บทความด้านพลังงาน

          ระบบกักเก็บพลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่เป็นปัจจัยสำคัญในการขับเคลื่อนด้านพลังงานควบคู่กับการใช้พลังงานจากโซล่าร์และลม เพื่อมุ่งสู่เป้าหมายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net-Zero Greenhouse Gas Emission) โดยจากโมเดลการพยากรณ์ของ BloombergNEF พบว่า หากโลกต้องการบรรลุเป้าหมายดังกล่าวภายในปี 2050 จำเป็นต้องมีการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์และลมเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนั้นยังจำเป็นต้องติดตั้งแบตเตอรี่จำนวน 722 GW ในปี 2030 และมากถึง 2,800 GW ในปี 2050 ดังแสดงในรูปที่ 1

 

รูปที่ 1 กำลังการผลิตติดตั้งสะสมเพื่อมุ่งสู่เป้าหมาย Net-Zero Greenhouse Gas Emission ในปี 2050

ที่มา BloombergNEF

 

          คาดว่าแบตเตอรี่ที่ติดตั้งภายในบ้านอยู่อาศัย (Residential Battery Energy Storage) จะเป็นส่วนขับเคลื่อนที่สำคัญในการบริหารจัดการความต้องการใช้ไฟฟ้าตามบ้านอยู่อาศัยอย่างยืดหยุ่นร่วมกับการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์บนหลังคาที่มีแนวโน้มเติบโตขึ้นอย่างมากทั้งในปัจจุบันและอนาคต

รูปที่ 2 หลักการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าที่มีโซล่าร์คู่กับแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัย

ที่มา IRENA Innovation Landscape

 

หลักการใช้งานแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ตามบ้านอยู่อาศัย

          เนื่องจากพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของบ้านอยู่อาศัยเกิดขึ้นในช่วงเช้าและช่วงเย็น โดยหากไม่มีใครอยู่บ้าน จะไม่มีการใช้ไฟฟ้าในช่วงระหว่างวัน ดังนั้นหากติดตั้งแผงโซล่าร์เพื่อผลิตไฟฟ้าอาจไม่เกิดความคุ้มค่าในการใช้งาน นอกจากนั้นหากไม่มีการรับซื้อไฟฟ้าส่วนเกินเข้าสู่ระบบ จะทำให้เกิดการสูญเสียไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นในส่วนนี้ ทางเลือกเพิ่มเติมนอกเหนือจากการขายไฟฟ้าคืนเข้าสู่ระบบ คือการติดตั้งแบตเตอรี่ซึ่งจะทำหน้าที่กักเก็บพลังงานส่วนเกินจากโซล่าร์ในช่วงกลางวัน และปล่อยพลังงานออกมาใช้ภายในบ้านในช่วงหัวค่ำซึ่งเป็นช่วงเวลาที่บ้านอยู่อาศัยส่วนใหญ่มีปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูง ซึ่งยังคงเป็นช่วงเวลา Peak ของอัตราตามช่วงเวลาของการใช้ หรือประเภท Time-of-Use (TOU) ส่งผลให้สามารถประหยัดค่าไฟ โดยหลักการใช้งานดังกล่าวแสดงในรูปที่ 3 ซึ่งแนวโน้มการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์จะได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในอนาคต เมื่อราคาของแบตเตอรี่ลดลง ปัจจุบันแบตเตอรี่สำหรับบ้านอยู่อาศัยโดยทั่วไปมีขนาด 5 kW/13.5 kWh ในขณะที่แบตเตอรี่ใช้งานสำหรับภาคธุรกิจ และอุตสาหกรรมโดยทั่วไปมีขนาด 2 MW/4 MWh

รูปที่ 3 หลักการบริหารจัดการพลังงานจากโซล่าร์คู่กับแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัย

ที่มา https://www.nea.org.uk/who-we-are/innovation-technical-evaluation/solarpv/solarpv-batteries/

          รูปที่ 4 แสดงถึงให้เห็นถึงพฤติกรรมการใช้งานโซล่าร์คู่กับบ้านอยู่อาศัยที่ติดตั้งแบตเตอรี่ ซึ่งพบว่าในช่วงเวลาเช้าจนถึงเที่ยงมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านน้อย ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าร์จะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ (Charging Mode) และในช่วงบ่ายที่มีปริมาณการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าร์ทั้งหมด ดังนั้นในช่วงบ่ายจึงไม่มีไฟฟ้ากักเก็บในแบตเตอรี่ แต่ในช่วงเย็นจนถึงค่ำซึ่งมีปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของบ้านตัวอย่าง จะดึงพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ออกมาใช้ (Discharging Mode) ส่งผลให้ลดการใช้ไฟฟ้าจากระบบ เรียกว่าเป็นการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์เพื่อใช้เอง (Solar Self-Consumption) แบบบูรณาการ เกิดการประหยัดค่าไฟฟ้า ซึ่งการใช้งานแบตเตอรี่สำหรับบ้านอยู่อาศัย จะไม่ทำให้ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ไม่เกิดผลกระทบต่อความสะดวกสบายในการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านแต่อย่างใด เนื่องจากแบตเตอรี่จะถูกตั้งโปรแกรมให้ทำงานอัดประจุและคายประจุโดยอัตโนมัติ

 

รูปที่ 4 พฤติกรรมการอัดประจุและคายประจุของแบตเตอรี่ในแต่ละช่วงเวลาของบ้านตัวอย่าง

ที่มา IRENA Innovation Landscape และ https://www.nea.org.uk/who-we-are/innovation-technical-evaluation/solarpv/solarpv-batteries/

      

          เมื่อติดตั้งแบตเตอรี่ที่บ้าน จะทำให้เกิดการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากโซล่าร์ (Solar Self-Consumption) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยในรูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการติดตั้งแบตเตอรี่สำหรับบ้านขนาดปานกลางที่มีการใช้ไฟฟ้าระหว่าง 3,000 – 3,499 หน่วยต่อปี และติดแผงโซล่าร์ที่ผลิตไฟฟ้า 2,700 – 2,999 หน่วยต่อปี จะทำให้สามารถเพิ่มปริมาณการใช้ไฟฟ้าโซล่าร์จาก 20-30% (กรณีไม่มีแบตเตอรี่) เพิ่มขึ้นเป็นสูงกว่า 70% กรณีติดแบตเตอรี่ขนาด 6 kWh และหากเพิ่มขนาดแบตเตอรี่ให้มากกว่านี้ ก็จะไม่ส่งผลให้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

 

รูปที่ 5 เปอร์เซ็นต์การใช้ไฟฟ้าจากการติดตั้งแบตเตอรี่ที่บ้านคู่กับโซล่าร์เมื่อเทียบกับขนาดแบตเตอรี่

ที่มา https://www.nea.org.uk/who-we-are/innovation-technical-evaluation/solarpv/solarpv-batteries/

 

ผลกระทบจากโซล่าร์หากไม่มีแบตเตอรี่

          การผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์ในช่วงกลางวันที่เพิ่มขึ้นอย่างมากส่งผลให้ความต้องการใช้ไฟฟ้าจากระบบในช่วงกลางวันลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์อยู่ในระดับที่สูงมาก จะเกิดปรากฎการณ์ที่ความต้องการใช้ไฟฟ้าจากระบบในช่วงกลางวันลดต่ำลงมาก และจะเพิ่มขึ้นอย่างมากอีกครั้งในช่วงเวลาเย็นและกลางคืนที่ไม่มีแสงแดด ซึ่งรูปแบบความต้องการใช้ไฟฟ้านี้ถูกเรียกว่ากราฟรูปเป็ด หรือ “Duck Curve” ดังแสดงในรูปที่ 6 ซึ่งเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นแล้วในมลรัฐฮาวาย และแคลิฟอร์เนีย ในประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีการติดตั้งแผงโซล่าร์ในปริมาณมากเนื่องจากเป็นมลรัฐที่มีแสงแดดมากตลอดทั้งปี และทางตอนใต้ของออสเตรเลีย รวมถึงในวันที่แดดดีในประเทศเนเธอร์แลนด์ และสเปน เป็นต้น ส่งผลให้ความต้องการใช้ไฟฟ้าจากระบบลดลงอย่างมากในช่วงเวลากลางวันเนื่องจากมีการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์เพื่อใช้เองมากขึ้น ทำให้เกิดความท้าทายในการบริหารจัดการโครงข่ายไฟฟ้า แนวทางหนึ่งในการแก้ไขปัญหาดังกล่าว คือการใช้กลไกการกำหนดอัตราค่าไฟฟ้าให้เหมาะสมกับแต่ละช่วงเวลาเพื่อจูงใจให้ผู้ใช้ไฟฟ้าเกิดการปรับเปลื่ยนพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้า เช่น Peak Pricing หรือ Time-of-Use เป็นต้น โดยแบตเตอรี่สามารถเข้ามามีส่วนร่วมให้ผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถบริหารจัดการการใช้ไฟฟ้าในภาคครัวเรือนให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งจะส่งผลดีต่อการบริหารจัดการโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้ผู้ดูแลโครงข่ายไฟฟ้าลดหรือชะลอการลงทุนขยายระบบโครงข่าย

 

รูปที่ 6 พฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าในระบบกรณีที่มีการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าร์ในระดับสูงจนเกิดปรากฎการณ์ที่เรียกว่า “Duck Curve”

ที่มา BloombergNEF

 

การบริหารจัดการระบบไฟฟ้าด้วยแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์

          การติดตั้งแบตเตอรี่ภายในบ้านอยู่อาศัยถือว่าเป็นแบตเตอรี่ที่ติดตั้งภายหลังมิเตอร์ไฟฟ้า (Behind-the-Meter Battery: BTM) เพื่อเป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง และก่อให้เกิดการบริหารจัดการไฟฟ้าภายในบ้านคู่กับการผลิตไฟฟ้าโซล่าร์บนหลังคาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้สามารถลดค่าใช้จ่ายในบิลค่าไฟฟ้า นอกจากนั้นการติดตั้งแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัยก่อให้เกิดประโยชน์อย่างมากต่อการบริหารจัดการโครงข่ายระบบจำหน่ายไฟฟ้า โดยสามารถช่วยลดข้อจำกัดในการวางแผนและควบคุมระบบไฟฟ้าเพื่อรองรับการเชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้นของโซล่าร์และการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ตามบ้านอยู่อาศัย ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นมากในระบบจำหน่ายในอนาคต ยกตัวอย่างเช่น ในรัฐฮาวาย เนื่องจากเป็นรัฐที่อนุญาตให้ขายไฟฟ้าจากโซล่าร์ไหลย้อนกลับเข้าระบบได้ จึงส่งผลให้เกิดไฟย้อนกลับในช่วงกลางวันไปยังสถานีไฟฟ้าแรงสูงจำนวนมาก ดังนั้นหากมีนโยบายส่งเสริมให้มีการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ จะก่อให้เกิดการบูรณาการในด้านการผลิตและการใช้ไฟฟ้า (Supply and Demand Management) ในระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำได้เป็นอย่างดี

 

รูปที่ 7 หลักการของการติดตั้งแบตเตอรี่หลังมิเตอร์ไฟฟ้า (Behind-the-meter Battery)

ที่มา IRENA Innovation Landscape

 

          โดยทั่วไปแล้วการติดตั้งแบตเตอรี่สามารถติดตั้งได้ในหลายส่วนในห่วงโซ่อุตสาหกรรมไฟฟ้า เช่น ในระบบส่ง และระบบจำหน่ายไฟฟ้า รวมถึงที่โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน ซึ่งจะส่งผลดีอย่างมากต่อการควบคุมและบริหารจัดการ ก่อให้เกิดเสถียรภาพในระบบไฟฟ้า รวมถึงสามารถชะลอการลงทุนก่อสร้างหรือขยายระบบส่งและจำหน่ายไฟฟ้า ดังแสดงในรูปที่ 8

 

รูปที่ 8 ประโยชน์ของการติดตั้งแบตเตอรี่ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมไฟฟ้า

ที่มา BloombergNEF

 

          แบตเตอรี่ในสมัยก่อนมีความจุน้อยมาก เช่นขนาด 2 kWh แต่ปัจจุบันเนื่องจากเทคโนโลยีที่ดีขึ้น ทำให้แบตเตอรี่สามารถกักเก็บพลังงาน และจ่ายกำลังไฟฟ้าได้สูงขึ้น เช่น Tesla Powerwall 2 ใช้เทคโนโลยีลิเทียมไอออน (Lithium Ion) มีขนาด 5 kW/14 kWh ที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ภายในบ้านได้โดยตรง จึงสามารถเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ที่ต้องการไฟฟ้ามากได้โดยตรง เช่น เตาไฟฟ้า เครื่องทำน้ำอุ่น เป็นต้น นอกจากนั้นยังสามารถทำหน้าที่เป็นไฟสำรองให้กับอุปกรณ์ที่สำคัญภายในบ้านคล้ายกับระบบ UPS (Uninterruptible Power Supply) สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ นอกจากนั้นเป็นที่น่าสังเกตว่าแบตเตอรี่สมัยใหม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับระบบอินเตอร์เน็ตตลอดเวลาเพื่อให้สามารถอัพเดทซอฟต์แวร์ที่จำเป็นเพื่อควบคุมการทำงานแบตเตอรี่ได้อย่างต่อเนื่อง

 

รูปที่ 9 การติดตั้ง Tesla Powerwall เข้ากับแผงสวิตซ์ไฟฟ้าหลัก (Main Panel) ภายในบ้านอยู่อาศัย (กรณีใช้แบตเตอรี่เพื่อสำรองไฟฟ้าทั้งบ้าน)

ที่มา https://www.tesla.com/th_th/support/energy/powerwall/install/installation-process

 

กรณีศึกษาของการติตดั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ในต่างประเทศ

          ตลาดของการติดตั้งแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัยเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วในต่างประเทศ เนื่องจากรัฐบาลในหลายประเทศได้ออกมาตรการอุดหนุนด้านการเงินเพื่อรองรับการเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าของโซล่าร์ตามบ้านอยู่อาศัยที่มีแนวโน้มเติบโตขึ้นอย่างมาก ก่อให้เกิดความสามารถในการบริหารจัดการโครงข่ายไฟฟ้าอย่างยืดหยุ่น (Grid Flexibility) แต่อย่างไรก็ตาม แนวโน้มเหล่านี้ก็ยังมีความไม่แน่นอนสูง เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น เทคโนโลยีและคุณภาพของแบตเตอรี่ นโยบายสนับสนุนจากภาครัฐ และรูปแบบทางธุรกิจเชิงพาณิชย์ที่เป็นไปได้จากการใช้งานแบตเตอรี่ เช่น การลดรายจ่ายค่าไฟฟ้า การขายไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ เป็นต้น แต่อย่างไรก็ตามแนวโน้มของการติดตั้งแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัยในอนาคตน่าจะสดใส เนื่องจากราคาแบตเตอรี่มีแนวโน้มลดลง และหลายประเทศทั่วโลกน่าจะสนับสนุนให้มีการติดตั้งแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัยเพื่อให้สามารถบริหารจัดการไฟฟ้าคู่กับโซล่าร์บนหลังคา และรถ EV ในภาคครัวเรือนในอนาคตอันใกล้ นอกจากนั้นนโยบายรัฐที่สนับสนุนการรับซื้อไฟฟ้าส่วนเกินจากโซล่าร์ (Excess Capacity of Solar Power) ในรูปแบบ Feed-in Tariff (FiT) หรือระบบหักลบกลบหน่วย (Net-Metering) ในหลายประเทศที่กำลังจะทยอยสิ้นสุดลง ส่งผลให้ผู้ใช้ไฟฟ้าจำเป็นต้องติดตั้งแบตเตอรี่เพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์จากโซล่าร์อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด หรือผู้ใช้ไฟฟ้าบางส่วนมีความสนใจต้องการใช้แบตเตอรี่เพื่อเป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองภายในบ้าน

          BloombergNEF ได้สำรวจพบว่าสภาพตลาดของการติดตั้งแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัยทั่วโลกเติบโตขึ้นอย่างมากในช่วงปีที่ผ่านมา โดยกระจุกตัวอยู่ใน 5 ประเทศหลัก ได้แก่ เยอรมนี สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น อิตาลี และออสเตรเลีย ตามลำดับ โดยทั้ง 5 ประมาณคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 88% (ประมาณ 30 GWh) ของปริมาณการติดตั้งแบตเตอรี่สะสมทั่วโลกจนถึงสิ้นปี ค.ศ. 2023  โดยมีปัจจัยขับเคลื่อนสำคัญในประเทศเหล่านี้อันเนื่องมาจากสภาพเศรษฐกิจ และนโยบายรัฐในประเทศเหล่านี้ที่ต้องการส่งเสริมให้มีการติดตั้งแบตเตอรี่ เช่น มีการอุดหนุนค่าใช้จ่าย (Subsidy) การปล่อยเงินกู้ด้วยอัตราดอกเบี้ยพิเศษ การปรับลดอัตรารับซื้อไฟฟ้าจากโซล่าร์ในรูปแบบ FiT รวมถึงการออกระเบียบข้อบังคับต่างๆ ซึ่งช่วยให้ลดข้อจำกัดและทำให้ผู้ใช้ไฟฟ้าตัดสินใจติดตั้งแบตเตอรี่ง่ายขึ้น ถึงแม้ว่าต้นทุนราคาแบตเตอรี่ในปัจจุบันยังคงสูงก็ตาม

 

รูปที่ 10 ปริมาณการติดตั้งแบตเตอรี่สะสมทั่วโลก

ที่มา BloombergNEF

 

          ประเทศเยอรมนี ซึ่งเป็นประเทศแรกๆ ที่สนับสนุนการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ โดยเริ่มในปี 2013 รัฐบาลได้ออกโปรแกรมสนับสนุนค่าใช้จ่ายสำหรับการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ที่ติดตั้งใหม่ หรือที่มีอยู่เดิมตามบ้านอยู่อาศัย ที่มีขนาดไม่เกิน 30 kW ส่งผลให้เยอรมนีเป็นประเทศที่มีอัตราการการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์สูงที่สุดในโลก ที่อัตราสูงถึง 75% ในปี 2022 ถึงแม้ว่าในระยะหลังๆ การสนับสนุนจากรัฐบาลเริ่มลดลงหลัง แต่ประชาชนก็ยังคงเลือกที่จะติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์ตามบ้านอยู่อาศัย เนื่องจากหากใช้ไฟฟ้าจากโซล่าร์ จะสามารถประหยัดไฟฟ้าที่ซื้อจากระบบได้มากถึง 0.30 €/kWh ในขณะที่หากขายไฟฟ้าจากโซล่าร์คืนให้ระบบ จะได้รับเงินน้อยกว่า 0.05 €/kWh ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ขับเคลื่อนให้ผู้ใช้ไฟฟ้าเลือกที่จะติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์

          ประเทศสหรัฐอเมริกา ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ฟลอริดา และเท็กซัส เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ โดยในปี 2022 มีอัตราการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์อยู่ในช่วง 9-12% แต่อย่างไรก็ตามรัฐฮาวายมีอัตราการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์สูงที่สุดในอเมริกาซึ่งมากถึง 96% ถึงแม้ว่าตลาดจะมีขนาดเล็กกว่ารัฐอื่นก็ตาม เหตุผลที่ทำให้รัฐฮาวายมีสัดส่วนการติดตั้งแบตเตอรี่ภายในบ้านอยู่อาศัยสูงมาก เนื่องจากรัฐฮาวายจะรับซื้อไฟฟ้าส่วนเกิน (Excess Energy) จากโซล่าร์ตามบ้านอยู่อาศัยภายใต้เงื่อนไขที่ติดตั้งร่วมกับแบตเตอรี่เท่านั้น นอกจากนั้นรัฐฮาวายยังมีการสนับสนุนแบบมุ่งเป้าผ่านโครงการ Hawaii Battery Bonus ส่วนในรัฐแคลิฟอร์เนียได้มีการปรับเปลี่ยนนโยบายหักลบกลบหน่วยไฟฟ้าจากโซล่าร์ (Solar Net Metering) เรียกว่า NEM (Net Energy Metering) 3.0 เริ่มตั้งแต่ 14 เมษายน 2023 ส่งผลให้ราคารับซื้อไฟฟ้าคืนจากโซล่าร์เข้าสู่ระบบน้อยกว่าอัตราซื้อไฟฟ้าจากระบบประมาณ 75% เนื่องจากอ้างอิงต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่หลีกเลี่ยงได้ (Avoided Costs) ส่งผลให้หลักการของ NEM 3.0 คล้ายกับระบบ Net Billing ที่มีราคาซื้อไฟฟ้าและราคาขายไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยหากติดตั้งโซล่าร์เพียงอย่างเดียวจะใช้เวลาคืนทุน 8-10 ปี และหากติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์จะทำให้ระยะเวลาคืนทุนที่สั้นลง โดยในปี 2022 การขายไฟฟ้าจากโซล่าร์ในรัฐแคลิฟอร์เนียช่วงกลางวันจะได้รับเงินเฉลี่ย 0.17 $/kWh ในขณะที่หากขายไฟฟ้าจากโซล่าร์ในช่วงเย็นจะได้รับเงินเฉลี่ย 0.41 $/kWh จึงสร้างแรงจูงใจให้มีการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์เพื่อให้ขายไฟฟ้าจากโซล่าร์ในช่วงเย็นเพิ่มขึ้น นอกจากนั้นในรัฐแคลิฟอร์เนียได้ออกโปรแกรมจูงใจเพื่อให้เงินสนับสนุนการติดตั้งแบตเตอรี่ภาคครัวเรือนภายใต้โครงการ California Self-Generation Incentive Programm (SGIP) เป็นจำนวน 150-1,000 $/kWh

          สำหรับประเทศญี่ปุ่น การใช้งานแบตเตอรี่สำหรับภาคครัวเรือนมีสัดส่วนสูงกว่าการใช้งานสำหรับวัตถุประสงค์อื่นๆ เนื่องจากโปรแกรมอุดหนุนด้านการเงินมากถึง 37,000 ¥ (250 $)/kWh สำหรับการติดตั้งใหม่ นอกจากนั้นสัญญา FiT สำหรับรับซื้อโซล่าร์ภาคครัวเรือนญี่ปุ่นที่มีอายุสัญญา 10 ปี จะหมดลงในช่วงปี 2023-2030 ซึ่งหลังจากนั้นหากภาครัฐมีนโยบายสนับสนุนให้ขายไฟจากโซล่าร์คืนเข้าสู่ระบบ จะได้รับเงินค่าตอบแทนที่ลดลงมาก ส่งผลให้ผู้ใช้ไฟฟ้ามีแรงจูงใจเพื่อเพิ่มการใช้ไฟฟ้าจากโซล่าร์ด้วยตนเองให้มากขึ้นด้วยการใช้งานแบตเตอรี่

          ในประเทศจีน มีแนวโน้มการใช้งานแบตเตอรี่ภาคครัวเรือนที่แตกต่างจากประเทศอื่นๆ เนื่องจากปัจจัยด้านอัตราค่าไฟฟ้าภาคครัวเรือนที่ต่ำเพราะมีการอุดหนุนข้ามภาคส่วนจากผู้ใช้งานในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม ส่งผลให้ผู้ใช้ไฟฟ้าประเภทบ้านอยู่อาศัยจ่ายค่าไฟเฉลี่ยต่ำกว่า 530 หยวน (0.076 $) ต่อหน่วย ในช่วงไตรมาสแรกของปี 2023 ซึ่งเทียบเท่าประมาณ 50% ของค่าไฟเฉลี่ยของภาคครัวเรือนในอเมริกา และเท่ากับ 15% ของค่าไฟเฉลี่ยของภาคครัวเรือนในเยอรมนี นอกจากนั้นอัตราการเกิดไฟฟ้าดับในประเทศจีนก็ต่ำมาก ดังนั้นจากทั้งสองปัจจัยดังกล่าว ทำให้ภาคครัวเรือนในประเทศจีนไม่มีแรงจูงใจที่จะติดตั้งแบตเตอรี่ภายในบ้าน ยกเว้นหากมีนโยบายอุดหนุนด้านค่าใช้จ่ายในอนาคตเหมือนในประเทศอื่นๆ เพื่อให้เกิดความคุ้มค่าในการติดตั้งแบตเตอรี่

          BloombergNEF คาดการณ์ว่าในอนาคต สหรัฐอเมริกาจะมีอัตราการติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงอีก 5 ปีข้างหน้า เนื่องจากหลายๆ ปัจจัย เช่น ปัญหาด้านไฟฟ้าดับบ่อยครั้งในบางพื้นที่เนื่องจากสภาพอากาศที่มีความแปรปรวนมากขึ้น ดังนั้นการมีแบตเตอรี่ภายในบ้านเพื่อเป็นแหล่งไฟฟ้าสำรองจึงมีความสำคัญเพิ่มขึ้นสำหรับภาคครัวเรือน ประกอบกับราคาต้นทุนแผงโซล่าร์และแบตเตอรี่ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง ราคารับซื้อไฟฟ้าจากโซล่าร์เข้าระบบ (Solar Buyback Rate) ซึ่งทยอยลดลง การปรับเปลี่ยนอัตราและช่วงเวลาของอัตราค่าไฟฟ้าขายปลีกประเภทตามช่วงเวลาของการใช้ (Time-of-Use: TOU) การปรับเพิ่มอัตราเรียกเก็บค่าพลังไฟฟ้าสูงสุด (Demand Charge) และการเพิ่มอัตราจ่ายค่าชดเชยเพื่อปรับลดการใช้พลังงานไฟฟ้า (Demand Response) เป็นต้น

หลักการเลือกใช้งานแบตเตอรี่

          เนื่องจากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบันมีความหลากหลายมาก เช่น Lithium-Ion (Li-Ion), Nickel Manganese Cobalt (NMC), Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA) หรือ Lithium-Iron-Phosphate (LFP) เป็นต้น โดย BloombergNEF ได้ทำการศึกษาปัจจัย 5 ด้านเพื่อประกอบการพิจารณาในการเลือกแบตเตอรี่ คือ (1) ความจุไฟฟ้าต่อน้ำหนัก (Energy Density) (2) อายุการใช้งาน (Cycle Life) (3) ต้นทุนค่าใช้จ่าย (Cost) (4) ความเร็วในการอัดประจุไฟฟ้า (Charge Rate) และ (5) ความปลอดภัย (Safety) โดยได้วิเคราะห์ปัจจัยทั้ง 5 ด้านสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ในรูปแบบต่างๆ คือ แบตเตอรี่สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า (รถส่วนตัว รถเชิงพาณิชย์ รถบัส รถประเภท 2 และ 3 ล้อ) แบตเตอรี่ที่ติดตั้งอยู่กับที่ (ติดตั้งภายในโครงข่ายไฟฟ้า ใช้งานเชิงพาณิชย์ เช่น ตามอาคาร หรือโรงงานอุตสาหกรรม และใช้งานตามบ้านอยู่อาศัย) โดยพบว่าสำหรับแบตเตอรี่ตามบ้านอยู่อาศัย จำเป็นต้องคำนึงถึงเรื่องอายุการใช้งาน ราคา และความปลอดภัย เป็นสำคัญ ส่วนเรื่องน้ำหนัก และความเร็วในการอัดประจุไฟฟ้า จะไม่ใช่ปัจจัยที่สำคัญในการเลือกแบตเตอรี่สำหรับการใช้งานตามบ้าน แต่อย่างไรก็ตามสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ในรถ EV ปัจจัยเรื่องน้ำหนัก และความเร็วในการอัดประจุไฟฟ้า กลับมีความสำคัญที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษ

 

รูปที่ 11 ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อการเลือกใช้งานแบตเตอรี่สำหรับการใช้งานรูปแบบต่างๆ

ที่มา BloombergNEF

 

แนวโน้มราคาแบตเตอรี่

        BloombergNEF ได้ประเมินราคาแบตเตอรี่ประเภท Li-Ion ระหว่างปี 2020-2022 อยู่ในช่วงราคาประมาณ 140-150 $/kWh โดยราคาไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญจากแนวโน้มในช่วงก่อนปี 2020 เนื่องจากสงครามระหว่างรัสเซียและยูเครน ส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ รวมถึงความต้องการใช้แบตเตอรี่ที่ลดลงในช่วงการแพร่ระบาดของโควิด-19 และคาดการณ์ว่าในอนาคต ราคาแบตเตอรี่ประเภท Li-Ion จะลดลงไปที่ระดับ 124 $/kWh ในปี 2025 และ 77 $/kWh ในปี 2030 โดยในรูปที่ 12 แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มราคาแบตเตอรี่ประเภท Li-Ion ที่คาดว่าจะลดลงอย่างต่อเนื่อง โดยลดลงด้วยอัตรา 17% ต่อปี ในช่วงระหว่างปี 2010-2035

 

รูปที่ 12 แนวโน้มราคาแบตเตอรี่ประเภท Li-Ion

ที่มา BloombergNEF

         

          IRENA ได้ทำการประเมินแนวโน้มต้นทุนของแบตเตอรี่เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ซึ่งก็พบว่าต้นทุนราคาของแบตเตอรี่ทุกประเภทจะลดลงอย่างมากในอนาคต ดังแสดงในรูปที่ 13

 

รูปที่ 13 แนวโน้มต้นทุนของแบตเตอรี่เทคโนโลยีต่างๆ

ที่มา IRENA Innovation Landscape

 

          IRENA ได้ทำการเปรียบเทียบต้นทุนของแบตเตอรี่ 3 เทคโนโลยี (Lithium Ion, Lead-Acid, Advanced Lead) และการใช้งานในรูปแบบการติดตั้งหลังมิเตอร์ (Behind-the-Meter: BTM) ตามบ้านอยู่อาศัย (Residential) ภาคธุรกิจ (Commercial) และอุตสาหกรรม (Industrial) เพื่อลดค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าและเพิ่มเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าภายในสถานที่ใช้งาน ดังแสดงในรูปที่ 14

 

รูปที่ 14 การเปรียบเทียบต้นทุนเฉลี่ยของแบตเตอรี่เทคโนโลยีและการใช้งานรูปแบบต่างๆ ที่ติดตั้งหลังมิเตอร์

ที่มา IRENA Innovation Landscape

 

บทสรุป

          การตัดสินใจติดตั้งแบตเตอรี่สำหรับบ้านอยู่อาศัยขึ้นกับเหตุผลด้านการเงินเป็นสำคัญ เนื่องจากต้นทุนค่าใช้จ่ายในการติดตั้งยังคงสูงในปัจจุบัน หลายประเทศได้ออกนโยบายสนับสนุนด้านการเงินเพื่อกระตุ้นให้เกิดการสร้างตลาดสำหรับแบตเตอรี่ในภาคครัวเรือน กรณีผู้ใช้ไฟฟ้าเลือกใช้อัตราตามช่วงเวลา (TOU) ที่อัตราค่าไฟฟ้ามีความแตกต่างกันตามแต่ละช่วงเวลา จะส่งผลให้เกิดความต้องการในการบริหารจัดการการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านจากโซล่าร์และแบตเตอรี่ให้เหมาะสมเพื่อลดค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้า (Savings on Electricity Bills) หรือลดค่าพลังไฟฟ้าสูงสุด (Demand Charge Reduction) เป็นสำคัญ ทั้งนี้แบตเตอรี่ไม่จำเป็นต้องช่วยให้เกิดการประหยัดค่าไฟฟ้าหากอัตราค่าไฟฟ้าเป็นแบบคงที่ (Flat Retail Rate) ซึ่งจะไม่เกิดการจูงใจให้กักเก็บไฟฟ้าเพื่อไปใช้ในช่วงเวลาอื่น นอกจากนั้นผู้ใช้ไฟฟ้าที่เลือกจะติดตั้งแบตเตอรี่ อาจจะเนื่องจากปัจจัยอื่นเป็นสำคัญ เช่น ต้องการใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง (Backup Power) สำหรับระบบไฟฟ้าที่มีการเชื่อมต่อกับกริด (On Grid) เพื่อให้ระบบไฟฟ้าภายในบ้านมีเสถียรภาพมากขึ้น ในกรณีที่ไฟฟ้าจากระบบมีความไม่แน่นอนสูง อาจเนื่องจากภัยพิบัติทางธรรมชาติซึ่งส่งผลให้โครงข่ายไฟฟ้าชำรุดเสียหายบ่อยครั้ง เช่น แผ่นดินไหวในประเทศญี่ปุ่น และพายุทอร์นาโดในสหรัฐอเมริกา เป็นต้น หรือกรณีในพื้นที่ห่างไกลที่ระบบไฟฟ้ายังเข้าไม่ถึง (Off Grid) การติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโซล่าร์จะทำให้ผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถมีไฟฟ้าใช้อย่างต่อเนื่องแม้ในเวลากลางคืน หากกรณีผู้ใช้ไฟฟ้าต้องเพิ่มสัดส่วนการใช้ไฟฟ้าสีเขียวให้มากขึ้น การติดตั้งแบตเตอรี่ก็จะตอบโจทย์ให้เกิดการใช้ไฟฟ้าจากโซล่าร์ให้เต็มประสิทธิภาพมากขึ้น (Increased Self-Consumption)

 

 

รูปที่ 15 ฟังค์ชั่นการใช้งานของแบตเตอรี่ที่ติดตั้งหลังมิเตอร์

ที่มา IRENA Innovation Landscape

 

          การใช้งานแบตเตอรี่ในรูปแบบการติดตั้งหลังมิเตอร์ นอกจากจะมีประโยชน์ต่อผู้ใช้ไฟฟ้าแล้ว ยังก่อให้เกิดประโยชน์ต่อการบริหารจัดการระบบโครงข่ายไฟฟ้า โดยสามารถใช้ควบคุมความถี่ และแรงดันไฟฟ้าเพื่อเพิ่มเสถียรภาพระบบไฟฟ้า ช่วยชะลอการลงทุนก่อสร้างหรือขยายโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อตอบสนองต่อความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น (Peak Capacity Investment Deferral) การติดตั้งแบตเตอรี่คู่กับโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนที่มีความผันผวน เช่น ลม และโซล่าร์ ทำให้สามารถควบคุมการเดินเครื่องโรงไฟฟ้าให้มีความสม่ำเสมอมากขึ้น (Smoothing of VRE) ทั้งนี้จำเป็นต้องมีกฎระเบียบทางเทคนิคที่เหมาะสมเพื่อรองรับการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับระบบโครงข่ายไฟฟ้า รวมถึงมาตรฐานการติดตั้งและใช้งานเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการใช้งานแบตเตอรี่

          ดังนั้นการส่งเสริมให้ใช้งานแบตเตอรี่ในห่วงโซ่ธุรกิจไฟฟ้า รวมถึงภาคขนส่ง และอุตสาหกรรม ควบคู่กับมาตรการบริหารจัดการแบตเตอรี่ที่เหมาะสมหลังหมดอายุการใช้งาน (Battery Waste Management) จะส่งผลให้เกิดการบริหารจัดการระบบไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เป็นกลไกที่สำคัญสำหรับการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน (Energy Transition) ทำให้ประเทศมุ่งสู่เป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutrality) และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero Emissions) ได้เร็วขึ้น

 

ฝ่ายนวัตกรรมและพัฒนาการกำกับกิจการพลังงาน

สำนักงานคณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน

มกราคม 2567

ข้อมูลอ้างอิง    

Scaling the Residential Energy Storage Market, BloombergNEF, November 2023

Behind-the-Meter Batteries, Innovation Landscape Brief, IRENA 2019

https://www.nea.org.uk/who-we-are/innovation-technical-evaluation/solarpv/solarpv-batteries/

https://www.energysage.com/blog/net-metering-3-0/