พื้นที่อาจเป็นข้อจำกัดของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ข้อจำกัดของเมืองกับภาคเกษตรไม่เหมือนกัน ในเมือง อาคารจำนวนมากมีพื้นที่หลังคาเหลือไม่มาก เพราะต้องใช้ร่วมกับงานระบบและพื้นที่สีเขียว ส่วนภาคเกษตร แม้จะมีพื้นที่มากกว่า แต่การนำพื้นที่เพาะปลูกไปทำโซลาร์ฟาร์มเพียงอย่างเดียวก็ทำให้พื้นที่ผลิตอาหารลดลง
Colored PV หรือแผงโซลาร์เซลล์หลากสีที่เนคเทค สวทช. พัฒนาร่วมกับพันธมิตร กำลังเข้าไปตอบโจทย์สองพื้นที่นี้ด้วยวิธีต่างกัน สำหรับอาคาร แผงสามารถเป็นส่วนหนึ่งของผนังและเปลือกอาคารเพื่อเพิ่มพื้นที่ผลิตไฟ ส่วนภาคเกษตร แผงถูกออกแบบให้แสงบางช่วงคลื่นส่องผ่านลงไปยังพืช ทำให้พื้นที่เดียวสามารถปลูกพืชและผลิตพลังงานควบคู่กัน พร้อมเชื่อมการผลิตไฟเข้ากับระบบฟาร์มอัจฉริยะและการวัดคาร์บอน
จากโจทย์ปตท. สู่ Colored PV ที่พัฒนาในไทย
Colored PV เริ่มต้นในปี 2556 จากโจทย์ของ ปตท. ที่ต้องการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้กับสถานีบริการน้ำมันรูปแบบ Community Mall ที่ชัยพฤกษ์ โดยต้องการให้ผู้ใช้บริการมองเห็นการใช้พลังงานสะอาดได้ ต่างจากแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปที่ติดตั้งอยู่บนหลังคา ทางเลือกที่มีอยู่ในตลาดเวลานั้นคือ BIPV หรือ Building Integrated Photovoltaics ซึ่งนำแผงโซลาร์เซลล์มาเป็นส่วนหนึ่งของอาคาร แต่ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่มาจากยุโรปและยอมให้แสงกับความร้อนผ่าน จึงไม่เหมาะกับสภาพอากาศร้อนชื้นของไทย
ดร.ณัฐพงษ์ บริรักษ์สันติกุล รองกรรมการผู้จัดการใหญ่บริหารองค์กรและความยั่งยืน บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) กล่าวว่า ปตท. และ สวทช. มีความร่วมมือด้านการวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ก่อนแล้ว จึงนำโจทย์ดังกล่าวมาต่อยอดเป็นแผงที่สามารถกันความร้อนและรังสี UV พร้อมมีสีสันหลากหลาย หลังพัฒนาต้นแบบสำเร็จ แผงถูกนำไปติดตั้งจริงที่สถานีบริการชัยพฤกษ์ ก่อนขยายไปยังสำนักงานใหญ่ ปตท. โรงคั่วกาแฟคาเฟ่อเมซอน จังหวัดพระนครศรีอยุธยา สถาบันนวัตกรรม ปตท. และร้านคาเฟ่อเมซอนใน สปป.ลาว
การพัฒนา Colored PV มีฐานจากงานวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ที่เนคเทคทำมาตั้งแต่ปี 2541 ดร.กอบศักดิ์ ศรีประภา นักวิจัยอาวุโส เนคเทค สวทช. กล่าวว่า ต้นแบบรุ่นแรกสำเร็จในปี 2557 ใช้โครงสร้างกระจกประกบทั้งด้านหน้าและด้านหลัง โดยแทรกชั้นพอลิเมอร์สีไว้ตรงกลาง ต่อมาเนคเทคร่วมกับบริษัท โซลาร์ตรอน จำกัด (มหาชน) พัฒนารุ่นที่ 2 และ 3 เปลี่ยนวัสดุด้านหลังจากกระจกเป็นพอลิเมอร์โปร่งใสเพื่อลดน้ำหนัก และออกแบบให้สามารถเลือกช่วงคลื่นแสงที่ส่องผ่านได้ จากเดิมที่มุ่งใช้งานกับอาคาร จึงขยายไปสู่พื้นที่เกษตรที่ต้องให้แสงผ่านลงไปยังพืช
รุ่นที่สองมีกำลังผลิต 125 วัตต์พีก ส่วนรุ่นที่ 3 ขยายขนาดแผงและวางเซลล์เต็มพื้นที่มากขึ้น ทำให้กำลังผลิตเพิ่มเป็น 330 วัตต์พีก พร้อมผ่านการรับรองมาตรฐาน มอก. ด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัย โดยเทคโนโลยีนี้เป็นองค์ความรู้และสิทธิบัตรของนักวิจัยไทย
เมื่อการพัฒนาขยายจากอาคารไปสู่การเกษตร โจทย์จึงขยับจากการพัฒนาเทคโนโลยีไปสู่การหาตลาดที่ Colored PV สามารถสร้างความแตกต่างได้ ปัทมา วงษ์ถ้วยทอง ประธานเจ้าหน้าที่บริหาร บริษัท โซลาร์ตรอน จำกัด (มหาชน) มองว่า ผู้ผลิตไทยมีขนาดการผลิตน้อยกว่าและมีต้นทุนสูงกว่า หากนำแผงไปแข่งขันด้านราคากับสินค้านำเข้าโดยตรงย่อมเสียเปรียบ โอกาสของ Colored PV จึงอยู่ที่การใช้งานเฉพาะทาง ทั้งการเป็นส่วนหนึ่งของอาคารและการใช้ร่วมกับพื้นที่เกษตร
“เราไม่ได้แข่งกับแผงนำเข้าด้วยราคา แต่ทำโซลูชันที่ให้รายได้สองทาง” ปัทมา กล่าว
เมื่อหลังคาเต็ม BIPV เปิดผนังอาคารผลิตไฟ
โอกาสของ Colored PV ในตลาดอาคารอยู่ตรงพื้นที่ที่แผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปเข้าไปใช้ได้จำกัด โดยเฉพาะอาคารที่ต้องการผลิตพลังงานเพิ่ม แต่ไม่เหลือพื้นที่บนหลังคามากพอ แนวทาง BIPV จึงนำแผงโซลาร์เซลล์มาเป็นส่วนหนึ่งของอาคาร ตั้งแต่ผนัง หน้าต่าง ไปจนถึงเปลือกอาคาร เพื่อเปลี่ยนพื้นที่เหล่านี้ให้ผลิตไฟฟ้าได้
ดร.ปรางค์ สรรพอาษา ผู้ช่วยผู้จัดการฝ่ายพัฒนาธุรกิจ บริษัท ไทยเซอิ (ไทยแลนด์) จำกัด กล่าวว่า อาคารสูงที่มีอายุเกิน 20 ปีมีมากกว่าร้อยละ 60 ขณะที่ดาดฟ้าของอาคารเหล่านี้มักมีทั้งงานระบบและพื้นที่สีเขียวอยู่แล้ว การเพิ่มแผงบนหลังคาจึงทำได้จำกัด ตัวอย่างจากไทยเซอิในญี่ปุ่นคือการปรับปรุงอาคารสำนักงานเก่า 2 หลังในเมืองโอซาก้า ซึ่งมีอายุมากกว่า 30 ปี ให้เป็นอาคารอนุรักษ์พลังงาน โดยใช้ BIPV เป็นทั้งส่วนบังแดดและเปลือกอาคาร มีทั้งแบบทึบและแบบโปร่งใสที่ยอมให้แสงผ่านร้อยละ 50
แม้ BIPV จะผลิตไฟได้น้อยกว่าแผงบนหลังคาที่วางในมุมเหมาะสม แต่ข้อได้เปรียบคือสามารถนำพื้นที่ซึ่งเดิมผลิตไฟไม่ได้มาใช้ผลิตพลังงาน และในบางรูปแบบสามารถติดตั้งแทนกระจกในกรอบเดิมได้โดยไม่ต้องสร้างโครงสร้างใหม่ทั้งหมด การเพิ่มกำลังผลิตไฟฟ้าของอาคารจึงไม่จำเป็นต้องพึ่งพื้นที่บนหลังคาเพียงอย่างเดียว
เมื่อจะนำแนวทางเดียวกันมาใช้ในประเทศไทย คำถามคือรูปแบบการติดตั้งที่ใช้ในประเทศอื่นจะเหมาะกับสภาพภูมิอากาศร้อนชื้นของไทยเพียงใด ไทยเซอิจึงร่วมกับ สวทช. โดยเอ็นเทคและเนคเทค นำ BIPV จากญี่ปุ่นมาติดตั้งเป็นอาคารทดสอบที่อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย เพื่อศึกษาทิศทางการติดตั้งที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุด ขณะที่ Colored PV เองยังมีโจทย์ด้านประสิทธิภาพ เพราะการนำแผงไปใช้เป็นผนังอาคารอาจต้องติดตั้งในแนวตั้ง 90 องศา ต่างจากมุมประมาณ 14 องศาที่เหมาะกับการรับแสงของแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป
นอกจากประสิทธิภาพแล้ว ต้นทุนเป็นเงื่อนไขสำคัญต่อการเข้าสู่ตลาด ดร.ปรางค์ ระบุว่า ความสนใจต่ออาคารประหยัดพลังงานมีอยู่แล้ว แต่ BIPV ที่นำเข้ายังมีราคาสูง ทำให้ระยะเวลาคืนทุนอาจไม่จูงใจสำหรับตลาดไทย ไทยเซอิจึงทำงานร่วมกับ สวทช. เพื่อหาแนวทางผลิตในประเทศ ลดต้นทุน และรองรับการนำผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในไทยไปใช้ในโครงการก่อสร้างทั้งในประเทศไทยและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
แม้ต้นทุนยังเป็นข้อจำกัด แต่ความต้องการเพิ่มพื้นที่ผลิตพลังงานในอาคารมีอยู่แล้ว ดร.ณัฐพงษ์ ระบุว่า กลุ่มลูกค้าที่ ปตท. มองไว้มีทั้งอาคารสำนักงานและโรงงานอุตสาหกรรม โดยเฉพาะโรงงานของบริษัทต่างชาติที่ตั้งฐานการผลิตในประเทศไทยและส่งสินค้าไปยุโรปหรืออเมริกา ซึ่งต้องลดคาร์บอนฟุตพรินต์ตามข้อกำหนดของตลาดปลายทาง แต่บางแห่งติดตั้งโซลาร์เซลล์บนหลังคาจนไม่เหลือพื้นที่เพียงพอ Colored PV จึงเป็นทางเลือกในการนำพื้นที่ส่วนอื่นของอาคารมาใช้ผลิตพลังงานเพิ่มเติม
Agrivoltaics ใช้พื้นที่เดียวผลิตอาหารและพลังงาน
หากข้อจำกัดของอาคารคือพื้นที่ติดตั้งไม่เพียงพอ โจทย์ของภาคเกษตรกลับเป็นว่าจะผลิตพลังงานอย่างไรโดยไม่เสียพื้นที่ผลิตอาหาร ประเทศไทยมีพื้นที่เกษตรประมาณร้อยละ 40 ของพื้นที่ประเทศ ขณะที่โซลาร์ฟาร์มแบบเดิมถูกตั้งคำถามเรื่องการนำพื้นที่ทำกินไปใช้ผลิตไฟฟ้า แนวคิด Agrivoltaics จึงนำการผลิตพลังงานมาอยู่ร่วมกับการเกษตรบนพื้นที่เดียวกัน แทนการเลือกใช้พื้นที่เพื่อกิจกรรมใดกิจกรรมหนึ่ง
การทำให้สองกิจกรรมอยู่ร่วมกันได้ทำให้แผงโซลาร์เซลล์ต้องถูกออกแบบต่างจากแผงทั่วไป ศศิวิมล ทรงไตร ผู้ช่วยวิจัยอาวุโส เนคเทค สวทช. อธิบายว่า แผงทั่วไปวางเซลล์เต็มพื้นที่เพื่อผลิตไฟ แต่แผงสำหรับการเกษตรต้องลดจำนวนเซลล์บางส่วนเพื่อเปิดพื้นที่ให้แสงส่องผ่านลงไปยังพืช พร้อมเลือกช่วงคลื่นแสงให้เหมาะกับพืชแต่ละชนิด ผลิตไฟต่อแผงจึงลดลง ขณะที่พื้นที่ใต้แผงได้รับประโยชน์จากการลดความร้อนสะสมและการระเหยของน้ำในดิน การออกแบบจึงต้องหาสมดุลระหว่างแสงที่พืชต้องการกับจำนวนเซลล์ที่ใช้ผลิตไฟ รวมถึงทิศทาง เงาที่เกิดขึ้นในแต่ละฤดูกาล และความสูงของแผง
ผลทดสอบของทีมวิจัยเริ่มแสดงให้เห็นว่าพืชแต่ละชนิดตอบสนองต่อแสงที่ผ่านแผงแตกต่างกัน กระเจี๊ยบแดงที่ปลูกใต้แผงสีแดงให้ดอกสมบูรณ์และใหญ่กว่าการปลูกทั่วไป ผักบุ้งใต้แผงสีน้ำเงินมีลำต้นสูงและอวบกว่าการปลูกกลางแจ้งและใต้แผงทึบ ส่วนผำหรือไข่น้ำที่เลี้ยงใต้แผงสีแดงและสีน้ำเงินมีน้ำหนักสดและโปรตีนสูงขึ้นเมื่อเทียบกับเงื่อนไขปกติ ขณะที่ผักโขมยังอยู่ระหว่างการทดสอบ โดยผลเบื้องต้นพบว่าเจริญเติบโตดีและมีคุณค่าทางอาหารสูง
ผลที่ได้จึงนำไปสู่โจทย์วิจัยต่อว่า พืชแต่ละชนิดควรใช้แผงสีใด ต้องการช่วงคลื่นแสงแบบใด และความต้องการแสงเปลี่ยนไปอย่างไรในแต่ละช่วงการเติบโต รวมถึงต้องออกแบบโครงสร้างและความสูงของแผงอย่างไรให้สามารถใช้พื้นที่ด้านล่างทำการเกษตรได้สะดวก การนำ Colored PV ไปใช้ในภาคเกษตรจึงต้องออกแบบให้เหมาะกับสิ่งที่จะผลิตในแต่ละพื้นที่ ไม่ใช่ใช้แผงรูปแบบเดียวกับพืชทุกชนิด
ขอบเขตการใช้พื้นที่ร่วมกันไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะการปลูกพืช รศ.ดร.พิสิษฏ์ มณีโชติ อาจารย์วิทยาลัยพลังงานทดแทนและสมาร์ตกริดเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยนเรศวร มองว่า สามารถขยายไปสู่ปศุสัตว์และประมงได้ โดยยกตัวอย่างการเลี้ยงแพะใต้โซลาร์ฟาร์มเพื่อช่วยจัดการหญ้า ลดค่าตัดหญ้าและลดความเสียหายของแผงจากสะเก็ดหิน รวมถึงการใช้แผงโปร่งแสงกับพื้นที่เลี้ยงปลาเพื่อควบคุมอุณหภูมิน้ำ แนวทางนี้ทำให้พื้นที่เดียวสามารถรองรับทั้งการผลิตพลังงานและกิจกรรมทางการเกษตรในรูปแบบที่แตกต่างกันได้
เชื่อม Colored PV กับ Smart Farm และการวัดคาร์บอน
การนำ Colored PV มาใช้ในภาคเกษตร ไม่ได้จบที่การเลือกแสงให้เหมาะกับพืชและผลิตไฟฟ้าในพื้นที่เดียวกัน แต่พลังงานที่ได้ยังสามารถนำกลับมาใช้กับระบบจัดการฟาร์ม นริชพันธ์ เป็นผลดี หัวหน้าทีมวิจัยเทคโนโลยีเกษตรดิจิทัล เนคเทค สวทช. กล่าวว่า ไฟฟ้าจากแผงสามารถจ่ายให้เซนเซอร์ IoT ระบบควบคุม HandySense ปั๊มน้ำ ระบบให้อาหาร และระบบระบายอากาศ ทำให้พลังงานที่ผลิตได้ถูกนำกลับมาใช้ในกระบวนการผลิตโดยตรง
ในมุมของ ดร.อัมพร โพธิ์ใย หัวหน้าทีมวิจัยเทคโนโลยีและนวัตกรรมการลดคาร์บอน เนคเทค สวทช. จุดตั้งต้นควรอยู่ที่การเพิ่มประสิทธิภาพของ Smart Farm แล้วจึงเลือกเทคโนโลยีเข้ามาแก้ปัญหา Colored PV เป็นหนึ่งในทางเลือกที่ช่วยลดแสงและอุณหภูมิให้เหมาะกับการเพาะปลูก ขณะเดียวกันก็ผลิตไฟฟ้าให้กับระบบภายในฟาร์ม การประเมินความคุ้มค่าจึงต้องดูผลที่เกิดขึ้นกับการผลิตทางการเกษตรควบคู่กับพลังงานที่ได้ ไม่ใช่พิจารณาจากจำนวนหน่วยไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว
เมื่อมองทั้งฟาร์มเป็นระบบเดียวกัน ข้อมูลจากกระบวนการผลิตยังนำไปใช้วัดผลด้านคาร์บอนได้ ทีมวิจัยจึงนำแพลตฟอร์ม Acamp ซึ่งคำนวณคาร์บอนฟุตพรินต์อัตโนมัติ มาทำงานร่วมกับ Colored PV และ HandySense เพื่อรวบรวมข้อมูลพลังงานและข้อมูลการผลิต ทำให้เกษตรกรสามารถเห็นทั้งต้นทุนต่อหน่วยผลผลิตและระดับการลดก๊าซเรือนกระจก
ดร.อัมพรอธิบายว่า อุณหภูมิและแสงที่สูงขึ้นมีผลต่อการใช้น้ำและปุ๋ยของพืช หากพืชไม่สามารถใช้ปัจจัยการผลิตเหล่านี้ได้เต็มที่ คาร์บอนฟุตพรินต์จากน้ำและปุ๋ยที่ใช้ก็เพิ่มขึ้น การใช้ Colored PV ช่วยลดอุณหภูมิและการสูญเสียน้ำ เมื่อข้อมูลส่วนนี้ถูกนำมาคำนวณร่วมกับข้อมูลการผลิต จึงสามารถประเมินคาร์บอนฟุตพรินต์ของผลผลิต และนำไปสู่การผลิตสินค้าเกษตรคาร์บอนต่ำได้
การวัดคาร์บอนไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะภาคเกษตร ระบบเดียวกันสามารถนำไปใช้กับอาคาร โดยเชื่อมข้อมูลพลังงานจาก Colored PV เข้ากับ Acamp เพื่อประเมินและแสดงผลการลดคาร์บอน ดร.ณัฐพงษ์ กล่าวว่า หากนำการผลิตพลังงาน การจัดการระบบไฟฟ้า AI และการคำนวณคาร์บอนมาทำงานร่วมกัน ก็จะทำให้การใช้ Colored PV เป็นส่วนหนึ่งของการจัดการพลังงานและการลดคาร์บอนของอาคารในภาพรวม
ขยายสู่ตลาดยังติดโจทย์ต้นทุนเงินทุนและนโยบาย
แม้ Colored PV จะพัฒนามาถึงการใช้งานจริงหลายรูปแบบ แต่การขยายตลาดยังมีข้อจำกัดเรื่องต้นทุน โดยเฉพาะภาคเกษตรที่เกษตรกรอาจไม่มีเงินลงทุนติดตั้งระบบตั้งแต่ต้น การนำเทคโนโลยีไปใช้ในวงกว้างจึงต้องมีทั้งรูปแบบการลงทุนที่เกษตรกรเข้าถึงได้ ตลาดรองรับผลผลิต และทางเลือกสำหรับไฟฟ้าที่ผลิตได้เกินความต้องการภายในฟาร์ม
แนวทางหนึ่งที่ถูกเสนอคือให้นักลงทุนรับภาระเงินลงทุนในระบบ แล้วแบ่งรายได้กับเกษตรกร หรือใช้สัญญา Build-Operate-Transfer (BOT) ระยะ 15-20 ปี ก่อนโอนระบบให้เกษตรกรเมื่อครบสัญญา วิธีนี้ทำให้เกษตรกรยังสามารถเพาะปลูกใต้แผงและมีส่วนแบ่งรายได้จากไฟฟ้า ต่างจากโซลาร์ฟาร์มที่นักลงทุนเช่าพื้นที่และเกษตรกรได้รับเพียงค่าเช่า โดยเงินลงทุนอาจเชื่อมกับกองทุน ESG ส่วนการใช้ Colored PV กับอาคารในรูปแบบบริการด้านพลังงานสามารถเข้าถึงแหล่งเงินทุนสีเขียวได้
สำหรับเกษตรกรที่ต้องการลงทุนด้วยตัวเอง มีข้อเสนอให้มีสินเชื่อดอกเบี้ยต่ำเพื่อช่วยให้เข้าถึงเทคโนโลยี แต่เงินลงทุนเป็นเพียงต้นทาง เพราะหลังจากติดตั้งแล้วต้องมีตลาดรองรับผลผลิตที่เกิดขึ้นจากระบบด้วย การขยาย Agrivoltaics ไปถึงเกษตรกรจึงต้องพิจารณาทั้งความสามารถในการลงทุนและตลาดปลายทางควบคู่กัน
ไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็ต้องมีทางออกเช่นกัน หากใช้ภายในฟาร์มแล้วยังเหลือ มีข้อเสนอให้กำหนดราคารับซื้อไฟส่วนเกินจาก Agrivoltaics เพื่อเพิ่มทางเลือกในการใช้ประโยชน์จากพลังงานที่ผลิตได้ พร้อมกับมาตรการสนับสนุนแผงที่ผลิตในประเทศ และการส่งเสริมโซลาร์เซลล์ในภาคเกษตรในลักษณะเดียวกับโครงการ Solar Rooftop ในครัวเรือน
โจทย์จากนี้จึงไม่ใช่เพียงการพัฒนาเทคโนโลยีต่อ แต่เป็นการสร้างเงื่อนไขให้คนสามารถนำเทคโนโลยีไปใช้ได้จริง ตั้งแต่เงินลงทุน ตลาดรองรับผลผลิต ไปจนถึงการใช้และขายไฟฟ้าที่ผลิตได้ เพราะเป้าหมายปลายทางของงานวิจัยไม่ได้อยู่ที่การมีต้นแบบ แต่อยู่ที่การนำผลงานไปใช้และเกิดประโยชน์กับภาครัฐ ภาคเอกชน และประชาชน
ข่าวอื่น ๆ ที่น่าสนใจ
GII 2026 ไทยขึ้นอันดับ 44 นวัตกรรมโลก ผลผลิตดีขึ้น แต่จุดอ่อนเดิมยังอยู่
เจษฎา สุขทิศ เปิด 3 Level สู่ AI Super User จากถาม AI สู่มีทีม Agent ทำงานแทน
