การผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบตกแต่งมีผลกระทบต่อการใช้น้ำอย่างไร

ขั้นตอนสำคัญที่ใช้น้ำมากในการผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบตกแต่ง

การทำความสะอาดเซลล์โฟโตโวลเทอิกซิลิคอนและการประมวลผลเวเฟอร์

การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับโคมไฟตกแต่งที่หรูหราเหล่านี้ ต้องใช้น้ำที่บริสุทธิ์จนแทบจะเกินจริง โรงงานขนาดกลางอาจใช้น้ำไปประมาณ 5 ล้านแกลลอนต่อเดือนเพียงเพื่อการทำห้องอาบน้ำสารเคมีและทำความสะอาดพื้นผิว พิจารณาดูสิ่งที่เกิดขึ้นกับแผ่นซิลิคอนแต่ละแผ่นในระหว่างกระบวนการผลิต แผ่นเวเฟอร์เหล่านี้โดยทั่วไปต้องผ่านขั้นตอนการทำความสะอาดมากกว่า 15 ขั้นตอน ในขณะที่มีการกัดเซาะและทำพื้นผิวหยาบ และผู้ผลิตสุดท้ายต้องใช้น้ำอัลตราบริสุทธิ์ (เรียกว่า UPW) มากกว่า 1,800 แกลลอนต่อล็อตของแผงที่พวกเขาผลิต ทำไมต้องใช้น้ำมากขนาดนี้? เพราะแม้แต่อนุภาคเล็กๆ ก็มีความสำคัญ เพียงแค่อนุภาคเดียวจากหลายล้านอนุภาคสามารถลดประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าของเซลล์ได้ตั้งแต่ 3% ถึง 7% และนี่คือปัญหาอีกข้อหนึ่ง: การผลิตน้ำ UPW ให้บริสุทธิ์ตั้งแต่ต้นทางนั้น ทำให้สูญเสียน้ำไปประมาณ 30 ถึง 40% ของปริมาณน้ำทั้งหมดที่ป้อนเข้าสู่ระบบ จากกระบวนการที่เรียกว่าของเสียจากการกรองย้อนกลับ (reverse osmosis reject streams) ซึ่งกลายเป็นปัญหาใหญ่ในพื้นที่ที่กำลังประสบภาวะขาดแคลนน้ำอยู่แล้ว โดยแหล่งน้ำใต้ดินกำลังหายไปในอัตราเร็วกว่าอัตราการเติมเต็มถึงสามเท่า

การชุบอโนไดซ์ ชั้นเคลือบ และการตกแต่งผิวของโครงสร้างโลหะ

การใช้น้ำในการบำบัดชิ้นส่วนโลหะคิดเป็นประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณการใช้น้ำทั้งหมดในโรงงาน เนื่องจากขั้นตอนการจุ่มซ้ำๆ กันหลายขั้นตอน เมื่อพูดถึงการออกซิไดซ์อะลูมิเนียม โรงงานจำเป็นต้องใช้น้ำล้างสะอาดหลังจากถังอิเล็กโทรเคมีทุกถัง โดยเฉลี่ยแล้วจะใช้น้ำประมาณ 50 แกลลอน ต่อพื้นที่ผิวหนึ่งตารางเมตร หลังจากการเคลือบพื้นผิว จะมีกระบวนการรักษาพิเศษเพื่อทำให้ผิวเรปเพลลน้ำ (hydrophobic treatments) ซึ่งต้องใช้น้ำกรองแบบไร้ไอออน (deionized water) จำนวนมากเพื่อล้าง เพื่อป้องกันไม่ให้มีคราบตกค้างบนผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สิ่งนี้มีความสำคัญมาก เพราะสิ่งเจือปนใดๆ จะทิ้งร่องรอยที่มองเห็นได้บนพื้นผิวตกแต่ง สิ่งที่ผู้จัดการโรงงานหลายคนกังวลที่สุดคือ การจัดการกระบวนการพาสซิเวชัน (passivation) ที่ใช้โครเมียม ซึ่งสร้างของเสียพิษที่ต้องผ่านการเจือจาง 7 ถึง 10 รอบ กว่าจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างปลอดภัย มีระบบวงจรปิด (closed loop systems) ใหม่ๆ เกิดขึ้นที่สัญญาว่าจะลดการใช้น้ำจำนวนมากนี้ลงได้ถึง 90% โดยใช้เทคโนโลยีการรีไซเคิลผ่านการแลกเปลี่ยนไอออน อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีผู้ผลิตขนาดเล็กเพียงประมาณ 15% เท่านั้นที่นำระบบนี้มาใช้ เนื่องจากราคามembrane ที่ต้องเปลี่ยนทุกปีมีค่าใช้จ่ายมากกว่า 12,000 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้สำหรับการดำเนินงานที่ต้องควบคุมงบประมาณอย่างเข้มงวด

ความเครียดด้านน้ำตามภูมิศาสตร์และผลกระทบต่อรูปแบบการผลิต

การรวมศูนย์การผลิตในภูมิภาคที่มีความเครียดสูง (จีน เวียดนาม อินเดีย)

มากกว่าสามในสี่ของโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบตกแต่งถูกผลิตในพื้นที่ที่มีปัญหาขาดแคลนน้ำอย่างรุนแรงในปัจจุบัน โดยเฉพาะในประเทศจีน เวียดนาม และอินเดีย ซึ่งสิ่งนี้ก่อให้เกิดปัญหามากมายต่อการดำเนินงานในระยะยาว ยกตัวอย่างเช่น ในประเทศจีน ต้นทุนน้ำสำหรับภาคอุตสาหกรรมได้เพิ่มสูงขึ้นถึงประมาณ 6.3 ดอลลาร์สหรัฐต่อลูกบาศก์เมตรในปี 2021 ตามรายงานวิจัยของหลี่และหม่า ขณะที่เวียดนามเองก็มีคะแนนค่อนข้างสูงถึง 4.2 จาก 5 ในการประเมินความเครียดด้านน้ำขั้นพื้นฐานจากรายงาน WRI Aqueduct ที่วิเคราะห์ความเสี่ยงทางน้ำ เมื่อโรงงานจำนวนมากตั้งอยู่กระจุกตัวกันในพื้นที่เหล่านี้ พวกเขามักประสบปัญหาเรื่องห่วงโซ่อุปทานในช่วงฤดูแล้ง ต้องจ่ายเงินเพิ่มขึ้นเมื่อรัฐบาลเข้มงวดกับกฎระเบียบด้านน้ำเสีย และต้องแข่งขันกับเกษตรกรที่ต้องใช้น้ำเช่นกัน ตัวเลขไม่ได้โกหกเลย ภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้น้ำมากต้องเผชิญกับความสูญเสียเฉลี่ยกว่า 740,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปีต่อหนึ่งโรงงานในพื้นที่ที่มีความยากลำบากเหล่านี้ ตามสถิติจากสถาบันโพนีแมนเมื่อปีที่แล้ว บริษัทที่มีวิสัยทัศน์เริ่มทยอยย้ายการผลิตบางส่วนไปยังประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้อื่นๆ ที่มีความเครียดด้านน้ำต่ำกว่า (มีคะแนนต่ำกว่า 2.0) และลงทุนในระบบบำบัดน้ำภายในสถานประกอบการเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่แทนที่จะปล่อยทิ้งไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการบริหารจัดการน้ำอย่างเหมาะสมมีความสำคัญเพียงใดต่อการรักษาระบบห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกให้ทำงานได้อย่างราบรื่น

กลยุทธ์การใช้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับผู้ผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก

ผู้ผลิตที่ผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบตกแต่งขนาดเล็กมักประสบปัญหาในการจัดการน้ำ เนื่องจากมีงบประมาณจำกัดและโครงสร้างพื้นฐานที่ไม่เพียงพอ การใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญมากในปัจจุบัน เพราะช่วยลดต้นทุน ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และรักษาความสามารถในการแข่งขันของธุรกิจ เนื่องจากกฎระเบียบมีความเข้มงวดขึ้นและผู้บริโภคต้องการผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เมื่อบริษัทนำวิธีการประหยัดน้ำอย่างชาญฉลาดมาใช้ พวกเขาสามารถลดปริมาณการใช้น้ำในกระบวนการผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ได้จริง โดยยังคงรักษามาตรฐานคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไว้ได้ ซึ่งกลยุทธ์นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการดำเนินงานขนาดเล็กที่ทุกหยดมีค่า และการสูญเสียน้ำไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป

ความเป็นไปได้และผลตอบแทนจากการนำระบบการรีไซเคิลแบบวงจรปิดมาใช้ในโรงงานผลิตโคมไฟตกแต่ง

โรงงานขนาดเล็กที่ทํางานด้านการบวกและการเคลือบโลหะ สามารถได้รับประโยชน์จากระบบน้ําแบบปิดวงจรได้มาก เครื่องนี้สามารถรักษาและนําน้ํากระบวนการที่ใช้ได้ใหม่ได้ประมาณ 80% ซึ่งถ้าไม่ใช้น้ําจะล้างไป ค่าเริ่มต้นมักจะอยู่ระหว่าง 20,000 และ 50,000 ดอลลาร์ แต่ธุรกิจส่วนใหญ่จะเห็นการลงทุนของพวกเขาถูกจ่ายในเวลา 2-4 ปี - ทําไมล่ะ ค่าชําระน้ําที่ต่ํากว่า (ประหยัดได้ประมาณ 5 ถึง 12 ล้านบาทต่อปี) และการลดค่าบริการระบายน้ําเสียที่แพงๆ ทําให้เกิดความแตกต่าง สิ่งที่น่ารักจริงๆเกี่ยวกับระบบเหล่านี้ คือการออกแบบแบบแบบโมดูลของพวกเขา ทําให้บริษัทสามารถเริ่มต้นเล็ก ๆ และขยายตามความต้องการ มีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย โรงงานที่ติดตั้งระบบแบบนี้ ดูดีขึ้นในรายงานความยั่งยืน ในขณะที่ลดความกดดันต่อการจัดหาน้ําในท้องถิ่นที่ค่อนข้างแคบ ลองนึกถึงสถานที่ที่ขาดแคลนน้ํา กําลังกลายเป็นปัญหาทั่วไป ในบริเวณอุตสาหกรรม สําหรับผู้ผลิตขนาดเล็กที่มองไปข้างหน้า การเริ่มคิดจริงจังเกี่ยวกับการจัดการน้ําแบบหมุนเวียน ไม่ใช่แค่ความหวังอีกต่อไป มันคือโอกาสที่แท้จริงที่จะโดดเด่นในฐานะที่เป็นความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อม ในขณะที่สร้างรากฐานที่แข็งแกร่งขึ้นสําหรับการดําเนินธุรกิจต่อเนื่องในช่วงเวลาที่ไม่แน่นอน

นโยบาย ความโปร่งใส และช่องว่างข้อมูลในการรายงานการใช้น้ำ

การขาดวิธีการรายงานที่เป็นมาตรฐานและความโปร่งใส กำลังกีดขวางความพยายามในการลดการใช้น้ำในกระบวนการผลิตไฟภายนอกอาคารจากพลังงานแสงอาทิตย์ บริษัทจำนวนมากที่ผลิตโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์แบบตกแต่งไม่ได้ติดตามการใช้น้ำของตนเองอย่างเหมาะสมในกระบวนการสำคัญ เช่น การผลิตแผ่นซิลิคอนเวเฟอร์ และงานชุบผิวโลหะ ส่งผลให้ยากต่อการเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างผู้ผลิตรายต่างๆ ซ่อนปัญหาที่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่ประสบภาวะขาดแคลนน้ำรุนแรง เช่น ในบางพื้นที่ของจีนและเวียดนาม และชะลอความพยายามในการผลิตสินค้าอย่างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อไม่มีกฎระเบียบที่กำหนดให้บริษัทเปิดเผยข้อมูลเหล่านี้ จึงแทบเป็นไปไม่ได้ที่องค์กรจะระบุจุดที่น้ำถูกสูญเปล่า หรือพิสูจน์ได้ว่าการลงทุนในระบบการรีไซเคิลน้ำคุ้มค่าทางการเงินหรือไม่ ตามรายงานล่าสุดจากอุตสาหกรรมพบว่า โรงงานที่ติดตามการใช้น้ำอย่างสม่ำเสมอมักสามารถลดปริมาณการใช้น้ำได้เร็วกว่าถึง 15 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ต่อผลิตภัณฑ์หนึ่งชิ้น เราจำเป็นต้องมีวิธีการวัดร่องรอยน้ำ (water footprints) ที่ดีกว่าเดิม รวมถึงพิจารณาทั้งน้ำสีฟ้า (blue water) ซึ่งมาจากแหล่งน้ำผิวดินหรือน้ำใต้ดิน และน้ำสีเทา (grey water) ซึ่งคือปริมาณน้ำที่ต้องใช้ในการบำบัดมลพิษ การเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออุตสาหกรรมร่วมมือกันสร้างมาตรฐานการรายงานที่เฉพาะเจาะจง เพื่อให้บริษัทสามารถเปรียบเทียบตนเองได้อย่างเป็นธรรม ตรวจสอบซึ่งกันและกัน และเร่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่โดยรวมใช้น้ำน้อยลง

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมน้ำอัลตราเพียวถึงมีความสำคัญในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

น้ำอัลตราเพียวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะแม้แต่สิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยก็สามารถลดประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ โดยส่งผลต่อการแปลงพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า

ผู้ผลิตโคมไฟแสงอาทิตย์แบบตกแต่งต้องเผชิญกับความท้าทายอะไรบ้างในพื้นที่ที่มีแรงกดดันสูง

ผู้ผลิตในภูมิภาคเช่น จีน เวียดนาม และอินเดีย ต้องเผชิญกับความท้าทาย เช่น ขาดแคลนน้ำ ห่วงโซ่อุปทานขัดข้อง ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับน้ำเสีย และการแข่งขันเพื่อแย่งชิงทรัพยากร

ผู้ผลิตขนาดเล็กสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำได้อย่างไร

ผู้ผลิตขนาดเล็กสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำได้โดยการนำระบบหมุนเวียนน้ำแบบวงจรปิดมาใช้ การใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ และการลงทุนในระบบการรีไซเคิลน้ำภายในสถานที่ผลิต

เหตุใดจึงมีความโปร่งใสไม่เพียงพอในการรายงานการใช้น้ำ

การขาดวิธีการรายงานมาตรฐานและข้อบังคับที่กำหนดให้บริษัทเปิดเผยข้อมูลการใช้น้ำ ส่งผลให้เกิดความโปร่งใสต่ำ ซึ่งขัดขวางการปรับปรุงและการเปรียบเทียบระหว่างผู้ผลิต

ระบบน้ำแบบวงจรปิดมีประโยชน์อย่างไร

ระบบน้ำแบบวงจรปิดช่วยให้โรงงานสามารถนำน้ำกระบวนการกลับมาใช้ใหม่ได้ประมาณ 80% ลดต้นทุนด้านน้ำจืดและการกำจัดน้ำเสีย พร้อมทั้งเพิ่มความยั่งยืนและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม