การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ควบคู่กับการทำเกษตรกรรมในโรงเรือน (Greenhouse) จากแนวคิดนโยบายของสาธารณรัฐประชาชนจีน

การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ควบคู่กับการทำเกษตรกรรม
ในโรงเรือน (Greenhouse) จากแนวคิดนโยบายของสาธารณรัฐประชาชนจีน

โดย นางสาวจารุวรรณ พิพัฒน์พุทธพันธ์ นักวิทยาศาสตร์ชำนาญการ
สำนักพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน

 

ภายใต้แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 13 ของสาธารณรัฐประชาชนจีน (The Thirteenth Five-Year Plan 2016-2020 on National Economic and Social Development) มุ่งเน้นนโยบายการพัฒนาด้านพลังงานควบคู่ไปกับการสร้างความเข้มแข็งทางเศรษฐกิจเป็นอย่างมาก จะเห็นได้จากการกำหนดเป้าหมายการพัฒนาสีเขียว(Green development) อย่างเป็นรูปธรรม คือ ลดความเข้มพลังงานหรือสัดส่วนการใช้พลังงานต่อผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศ (GDP) และลดความเข้มก๊าซคาร์บอนหรือสัดส่วนการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อ GDP ลงร้อยละ 15 และร้อยละ 18 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับปี 2015

 

ปัจจุบันสาธารณรัฐประชาชนจีนใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงหลักเพื่อการผลิตพลังงานบริโภคภายในประเทศ คิดเป็นสัดส่วนร้อยละ 64.2 ของการบริโภคพลังงานรวมโดยปี 2014 จีนมีบริโภคพลังงานขั้นต้นรวมทั้งสิ้นประมาณ 4.26 ล้านตันของถ่านหินซึ่งเป็นสถิติที่สูงที่สุด และคาดว่าจะเพิ่มสูงขึ้นถึง 5 ล้านตันในปี 2020 ทั้งนี้มาจากการขยายตัวทางเศรษฐกิจจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลการพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชากรที่ดีขึ้นสภาพความเป็นเมืองที่ขยายตัวเพิ่มขึ้นและแรงกดดันด้านความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศการลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gas emission) ในเวทีการประชุมระดับนานาชาติรวมถึงความถี่การเกิดภัยพิบัติที่เพิ่มขึ้นได้สร้างความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมากแก่ประเทศ ด้วยเหตุผลต่างๆ ดังกล่าวท าให้ประเทศจีนปรับนโยบายด้านพลังงานโดยอยู่บนหลักการ 2R คือ การทดแทนด้วยพลังงานรูปแบบอื่นๆ (Replace) การลดปริมาณการใช้พลังงาน (Reduce)

ในบทความนี้จะนำเสนอหลักการของนโยบายพลังงานเพียง R เดียว นั่นคือ Replace การทดแทนด้วยพลังงานรูปแบบอื่น ๆ สามารถดำเนินการในหลากหลายกลยุทธ์ซึ่งการพัฒนาเทคโนโลยีสะอาดอย่างเต็มรูปแบบ(Clean technology) เป็นกลยุทธ์หนึ่งที่นำมาใช้สำหรับการผลิตเชิงอุตสาหกรรมเพื่อให้การใช้วัตถุดิบ พลังงาน และทรัพยากรธรรมชาติเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ เกิดผลกระทบ ความเสี่ยงต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ด้วยการควบคุมมลพิษและของเสียที่แหล่งก าเนิดน้อยที่สุดหรือไม่มีเลยดังนั้น หนึ่งในนโยบายสำคัญของแผนนี้ คือ รัฐบาลจีนต้องการกระตุ้นการสร้างความสามารถการแข่งขันทางธุรกิจของภาคอุตสาหกรรมโดยเฉพาะธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีสะอาดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ระยะเวลาหลายปีที่ผ่านมาธุรกิจการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์และกังหันลมในประเทศได้รับความเดือดร้อนจากปัญหาสินค้าล้นตลาดทำให้ผู้ประกอบการจีนพยายามมองหาตลาดใหม่ๆ ที่จะเป็นการขยายโอกาสทางธุรกิจเพื่อต่อยอดการใช้งานในภาคธุรกิจอื่นมากขึ้นซึ่งธุรกิจเกษตรเป็นเป้าหมายลำดับต้นๆของผู้ประกอบการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพราะพื้นที่และประชากรส่วนใหญ่ยังคงประกอบอาชีพเกษตรกรรมเป็นหลัก

แนวคิดการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา ร่วมกับการทำเกษตรกรรมในโรงเรือน (Greenhouse) สามารถผลิตพลังงานได้ทั้งรูปแบบความร้อนและพลังงานไฟฟ้า ซึ่งรูปแบบการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าบนหลังคาโรงเรือนกำลังได้รับความนิยมอย่างมากในสาธารณรัฐประชาชนจีนจากข้อมูล สถานการณ์ตลาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าในภาคเกษตร (PV agricultural market) มีอัตราเติบโตเฉลี่ยต่อปีมากกว่าร้อยละ 200 โดยปี 2015 มีขยายตัวสูงถึงประมาณ 2.6 GW คิดเป็นมูลค่าประมาณ 24.7 พันล้านหยวน หรือประมาณ 47.5 ล้านบาทต่อเมกะวัตต์และภายใต้การดำเนินการตามแผนพัฒนาเศรษฐกิจฯฉบับล่าสุดที่มุ่งส่งเสริมการลงทุนให้นำพลังงานทดแทน มาใช้ใ นภาคอุตสาหกรรมอื่นเพิ่มมากขึ้นคาดว่าอีก 5 ปีข้างหน้าจะส่งผลให้มีการขยายตัวของตลาดเพิ่มสูงขึ้นถึง7.8GW คิดเป็นมูลค่าประมาณ74 พันล้านหยวนหรือประมาณ 370,000 ล้านบาท(อัตราแลกเปลี่ยน 5 บาทต่อหยวน)

การขยายตัวของตลาดอุตสาหกรรมการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เพิ่มมากขึ้นในแต่ละปีนับเป็นโอกาสดีที่ช่วยกระตุ้นการพัฒนาผลิตภัณฑ์แผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้นด้วยการค้นหาเทคโนโลยีใหม่ การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานให้ใกล้เคียงกับพลังงานที่ผลิตได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นต้น

ปัจจัยที่ต้องคานึงถึงสาหรับการติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาโรงเรือน

1. ลักษณะสภาพอากาศทั่วไป ประเทศที่มีอุณหภูมิต่ากว่า 0 องศาเซลเซียสในฤดูหนาว การเพิ่มอุณหภูมิด้วยระบบความร้อน (Heat system) ภายในโรงเรือนมีความจาเป็นอย่างยิ่ง ในฤดูร้อนบางพื้นที่จะมีอุณหภูมิสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส ระบบความเย็น (Coolingsystem) จะช่วยลดอุณหภูมิภายในโรงเรือนในช่วงเวลากลางวันหรือค่าความร้อนสะสมตลอดทั้งวันสูงกว่าระดับที่เหมาะสม
2. ที่ตั้งของประเทศ (ตาแหน่งละติจูด) ความลาดเอียงของหลังคาที่ต้องมีความลาดเอียงให้เท่ากับหรือใกล้เคียงกับละติจูดในพื้นที่นั้นๆ เพื่อให้สามารถรับแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
3. ลักษณะและรูปร่างของโรงเรือน ความเหมาะสมของโรงเรือน เช่น รูปลักษณ์ ความสูง วัสดุประกอบโครงสร้างโรงเรือน เป็นต้น รวมทั้งอุณหภูมิ ความชื้น การระบายอากาศภายในโรงเรือน การควบคุมโรคและแมลง ส่งผลกระทบต่อปริมาณและคุณภาพผลผลิตทางการเกษตร
4.ความเข้มและปริมาณแสงที่พืชได้รับ ขึ้นอยู่กับชนิดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์และสัดส่วนพื้นที่ติดตั้งบนหลังคาโรงเรือน ส่งผลต่อปริมาณแสงแดดที่พืชจะได้รับ พืชจาเป็นต้องได้รับความเข้มและป ริม า ณ แ ส ง ที่เ ห ม า ะ ส ม สา ห รับ นา ไ ป ใ ช้ใ นกระบวนการสังเคราะห์ เพื่อการเจริญเติบโตทางสรีรวิทยา สัณฐานวิทยา และการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีภายในพืช (พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาที่มีแสงแดดเป็นสารตั้งต้น จะเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้าให้กลายเป็นคาร์โบไฮเดรตและออกซิเจน) ซึ่งพืชแต่ละชนิดต้องการความเข้มแสงที่แตกต่างกัน บางชนิดต้องการช่วงแสงยาว (Long day, LD) บางชนิดต้องการความเข้มแสงสั้น (Short day, SD)

การติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาร่วมกับการทำาเกษตรกรรมในโรงเรือนของสาธารณรัฐประชาชนจีน ช่วยเพิ่มประโยชน์การใช้ที่ดินด้วยการผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้เอง ลดค่าใช้จ่ายพลังงานไฟฟ้าของโรงเรือน ลดภาระการใช้ไฟฟ้าจากระบบสายส่ง ลดการสร้างมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม และพัฒนาศักยภาพของเกษตรกร รวมถึงสามารถต่อยอดเป็นแหล่งท่องเที่ยวเชิงเกษตรนิเวศอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม อีกหลายประเทศทั่วโลกเริ่มศึกษาการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาโรงเรือนงานวิจัยส่วนใหญ่จะเกี่ยวกับการออกแบบประเภทโรงเรือน ประเภทของวัสดุประกอบโครงสร้างโรงเรือนชนิดของพืชที่นามาวิจัยส่วนใหญ่เป็นมะเขือเทศ และพืชอื่น เช่น ผักกาดขาว หัวหอม wild rocket พืชจาพวกใบเป็นต้น ในประเทศกลุ่มเขตภูมิอากาศร้อนชื้น (Tropical Climates) เช่นเดียวกับประเทศไทย อย่างเช่นมาเลเซียเริ่มมีงานศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 18.75 วัตต์จานวน 48 แผง อินเวอร์เตอร์ จานวน 1 เครื่อง แบตเตอรี่สารอง จานวน 12 ตัว และระบบควบคุม จานวน1 ระบบ เพื่อสร้างความเย็นภายในโรงเรือนด้วยการผลิตไฟฟ้าไปหมุนพัดลมไอน้า ขนาดกาลังไฟฟ้า 400 วัตต์จานวน 2 เครื่อง ในช่วงเวลา 11.00 – 16.00 น. ซึ่งสามารถรองรับปริมาณการใช้ไฟฟ้าของโรงเรือนได้ทั้งหมดโดยไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากระบบสายส่ง

สำหรับประเทศไทย การประยุกต์ใช้งานแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าแบบติดตั้งบนหลังคาโรงเรือนสาหรับภาคการเกษตรยังไม่แพร่หลาย อาจมาจากข้อมูลด้านเทคนิค การบริหารจัดการ รวมทั้งข้อมูลการลงทุนยังไม่เพียงพอ ทำให้ยากต่อการตัดสินใจของผู้ประกอบการ ดังนั้น หากภาครัฐต้องการมุ่งส่งเสริมการผลิตพลังงานเพื่อใช้เอง (self-consumption) ควรมีการศึกษาวิจัยข้อมูลทางเทคนิค และทางเศรษฐศาสตร์ที่สอดคล้อง และเหมาะสมกับบริบทของประเทศไทย เช่น

-อุณหภูมิที่เหมาะสมในแต่ละพื้นที่ จากสถิติย้อนหลัง 60 ปี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2494 – 2556 อุณหภูมิสูงที่สุดของภาคเหนือประมาณ 44-44.5 °C ต่าที่สุดประมาณ 0.8-1 °C ส่วนอุณหภูมิสูงที่สุดของภาคกลางและภาคตะวันออกประมาณ 43-43.5 °C ต่าที่สุดประมาณ 5-8 °C ความแตกต่างกันของอุณหภูมิทำให้ต้องมีการประยุกต์ออกแบบระบบเพื่อปรับใช้ในแต่ละอุณหภูมิให้เกิดประโยชน์สูงสุด

-ตาแหน่งที่ตั้ง ลักษณะพื้นที่ที่มีความแตกต่างกันในแต่ละภูมิภาคของไทย ลักษณะภูมิประเทศของภาคเหนือมีเขาสูงสลับกับหุบเขา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีทั้งพื้นที่ภูเขาสูงและที่ราบ ในขณะที่ภาคกลางมีลักษณะพื้นที่เป็นแอ่งที่ราบ ส่งผลให้ปริมาณแสงที่ตกกระทบแต่ละจุดของพื้นที่จะแตกต่างกันไป

-การออกแบบโรงเรือน ต้องสร้างสภาพแวดล้อมภายในโรงเรือนให้เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของพืชปลูกแต่ละชนิด ซึ่งควรเป็นพืชที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูง จะมีความคุ้มค่าและสามารถคืนทุนได้เร็ว

การกาหนดสัดส่วนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคา ส่งผลต่อปริมาณแสงอาทิตย์ที่พืชจะได้รับ หากปริมาณแสงไม่เพียงพอหลังการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา การลงทุนเพื่อเพิ่มปริมาณแสงภายในโรงเรือนจะสูงมาก

ซึ่งข้อมูลต่างๆ เหล่านี้สามารถนามาใช้วางแผนและกาหนดนโยบายทิศทางการส่งเสริม สนับสนุนของ
ภาครัฐเพื่อการยกระดับการทาเกษตรกรรมให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น อีกทั้งยังขยายตลาดอุตสาหกรรม
พลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศไปยังภาคการผลิตอื่นให้หลากหลายมากขึ้น และพัฒนาศักยภาพบุคลากรของ
ภาคเกษตรและพลังงานให้สูงขึ้นในอนาคต

 

เอกสารอ้างอิง

https://en.wikipedia.org/wiki/Geography_of_Thailand#Climate
Al-Shamiry, F.M.S. และคณะ , 2550. Design and development of a photovoltaic power system for tropical greenhouse cooling. American Journal of Applied Sciences. Volume 4, Issue6, 2007, Pages 386-389China’s 13th Five-Year Plan Opportunities for Finnish Companies, 2016. The Economist CorporateNetwork
Gundula Proksch, 2017. Creating Urban Agricultural Systems: An Integrated Approach to Design
Reda Hassanien Emam Hassanien แล ะคณะ, 2016. Advanced applications of solar energy in
agricultural greenhouses. Renewable and Sustainable Energy Reviews 54 (2016) 989–1001.
Peng Peng, 2017. Presentation “Global PV Policy & Market Outlook” on 15 January 2017 of
APEC Low Carbon Model Town Solar Photovoltaic Agricultural Development Mode
Study meeting.