พลังงานทดแทน (Renewable Energy) ซึ่งตามคํานิยามหมายถึงแหล่งพลังงานที่ไม่ได้มาจากฟอสซิล (Non-fossil source) และใช้ได้ไม่มีวัน หมด เช่น พลังงานจากลม (Wind) แสงอาทิตย์ (Solar), hydropower, biomass เป็นต้น ซึ่งผู้เขียนเชื่อว่าผู้อ่านคงคุ้นเคยกับคําว่าพลังงาน ทดแทนเป็นอย่างดี และหลายๆท่านอาจจะมีคามรู้สึกว่าพลังงานทดแทนแม้จะเป็นพลังงานสะอาด แต่ก็มีต้นทุนในการผลิตพลังงานที่แพงกว่า พลังงานจากฟอสซิลเช่นถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ ซึ่งก็ไม่ใช่ข้อมูลที่ผิดแต่อย่างใด อย่างไรก็ดีด้วย เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น ต้นทุนในการผลิตที่ต่ําลง รวมถึงการผสมผสานเอาเทคโนโลยีใหม่ๆ เข้ามาและการได้รับผลกระทบเชิงบวกจากอุตสาหกรรมอื่นๆ จะทําให้บทบาทของพลังงานทดแทน โดยเฉพาะพลังงานจากลม (Wind) และแสงอาทิตย์ (Solar) เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิงในอนาคต
ปัจจัยที่จะทําให้พลังงานทดแทนกลายเป็นแหล่งพลังงานในการผลิตไฟฟ้าหลักในอนาคตของโลก
1. ต้นทุนในการผลิตแผง Solar บวก module และ Wind Turbine ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง
ต้นทุนในการผลิตแผง Solar บวก module และ Wind Turbine ลดลงอย่างต่อเนื่องมาจากสิ่งที่ผู้เขียนเรียกว่า Experience curve ซึ่งหมายถึง ความเชี่ยวชาญในการผลิตสินค้าหรือบริการติดตั้งต่างๆ ที่เพิ่มขึ้นและทําให้ต้นทุนในการผลิตลดลงอย่างต่อเนื่อง โดยในปี 1976 ต้นทุนในการ ผลิต Solar PV module อยู่ที่ 79 เหรียญดอลลาร์สหรัฐ โดยขณะที่สิ้นปี 2017 Solar PV module อยู่ที่ 0.37 เหรียญดอลลาร์สหรัฐ นอกจากนี้ ทุกๆครั้งที่มีการผลิตและติดตั้ง Solar Farm เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า จะทําให้ต้นทุนในการสร้าง Solar farm ลดลงถึง 28.5%
ทางต้นทุนในการผลิต Wind Turbine ก็มีการลดลงอย่างต่อเนื่องเช่นกันแม้จะยังลดลงไม่เร็วเท่ากับทาง Solar PV module แต่ก็มีอัตราการ ลดลงที่ระดับ 32% ในช่วงปี 2010 - 2017 และ experience curve ส่งผลให้ผู้ผลิตและผู้ติดตั้งมีความเชี่ยวชาญมากขึ้นทําให้ประสิทธิภาพ ของ Wind turbine ในการแปลงพลังงานลมให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าสูงขึ้น
จากปัจจัยที่กล่าวมาทําให้ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้า (Levelized Cost of Energy : LCOE) ของทั้ง Solar และ Wind โดยเฉลี่ยได้มีการลดลง อย่างต่อเนื่องระหว่างปี 2009 - 2018 โดย LCOE ของ Solar ลดลงถึง 77% และ LCOE ของ Wind ลดลง 51% และนั่นทําให้ LCOE ของ พลังงานทดแทนในหลายๆประเทศในปัจจุบันมีต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าต่อ megawatt ต่อชั่วโมง (MwH) ถูกกว่าพลังงานจากฟอสซิลเช่นถ่าน หินรวมถึงก๊าซธรรมชาติ โดยในปี 2017 LCOE ของ Solar PV Farm อยู่ที่ระดับ 43 - 53 USD/MWH และ LCOE ของ Wind Farm ทั้ง offshore และ on shore อยู่ที่ระดับ 30 – 60 USD/MwHและยังคงมีโอกาสที่จะลดลงอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้า LOOE จากถ่านหินอยู่ที่ระดับ 60 – 143 USD/MWH และ LCOE ของก๊าซธรรมชาติ (Gas combine Cycle) อยู่ที่ระดับ 42 - 78 USD/MwH และยาก ที่จะมีเทคโนโลยีใหม่ๆมาช่วยลดต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าของจากทั้งถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ
ทั้งนี้พลังงานทดแทนทั้ง Solar และ Wind ที่แม้ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าจะถูกลงอย่างต่อเนื่องแต่ก็มักจะประสบกับปัญหาเรื่องความไม่
สม่ําเสมอของแหล่งพลังงานซึ่งในที่นี้ก็คือแสงแดดและลมซึ่งเป็นปัจจัยที่มนุษย์ไม่สามารถจะควบคุมได้ โดยในบางวันอาจจะมีฝนตกตลอดในที่ที่ solar farm ตั้งอยู่ และทําให้ไม่มีแสงแดดเลยตลอดทั้งวัน เช่นเดียวกับที่บางวันอาจจะไม่มีลมที่แรงพอที่จะให้ Wind Turbine ผลิตไฟฟ้าได้และปัจจัยที่กล่าวมานี้ทําให้ในหลายครั้งผู้ผลิตไฟฟ้าเลือกที่จะไม่สนใจใช้พลังงานทดแทนเพราะผู้ผลิตไฟฟ้าและขายไฟฟ้าไม่สามารถคํานวน กําลังการผลิตที่ชัดเจนได้ ซึ่งการเข้ามาของ technology อันหนึ่งจะทําให้การบริหารจัดการการผลิตไฟฟ้าจากทั้ง Solar และ Wind มี ประสิทธิภาพมากขึ้นโดย technology นั้นคือ Energy Storage System (ESS)
2. Energy Storage System (ESS) ที่เอามาติดตั้งควบคู่ไปกับ Solar Farm และ Wind Farm มีต้นทุนที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง แผนภาพข้างล่างจะเห็นว่าต้นทุนในการผลิตแบตเตอรี่สําหรับรถไฟฟ้า คิดเป็น USD/KWH ลดลงอย่างรวดเร็วจากระดับ 1000 USD/KWH ในปี 2010 ลงมาอยู่ที่ระดับ 170-200 USD/KWH หรือลดลงกว่า 70% ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีของแต่ละผู้ผลิตในปี 2017 และมีแนวโน้มที่จะลดลง ต่อเนื่องไปเรื่อยๆที่ระดับต่ํากว่า 100 USD/KWH ภายในปี 2030 ซึ่งการที่ราคาแบตเตอรี่ลดลงอย่างต่อเนื่องนี้แม้ว่าเทคโนโลยีที่ใช้ในแบตเตอรี่ สําหรับรถไฟฟ้าและ Energy Storage System (ESS) อาจจะแตกต่างกันไปตามแต่ละประเภทของแบตเตอรี่ไม่ว่าจะเป็น LFP, NCA, NMC ซึ่ง ผู้เขียนจะขออนุญาตอธิบายถึงความแตกต่างและเทคโนโลยีของแบตเตอรี่ Li-On แต่ละประเภทในครั้งต่อไป แต่การที่ต้นทุนในการผลิต แบตเตอรี่สําหรับรถไฟฟ้าถูกลง ได้ส่งผลให้ต้นทุนของการผลิต ESS เพื่อมาใช้ในการเก็บไฟฟ้าในเวลาที่ Solar Farm หรือ Wind Farm มีไฟฟ้า ส่วนเกินกว่าที่ grid ต้องการจะรับไปเก็บไว้ และใช้จ่ายไฟออกมาในวันที่ Solar Farm และ Wind Farmไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เนื่องจากไม่มี แสงแดด หรือไม่มีลม โดยการติด ESS เข้ากับ Solar Farm หรือ Wind Farm จะช่วยเปลี่ยนบทบาทของพลังงานทดแทนจากที่เมื่อก่อนเป็นแค่ ส่วนที่ใช้สําหรับผลิตไฟฟ้าเพิ่มเสริมกําลังการผลิตไฟฟ้าอื่นๆ เช่นก๊าซธรรมชาติ หรือถ่านหิน รวมถึงพลังงานไฟฟ้าจากนิวเคลียร์
โดยการที่รถไฟฟ้า (Electric Vehicle) ได้รับการสนับสนุนจากทั้งภาครัฐในหลายประเทศและกําลังการผลิตแบตเตอรี่ (Battery Capacity) ของ ทั้งโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 131 GWH ในปี 2018 เพิ่มเป็น 400 GWH ในปี 2021 โดยได้มีการคาดการณ์ว่าจากกําลังการผลิตแบตเตอรี่ที่สําหรับใช้ใน รถไฟฟ้าจะทําให้ราคาของแบตเตอรี่ใน ESS ลดลงกว่า 66% ในปี 2030
ซึ่งแม้ว่าในวันนี้ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้า LCOE ของ Solar Farm ผ่วงด้วย ESS ยังมีราคาที่สูงกว่า LCOE ของก๊าซธรรมชาติ แต่ด้วยอัตราการ ลดลงของต้นทุนในการผลิตแบตเตอรี่ซึ่งเป็นส่วนสําคัญของ ESS ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องผนวกเข้ากับเทคโนโลยีด้าน ESS ใหม่ๆ ไม่ว่าจะเป็น แบตเตอรี่แบบ Li-on หรือ Flow battery จะเป็นปัจจัยสําคัญที่ทําให้LCOE ในการผลิตไฟฟ้าจาก Solar Farm และ Wind Farm พ่วงด้วยESS รดาอย่างต่อเนื่องและ ดินทุนในการผลิตค้าที่ถูกกว่าก๊าซธรรมชาติในอนาคต
LCOE ในการผลิตไฟฟ้าของทั้ง Solar และ Wind ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องผนวกเข้ากับ Energy Storage System (ESS)จะเปลี่ยน บทบาทของพลังงานทดแทน
1. ไฟฟ้าจาก Solar Farm และ Wind Farm เป็น supply ในการผลิตไฟฟ้าแบบ Bulk Generation
จากการที่ LCOE ของ Solar และ Wind ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องด้วยเงินลงทุนที่ลดลง (Reduction in capital cost) การพัฒนาประสิทธิภาพที่ สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องในการแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์และลมมาเป็นไฟฟ้าและการเปิดประมูลสัมปทานด้านการผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน ทดแทนที่เกิดขึ้นทั่วโลกอย่างต่อเนื่องจะทําให้การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนกลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าหลักของหลายๆประเทศแทนที่การผลิตไฟฟ้าจากก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน โดยได้มีการคาดการณ์ว่ากําลังการผลิตไฟฟ้าจากฟอสซิลของทั้งโลกจะลดลงจาก 63% ใน 2018 ลง มาเหลือแค่ 29% ในปี 2050
2. ไฟฟ้าจาก Solar Farm และ Wind Farm จะกลายเป็น Supply สําหรับ Dispatchable Generation
โดยปกติผู้ผลิตไฟฟ้าและจ่ายไฟฟ้าจะมีการประมาณการความต้องการไฟฟ้าในแต่ละช่วงเวลาว่าจะมีการใช้ไฟเท่าไหร่และจะต้องผลิตไฟฟ้าเท่าไหร่ให้เพียงพอกับความต้องการ และหากมีช่วงไหนที่มีความต้องการไฟฟ้าสูงขึ้นมากจากปกติทางผู้ผลิตไฟฟ้าก็จะใช้โรงไฟฟ้าจากก๊าซธรรมชาติที่สํารองไว้ให้ผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติมขึ้นมาเพื่อจ่ายเข้ามาในระบบตามแต่ละช่วงเวลานั้นๆ โดยในอดีตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนไม่ว่าจะ เป็น Solar Farm หรือ Wind Farm ไม่สามารถที่ใช้เป็น dispatchable generation ได้เนื่องจากไม่สามารถที่จะรู้ได้ว่า ณ เวลาที่ต้องการไฟจะมี แสงแดดหรือลมเพียงพอหรือไม่ที่จะผลิตไฟให้เพียงพอต่อความต้องการ ณ ช่วงเวลานั้นๆ แต่ด้วยเทคโนโลยีที่มีการเอา Solar Farm และ Wind Farm มาพ่วงเข้ากับ ESS ในการเก็บไฟส่วนเกินเมื่อถึงเวลาที่มีความต้องการ ระบบก็จะสามารถดึงไฟจาก ESS ออกมาจ่ายเข้าไปใน grid ได้ อย่างรวดเร็วและยังช่วยทําให้เส้น supply การผลิตไฟฟ้าตลอดทั้งวันมีเสถียรภาพมากขึ้น
3. ESS จะเปลี่ยนบทบาทตัวเองกลายเป็น generation ที่เพิ่มความยืดหยุ่นในกับ grid
จากที่ผู้เขียนได้กล่าวไปว่าต้นทุนในการผลิตแบตเตอรี่ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องและทําให้ ESS ที่พ่วงอยู่กับ Solar และ wind Farm มีต้นทุนในการ เก็บและจ่ายไฟเข้าไปในระบบถูกลงทําให้มีการคาดการณ์ว่า ESS สามารถที่จะแข่งขันในด้านต้นทุนในการผลิตไฟกับ Open cycle Gas plant ในการจ่ายไฟเข้าไปในระบบเวลา 4 ชั่วโมงได้ภายในปี 2025 เป็นต้นไป
นอกจากบทบาทของ Solar Farm และ Wind Farm ที่ได้กล่าวไปแล้วนั้น จากต้นทุนในการผลิตแผง Solar PV module ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง ผนวกเข้ากับต้นทุนในการผลิต Battery สําหรับ ESS ที่ลดลงนั้น นอกจากจะส่งผลให้ Solar Farm พ่วงด้วย ESS เปลี่ยนบทบาทของตัวเองใน ระดับ Grid Utility scale แล้วนั้น ยังจะเป็นส่วนสําคัญที่จะช่วยให้เกิด Microgrid และ Behind the meter storage system โดยนํา Solar panel ไปติดที่หลังคาบ้านเพื่อผลิตไฟในช่วงกลางวันและนํามาเก็บไว้ใน ESS เพื่อใช้จ่ายไฟกลับเข้าไปในตัวบ้านช่วงกลางคืนหรือจ่ายไฟ ส่วนเกินคืนเข้าไปในระบบและช่วยเพิ่มโอกาสในการคืนทุนจากการติดตั้งระบบดังกล่าวในบ้าน
ในบริบทของประเทศไทยหรือประเทศกําลังพัฒนาหลายๆประเทศที่ยังพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าจากฟอสซิล นั้นสิ่งสําคัญที่ผู้ผลิตไฟฟ้าต้องคํานึงถึง ก็คือไม่ช้าก็เร็วพลังงานทดแทนจะมีราคาถูกลงอย่างต่อเนื่องและทําให้ต้นทุนในการบริหารจัดการโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินและก๊าซธรรมชาติ แข่งขันได้ลําบากขึ้น นอกจากนี้แรงกดดันเรื่องการลดปริมาณ Co2 รวมถึงก๊าซเรือนกระจกเพื่อช่วยลดลงโลกร้อนก็จะเป็นปัจจัยเร่งที่สําคัญที่ ส่งผลให้การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนได้รับการสนับสนุนมากขึ้น อย่างไรก็ดีการที่พลังงานทดแทนจาก Solar Farm และ Wind Farm หรือ Microgrid และ Behind the meter storage system จะเกิดขึ้นได้นั้นผู้กําหนดนโยบาย (Regulator) ก็มีส่วนสําคัญที่จะช่วยผลักดันให้ เกิดการลงทุนสร้างโรงผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนรวมถึงนโยบายที่อนุญาตให้ ESS สามารถขายไฟคืนเข้าสู่ grid ได้ด้วยซึ่งถ้าหากปราศจากการสนับสนุนเชิงนโยบายดังกล่าวแล้วก็คงเป็นการยากที่เกิดการลงทุนในการนําพลังงานทดแทนมาใช้อย่างต่อเนื่องเฉกเช่นใน ประเทศอย่างสหรัฐจนกา ยุโรปหรือประเทศอื่นๆ
