แผงโซลาร์เซลล์ลอยน้ำเป็นเส้นทางสู่การลดคาร์บอนหรือไม่?

การแยกคาร์บอนออกตามชื่อ ชี้ไปที่การกำจัดหรือการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ เป้าหมายในแง่กว้างคือการเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานคาร์บอนต่ำ 

ตอนนี้เราทุกคนรู้แล้วว่าทำไมเราต้องลดหรือกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ เกือบหนึ่งทศวรรษที่ผ่านมา โลกได้มาถึงแล้ว (Paris Agreement)ซึ่งสนับสนุนให้จำกัดภาวะโลกร้อนให้ต่ำกว่า 2 องศาเซนติเกรด ซึ่งสูงกว่าระดับก่อนยุคอุตสาหกรรม และดำเนินโครงการริเริ่มที่จริงใจเพื่อจำกัดอุณหภูมิโลกให้อยู่ที่ 1.5 องศาเซนติเกรด โดยดำเนินการให้คาร์บอนเป็นกลางสุทธิ และอื่นๆ ภายในปี 2050 

การลดคาร์บอนเป็นภารกิจที่จำเป็นและเร่งด่วนสำหรับอนาคตของโลก รัฐบาล บริษัท และชุมชนโดยรวมต่างกระตือรือร้นที่จะหาวิธีเร่งรัดการดำเนินการนี้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีระบบพลังงานที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากแหล่งพลังงานทางเลือกที่ใช้พลังงานสะอาดและโมเลกุลสีเขียวเป็นหลัก งานวิจัยใหม่ชิ้นหนึ่งได้นำเสนอความเป็นไปได้ในการใช้ประโยชน์จากแผงโซลาร์เซลล์แบบลอยน้ำเพื่อเป็นแนวทางในการลดคาร์บอน แต่แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้มีความเป็นไปได้จริงหรือไม่? ลองมาดูกัน 

ศักยภาพระดับโลกสำหรับการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ลอยน้ำคาร์บอนต่ำ

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Bangor และ Lancaster และศูนย์นิเวศวิทยาและอุทกวิทยาแห่งสหราชอาณาจักรได้ดำเนินการพยายามที่จะ คำนวณปริมาณพลังงานที่สามารถผลิตได้ และจัดหาโดยการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบลอยตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยได้คำนวณกำลังไฟฟ้ารายวันสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยน้ำในทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำประมาณ 68,000 แห่งทั่วโลก 

เพื่อให้ถือว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับการติดตั้งเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ จุดนั้นจะต้องอยู่ห่างจากศูนย์กลางประชากรไม่เกิน 10 กม. และไม่ตั้งอยู่ในพื้นที่คุ้มครอง นอกจากนี้ ทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำไม่ควรแห้งหรือกลายเป็นน้ำแข็งเป็นเวลานานกว่าหกเดือนต่อปี มีเพียง 10% ของพื้นที่ผิวของทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำเหล่านี้เท่านั้นที่ได้รับการพิจารณาสำหรับการคำนวณ

ภายใต้การพิจารณาทั้งหมดนี้และขึ้นอยู่กับปัจจัยของระดับความสูง ละติจูด และฤดูกาล ศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าต่อปีจาก FPV บนทะเลสาบเหล่านี้อยู่ที่ 1302 เทราวัตต์ชั่วโมง (TWh) ประมาณสี่เท่าของความต้องการไฟฟ้าต่อปีทั้งหมดของสหราชอาณาจักร

ผลลัพธ์ดังกล่าวกระตุ้นให้นักวิจัยตรวจสอบลึกลงไปและตรวจสอบความเป็นไปได้ทั่วโลกของวิธีนี้ ห้าประเทศสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าทั้งหมดจาก FPV ได้ ทั้งห้านี้รวมถึงปาปัวนิวกินี เอธิโอเปีย และรวันดา ในทางกลับกัน ประเทศอย่างโบลิเวียและตองกาสามารถตอบสนองความต้องการได้สูงถึง 87% และ 92% จากวิธีการดังกล่าว 

ประเทศอื่นๆ อีกหลายประเทศ ตั้งแต่แอฟริกา แคริบเบียน อเมริกาใต้ และเอเชียกลาง สามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าต่อปีระหว่าง 40 ถึง 70% ได้ด้วยการติดตั้ง FPV แม้แต่ประเทศที่พัฒนาแล้วอย่างฟินแลนด์และเดนมาร์กก็สามารถดึงความต้องการรายปีได้ 17% และ 7% ตามลำดับจากแหล่งดังกล่าว 

FPV ยังช่วยลดปัญหาการขาดแคลนน้ำได้ด้วยการผลิตไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอน ทำอย่างไร? ในส่วนต่อไป เราจะมาวิเคราะห์วิธีแก้ปัญหานี้โดยสังเขป

คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์มีดีมากกว่าแค่พลังงานสะอาดอย่างไร

FPV สามารถลดปัญหาการขาดแคลนน้ำได้อย่างไร

พูดตรงๆ ก็คือ FPV สามารถลดการขาดแคลนน้ำได้โดยการลดการสูญเสียน้ำผ่านการระเหย การศึกษาทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากยืนยันข้อกล่าวอ้างที่ว่าระบบ FPV อาจเป็นหนึ่งในกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการบรรเทาปัญหาการขาดแคลนน้ำโดยการลดการสูญเสียน้ำแบบระเหยจากอ่างเก็บน้ำและทะเลสาบทั่วโลก วิธีที่ FPV ช่วยลดการสูญเสียน้ำแบบระเหยนั้นมีสองทาง 

ประการแรก FPV ให้ร่มเงาและลดอุณหภูมิผิวน้ำ การแรเงาดังกล่าวช่วยลดการไล่ระดับความดันไอที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศและน้ำ ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนหลักของการไหลของความร้อนแฝงและการระเหย 

นอกเหนือจากเอฟเฟกต์การแรเงาแล้ว FPV ยังทำหน้าที่เป็นแผงกั้นลมอีกด้วย ความเร็วลมมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการระเหย และลมที่ชื้นทำหน้าที่เป็นปัจจัยบรรเทา ในขณะที่พูดถึงประโยชน์ของ FPV ดร. Lastyn Woolway ผู้เขียนรายงานจากมหาวิทยาลัย Bangor มีดังต่อไปนี้จะพูดว่า:

“แม้จะมีเกณฑ์ที่เรากำหนดไว้เพื่อสร้างสถานการณ์ที่สมจริงสำหรับการติดตั้ง FPV แต่ก็ยังมีประโยชน์ทั่วๆ ไป โดยส่วนใหญ่อยู่ในประเทศที่มีรายได้น้อยและมีแสงแดดในระดับสูง แต่ยังรวมถึงในประเทศแถบยุโรปเหนือด้วย เกณฑ์ที่เราเลือกนั้นขึ้นอยู่กับข้อยกเว้นที่ชัดเจน เช่น ทะเลสาบในพื้นที่คุ้มครอง แต่ยังรวมถึงสิ่งที่อาจลดต้นทุนและความเสี่ยงในการติดตั้งใช้งานด้วย”

เป็นเส้นทางที่เป็นไปได้ไปสู่การลดการปล่อยคาร์บอนที่มาพร้อมกับคุณประโยชน์เพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม กลยุทธ์อื่นๆ มากมายสามารถช่วยให้พื้นที่อุตสาหกรรมหลักๆ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการสร้างคาร์บอน ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในส่วนต่อๆ ไป เราจะหารือเกี่ยวกับอุตสาหกรรมดังกล่าวบางส่วนและตรวจสอบเส้นทางการลดคาร์บอนที่เป็นไปได้

สารเคมี

การใช้การวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ การแสดงภาพขั้นสูง และเครื่องมือการจัดการพลังงานที่ขับเคลื่อนด้วย AI สามารถช่วยให้อุตสาหกรรมเคมีปรับปรุงทรัพยากรและประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้ อาจใช้ของเสียที่ยั่งยืนหรือวัตถุดิบชีวภาพ เช่น ไขมันพืชหรือสัตว์ น้ำตาล ลิกนิน เฮมิเซลลูโลส แป้ง ข้าวโพด หรือน้ำตาลมากขึ้น อีกเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับอุตสาหกรรมนี้ในการมีส่วนร่วมเชิงบวกต่อเป้าหมายการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ คือการหลีกเลี่ยงการผลิตวัสดุบริสุทธิ์ เช่น โพลีเมอร์ ยาง แบตเตอรี่ วัสดุบรรจุภัณฑ์ ตัวทำละลาย ของเหลวถ่ายเทความร้อน และสารหล่อลื่น

น้ำมันและก๊าซ

ธุรกิจน้ำมันและก๊าซต้องดำเนินการขั้นเด็ดขาดเพื่อลดการปล่อยคาร์บอนให้สำเร็จ บริษัทบางแห่งได้สร้างขีดความสามารถด้านพลังงานทดแทนแล้ว ในขณะที่บริษัทอื่นๆ กำลังซื้อบริษัทในภาคส่วนเสริม เช่น ผู้ติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์หรือสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เพื่อขยายพอร์ตโฟลิโอของตนในข้อเสนอการปล่อยมลพิษต่ำถึงไม่มีเลย

นอกจากนี้ยังมีทางเลือกในการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบอีกด้วย การใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นวัตถุดิบอาจสร้างตลาดที่มีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ ตัวอย่างเช่น บริษัทอย่าง C2CNT ใช้อิเล็กโทรไลซิสหลอมเหลวเพื่อแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงเป็นท่อนาโนคาร์บอน ซึ่งมีความแข็งแรงกว่าเหล็กและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง

สาธารณูปโภคด้านไฟฟ้าและพลังงานหมุนเวียน

ภาคส่วนนี้มีการจัดการเชิงรุกกับการลดการปล่อยคาร์บอนมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตามยังมีขอบเขตในการปรับปรุง ผู้เล่นในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องสนับสนุนให้มีสภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบที่เอื้ออำนวย คล่องตัว และมีประสิทธิภาพมากขึ้น 

เพื่อให้การดำเนินงานของตนราบรื่น มีการประสานงานที่ดี และมีประสิทธิภาพ บริษัทต่างๆ จะต้องเปลี่ยนมาใช้เครื่องมือดิจิทัลอย่างทันท่วงทีที่เสริมศักยภาพโครงสร้างองค์กรแบบลีน นอกจากนี้ยังมีความจำเป็นมากขึ้นในการค้นหากลยุทธ์การเติบโตใหม่ๆ 

การทำเหมืองแร่และโลหะ

ในภาคเหมืองแร่ บริษัทต่างๆ กำลังลงทุนในพลังงานหมุนเวียนเพื่อชดเชยการปล่อยมลพิษ ยกตัวอย่างเช่น BHP ได้ลงนามข้อตกลงพัฒนาฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมแห่งใหม่ในรัฐควีนส์แลนด์ของออสเตรเลีย เพื่อให้สามารถดำเนินกิจการถ่านหินในภูมิภาคนี้ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ และลดการปล่อยมลพิษทางอ้อมในประเทศลง 20% ภายในระยะเวลาห้าปี ปัจจุบัน บริษัทเหมืองแร่อยู่ในสถานะที่ดีที่จะควบคุมการปล่อยมลพิษจากการดำเนินงานของตน อย่างไรก็ตาม การปล่อยมลพิษในห่วงโซ่คุณค่าคือสิ่งที่บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องให้ความสำคัญและดำเนินการเชิงรุกมากขึ้น 

ในขณะที่กลุ่มอุตสาหกรรมและรัฐบาลประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องทิ้งรอยเท้าคาร์บอน บริษัทแต่ละแห่งก็กำลังคิดค้นโซลูชันที่เป็นนวัตกรรม ในอีกไม่กี่กลุ่มข้างหน้า เราจะพิจารณาบริษัทดังกล่าวสองสามแห่ง 

#1 ชิเอล แอนด์ แตร์ อินเตอร์เนชั่นแนล

ก่อตั้งขึ้นเมื่อ ในปี พ.ศ. 2006 ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านบูรณาการระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ชิเอล แอนด์ แตร์ อินเตอร์เนชั่นแนล ได้พัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำขนาดใหญ่มาตั้งแต่ปี 2011 โดยบริษัทได้ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยน้ำทั่วโลก ได้แก่ Ondani Ike ญี่ปุ่น Changbin 3 และ 4 ไต้หวัน Tata Steel Jamshedpur อินเดีย Montpezat ฝรั่งเศส Canoe Brook สหรัฐอเมริกา , และอื่น ๆ อีกมากมาย. 

บริษัทมีประสบการณ์ด้านการทดสอบและภาคสนามมามากกว่าสิบปี และกว่า 30 ปีในด้านการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยตัวด้วยโรงไฟฟ้าของบริษัท งานของบริษัทครอบคลุมโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ 280 โครงการทั่วโลก 

แม้ว่าเราจะไม่กล่าวถึงขอบเขตการดำเนินงานทั้งหมดของบริษัทโดยละเอียด แต่เราจะเจาะลึกถึงหนึ่งในผลิตภัณฑ์หลักของบริษัท นั่นคือ Hydrelio Air Optim ซึ่งเป็นระบบโซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบยืดหยุ่น ผลิตภัณฑ์นี้เป็นวิวัฒนาการจากระบบดั้งเดิมของบริษัท Hydrelio Classic ซึ่งเป็นโซลูชันโซลาร์เซลล์ลอยน้ำแบบอุตสาหกรรมตัวแรกที่ได้รับการจดสิทธิบัตรและเปิดตัวสู่ตลาดทั่วโลกในปี พ.ศ. 2010 โซลูชันนี้สามารถต้านทานลมแรงได้สูงสุดถึง 210 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 130 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับแรงดันไดนามิก 1625 ปาสกาล เทคโนโลยีป้องกันรังสียูวีมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 30 ปี สามารถปรับให้เข้ากับสภาพชายฝั่งและใกล้ชายฝั่งได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด 1 เมตร ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ผลิตภัณฑ์นี้สร้างขึ้นจากวัสดุคุณภาพดีที่สุดเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานต่อการกัดกร่อนและความเข้ากันได้ของน้ำ 

Ciel & Terre ยังมีบริษัทในเครือชื่อว่า พลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำสหราชอาณาจักร- มีไว้เพื่อจัดหาระบบ Hydrelio ในสหราชอาณาจักร จนถึงปัจจุบัน ตามตัวเลขที่บริษัทเผยแพร่ Ciel & Terre ได้ช่วยหลีกเลี่ยงคาร์บอนไดออกไซด์ได้เกือบ 740,000 ตัน

#2 เคียวเซร่า โกลบอล

อีกหนึ่งบริษัทที่มีผลงานโดดเด่นในการสร้างสังคมไร้คาร์บอนก็คือ เคียวเซร่า โกลบอล- หนึ่งในโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมและก้าวล้ำของบริษัท ได้แก่ แผงโซลาร์เซลล์ FIT ที่พนักงาน Kyocera ติดตั้งบนหลังคาที่อยู่อาศัย พลังงานส่วนเกินที่เกิดจากแผงเหล่านี้ ร่วมกับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Kyocera non-FIT และ JEPX+ ที่ Kyocera เป็นเจ้าของ จะถูกส่งไปยังแพลตฟอร์ม Digital Grid P2P ซึ่งจากนั้นจะจ่ายให้กับโรงงาน Kyocera Yokohama Nakayama ในรูปแบบไฟฟ้าที่ไม่ใช่ฟอสซิล 

Kyocera ได้รับการยอมรับอย่างสูงในการสร้างโซลูชันแผงโซลาร์เซลล์แบบลอยน้ำ ในปี 2018 Kyocera ได้เริ่มโครงการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดของญี่ปุ่น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำขนาด 13.7MW- โรงงานแห่งนี้มีพื้นที่ 180,000 ตร.ม. (มากกว่า 2 เอเคอร์) สร้างขึ้นเหนือพื้นผิวอ่างเก็บน้ำซึ่งบริหารจัดการโดยสำนักงานประปาจังหวัดชิบะเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม 

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ Kyocera จำนวน 50,904 ชุดได้รับการติดตั้งเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าประมาณ 16,170 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh) ต่อปี ซึ่งสามารถจ่ายไฟให้กับครัวเรือนทั่วไปได้เกือบ 5,000 ครัวเรือน ขายไฟฟ้าให้กับ TEPCO Energy Partner, Incorporated เดิมโครงการนี้ริเริ่มโดยสำนักงานรัฐวิสาหกิจแห่งจังหวัดชิบะ ซึ่งค้นหาบริษัทต่างๆ เพื่อช่วยลดภาระด้านสิ่งแวดล้อม

เมื่อโรงไฟฟ้าแห่งนี้เริ่มดำเนินการ โรงงาน Kyocera Solar TCL ได้สร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 60 แห่งทั่วประเทศญี่ปุ่น และพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำเจ็ดแห่งโดยใช้เขื่อนและอ่างเก็บน้ำน้ำจืดของญี่ปุ่นแทนพื้นที่เกษตรกรรม 

ตามข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่รายได้จากการขายของ Kyocera Global อยู่ที่ 1,492,672 ล้านเยนในช่วงเก้าเดือนที่สิ้นสุดวันที่ 31 ธันวาคม 2023 

แผงโซลาร์ลอยน้ำและอนาคตของการลดคาร์บอน

ตามรายงานที่เผยแพร่โดยธนาคารโลกที่ตรวจสอบ ความเป็นไปได้ของการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ ในอินเดีย มีอุปสรรคบางประการในการนำไปปฏิบัติในวงกว้าง อุปสรรคเหล่านี้นำไปใช้กับสถานการณ์ระดับโลกด้วย การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จากแผงลอยน้ำอาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการติดตั้งภาคพื้นดิน ยังขาดความชัดเจนเกี่ยวกับเกณฑ์คุณสมบัติสำหรับไซต์โซลาร์ลอยน้ำ กำลังการผลิตของอุปกรณ์ที่ช่วยสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้มีข้อจำกัดในหลายกรณี 

ธนาคารโลกยังตั้งข้อสังเกตถึงวิธีการที่ผู้ให้บริการสามารถเร่งและเพิ่มการยอมรับให้ได้มากที่สุด สนับสนุนให้กำหนดเป้าหมายที่ชัดเจนสำหรับกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำเพื่อกำหนดเป้าหมายพลังงานแสงอาทิตย์โดยรวมของประเทศ 

เช่นเดียวกับการทดลองที่เราได้เริ่มต้นการสนทนาด้วย แนะนำให้สร้างพื้นที่เก็บข้อมูลที่มีศักยภาพสำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ เพื่อให้สัญญาณเชิงบวกแก่ตลาด และปรับปรุงกระบวนการพัฒนาโครงการ 

ในอนาคตอันใกล้นี้ การเติบโตของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ที่นำโดย FPV จะต้องมีการส่งเสริมและสนับสนุนการผลิตอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำตามขั้นตอนและการรับรองมาตรฐานเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ เนื่องจากยังคงเป็นสาขาที่กำลังเกิดใหม่ จึงจำเป็นต้องมีการลงทุนในสถาบันที่สามารถทำการสำรวจความเป็นไปได้ที่เชื่อถือได้สำหรับโครงการดังกล่าว

คลิกที่นี่เพื่อดูรายชื่อหุ้นพลังงานแสงอาทิตย์สิบอันดับแรกที่น่าลงทุน