อุตสาหกรรม

พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแทนที่ถ่านหินได้หรือไม่? ใช่มันสามารถทำได้อย่างง่ายดาย

พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแทนที่ถ่านหินได้หรือไม่? ใช่มันสามารถทำได้อย่างง่ายดาย

Penallta colliery, South Wales [รูปภาพ: Chris Sampson, Flickr]

แม้จะประสบความสำเร็จทั้งหมดจากพลังงานหมุนเวียนที่เกิดขึ้นทั่วโลก แต่บางคนก็ยังชอบตั้งคำถามกับความสำเร็จนั้นโดยอาศัยข้อมูลที่มีตำหนิ

ยกตัวอย่างเช่นบทความล่าสุดของ John Petersen ในบทความที่เผยแพร่เมื่อสัปดาห์นี้บนเว็บไซต์ Investor Intel Petersen พูดถึงโรงไฟฟ้าที่ให้พลังงานไฟฟ้าที่เชื่อถือได้สม่ำเสมอและมีเสถียรภาพ การตรวจสอบการอ้างสิทธิ์อย่างใกล้ชิดแสดงให้เห็นว่าเขาไม่ซื่อสัตย์จริงๆ สำหรับการเริ่มต้นค่าใช้จ่ายโดยรวมนั้นสูงสำหรับเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณคำนึงถึงค่าใช้จ่ายแอบแฝงนั่นคือผลกระทบในทางลบที่มีต่อสิ่งแวดล้อมและต่อสุขภาพ ในปัจจุบันราคาตลาดไม่ได้คำนึงถึงต้นทุนที่กว้างขึ้นเหล่านี้ซึ่งเป็นสิ่งที่ Petersen ละเลยที่จะกล่าวถึง นอกเหนือจากค่าใช้จ่ายด้านสิ่งแวดล้อมเช่นการมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศผลกระทบของโรงไฟฟ้าถ่านหินต่อสุขภาพไม่เพียง แต่เปลี่ยนเป็นค่ารักษาพยาบาลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นจากชั่วโมงการทำงานที่หายไปเนื่องจากความเจ็บป่วย จีนรู้ดีถึงเรื่องนี้ด้วยเหตุนี้จึงพยายามที่จะเปลี่ยนโรงถ่านหินด้วยพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดกว่า

อีกประเด็นหนึ่งคือการพิจารณาว่าโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซนั้น ‘พึ่งพาได้’ จริงหรือไม่ เมตริกต้นทุนพลังงานตามระดับ (LCOE) มักใช้เมื่อพิจารณาต้นทุนและประสิทธิภาพโดยไม่คำนึงถึงปัจจัยด้านเวลาที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่ตรงกับความต้องการเช่นเวลาที่ใช้ในการออนไลน์หรือออฟไลน์หรือทางลาดขึ้นลงอย่างรวดเร็ว ถ่านหินและนิวเคลียร์ไม่สามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วได้และโดยทั่วไปแล้วจะใช้เวลาหนึ่งถึงสามวันในการเริ่มต้นและใช้เวลานานในการปิดตัวลง ซึ่งหมายความว่าพวกเขาไม่ได้มีประสิทธิภาพอย่างที่หลาย ๆ คนคิดเพราะพวกเขาไม่ยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่าพวกเขาต้องการการโหลดสูงสุดที่ยืดหยุ่นและสถานีไฟฟ้าระดับกลางที่ยืดหยุ่นเล็กน้อยเพื่อรองรับพวกเขาเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป

สถานีไฟฟ้าใน East Midlands สหราชอาณาจักร [ภาพ: Ben Sutherland, Flickr]

เทคโนโลยีหมุนเวียนไม่ต่อเนื่องเช่นลมและแสงอาทิตย์จะเสียเปรียบทางเศรษฐกิจเนื่องจากต้นทุนเงินทุนสูง แต่ต้นทุนเชื้อเพลิงเป็นศูนย์ นอกจากนี้ต้นทุนเงินทุนยังลดลงตลอดเวลาโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับพลังงานแสงอาทิตย์และในสหราชอาณาจักรไฟฟ้าที่ผลิตโดยลมบนบกนั้นถูกที่สุด ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บก็ลดลงเช่นกัน

Mr Petersen ยังไม่ได้กล่าวถึงก๊าซชีวภาพที่ผลิตโดยการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่โรงบำบัดน้ำเสียและการแปรรูปเศษอาหารซึ่งอาจช่วยทดแทนก๊าซธรรมชาติเป็นวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับพลังงานสำรอง

ตามรายงานสรุปโดย Mark Diesendorf ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2015 สำหรับ Energy Science Coalition ระบุว่ารัฐเซาท์ออสเตรเลียสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 39 เปอร์เซ็นต์ของการใช้ไฟฟ้าต่อปีจากพลังงานหมุนเวียนในปี 2014 โดย 33 เปอร์เซ็นต์มาจากลมและ 6 เปอร์เซ็นต์ จากแสงอาทิตย์ สิ่งนี้ทำให้รัฐต้องปิดสถานีถ่านหินของพวกเขาเพราะซ้ำซ้อน นอกจากนี้ยังมีหลายครั้งที่รัฐเซาท์ออสเตรเลียพบว่าตัวเองสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือโดยใช้พลังงานหมุนเวียนและก๊าซร่วมกันโดยมีการนำเข้าเพียงเล็กน้อยจากวิกตอเรีย

ในเยอรมนีรัฐเมคเลนบูร์ก - ฟอร์พอมเมิร์นและชเลสวิก - โฮลชไตน์ดำเนินการโดยใช้พลังงานหมุนเวียน 100 เปอร์เซ็นต์ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากฟาร์มกังหันลมและไม่ต้องพึ่งพาสถานีไฟฟ้า นักวิจารณ์บางคนอ้างว่ารัฐเหล่านั้นอาศัยพลังงานที่นำเข้าโดยสายส่งจากสถานีไฟฟ้า baseload ที่อื่น แต่จากข้อมูลของ Mr Diesendorf การนำเข้าเหล่านี้มีน้อยมาก นอกจากนี้เขายังชี้ให้เห็นว่าในประเทศที่แยกตัวออกจากเพื่อนบ้านอย่างสิ้นเชิงเช่นออสเตรเลียหรือเกือบจะโดดเดี่ยวเช่นสหรัฐอเมริกาการจำลองเครือข่ายไฟฟ้าด้วยคอมพิวเตอร์ทุกชั่วโมงโดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดมีสัดส่วนสูงถึง 80 เปอร์เซ็นต์ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ต่อปี ให้การยืนยันระบบพลังงานหมุนเวียนว่าทำงานได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานพื้นฐาน

ฟาร์มกังหันลมใน Lanarkshire สกอตแลนด์ [ภาพ: Ross Goodman, Flickr]

ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ได้จำลองเครือข่ายพลังงานหมุนเวียน 80-90 เปอร์เซ็นต์และพบว่ามีความเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์โดยระบุว่า:

“ การผลิตไฟฟ้าทดแทนจากเทคโนโลยีที่มีจำหน่ายทั่วไปในปัจจุบันร่วมกับระบบไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นเพียงพอที่จะจ่ายไฟฟ้าได้ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดของสหรัฐในปี 2593 ในขณะที่ตอบสนองความต้องการไฟฟ้าเป็นรายชั่วโมงในทุกภูมิภาคของสห รัฐ”

การศึกษาอื่น ๆ ก็ได้ข้อสรุปเช่นเดียวกันเช่นการสร้างแบบจำลองของตลาดไฟฟ้าแห่งชาติออสเตรเลียด้วยพลังงานหมุนเวียน 100 เปอร์เซ็นต์ที่เผยแพร่โดย Mark Diesendorf, Ben Elliston และ Iain McGill ในปี 2013 และ 2014 การศึกษานี้ใช้เทคโนโลยีที่มีจำหน่ายทั่วไปและความต้องการจริง และข้อสรุปได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาอื่น ๆ ที่ดำเนินการในยุโรป

ดูเพิ่มเติม: UCR พัฒนาแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

นอกจากนี้ Diesendorf ยังชี้ให้เห็นว่าความผันผวนของลมและแสงอาทิตย์สามารถปรับสมดุลได้ด้วยเทคโนโลยีหมุนเวียนที่ยืดหยุ่นเช่นไฟฟ้าพลังน้ำกังหันก๊าซเชื้อเพลิงชีวภาพและพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์เข้มข้น (CST) ที่มีการจัดเก็บและการใช้เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ ที่หลากหลาย นอกจากนี้การกระจายลมและโซลาร์ฟาร์มในวงกว้างช่วยลดความผันผวนของผลผลิตทั้งหมด สายส่งและตัวเชื่อมต่อระหว่างกันยังสามารถกระจายไฟฟ้าหมุนเวียนได้อย่างกว้างขวางในขณะที่การจัดการความต้องการอย่างชาญฉลาดสามารถช่วยความน่าเชื่อถือได้

คริสเนลเดอร์ได้วิพากษ์วิจารณ์ว่าเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนไม่สามารถจัดหาได้เกินสองสามเปอร์เซ็นต์ในปี 2555 โดยชี้ไปที่เท็กซัสซึ่งถึงกระนั้นรัฐก็สามารถสร้างพลังงานลมบนบกได้มากกว่า 10 กิกะวัตต์ซึ่งเป็นการติดตั้งพลังงานลมที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐฯ .

สิ่งนี้น่าจะเพียงพอที่จะตอบโต้ข้อโต้แย้งของ Petersen เกี่ยวกับอำนาจเบสโหลด อย่างไรก็ตามจากนั้นเขาก็วิจารณ์อีกครั้งว่าผลกระทบที่ว่าการปิดโรงงานจุดสูงสุดส่งผลให้ต้นทุนไฟฟ้าสูงขึ้นซึ่งเพิ่มขึ้นอีกครั้งโดยทางอ้อมจากการที่สาธารณูปโภคที่จ่ายราคาพิเศษสำหรับพลังงานหมุนเวียน คาดว่าจะมีการวิพากษ์วิจารณ์ตามปกติของการอุดหนุนเช่นกัน

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ [รูปภาพ: David Goehring, Flickr]

ในประเด็นเหล่านี้ใช่เป็นความจริงอย่างไม่ต้องสงสัยว่าระบบสาธารณูปโภคกำลังประสบปัญหาเนื่องจากความนิยมที่เพิ่มขึ้นของพลังงานหมุนเวียนและการกระจายรุ่น ยกเว้นไม่ทั้งหมด ความจริงที่ยากของเรื่องนี้คือพวกเขาจะต้องปรับรูปแบบธุรกิจของพวกเขาเมื่อพลังงานหมุนเวียนเข้ามาในโลกออนไลน์มากขึ้น ประโยชน์ที่กว้างขึ้นของการเปลี่ยนแปลงนี้ ได้แก่ งานใหม่และการเติบโตและการกระตุ้นเศรษฐกิจ แต่ยังมีประโยชน์สำหรับระบบสาธารณูปโภคเช่นต้นทุนเชื้อเพลิงที่ลดลงและลดการสูญเสียระบบเกียร์ นอกจากนี้การสร้างแบบกระจายยังคงต้องส่งออกพลังงานไปยังกริดอย่างใดอย่างหนึ่งและระบบสาธารณูปโภคสามารถทำกำไรจากสิ่งนั้นได้เช่นเดียวกับการช่วยเหลือการรวมพลังงานหมุนเวียน สาธารณูปโภคยังสามารถลงทุนในโซลาร์บนดาดฟ้าการจัดหาเงินทุนสำหรับโครงการและเสนอไฟฟ้าหมุนเวียนให้กับลูกค้าซึ่งจะช่วยรักษาธุรกิจของตน

Petersen ยังวิจารณ์เศรษฐศาสตร์ของการจัดเก็บพลังงานในความคิดเห็นด้านล่างบทความของเขาว่าไม่ประหยัดโดยอ้างถึงรายงานของ Sandia ที่ล้าสมัยซึ่งตีพิมพ์ในปี 2010 อย่างไรก็ตามนักเทคโนโลยีและบล็อกเกอร์ Ramez Naam ชี้ให้เห็นว่าต้นทุนการจัดเก็บพลังงานลดลงจริง ๆ และเป็นเช่นนั้น เป็นเวลาอย่างน้อยยี่สิบปี Naam แสดงให้เห็นถึงสิ่งนี้โดยใช้กราฟง่ายๆในบล็อกของเขาซึ่งแสดงให้เห็นว่าปริมาณการจัดเก็บลิเธียมไอออนที่มีอยู่ในราคา $ 100 ได้เพิ่มขึ้นอย่างมากตั้งแต่ปี 1991 นอกจากนี้แบตเตอรี่แบบไหลเริ่มเข้าสู่ตลาด แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถใช้งานได้ 5,000+ รอบและของเหลวในแบตเตอรี่สามารถเปลี่ยนได้ทำให้สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่ได้โดยเสียค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยในการติดตั้งแบตเตอรี่ใหม่