Offshore Wind Power: Endless Energy Supply
“…..พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power คือ ฟาร์มกังหันลม Wind Farm ผลิตกำลังไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ในแหล่งน้ำ หรือน่านน้ำทะเลนอกชายฝั่ง ..”
ความเร็วลมนอกชายฝั่งทะเลออกไปที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับพลังงานลมบนบก Onshore Wind Power คือ ข้อได้เปรียบ .. ดังนั้น การผลิตกำลังไฟฟ้าของฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง จึงให้ปริมาณความจุสูงกว่าต่อหน่วยจำนวนกังหันที่ติดตั้งเทียบกับฟาร์มกังหันลมบนแผ่นดิน ..
พลังงานลมนอกชายฝั่งนั้น ต่างจากการใช้คำว่า “นอกชายฝั่ง Offshore” ทั่วไปในอุตสาหกรรมทางทะเล .. พวกมันถูกหมายรวมพื้นที่แหล่งน้ำชายฝั่ง เช่น ทะเลสาบ Lakes, ฟยอร์ด Fjords และพื้นที่ชายฝั่งที่มีกำบัง Sheltered Coastal Areas รวมทั้งพื้นที่เขตน้ำลึกในทะเล Deeper Water Area .. ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งส่วนใหญ่ ใช้กังหันลมแบบฐานรากตายตัว ในแหล่งน้ำค่อนข้างตื้น .. ในปี 2563 กังหันลมลอยน้ำ Floating Offshore Wind สำหรับน้ำลึกอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา และการใช้งาน แต่พวกมันมีแนวโน้มเติบโตด้วยความเร่งจากนี้ไป ..
Hywind Scotland เป็นฟาร์มกังหันลมผลิตกำลังไฟฟ้าเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลกที่ใช้กังหันลมลอยน้ำ Floating Wind Farm ติดตั้งอยู่ห่างจากเมือง Peterhead ในสกอตแลนด์ 29 กิโลเมตร หรือ 18 ไมล์ .. ฟาร์มกังหันลม Hywind มีขนาด 6 MW จำนวน 5 เครื่อง มีกำลังการผลิตรวม 30 MW ในน่านน้ำลึก ดำเนินการโดย Hywind Scotland Limited ซึ่งเป็นกิจการร่วมค้าของ Equinor 75% และ Masdar 25% ..
ข้อมูลในปี 2562 พบว่า กำลังผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลกอยู่ที่ 35.3 GW .. สหราชอาณาจักร 29 %, จีน 28 % และเยอรมนี 22 % คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 75 % ของกำลังการผลิตติดตั้งทั่วโลก .. โครงการ 1.2 GW Hornsea Project One ในสหราชอาณาจักร เป็นฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก .. โครงการอื่น ๆ ที่อยู่ในขั้นตอนการวางแผน ได้แก่ Dogger Bank ในสหราชอาณาจักร 4.8 GW และ Greater Changhua ในไต้หวัน 2.4 GW ..
ค่าใช้จ่ายของกังหันลมนอกชายฝั่งนั้น สูงกว่าค่าใช้จ่ายกังหันบนบกในอดีตที่ผ่านมา แต่ต้นทุนได้ค่อย ๆ ลดลงเป็น $78/MWh ในปี 2562 .. ปัจจุบันต้นทุนเริ่มต้นของพลังงานลมนอกชายฝั่งในยุโรป ลดลงมากจนสามารถแข่งขันกับแหล่งพลังงานอื่น ๆ ทั่วไปตั้งแต่ปี 2560 .. การผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานที่เป็นกังหันลมนอกชายฝั่งเติบโตมากกว่า 30 % ต่อปี ในทศวรรษที่ผ่านมา .. ตั้งแต่ปี 2020 หรือ พ.ศ.2563 เป็นตันมา พลังงานลมนอกชายฝั่ง ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของการผลิตกำลังไฟฟ้าในยุโรปตอนเหนือ Northern Europe แม้ว่าจะยังน้อยกว่า 1 % ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลกโดยรวมก็ตาม แต่พวกมัน คือ หนึ่งในแหล่งพลังงานทางเลือกสำคัญที่ส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด ..
ข้อได้เปรียบ ความท้าทาย และข้อค้นพบน่าสนใจเกี่ยวกับพลังงานลมนอกชายฝั่ง .. Advantages, Challenges & Key Findings of the Offshore Wind Power ..
สหรัฐฯ คือ ผู้เล่นยักษ์ใหญ่รายใหม่ในตลาด Offshore Wind Power .. ด้วยแรงผลักดันจากราคาพลังงานลมนอกชายฝั่งที่ลดลง ตัวอย่างในสหรัฐฯ ชาติเดียว พบว่า การดำเนินการของรัฐบาลกลาง และภาระผูกพันภาครัฐ ส่งผลให้กำลังผลิตไฟฟ้าพลังลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ เติบโตขึ้น 24% จากปีก่อนหน้า โดยปัจจุบันกำลังไฟฟ้าอย่างน้อย 35,324 MW อยู่ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนา ด้วยการติดตั้งโครงการนำร่อง Coastal Virginia Offshore Pilot ซึ่งผนวกรวมสองโครงการย่อย รวมเป็น 42 MW ในการดำเนินงาน ..
สำนักจัดการพลังงานมหาสมุทร The Bureau of Ocean Energy Management ได้สร้างพื้นที่พลังงานลมแห่งใหม่ 5 แห่งใน New York Bight ด้วยกำลังการผลิตรวม 9,800 MW ซึ่งคิดเป็นส่วนใหญ่ของการเติบโตของท่อส่งกำลังไฟฟ้า ในปี 2563 – 2564 .. โครงการ Vineyard Wind I ของแมสซาชูเซตส์ Massachusetts กลายเป็นโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่งเชิงพาณิชย์ที่ได้รับอนุมัติโครงการแรกในสหรัฐฯ ทั้งนี้ มีโครงการอีก 15 โครงการสำหรับท่อส่งกำลังไฟฟ้าพลังงานลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ ที่ถึงขั้นตอนการอนุญาตเรียบร้อยแล้ว และอีก 8 รัฐ ได้กำหนดเป้าหมายในการจัดหากำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งรวมเป็นจำนวน 39,298 MW ภายในปี 2573 ..
อย่างไรก็ตาม การติดตั้งกังหันลมนอกชายฝั่งทั่วโลก ในปี 2563 มีจำนวนทั้งสิ้น 5,519 MW .. ตลาดกังหันลมยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ขนาดของพวกมันใหญ่ขึ้น และใช้เสาสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์เฉลี่ยเกิน 150 เมตร และความจุของกังหันมากกว่า 7.5 MW .. แนวโน้มใหม่ยังเกิดขึ้นในปี 2563 รวมถึงความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งเพื่อผลิตไฮโดรเจนสะอาด Green Hydrogen .. กำลังไฟฟ้าจากพลังงานลมนอกชายฝั่งรูปแบบลอยน้ำ Floating Offshore Wind Energy ทั่วโลกเพิ่มขึ้นกว่าสามเท่าในปี 2563 เป็น 26,529 MW ..
ทรัพยากรลมนอกชายฝั่งมีอยู่อย่างมากมาย ลมนอกชายฝั่งมีศักยภาพที่จะให้พลังงานสะอาด และพลังงานหมุนเวียนในปริมาณมาก เพื่อตอบสนองความต้องการกำลังไฟฟ้าของเมืองตามแนวชายฝั่งของสหรัฐฯ ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ The National Renewable Energy Laboratory ประมาณการว่า ศักยภาพของทรัพยากรทางเทคนิคสำหรับลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ ชาติเดียว มีกำลังการผลิตไฟฟ้ามากกว่า 2,000 GW หรือ 7,200 Terawatt – Hours : TWh ต่อปีได้อย่างสบาย ..
กังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Turbines อาจถูกสร้างขึ้นเป็นเสาสูงมากได้ เพื่อที่จะเก็บทรัพยากรลมที่มีอยู่มากมายนอกชายฝั่ง พวกมันสามารถปรับขนาดได้สูงถึงหนึ่งเท่าครึ่งของความสูงของอนุสาวรีย์วอชิงตัน โดยมีใบมีดยาวเท่ากับสนามฟุตบอล ..
ส่วนประกอบระบบกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Components กำลังมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ พวกมันจะถูกขนส่งโดยเรือบรรทุกขนาดต่าง ๆ ช่วยลดความท้าทายด้าน Logistics บางประการที่ส่วนประกอบกังหันลมบนบก Land – Based Wind Components ต้องเผชิญ เช่น ถนนแคบ ทางลาดชัน เขาสูง หรืออุโมงค์ ส่วนประกอบเหล่านี้ ช่วยให้นักพัฒนากังหันลมนอกชายฝั่งสามารถสร้างกังหันขนาดใหญ่เท่าไรก็ได้ เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าให้ได้มากขึ้นอีก .. อย่างไรก็ตาม การทำงานในทะเลนั้น ท้าทายความสามารถของตัวมันเองอย่างมากด้วย ..
นอกจากในยุโรปเหนือ และในเอเชียแปซิฟิก เช่น จีน เกาหลี และญี่ปุ่นแล้ว .. อุตสาหกรรมพลังงานลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ พร้อมสำหรับการทะยานขึ้น โดยกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ US DOE ทำงานร่วมกับภาคอุตสาหกรรม และภาคการศึกษา เพื่อจัดการกับความท้าทายด้านการวิจัยที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ เช่น พายุเฮอริเคน Hurricanes และเพื่อทำความเข้าใจ และจัดการกับอุปสรรคด้านตลาด เช่น ผลกระทบสิ่งแวดล้อม ความท้าทายด้าน Logistics การกำหนดสถานที่ และการอนุญาต รวมทั้งการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน สุดท้าย กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ USDOE กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อสาธิตความเป็นไปได้สำหรับเทคโนโลยีกังหันลมรูปแบบใหม่ ๆ ในทะเลที่เหนือชั้นกว่า ..
ทั้งนี้ ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Farms ใช้สายเคเบิลใต้น้ำเพื่อส่งกำลังไฟฟ้าไปยังโครงข่ายระบบสายส่ง .. กำลังไฟฟ้าที่ผลิตโดยกังหันลมนอกชายฝั่งจะเดินทางกลับสู่พื้นดินผ่านระบบท่อส่งเคเบิลหลายชุดที่ฝังอยู่ใต้พื้นทะเล .. กำลังไฟฟ้าเหล่านี้ ถูกส่งผ่านศูนย์โหลดชายฝั่ง Coastal Load Centers ที่จัดลำดับความสำคัญว่า กำลังไฟฟ้าควรไปที่ใด และแจกจ่ายไปยังโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่บ้าน ครัวเรือน โรงเรียน ที่ทำงาน และโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมทั้งการส่งจ่ายพลังงานส่วนเกินไปเก็บไว้ในรูปแบบ Green Hydrogen หรือระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่บนกริดไฟฟ้าในพื้นที่ต่อไปพร้อมด้วย ..
ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่ง ได้แก่ ทรัพยากรลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Resources ส่วนใหญ่อยู่ในเขตน่านน้ำลึก .. แหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งส่วนใหญ่ประมาณ 60 % อยู่ในพื้นที่ที่น้ำลึกอย่างมากจนฐานรากเหล็กขนาดใหญ่ หรือโครงสร้างตาข่ายจับขึงที่ก้นทะเลไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้ .. ปัจจุบันโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่งของประเทศต่าง ๆ กำลังพัฒนาฐานรากที่หลากหลายซึ่งเหมาะกับสภาพที่ไม่ซ้ำกันในแต่ละพื้นที่ ..
อย่างไรก็ตาม ระบบกังหันลมนอกชายฝั่งสามารถลอยน้ำได้ .. บริษัทฯ หลายแห่งกำลังพัฒนาแพลตฟอร์มระบบกังหันลมนอกชายฝั่งที่เป็นนวัตกรรมแบบลอยตัวเพื่อใช้ในพื้นที่เขตน่านน้ำลึก .. แท่นลอยน้ำ 3 ประเภท ได้แก่ ทุ่นสปาร์ Spar – Buoy, แท่นเสริมแรง Tension Leg Platform และกึ่งดำน้ำ Semi – Submersible .. ทั้งนี้ ประมาณ 75 % ของโครงการ Offshore Wind Farms วางแผนเลือกที่จะใช้ ‘แพลตฟอร์มกึ่งใต้น้ำ Semi – Submersible Platforms’ ที่สะดวกในการติดตั้ง ปลอดภัย และทนทานต่อพายุในทะเลลึกมากกว่า ..
เปรียบเทียบข้อดี และข้อเสียของพลังงานลมบนบก Onshore Wind และพลังลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind ..
พลังงานลมทั้งบนบก และนอกชายฝั่ง ได้รับการคาดหมายว่า จะมีการเติบโตอย่างรวดเร็วในทศวรรษหน้า .. ดังนั้น การเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อดี และข้อเสียของพวกมัน รวมถึงวิธีการทำงาน การใช้งานในตลาดพลังงานทั่วโลก และสาเหตุที่พวกมันกำลังจะมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลก Global Energy Transition เป็นเรื่องสำคัญที่ต้องคำนึงถึง ..
ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง และบนบกทำงานอย่างไรนั้น .. ขั้นแรกเลย จะเป็นประโยชน์มากกว่า หากกลับไปสู่พื้นฐาน และอธิบายว่ากังหันลมทำงานอย่างไร ..
เมื่อพลังลมพัดผ่านไปหมุนใบมีดคาร์บอนไฟเบอร์กังหันลม Carbon – Fibre Blade บนตัวเครื่อง มอเตอร์จะหมุน ซึ่งจะแปลงพลังงานจลน์เป็นกำลังไฟฟ้า พลังงานนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังกระปุกเกียร์ Gearbox ซึ่งจะเปลี่ยนความเร็วช้าของใบพัดหมุนเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนด้วยความเร็วสูงด้วยการเปลี่ยนเพลาขับให้เร็วพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า .. ฟาร์มกังหันลม สามารถอยู่บนบก หรือนอกชายฝั่งในทะเล หรือแหล่งน้ำจืดใด ๆ โดยมีความแตกต่างสำคัญระหว่างทั้งสองรูปแบบ ซึ่งต่างมีทั้งข้อดี และข้อเสียที่น่าสนใจเพื่อสามารถนำไปประยุกต์ใช้ให้เหมาะสมตามภูมิสังคมในพื้นที่ได้ ..
ตามปกติเมื่อกล่าวถึงฟาร์มกังหันลมบนบก หรือพลังงานลมบนบก Onshore Wind Power นั้น พวกมันหมายถึง กังหันที่ตั้งอยู่บนบก บนแผ่นดิน และใช้กำลังลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปจะตั้งอยู่ในพื้นที่อนุรักษ์ หรือพื้นที่ซึ่งไม่เหมาะจะใช้เป็นที่อยู่อาศัย ..
ข้อได้เปรียบของพลังงานลมบนบก สามารถสรุปสั้น ๆ ได้ 3 ประการ ได้แก่ ต้นทุนของฟาร์มกังหันลมบนบกนั้นค่อนข้างถูก ซึ่งช่วยให้สามารถก่อสร้างฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่ได้ง่าย นอกจากนั้น เมื่อเทียบกับกังหันลมในทะเลที่ห่างไกลแล้ว แหล่งพลังงานลมบนบกจะมีระยะห่างระหว่างกังหันลมกับผู้ใช้ไฟฟ้าที่สั้นกว่าทำให้ธรรมชาติของแรงดันไฟฟ้าตกในระบบสายส่งน้อยลง ถือเป็นข้อได้เปรียบสำหรับระบบส่งกำลังไฟฟ้าในพื้นที่ และประการสำคัญ คือ กังหันลมบนบกติดตั้งได้รวดเร็วมาก ต่างจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งใช้เวลามากกว่าสิบปี .. กังหันลมสามารถสร้างขึ้น และติดตั้งแล้วเสร็จพร้อมใช้งานได้ภายในเวลาไม่กี่เดือนเท่านั้น ..
อย่างไรก็ตาม สำหรับข้อเสียของพลังลมบนฝั่งนั้น ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของฟาร์มกังหันลมบนบก คือ ผู้คนมองว่า ฟาร์มกังหันลมเหล่านี้ ดูน่าเบื่อหน่ายในภูมิประเทศ .. พวกมันไม่ได้ผลิตพลังงานตลอดทั้งปีเนื่องจากความเร็วลมไม่ดี หรือการอุดตันทางกายภาพ เช่น อาคาร หรือเนินเขา .. นอกจากนี้ เสียงที่เกิดจากการหมุนของกังหันลมสามารถเทียบได้กับเสียงของเครื่องตัดหญ้า ซึ่งมักก่อให้เกิดมลพิษทางเสียงสำหรับชุมชนใกล้เคียง รวมทั้งอาจรบกวนการดำรงอยู่ของนกนานาชนิดอีกด้วย ..
ทั้งนี้ ข้อได้เปรียบ และข้อดีสำหรับพลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power เทียบกับพลังงานบนบก ตัวอย่างเช่น กังหันลมบนแหล่งน้ำขนาดใหญ่ หรือในทะเล สามารถสร้างให้มีขนาดใหญ่กว่า และสูงกว่ากังหันลมบนบกได้ เพื่อให้สามารถวางแผนผลิตกำลังไฟฟ้าได้มากขึ้น .. พวกมันมักจะอยู่ห่างไกลจากฝั่งทะเล ซึ่งหมายความว่า พวกมันจะรบกวนประเทศเพื่อนบ้านน้อยกว่ามาก ทำให้สามารถสร้างฟาร์มกังหันลมขนาดใหญ่กินพื้นที่ได้มากเท่าไรก็จะมิได้สร้างปัญหาความมั่นคงกับเพื่อนบ้าน ..
นอกจากนี้ โดยทั่วไปแล้วในทะเล จะมีความเร็วแรงลมที่สูงกว่ามาก ทำให้สามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นอีก .. ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง ดูเหมือนจะมีผลกระทบค่อนข้างเป็นกลางต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบ พวกมันส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นในเส้นทางเดินเรือ พื้นที่ตกปลา หรือในสภาพแวดล้อมที่ละเอียดอ่อน และไม่มีข้อจำกัดทางกายภาพ เช่น ถนนแคบ อุโมงค์ หุบเขาเนินเขา หรืออาคารที่สามารถบังลมได้ เป็นต้น ..
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง คือ ต้นทุน .. ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Farm อาจมีราคาแพงในการก่อสร้าง และการซ่อมบำรุงรักษา เนื่องจากพื้นที่เข้าถึงได้ยาก ฟาร์มกังหันลมเหล่านี้ จึงอ่อนไหวต่อความเสียหายจากลมความเร็วสูงมากระหว่างพายุ หรือพายุเฮอริเคน ซึ่งมีราคาแพงลิ่วสำหรับการซ่อมบำรุง ..
ผลกระทบของฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งต่อสัตว์ทะเล และนกยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ .. ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งที่สร้างขึ้นใกล้กับแนวชายฝั่ง โดยทั่วไปภายใน 26 ไมล์ อาจไม่เป็นที่นิยมสำหรับผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ฝั่งทะเล เนื่องจากทัศนวิสัยอาจส่งผลต่อมูลค่าทรัพย์สิน และการท่องเที่ยวได้ ..
การตัดสินใจเลือกติดตั้งใช้งานระหว่างพลังงานลมบนบก หรือพลังงานลมนอกชายฝั่ง มีหลายตัวแปรในการเลือกประเภทของฟาร์มกังหันลมที่ผู้จัดหาพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ซึ่งรวมถึงปัจจัยทางการเมือง การเงิน และภูมิศาสตร์ โดยทั่วไป จะใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง หรืออื่น ๆ ในการประเมินข้อดี และข้อเสียเป็นกรณี ๆ ไป ..
สิ่งที่เห็นได้ชัดเจน คือ พลังงานลม Wind Power กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นทั่วโลก เนื่องจากเทคโนโลยีมีความยั่งยืนทางการเงินมากขึ้น และมีการกำหนดนโยบายระดับโลก และเป้าหมายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ .. เมื่อปี 2561 ศักยภาพความจุกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมที่ติดตั้งทั่วโลกอยู่ที่ 597 GW ซึ่งเพิ่มขึ้น 18 % เมื่อเทียบกับปี 2560 ..
เป็นอีกครั้งที่หลายประเทศนอกตลาดพลังงานแบบดั้งเดิมของยุโรป และอเมริกาเหนือ กำลังขับเคลื่อนแนวโน้มนี้ .. จนถึงต้นปี 2562 ประเทศจีน มีสัดส่วนประมาณ 34 % ของกำลังการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งที่ติดตั้งทั่วโลก ซึ่งใกล้เคียงกับกำลังผลิตทั้งหมดของยุโรป ..
คาดการณ์ตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลก The Global Offshore Wind Market ..
ตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Market ทั่วโลก ได้รับการคาดหมายว่า จะเติบโตจากประมาณ 31.8 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 เป็น 56.8 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2569 .. อัตราการเติบโตค่า Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในพลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Market ทั่วโลกที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน ที่ค่า CAGR 12.3 % ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2564 – 2569 .. กังหันลมนอกชายฝั่ง มีการติดตั้งเพิ่มมากขึ้น และมีการเติบโตที่แข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญจากนี้ไป ..
ส่วนประกอบระบบผลิตกำลังไฟฟ้าพลังงานลมที่เป็นตัวกังหันลม Turbine Segment มีส่วนแบ่งการตลาดที่ใหญ่ที่สุดของตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งสำหรับการแยกตามส่วนประกอบของระบบในปี 2563 .. ส่วนกังหันลมของตลาดถูกจำแนกเพิ่มเติมเป็น Nacelle, โรเตอร์และเบลด Rotors & Blades และทาวเวอร์ Tower .. ปกติกังหันลมจะวางอยู่บนหอคอยเสาสูง และมีหน้าที่หลักในการควบคุมพลังงานลมเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า ..
กรณีแบ่งตามสถานที่ติดตั้ง ส่วนน้ำตื้น Shallow Water Segment มีส่วนแบ่งตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดตามสถานที่ในปี 2563 .. โครงการส่วนใหญ่ดำเนินการในส่วนนี้ การปรากฏตัวของสภาพอากาศที่ค่อนข้างท้าทายน้อยกว่า และความง่ายในการบำรุงรักษาทำให้กลุ่มนี้ ได้กลายเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการพัฒนาฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Farm ..
นอกจากนี้ ขณะตั้งค่ากังหันลม การจัดตั้งโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าทำได้ง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับน่านน้ำลึก .. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเร็วลมค่อนข้างต่ำในเขตน้ำตื้น กำลังการผลิตไฟฟ้า MW ต่อจำนวนกังหันลมในพื้นที่น้ำตื้น อาจจะน้อยกว่าเขตน่านน้ำลึก แต่ขนาดที่ใหญ่กว่าของตลาดพลังงานลมในเขตน้ำตื้นนั้น ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากค่าใช้จ่ายการซ่อมบำรุงระยะยาวที่ถูกกว่ามาก ..
ทั้งนี้ หากแยกตลาดตามภูมิภาค พบว่า ยุโรป ได้พัฒนาตลาดสำหรับพลังงานลมนอกชายฝั่ง ซึ่งเติบโตอย่างมากต่อไปเนื่องจากนโยบายที่เข้มแข็ง และเจตจำนงทางการเมืองที่ชัดเจน .. แม้ว่า กิจกรรมภายในตลาดเอเชียแปซิฟิก และอเมริกาเหนือ ได้รับการคาดหมายว่า จะขับเคลื่อนตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลก แต่ขนาดธุรกิจในตลาดกังหันลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดยังคงอยู่ที่กลุ่มประเทศยุโรปรวมกันต่อเนื่องต่อไป ..
ยุโรป มีส่วนแบ่งตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาภูมิภาคทั้งหมดด้วยส่วนแบ่ง 57 % ในปี 2563 .. ตลาดในยุโรปยังแบ่งออกเป็น สหราชอาณาจักร เยอรมนี เดนมาร์ก เบลเยียม เนเธอร์แลนด์ สวีเดน ฟินแลนด์ ไอร์แลนด์ และส่วนที่เหลือของยุโรป .. ภูมิภาคยุโรปเป็นที่ตั้งของบริษัทผลิตลมนอกชายฝั่งรายใหญ่หลายแห่ง เช่น Siemens เยอรมนี, Nordex SE เยอรมนี, Vestas เดนมาร์ก, ABB สวิตเซอร์แลนด์ และอื่น ๆ อีกมากมาย .. ภูมิภาคยุโรปเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีลมนอกชายฝั่ง และการพัฒนาฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง ..
การพัฒนาพลังงานลมนอกชายฝั่งเหล่านี้ ได้รับการสนับสนุนโดย European Wind Initiative : EWI ซึ่งเป็นโครงการวิจัย และพัฒนาด้านพลังงานลม เพื่อนำอุตสาหกรรมพลังงานลมไปสู่ระดับที่สูงกว่าสำหรับประเทศต่าง ๆ ในสหภาพยุโรป รวมทั้งมุ่งเน้นการยกระดับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานไฟฟ้าทดแทนระบบดั้งเดิมที่มีอายุมากขึ้นเรื่อย ๆ เป็นหลัก โดยรัฐบาลของนานาประเทศในยุโรปเหล่านี้ กำลังส่งเสริมการผลิตกำลังไฟฟ้าผ่านแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ตลอดจนกำลังสร้างเครือข่ายทางพลังงานตั้งแต่รุ่นสู่รุ่นจนถึงอุตสาหกรรมผู้ใช้ปลายทาง เพื่อให้มีการซื้อขายพลังงานสะอาดอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ..
นอกจากยุโรปแล้ว จีนยังได้ก้าวไปข้างหน้าบนกระแสลมนอกชายฝั่ง และตอนนี้ก็ยืนหยัดอยู่ในหมู่ผู้นำตลาด .. ในปี 2561 ปีเดียว จีนเพิ่มกำลังการผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังลมนอกชายฝั่งสูงถึง 1.6 GW ซึ่งเป็นปริมาณมากที่สุดเมื่อเทียบกับทุกประเทศทั่วโลก ..
ตลาดลมนอกชายฝั่งทั่วโลก คาดหมายว่า จะขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญในช่วงสองทศวรรษข้างหน้า โดยเติบโตขึ้น 13 % ต่อปีในสถานการณ์นโยบายภาครัฐด้วยการสนับสนุนจากเป้าหมายในระดับนโยบาย และต้นทุนด้านเทคโนโลยีที่ลดลงเรื่อย ๆ .. กำลังการผลิตไฟฟ้าพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลกมีแนวโน้มขยายตัวเพิ่มขึ้น 15 เท่าภายในปี 2583 และจะกลายเป็นอุตสาหกรรมที่มีขนาดธุรกิจมูลค่า 1 ล้านล้านเหรียญสหรัฐฯ ในช่วงสองทศวรรษข้างหน้า ซึ่งเท่ากับค่าใช้จ่ายด้านการลงทุนในการผลิตก๊าซธรรมชาติ และถ่านหินในช่วงเวลาเดียวกัน .. ระดับการลงทุนนี้ ยังหมายความด้วยว่า พลังงานลมนอกชายฝั่ง คิดเป็น 10 % ของการลงทุนในโรงไฟฟ้าที่ใช้แหล่งพลังงานทางเลือก และพลังงานหมุนเวียนทั่วโลกอีกด้วย ..
ผู้เล่นชั้นนำสำคัญในตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่ง ได้แก่ Siemens Gamesa สเปน, Vestas เดนมาร์ก, General Electric สหรัฐฯ, Shanghai Electric Wind Power จีน เป็นต้น ..
สรุปส่งท้าย ..
พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power เป็นเทคโนโลยีพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งพร้อมที่จะมีบทบาทสำคัญในระบบพลังงานในอนาคต .. ในปี 2561 พลังงานลมนอกชายฝั่งได้จัดหากำลังไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยทั่วโลก แต่คาดหมายว่า พวกมันจะขยายตัวอย่างแข็งแกร่งในทศวรรษต่อ ๆ ไป สู่ธุรกิจมูลค่ามากกว่า 1 ล้านล้านเหรียญสหรัฐฯ ..
กังหันลมกำลังเติบโตทั้งในแง่ของขนาด พื้นที่ และความจุพลังงานที่พวกมันสามารถผลิตได้ ซึ่งในทางกลับกันก็ให้ประสิทธิภาพที่สำคัญ และการปรับปรุงต้นทุนสำหรับฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง รายงานพิเศษของ World Energy Outlook ฉบับล่าสุดให้การวิเคราะห์ที่ครอบคลุมแนวโน้มทั่วโลกสำหรับพลังงานลมนอกชายฝั่ง การมีส่วนร่วมของระบบพลังงานไฟฟ้า และบทบาทในการเปลี่ยนผ่านพลังงานสะอาด Clean Energy Transitions ในอนาคตที่สำคัญ ..
ตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลก มีแนวโน้มเติบโตมากกว่า 30 % ต่อปี โดยได้ประโยชน์จากการปรับปรุงพัฒนาเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว และโครงการกังหันลมนอกชายฝั่งใหม่อีกประมาณอย่างน้อย 150 โครงการอยู่ในระหว่างการพัฒนาอย่างแข็งขันทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งยุโรป ซึ่งมีนโยบายภาครัฐที่สนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างชัดเจน นำโดยสหราชอาณาจักร เยอรมนี และเดนมาร์ก ในขณะที่ จีนได้เพิ่มขีดความสามารถมากกว่าประเทศอื่น ๆ มาตั้งแต่ปี 2561 เป็นต้นมา .. ทั้งนี้ ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก ยังมีเกาหลี และญี่ปุ่น ที่มีศักยภาพในตลาดสูงมากเช่นกัน ..
ทว่าตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งในปัจจุบัน ยังมิได้เข้าไปใกล้ความสามารถในการผลิตกำลังไฟฟ้าเต็มศักยภาพด้วยซ้ำ ด้วยทรัพยากรคุณภาพที่มีในตลาดหลักส่วนใหญ่ พลังงานลมนอกชายฝั่ง ได้รับการคาดหมายว่า มีศักยภาพในการผลิตกำลังไฟฟ้าได้มากกว่า 420,000 TWh ต่อปีทั่วโลก ซึ่งเป็นระดับความต้องการพลังงานไฟฟ้าทั่วโลกมากกว่า 18 เท่าในปัจจุบัน ..
ทั้งนี้ พลังงานลมนอกชายฝั่งแห่งใหม่ ๆ มีปัจจัยด้านกำลังการผลิตอยู่ที่ 40 % – 50 % เนื่องจากกังหันขนาดใหญ่ขึ้น และการปรับปรุงเทคโนโลยีอื่น ๆ กำลังช่วยให้ใช้ทรัพยากรลมให้เกิดประโยชน์สูงสุด และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเฉลี่ยมากกว่า 10 ชั่วโมงต่อวัน ..
ในระดับปัจจัยการผลิตเหล่านี้ พบว่า การผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่ง จะใกล้เคียงกับปัจจัยด้านกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ และโรงไฟฟ้าถ่านหินในบางภูมิภาค และมากกว่าการผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังลมบนบก รวมทั้งมากกว่าสองเท่าของพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ..
พลังงานลมนอกชายฝั่ง จะแตกต่างกันไปตามความแรงของลม แต่ความแปรปรวนรายชั่วโมงนั้นต่ำกว่าค่าของเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV .. ลมนอกชายฝั่งโดยทั่วไปจะผันผวนภายในช่วงที่แคบกว่ามากถึง 20 % จากชั่วโมงต่อชั่วโมง และมากกว่ากรณีของ Solar PV สูงสุด 40 % จากชั่วโมงต่อชั่วโมงอีกด้วย เป็นต้น ..
สำหรับประเทศไทยนั้น การศึกษาวิจัยส่วนใหญ่พบว่า พลังงานลมบนบกในพื้นที่ทั่วประเทศไทย Onshore Wind Power in Thailand อาจไม่สามารถพัฒนาสู่ระดับที่น่าพอใจบนโครงข่ายระบบสายส่งด้วยความเร็วลมเฉลี่ยบนแผ่นดินเพียง 5 เมตรต่อวินาที หมายถึง เป็นระดับความเร็วลมที่ค่อนข้างน้อยเกินไป .. อย่างไรก็ตาม ในทะเลอ่าวไทย และฝั่งอันดามัน แตกต่างออกไป .. แผนที่ทรัพยากรลมนอกชายฝั่งซึ่งได้รับการตรวจสอบโดยใช้ความเร็วลมที่วัดได้จากหออุตุนิยมวิทยา 28 แห่งที่ติดตั้งตามแนวชายฝั่งอ่าวไทย
การคัดเลือกพื้นที่ที่มีศักยภาพสำหรับการพัฒนาพลังงานลมนอกชายฝั่งได้รับการประเมินด้วยการวิเคราะห์การตัดสินใจด้วยรูปแบบหลายเกณฑ์ Multi – Criteria Decision Making Analysis โดยเฉพาะอ่าวกรุงเทพฯ Bay of Bangkok พบผลลัพธ์ที่แสดงให้เห็นว่า ศักยภาพของพลังงานลมนอกชายฝั่งในพื้นที่นี้ทางเทคนิคนั้น อยู่ที่ 3,000 MW สามารถพัฒนาเพื่อสร้างการผลิตพลังงานโดยประมาณได้ 6 TWh ต่อปี .. สำหรับภาพรวมพื้นที่อ่าวไทย Gulf of Thailand ทั้งหมด พบว่า ศักยภาพของพลังงานทางเทคนิคอยู่ที่ประมาณ 7,000 MW สามารถพัฒนาเพื่อสร้างการผลิตกำลังไฟฟ้าโดยประมาณได้ 15 TWh ต่อปี ..
ข้อได้เปรียบของกังหันลมนอกชายฝั่ง คือ ลมจะแรงกว่าบนบก หรือพื้นที่ชายฝั่งมาก และไม่เหมือนกับพลังงานลมบนบก พลังลมนอกชายฝั่งจะแรงในตอนบ่าย ซึ่งตรงกับเวลาที่ผู้คนใช้กำลังไฟฟ้ามากที่สุด รวมทั้งกังหันลมนอกชายฝั่ง ยังสามารถติดตั้งอยู่ใกล้กับศูนย์โหลดตามแนวชายฝั่งได้ เช่น เมืองใหญ่ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ระบบสายส่งทางไกลใหม่เพิ่มเติมมากนัก อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียหลายประการของการติดตั้งกังหันลมนอกชายฝั่ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับต้นทุนการติดตั้งที่มีราคาแพงกว่า ความยากในการเข้าถึง และสภาวะในทะเลที่อาจรุนแรงกว่าสำหรับหน่วยผลิตที่จัดวางไว้ในทะเลลึก ..
การติดตั้งระบบกังหันลมนอกชายฝั่ง จะทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ได้รับความชื้นสูง น้ำเกลือ และละอองเกลือ ซึ่งส่งผลเสียต่ออายุการใช้งาน อาจทำให้เกิดการกัดกร่อน และการเกิดออกซิเดชัน Corrosion & Oxidation เพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และซ่อมแซม และโดยสภาพทั่วไปเหล่านี้ ทำให้การติดตั้งใช้งานยากขึ้น ใช้เวลานาน อันตราย และแพงกว่าระบบกังหันพลังงานลมผลิตกำลังไฟฟ้าบนบกมาก ความชื้น และอุณหภูมิจะถูกควบคุมโดยเครื่องปรับอากาศ การทำงาน และการผลิตกำลังไฟฟ้าด้วยกระแสลมความเร็วสูงอย่างต่อเนื่อง ยังเพิ่มข้อกำหนดด้านการสึกหรอ และการซ่อมบำรุงตามสัดส่วนอีกด้วย ..
ทั้งนี้ ต้นทุนของกังหันลมคิดเป็นเพียงหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่งของต้นทุนทั้งหมดในโครงการผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งในปัจจุบัน ส่วนที่เหลือมาจากโครงสร้างพื้นฐาน การบำรุงรักษา และการกำกับดูแล ค่าใช้จ่ายสำหรับฐานราก การติดตั้ง การเชื่อมต่อไฟฟ้า รวมทั้งค่าดำเนินงานและการซ่อมบำรุง Operations and Maintenance : O&M Cost ซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายจำนวนมากสำหรับการติดตั้งใช้งานระบบกังหันลมผลิตกำลังไฟฟ้านอกชายฝั่งเมื่อเทียบกับฟาร์มกังหันลมบนบก ค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อสายส่งกำลังไฟฟ้ายังเพิ่มขึ้นตามระยะห่างจากชายฝั่ง และความลึกของน้ำ ซึ่งต้องมีการคำนวณต้นทุน และรายรับอย่างละเอียดรอบคอบ หากคิดจะลงทุนในธุรกิจนี้ .. อย่างไรก็ตาม ต้นทุน และค่าใช้จ่ายที่กล่าว มีแนวโน้มลดลงเรื่อย ๆ ส่วนหนึ่งมาจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี คาดหมายว่า ตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งกำลังเติบโตขึ้นด้วยความเร่งจากนี้ไป ซึ่งจะส่งผลให้ต้นทุนเริ่มต้นในแต่ละโครงการจะลดลงมากขึ้นตามไปอีกด้วย
ดังนั้น ด้วยต้นทุนระบบกังหันลมผลิตกำลังไฟฟ้าที่ลดลง เทคโนโลยีที่สูงขึ้น และกรอบนโยบายภาครัฐที่ชัดเจนของไทยในการพิจารณาให้การสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมแก่ผู้ผลิตกำลังไฟฟ้ารายย่อยด้วย โดยกำหนดสัดส่วนเพิ่มการรับซื้อกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานลม และพลังงานทางเลือกอื่น ๆ ด้วยราคาที่เหมาะสม การปลดล็อคการผูกขาดโครงข่ายระบบสายส่งของภาครัฐ และการปรับปรุงระบบสายส่งให้ฉลาดขึ้น สามารถรองรับความจุกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือกเข้าสู่ระบบสายส่งได้มากขึ้นด้วยต้นทุนลดลง ถือเป็นมาตรการจำเป็นที่ขาดไม่ได้ และหากเป็นการผลิตกำลังไฟฟ้าในพื้นที่พิเศษ เช่น พื้นที่จังหวัดชายแดนภาคใต้ พื้นที่ห่างไกลที่ระบบสายส่งยังพอจะเข้าถึงได้ หรือพื้นที่ห่างไกลอื่นที่ระบบสายส่งหลักเข้าไม่ถึง ยิ่งถือเป็นเรื่องสำคัญที่ภาครัฐไม่อาจละเลยได้ … ทั้งนี้ โดยเฉพาะการผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ในอ่าวไทย และทะเลอันดามันนั้น เชื่อมั่นได้ว่า พวกมันกำลังจะกลายเป็นอีกหนึ่งทางเลือก และโอกาสทางธุรกิจที่น่าสนใจในอนาคตอันใกล้นี้ของไทยได้ในที่สุด ..
คอลัมน์ Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
New Reference Turbine Gives Offshore Wind an Upward Draft :-
https://www.nrel.gov/news/program/2020/reference-turbine-gives-offshore-wind-updraft.html
Top 10 Things You Didn’t Know About Offshore Wind Energy | US DOE :-
https://www.energy.gov/eere/wind/articles/top-10-things-you-didnt-know-about-offshore-wind-energy
The Pros and Cons of Onshore & Offshore Wind | Brunel :-
https://www.brunel.net/en/blog/renewable-energy/onshore-offshore-wind
Japan – Europe Collaboration is Intended for Promoting Offshore Wind Power | UBJ :-
https://theubj.com/business/10372/japan-europe/
Offshore Wind Market | Marketsandmarkets :-
https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/offshore-wind-market-253452593.html
Offshore Wind Market Report: 2021 | US DOE :-
https://www.energy.gov/eere/wind/articles/offshore-wind-market-report-2021-edition-released
Global offshore wind market to hit $56.8bn by 2026 :-
Offshore Wind Market Report 2021 Edition | NREL :-
Offshore Wind Outlook | IEA :-
https://drive.google.com/file/d/1srBIrmlNDV7Pq-pUSV-yIRyRUqbPjCLZ/view?usp=sharing
Offshore wind power potential of the Gulf of Thailand | Researchgate :-
Offshore Wind Power :-
