SMR การหวนกลับมาของนิวเคลียร์ ตอนที่ 4: โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะเป็นอนาคตของโลก

ดร.ภิญโญ มีชำนะ

โลกในยุคต่อไปจะเข้าสู่ยุค Digital Transformation ซึ่งหลายคนคงคุ้นกับคำๆนี้มาแล้วสัก 4-5 ปีมานี้ การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีไม่ได้เป็นเรื่องใหม่ เพราะในช่วงชีวิตของเรา เราค่อยๆเห็นการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยี แต่การเปลี่ยนแปลงจากนี้ไปเทคโนโลยีจะเปลี่ยนไปในอัตราที่เร็วกว่าเดิมมากๆ เพราะมันจะเป็นการเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบก้าวกระโดด (exponential) และหลายคนเกรงว่าอาจมีความเสี่ยงที่เทคโนโลยีที่เปลี่ยนจะมาดิสรัปธุรกิจและการทำงานในแบบเดิม แต่ก็มีบางคนกล่าวว่านี่อาจเป็นการสร้างโอกาสใหม่ๆที่ไม่เคยมีมาก่อนได้เช่นกัน

วันนี้มีการพูดถึง Data Center และ Cloud Service ที่ Big Tech ทั้ง Microsoft, Google, Amazon Web Services (AWS) และรายกลางถึงรายเล็กนับได้เกือบสิบบริษัทต่างก็กำลังมุ่งมาสู่ประเทศไทย เพราะการเป็นศูนย์กลาง Data Center เป็นหนึ่งในโครงการสำคัญตามแผนนโยบายเศรษฐกิจดิจิตัลของรัฐบาล เพื่อรองรับเม็ดเงินลงทุนมหาศาล ซึ่งอาจทำให้ไทยมีโอกาสเติบโตทั้งทางเศรษฐกิจและเทคโนโลยี

อย่างไรก็ตาม Google ได้เปิดเผยรายงานด้านสิ่งแวดล้อมประจำปี 2024 ว่าการพัฒนาด้าน AI ของบริษัท ส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นกว่า 48% เมื่อเทียบกับปี 2019 ซึ่งก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากการทำงานของ Data Center ของ Google ที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ประมวลผลจำนวนมาก [1]

แม้ว่าจะมีทางเลือกที่จะใช้พลังงงานหมุนเวียนประเภทแสงอาทิตย์และลม แต่พลังงานดังกล่าวจะไม่เสถียร เนื่องจากมันผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะบางช่วงเวลา ซึ่งอาจจะไม่ตอบโจทย์การทำงานของ Data Center ท๊่ต้องการพลังงานไฟฟ้าที่เสถียรสามารถหล่อเลี้ยงได้ตลอด 24 ชั่วโมง ดังนั้น ประเด็นเรื่องการจัดการพลังงานจึงเป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะหากเราไม่สามารถผลิตพลังงานหมุนเวียนได้อย่างพอเพียง เราก็ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติ หรือน้ำมัน มากขึ้น ซึ่งก็จะไปซ้ำเติมเพิ่มก๊าซเรือนกระจกให้มากขึ้นไปอีก

ล่าสุดจากการประชุมสมัชชาประเทศว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ (COP26) ณ เมืองกลาสโกว์ สหราชอาณาจักร เมื่อ
ปลายปี 2021 ตัวแทนประเทศต่างกว่า 200 ประเทศทั่วโลกได้เข้าร่วมเพื่อสร้างพันธสัญญาในการวางแผนลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก โดยมีเป้าหมายร่วมกันเพื่อจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกไม่ให้เกิน 2 องศาเซลเซียสและให้พยายามตั้งเป้าไว้ที่ 1.5 องศาเซลเซียส ซึ่งในการประชุมครั้งนี้ประเทศไทยได้ประกาศเจตนารมณ์ที่จะบรรลุเป้า “carbon neutrality” ภายในปี 2050 และบรรลุเป้า ”net zero emissions” ภายในปี 2065 [2]

แม้ว่าโลกได้มีความพยยามที่จะสนับสนุนให้ใช้ Variable Renewable Energy (VRE) ประเภทแสงอาทิตย์และลมเพิ่มขึ้นมามากว่า 20 ปีแล้ว กลับพบว่าสัดส่วนของ VRE ใน Energy Mix ของโลกนั้นสามารถเพิ่มได้ไม่มากนัก ทั้งนี้ก็เพราะว่าไฟฟ้าจาก VRE เหล่านี้ไม่เสถียร จะต้องมีการ backup ด้วยโรงไฟฟ้าประเภทอื่นๆที่ทำหน้าที่เป็น base-load power plant ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้เพลิงฟอสซิลเป็นเชื้อเพลิง เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน และถ่านหิน ซึ่งก็จะทำให้ไม่สามารถลดก๊าซเรือนกระจกได้ มิหนำซ้ำในหลายกรณีกลับเป็นสาเหตุทำให้ค่าไฟฟ้าแพงขึ้น ดังที่เกิดขึ้นในประเทศเดนมาร์กและเยอรมนีที่มีการอุดหนุน VRE จนทำให้ค่าไฟฟ้าแพงขึ้น ซึ่งทำให้ความพยายามที่จะใช้ VRE เข้าไปในกริดของโลก เพิ่มไปได้รวมกันแค่ 12 % เท่านั้น (ดู Pie chart) แม้ว่าราคาของ VRE จะถูกลงเรื่อยๆ แต่เนื่องจากการที่มีข้อจำกัดทางด้านเสถียรภาพของไฟฟ้าจากพลังงาน VRE จึงทำให้เมื่อเพิ่มสัดส่วนของ VRE ในการผลิตไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะก่อปัญหาทางด้านเทคนิค และทำให้ค่าไฟฟ้าแพงมากขึ้นเสียด้วยซ้ำ [3]

นอกจากนี้แล้ว สำหรับบางประเทศถ้าอยู่ในเขตเมืองหนาวที่มีแสงอาทิตย์น้อย การติดตั้ง Solar PV อาจมีข้อจำกัดทางด้านเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ บางประเทศมีลมน้อยก็อาจจะมีข้อจำกัดในการติดตั้งกังหันลมด้วยเช่นกัน บางประเทศมีพื้นที่น้อยจึงทำให้ผลิตไฟฟ้าจาก VRE ได้น้อย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าประเทศนั้นๆมีขนาดเท่าใดและอยู่ส่วนใดของโลก ไม่ได้หมายความว่าทุกประเทศจะมีศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจาก VRE ได้ทัดเทียมกัน

จากข้อตกลง COP26 จะเห็นว่าแต่ละประเทศจะต้องลดสัดส่วนพลังงานไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลลงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งโลกจะเลิกใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงประเภท ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันไปในที่สุด ทุกประเทศจะต้องหันไปใช้พลังงานที่ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกอีกต่อไป พลังงานที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำที่เรารับทราบก็ได้แก่พลังงาน VRE ได้แก่แสงอาทิตย์และลม รวมไปถึงไฟฟ้าพลังน้ำ ส่วนพลังงานนิวเคลียร์จัดว่าเป็นพลังงานที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก หรือ CO2 Emissions ต่ำสุด (ดูกราฟ)

ในอนาคตโรงไฟฟ้าถ่านหิน โรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ และโรงไฟฟ้าน้ำมันนั้นทั่วโลกจะต้องเลิกใช้ไปในที่สุด คงจะเหลือแค่ โรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้า Solar PV โรงไฟฟ้า Wind Mill และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เท่านั้น ที่จะได้รับการยอมรับว่าเป็นพลังงานที่มี CO2 Emissions ต่ำ (ดูกราฟ) เมื่อถึงตอนนั้นแล้วโรงไฟฟ้า VRE ที่ไม่เสถียรจะต้องถูก backup ด้วยโรงไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพ เช่น ไฟฟ้าจากพลังน้ำและไฟฟ้าจากนิวเคลียร์ที่สามารถผลิตไฟฟ้าทีมีคุณภาพ ที่มีความเสถียร สามารถเป็นที่พึ่งพิงของโรงไฟฟ้า VRE ประเภทแสงอาทิตย์และลมได้ แต่สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำเมื่อถึงเวลานั้นอาจมีข้อจำกัดในเรื่องพื้นที่ที่จะสูญเสียเพราะข้อจำกัดเรื่องการสูญเสียผืนป่าและสัตว์ป่าคงจะหาที่จะสร้างเขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพิ่มขึ้นยากขึ้น ส่วนโรงไฟฟ้าจาก VRE ถึงตอนนั้นก็น่าจะมีขนาดพื้นที่ใหญ่กว่าปัจจุบันมาก แต่ก็จะมีข้อจำกัดของการใช้พื้นที่ที่จะต้องนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่น เช่น การเกษตร ป่าไม้และอื่นๆ คงจะมีเพียงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เท่านั้นที่จะสามารถทำหน้าที่เป็น base-load power plant เพื่อ backup โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนประเภท VRE ได้ เนื่องจากการใช้พื้นที่ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็จะน้อยกว่าพื้นที่ของโรงไฟฟ้าแสงอาทิตย์และลมเป็นอันมาก (ดูกราฟ)

ผู้เขียนเชื่อว่า ในอนาคตการสร้าง SMR จะมีจำนวนเพิ่มมากกว่าการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ เพราะ SMR มีข้อดีหลายประการดังได้กล่าวมาช้างต้น SMR จะส่งผลกระทบต่อภูมิทัศน์พลังงานโลก (Energy Landscape) ได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยเหตุผล ดังนี้

1.การผลิตพลังงานแบบกระจายการผลิตและความยืดหยุ่นในการทำงาน

SMR สามารถนำไปใช้ในพื้นที่ห่างไกลหรือภูมิภาคที่มีโครงสร้างพื้นฐานของโครงข่ายไฟฟ้าจำกัด โดยมันสามารถเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับโครงข่ายไฟฟ้ารวมศูนย์ขนาดใหญ่ ความสามารถนี้จะสร้างความยืดหยุ่นด้านพลังงานได้ดี เนื่องจาก SMR สามารถทำงานโดยอิสระก็ได้ หรือทำงานร่วมกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ก็ได้ ทำให้มีประโยชน์ในการเป็นแหล่งพลังงานกรณีที่มีการฟื้นฟูพื้นที่ที่เกิดภัยพิบัติ และเป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้แก่พื้นที่ที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ไม่เสถียร [6]

2.การปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำ

SMR ออกแบบมาเพื่อผลิตไฟฟ้าโดยปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาน้อยมาก ซึ่งสอดคล้องกับความพยายามระดับโลกในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก โดยสามารถใช้ทดแทนโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติที่เก่าได้ ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยตรง การนำ SMR มาใช้อย่างแพร่หลายอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในภาคพลังงานได้อย่างมาก ซึ่งจะช่วยให้บรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศและสนับสนุนพันธกรณีของประเทศต่างๆที่ได้ทำข้อตกลงปารีส [6]

3.การใช้งานในอุตสาหกรรมและความร้อนในกระบวนการผลิต (Process Heat)

นอกเหนือจากการผลิตไฟฟ้าแล้ว SMR ยังสามารถผลิตความร้อนอุณหภูมิสูงสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการความร้อนสูง เช่น การแยกเกลือออกจากน้ำเพื่อผลิตน้ำจืด การผลิตก๊าซไฮโดรเจน และโรงงานอุตสาหกรรมการผลิตขนาดใหญ่ [7] การออกแบขั้นสูง เช่น reactor ชนิดระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูง (High Temperature Gas Cooled Reactor-HTGR) สามารถให้ความร้อนได้ในระดับที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการที่ปัจจุบันต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล นอกจากนั้นแล้ว SMR สามารถผลิตไฮโดรเจนที่สะอาด หรือ “ไฮโดรเจนสีชมพู” (Pink Hydrogen) และการกำจัดก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมได้โดยการให้ความร้อนที่ปราศจากก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อภาคส่วนที่ยากต่อการเปลี่ยนให้เป็นไฟฟ้า (ผู้เขียน: จะมีการการอธิบายไฮโดรเจนสีชมพูที่ผลิตจากพลังงานนิวเคลียร์เพิ่มเติมในตอนต่อๆไป)

4.ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นและความเสี่ยงที่ลดลง

SMR มีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยขั้นสูง รวมถึงระบบความปลอดภัยแบบ Passive Safety ที่ช่วยให้ reactor ปิดตัวลงและระบายความร้อนเองโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์หรือพลังงานภายนอก (ดูตอนที่ 3) ขนาดของ reactor ที่เล็กลงยังช่วยลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากอุบัติเหตุอีกด้วย ด้วยความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นทำให้ SMR เหมาะสำหรับการใช้งานในภูมิภาคที่มีสภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบที่เข้มงวดและในชุมชนที่อาจระมัดระวังเรื่องพลังงานนิวเคลียร์มากขึ้น [8]

5.ลดต้นทุนและสามารถปรับขนาดการผลิตได้

SMR ถูกสร้างในโรงงานและเป็นแบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยลดเวลาการก่อสร้าง ลดต้นทุน และปรับปรุงการควบคุมคุณภาพเมื่อเปรียบเทียบกับ reactor แบบเดิม สามารถเพิ่มหน่วย reactor ได้ทีละน้อย ช่วยให้ปรับขนาดได้ตามความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น ความคุ้มทุนและความสามารถในการปรับขนาดของ SMR ทำให้เข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับทั้งประเทศพัฒนาแล้วและกำลังพัฒนา เพราะอำนวยความสะดวกในการนำไปใช้ทั่วโลก [6]

6.รองรับการบูรณาการร่วมการผลิตกับพลังงานหมุนเวียนได้

SMR สามารถทำงานเป็นแหล่งพลังงานพื้นฐานที่ทำหน้าที่เป็น base-load หรือเป็นพลังงานสำรองสำหรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่เสถียรเนื่องจากทำงานไม่ต่อเนื่อง เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม แต่ SMR จะให้พลังงานไฟฟ้าที่สม่ำเสมอซึ่งสามารถเสริมการผลิตที่ผันแปรจากพลังงานหมุนเวียนได้ โดยการสร้างสมดุลให้กับพลังงานหมุนเวียนและให้ความเสถียรของกริด SMR ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของกริด และสามารถลดการพึ่งพาระบบโรงไฟฟ้าสำรองที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลไปได้ [9]

7.การใช้งาน SMR เฉพาะทาง

SMR เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในฐานทัพทหารที่แยกตัวออกไป สถานีวิจัย และสถานที่ห่างไกลโดย SMR ที่มีขนาด
เล็กมากอาจจะเรียกว่า Micro Modular Reactors (µMR) ที่มีขนาดกำลังการผลิตที่ต่ำกว่า 10 MWe (ดูตอนที่ 2) โดย µMR สามารถทดแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล เช่น ใช้ ในพื้นที่ห่างไกลหรือปลอดภัย ลดความท้าทายด้านเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษในขณะที่ให้พลังงานที่สม่ำเสมอ [7]

8.สร้างความมั่นคงและความมีอิสระด้านพลังงานให้แก่ประเทศต่างๆ

SMR สามารถเสริมความมั่นคงด้านพลังงานได้โดยการจัดหาแหล่งพลังงานสะอาดในประเทศที่เชื่อถือได้ให้แก่ประเทศต่างๆ ช่วยให้ประเทศที่เข้าถึงเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือพลังงานหมุนเวียนได้จำกัดสามารถบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงานที่มากขึ้น SMR สามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงนำเข้า รักษาเสถียรภาพของราคาพลังงาน และสร้างความยืดหยุ่นด้านพลังงานในภูมิภาคต่างๆ ทำให้ระบบพลังงานมีความเสี่ยงต่อการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานระดับโลกและความเสี่ยงทางภูมิรัฐศาสตร์ลดน้อยลงไป [6]

SMR การหวนกลับมาของนิวเคลียร์ ตอนที่ 1 : กลับมาเพราะอะไร

SMR การหวนกลับมาของนิวเคลียร์ ตอนที่ 2: มาหลายแบบ เลือกอย่างไรดี

SMR การหวนกลับมาของนิวเคลียร์ ตอนที่ 3: ไปดูเทคโนโลยี SMR ของจีน

กฟผ. ดูความก้าวหน้าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ SMR ไห่หนาน ตัวอย่างเกาะพลังงานสะอาดปี 2030

โดยสรุป SMR สามารถนำไปใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งจะไปสนับสนุนเป้าหมายด้านพลังงานสะอาดระดับโลก สามารถลดก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรม และความยืดหยุาด้านพลังงาน มีความสามารถในการปรับตัว มีความปลอดภัย และสามารถปรับขนาดการผลิตให้เหมาะสมกับการใช้งาน ทำให้ SMR เป็นเทคโนโลยีที่จะสร้างความเปลี่ยนแปลงในภูมิทัศน์ด้านพลังงานที่กำลังเปลี่ยนแปลง โดยมีศักยภาพที่จะเป็นประโยชน์ต่อทั้งประเทศเศรษฐกิจที่พัฒนาแล้วรวมถึงประเทศเศรษฐกิจเกิดใหม่

ผู้เขียนเชื่อว่า เทคโนโลยีนิวเคลียร์ขนาดใหญ่รวมถึง SMR ยังเป็น nuclear fission technology ซึ่งน่าจะเป็นเทคโนโลยีด้านพลังงานที่เราจะต้องใช้ประโยชน์จากมันอีกสักระยะหนึ่ง ก่อนที่โลกจะเปลี่ยนผ่านเข้าสู่ nuclear fusion technology

ตอนต่อไปจะกล่าวถึง ภูมิทัศน์ของพลังงานโลกกำลังจะเปลี่ยนเมื่อทรัมป์กลับมา

อ้างอิง: