใช้พื้นที่อย่างคุ้มค่า ประโยชน์ที่เห็นเด่นชัดที่สุดก็คือประหยัดพื้นที่บนบก ทำให้ไม่ต้องไปเบียดเบียนพื้นที่การเกษตรหรือพื้นที่ชุมชน เป็นการส่งเสริมการใช้พื้นที่ผิวน้ำให้เกิดประโยชน์สูงสุด
- มีประสิทธิภาพดีกว่า ปกติแล้วแผงโซลาร์เซลล์จะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิไม่ให้ร้อนเกินไป เพื่อไม่ให้เกิดผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน หรือเกิดความเสียหายต่อชิ้นส่วนต่างๆ Floating Solar ซึ่งติดตั้งอยู่บนผิวน้ำจึงมีข้อได้เปรียบในจุดนี้ เพราะจะมีน้ำเป็นตัวช่วยลดความร้อนโดยธรรมชาติอยู่ตลอดเวลา ข้อได้เปรียบนี้ส่งผลให้ Floating Solar มีประสิทธิภาพการทำงานโดยเฉลี่ยที่ดีกว่าแผงโซลาร์เซลล์บนดินถึง 11%
- ลดการระเหยของน้ำ แผงโซลาร์เซลล์ที่ปกคลุมผิวน้ำ จะช่วยลดการสัมผัสแสงแดดของน้ำ จึงช่วยลดการระเหยได้เป็นอย่างมาก ข้อดีนี้จะเป็นประโยชน์ต่ออ่างเก็บน้ำและการจัดการน้ำทั่วไป นอกจากนี้ ร่มเงาของ Floating Solar ก็ยังช่วยลดโอกาสเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายสะพรั่ง (Algae Blooms) ซึ่งส่งผลให้น้ำเน่าเสียได้อีกด้วย
- ดึงดูดนักท่องเที่ยว ข้อนี้เป็นประโยชน์ทางอ้อม กล่าวคือ Floating Solar จะทำให้เกิดภูมิทัศน์ที่สวยงามแปลกตา ดังนั้นจึงอาจช่วยดึงดูดนักท่องเที่ยวได้ ตัวอย่างเช่น ฟาร์มโซลาร์เซลล์ลอยน้ำที่เขื่อนสิรินธร จังหวัดอุบลราชธานี ได้มีการสร้างเส้นทางศึกษาธรรมชาติข้างเขื่อนยาว 415 เมตร ทำให้นักท่องเที่ยวสามารถเดินเลียบผืนน้ำพร้อมชมทัศนียภาพจากแผงโซลาร์เซลล์ไปด้วย
ข้อเสียของ Floating Solar
- ต้นทุนเริ่มต้นสูง การติดตั้ง Floating Solar มักจะมีต้นทุนเริ่มต้นในการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานที่สูงกว่าการติดตั้งบนผืนดินทั่วไป เนื่องจากทำได้ยากกว่า และยังต้องมีโครงสร้างและอุปกรณ์สำหรับลอยบนผิวน้ำ รวมถึงระบบยึดเหนี่ยวต่างๆ
- อาจใช้เวลาติดตั้งนาน เนื่องด้วยเงื่อนไขการติดตั้งที่ซับซ้อนกว่า เริ่มตั้งแต่การสำรวจพื้นที่บริเวณแหล่งน้ำ การติดตั้งที่ต้องใช้เรือสมอหรืออุปกรณ์ช่วยอื่นๆ เป็นต้น
- ความท้าทายในการบำรุงรักษา การบำรุงรักษา Floating Solar จะมีความยุ่งยากและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าแผงโซลาร์เซลล์บนดินจากหลายปัจจัย เช่น ปฏิบัติการต่างๆ บนผิวน้ำต้องใช้อุปกรณ์ช่วยมากกว่า ต้องมีมาตรการป้องกันการปนเปื้อนสู่แหล่งน้ำ โครงสร้างทางน้ำถูกกัดเซาะ เป็นต้น
- ไม่ได้เหมาะกับทุกสถานที่ แม้ Floating Solar จะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็ไม่สามารถติดตั้งกับแหล่งน้ำทุกที่ได้ เพราะมีปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา เช่น คลื่นน้ำ ความเร็วลม ระดับน้ำขึ้นลง พืชพรรณและสัตว์ต่างๆ ที่อาศัยอยู่ในน้ำ โดยทั่วไปแล้ว แหล่งน้ำที่เหมาะสมจะต้องมีสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างเสถียร มีความผันผวนน้อย
- อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ แน่นอนว่าในกรณีที่เป็นแหล่งน้ำที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ หากไม่ระวังก็อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ จึงจำเป็นต้องมีมาตรการดูแลป้องกันที่เหมาะสม
ความท้าทายของโครงการ Floating Solar
- ความท้าทายด้านเทคนิค ต้องมีการออกแบบระบบที่สามารถทนต่อกระแสน้ำและสภาพอากาศต่างๆ ได้
- ความท้าทายด้านกฎระเบียบ จำเป็นต้องมีการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม และการขออนุญาตติดตั้งก็อาจใช้เวลานาน
- ความท้าทายด้านการยอมรับของชุมชน การติดตั้ง Floating Solar อาจทำให้เกิดข้อกังวลเรื่องผลกระทบต่อแหล่งน้ำ ซึ่งอาจก่อให้เกิดการต่อต้านจากชุมชน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการบริหารจัดการความเสี่ยงและการสื่อสารที่ดี
ตัวอย่างโครงการ Floating Solar ในไทย
อย่างที่ได้เกริ่นไปคร่าวๆ บ้างแล้วว่าประเทศไทยเรามีฟาร์มโซลาร์เซลล์ลอยน้ำ ตั้งอยู่ที่เขื่อนสิรินธร จังหวัดอุบลราชธานี เริ่มดำเนินการมาตั้งแต่เดือนตุลาคม 2021 ชื่อเต็มๆ คือ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทุ่นลอยน้ำร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำเขื่อนสิรินธร จ.อุบลราชธานี (Hydro-floating Solar Hybrid)
โดยโรงไฟฟ้านี้มีขนาดกำลังผลิต 45 เมกะวัตต์ ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่จำนวน 7 ชุด วางกินพื้นที่ไม่ถึง 1% ของผิวเขื่อน คาดว่าสามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณ 47,000 ตันต่อปี นอกจากนี้ยังช่วยลดการระเหยของน้ำในเขื่อนได้ประมาณ 460,000 ลูกบาศก์เมตรต่อปีอีกด้วย
โรงไฟฟ้านี้เคยได้รับตำแหน่ง โรงไฟฟ้าลอยน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลกด้วยในปีที่เปิดดำเนินการ แต่ถูกล้มแชมป์ในภายหลัง
บทสรุป
Floating Solar หรือฟาร์มโซลาร์เซลล์ลอยน้ำ นับเป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมในด้านพลังงานสะอาดที่ช่วยเข้ามาแก้ไขข้อจำกัดในเรื่องพื้นที่ ช่วยให้สามารถใช้พื้นที่ผิวน้ำให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทั้งยังมีประสิทธิภาพการทำงานที่ดีกว่าแผงโซลาร์เซลล์บนดิน แต่ก็มีข้อจำกัดในด้านต้นทุนและความยุ่งยากในการติดตั้งและบำรุงรักษา
ด้วยเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนที่ก้าวหน้าขึ้นอย่างต่อเนื่อง ข้อจำกัดของ Floating Solar จึงมีแนวโน้มลดลง ส่งผลให้เกิดการยอมรับและใช้จริงมากขึ้น ซึ่งก็นับว่าจะเป็นผลดีทั้งในแง่ของการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและการส่งเสริมความมั่นคงและยั่งยืนทางพลังงานทั่วโลก
GMS Solar ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีพลังงานสะอาด
GMS Solar เป็นบริษัทผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ด้านพลังงานสะอาด อาทิ Floating Solar, Solar Cable, BESS, Hydrogen Electrolyzer เป็นต้น โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยขับเคลื่อนประเทศไทยให้เข้าสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutral) และมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Emission) ตามเป้าหมายสากล
ด้วยประสบการณ์ในอุตสาหกรรมพลังงานที่ยาวนานกว่า 20 ปี ผ่านการดำเนินงานของบริษัทและแบรนด์ต่างๆ ในเครือ ได้แก่ GMS Interneer และ REC Thailand บริษัท GMS Solar จึงได้รับความไว้วางใจจากหลากหลายองค์กร ในการร่วมขับเคลื่อนไปสู่ยุคพลังงานใหม่ที่มั่นคงและยั่งยืนมากขึ้น
