พลังงานแสงอาทิตย์เผชิญความท้าทายในการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าแม้ต้นทุนจะลดลงถึงระดับต่ำสุดเป็นประวัติการณ์

พลังงานแสงอาทิตย์ได้บรรลุเป้าหมายที่น่าทึ่ง กลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีต้นทุนถูกที่สุดในโลก อย่างไรก็ตาม ชุมชนเทคโนโลยีกำลังถกเถียงกันอย่างจริงจังเกี่ยวกับความท้าทายในโลกแห่งความเป็นจริงที่มาพร้อมกับความสำเร็จนี้ โดยเฉพาะในเรื่องการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า ความต้องการด้านการจัดเก็บพลังงาน และต้นทุนที่แท้จริงในการทำให้พลังงานแสงอาทิตย์เชื่อถือได้ตลอด 24 ชั่วโมง

ต้นทุนที่ซ่อนอยู่ของการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์

แม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์จะมีราคาถูกลงอย่างเหลือเชื่อ แต่โครงสร้างพื้นฐานที่กว้างขวางที่จำเป็นในการทำให้พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้กำลังผลักดันต้นทุนที่สำคัญ ชุมชนเน้นย้ำว่าการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ต้องการการลงทุนจำนวนมากในการอัปเกรดระบบไฟฟ้า สายส่ง และระบบสำรอง ในภูมิภาคอย่าง California และ China การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในปริมาณสูงได้นำไปสู่ความแออัดของระบบไฟฟ้าและการสูญเสียพลังงานเมื่ออุปทานเกินความต้องการในช่วงเวลาที่แสงแดดแรงที่สุด

การอภิปรายเผยให้เห็นความท้าทายสำคัญ คือ ธรรมชาติที่ไม่ต่อเนื่องของพลังงานแสงอาทิตย์หมายความว่าไม่สามารถทดแทนโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมแบบหนึ่งต่อหนึ่งได้ ผู้ควบคุมระบบไฟฟ้าต้องรักษาความจุสำรองไว้สำหรับวันที่มีเมฆมากและเวลากลางคืน ซึ่งเป็นการเพิ่มต้นทุนที่ซ่อนอยู่ที่โดยทั่วไปไม่รวมอยู่ในการเปรียบเทียบราคาพื้นฐาน

ความท้าทายในการรวมเข้ากับระบบไฟฟ้า

• การสูญเสียในการส่งไฟฟ้า: 6.7% ต่อ 1,000 กิโลเมตร (AC), 3.5% ต่อ 1,000 กิโลเมตร (HVDC)
• ความต้องการระบบกักเก็บพลังงาน: ระบบแบตเตอรี่ 4 ชั่วโมงเป็นมาตรฐานสำหรับโครงการปัจจุบัน
• การกักเก็บพลังงานตามฤดูกาล: ยังคงต้องใช้โซลูชันไฮโดรเจนที่มีราคาแพง
• ความแออัดของระบบไฟฟ้า: เกิดขึ้นแล้วใน California และ China

การจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่: ตัวเปลี่ยนเกม

ต้นทุนการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ที่ลดลงกำลังกลายเป็นปัจจัยสำคัญในความสามารถในการใช้งานของพลังงานแสงอาทิตย์ ราคาแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนได้ลดลง 89% ตั้งแต่ปี 2010 โดยแบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนใหม่จากบริษัทอย่าง CATL สัญญาว่าจะมีต้นทุนที่ต่ำลงไปอีกที่ประมาณ 40 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง การลดราคาอย่างมากนี้ทำให้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมการจัดเก็บสามารถแข่งขันกับโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติแบบดั้งเดิมได้

การอภิปรายในชุมชนชี้ให้เห็นว่าการนำระบบแบตเตอรี่ในบ้านมาใช้อย่างแพร่หลายอาจเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ด้านพลังงาน ด้วยการจัดเก็บ 100 กิโลวัตต์-ชั่วโมงที่อาจมีต้นทุน 5,000 ดอลลาร์สหรัฐในอนาคตอันใกล้ เจ้าของบ้านสามารถบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงาน 90% จากระบบไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับวิธีการรักษาต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานของระบบไฟฟ้าเมื่อมีคนน้อยลงที่พึ่งพาบริการสาธารณูปโภคแบบดั้งเดิม

ไทม์ไลน์การลดต้นทุนแบตเตอรี่

• 2010: ต้นทุนแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนพื้นฐาน
• 2024: ราคาลดลง 89% จากระดับปี 2010
• อนาคต: แบตเตอรี่โซเดียม-ไอออนมีเป้าหมายที่ 40 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง
• การจัดเก็บพลังงานในบ้าน: ระบบ 100 กิโลวัตต์ชั่วโมงอาจมีต้นทุน 5,000 ดอลลาร์สหรัฐ

การถกเถียงระหว่างพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคากับขนาดใหญ่

ความแตกแยกที่สำคัญมีอยู่ในชุมชนเกี่ยวกับแนวทางที่ดีที่สุดในการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคามีต้นทุนต่อกิโลวัตต์ที่สูงกว่าโครงการขนาดใหญ่อย่างมีนัยสำคัญ มักต้องใช้เวลาหลายทศวรรษจึงจะคืนทุน นักวิจารณ์โต้แย้งว่าการอุดหนุนพลังงานแสงอาทิตย์ในที่อยู่อาศัยสร้างผลกระทบแบบ Robin Hood กลับด้าน ซึ่งเจ้าของบ้านที่ร่ำรวยกว่าได้รับผลประโยชน์ในขณะที่คนอื่นต้องจ่ายค่าไฟฟ้าในอัตราที่สูงขึ้น

ต้นทุนพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาสำหรับผู้บริโภคมักเป็นหนึ่งในวิธีที่แพงที่สุดที่คุณสามารถผลิตไฟฟ้าได้ - มักจะมีต้นทุนหลายเท่าของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่

อย่างไรก็ตาม ผู้สนับสนุนชี้ให้เห็นว่าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาช่วยลดต้นทุนการส่งและสร้างงานในท้องถิ่น สภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบมีบทบาทสำคัญมากในที่นี้ โดยการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ใน Australia มีต้นทุนประมาณหนึ่งในสามของระบบที่คล้ายกันใน United States เนื่องจากกระบวนการขออนุญาตที่เป็นระบบ

การเปรียบเทียบต้นทุนการติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์

• พลังงานแสงอาทิตย์ระดับสาธารณูปโภค: ต้นทุนต่อ kWh ต่ำที่สุด
• หลังคาบ้านพักอาศัย ( US ): แพงกว่าระดับสาธารณูปโภค 3-5 เท่า
• หลังคาบ้านพักอาศัย ( Australia ): ต้นทุนประมาณ 1/3 ของการติดตั้งใน US
• ต้นทุนที่ดิน: โดยทั่วไปคิดเป็น 1-2% ของต้นทุนโครงการทั้งหมด

โซลูชันการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าระดับโลก

เส้นทางข้างหน้าอาจเกี่ยวข้องกับการสร้างระบบไฟฟ้าที่ใหญ่ขึ้นและเชื่อมต่อกันมากขึ้นที่สามารถสร้างสมดุลการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ข้ามเขตเวลาและรูปแบบสภาพอากาศที่แตกต่างกัน ประเทศใน Europe กำลังสร้างสายเคเบิลใต้ทะเลเพื่อแบ่งปันพลังงานหมุนเวียน และโครงการที่คล้ายคลึงกันกำลังได้รับการวางแผนเพื่อเชื่อมต่อภูมิภาคที่อุดมไปด้วยพลังงานแสงอาทิตย์กับศูนย์กลางประชากร

เทคโนโลยีการจัดการระบบไฟฟ้าขั้นสูง รวมถึงปัญญาประดิษฐ์สำหรับการพยากรณ์ความต้องการและระบบไฟฟ้าอัจฉริยะ กำลังกลายเป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการจัดการธรรมชาติที่แปรผันของพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบเหล่านี้สามารถทำนายเมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะลดลงและปรับแหล่งพลังงานอื่นโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า

มองไปข้างหน้า

อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ยืนอยู่ณ จุดแยกทางที่เทคโนโลยีเองได้กลายเป็นสิ่งที่มีราคาไม่แพงอย่างน่าทึ่ง แต่โครงสร้างพื้นฐานสนับสนุนยังคงมีราคาแพงและซับซ้อน ความสำเร็จจะขึ้นอยู่กับนวัตกรรมที่ต่อเนื่องในการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ ระบบการจัดการระบบไฟฟ้า และกรอบกฎระเบียบที่สนับสนุนทั้งการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่และแบบกระจาย

ฉันทามติของชุมชนชี้ให้เห็นว่าแม้พลังงานแสงอาทิตย์จะบรรลุความเป็นผู้นำด้านต้นทุนในการผลิตไฟฟ้า แต่การตระหนักถึงศักยภาพเต็มรูปแบบต้องการการแก้ไขความท้าทายที่กว้างขวางยิ่งขึ้นของการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้า การจัดเก็บ และความเชื่อถือได้ของระบบ ความท้าทายเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ แต่ต้องการการลงทุนที่ประสานงานกันและการสนับสนุนนโยบายเพื่อสร้างอนาคตพลังงานที่ยั่งยืนอย่างแท้จริง

อ้างอิง: Solar energy is now the world's cheapest source of power, a Surrey study finds