แนวทางและมาตรการอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็ก
ตอนที่ 1 ภาพรวมและการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็ก

ปัจจุบันอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าของประเทศไทยจัดเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมพื้นฐานที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาประเทศ เนื่องจากอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้านั้นเป็นอุตสาหกรรมที่เชื่อมโยงกับอุตสาหกรรมอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เฟอร์นิเจอร์ อาหารกระป๋อง (บรรจุภัณฑ์) เครื่องจักรกล และอุตสาหกรรมก่อสร้าง ฯลฯ ซึ่งมีมูลค่าการส่งออกโดยรวมมากกว่า 50,000 ล้านบาทต่อปี

แม้ว่าปัจจุบันอุตสาหกรรมเหล็กของไทยจะมีเฉพาะอุตสาหกรรมเหล็กขั้นกลางและขั้นปลาย โดยไม่มีอุตสาหกรรมเหล็กขั้นต้น (การถลุงเหล็ก) เท่านั้น แต่อุตสาหกรรมเหล็กก็มีการขยายตัวเพิ่มขึ้นทุกปี เนื่องจากภาวะเศรษฐกิจโดยรวมของประเทศที่มีการฟื้นตัวขึ้น ทั้งธุรกิจภาคก่อสร้างและอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เช่น ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ บรรจุภัณฑ์ ฯลฯ

ทำให้ความต้องการใช้เหล็กในประเทศเพิ่มสูงขึ้น ทั้งปริมาณการผลิตที่มีความต้องการผลิตภัณฑ์เหล็กกึ่งสำเร็จรูปซึ่งเป็นวัตถุดิบเหล็กแผ่นเคลือบ, เหล็กแผ่นรีดร้อน, เหล็กทรงยาวซึ่งเป็นที่ต้องการใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงการก่อสร้างของภาครัฐ ดังตัวอย่างจากโครงการสนามบินสุวรรณ ภูมิ, โครงการก่อสร้างรถไฟฟ้าของกรุงเทพมหานคร รวมถึงอุตสาหกรรมต่อเนื่องในประเทศและการส่งออกที่เพิ่มมากขึ้นทุกปี ดังนั้นจึงทำให้อุตสาหกรรมเหล็กมีการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย

ปัจจุบันกระบวนการผลิตเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กจัดเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานมาก ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบ   สัดส่วนการใช้พลังงานต่อมูลค่าการผลิตหรือที่เรียกว่าความเข้มข้นของการใช้พลังงาน (Energy Intensity) นั้น อุตสาหกรรมกลุ่มนี้จัดเป็นอุตสาหกรรมที่มีความเข้มข้นสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกับค่าความเข้มข้นเฉลี่ยของอุตสาหกรรมอื่นโดยรวม

โครงสร้างการผลิตของอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าของไทยสามารถแบ่งได้เป็น 3 ขั้นด้วยกันคือ อุตสาหกรรมเหล็กขั้นต้น ขั้นกลาง และขั้นปลาย ซึ่งไม่รวมเหล็กแผ่นไร้สนิม โดยอุตสาหกรรมเหล็กขั้นต้น เป็นอุตสาหกรรมเหล็กถลุง (Pig Iron) และเหล็กพรุน (Sponge Iron) ซึ่งจัดได้ว่าเป็นกระบวนการเริ่มต้นของอุตสาหกรรมเหล็กที่มีความสำคัญอย่างมากต่อศักยภาพในการพัฒนาอุตสาหกรรมเหล็กและอุตสาหกรรมที่ต่อเนื่องจากอุตสาหกรรมเหล็ก      

สำหรับประเทศไทย ปัจจุบันยังไม่มีการจัดตั้งโรงงานผลิตเหล็กขั้นต้น โดยแต่เดิมนั้น แนวทางการพัฒนาถูกกำหนดโดยความต้องการของตลาดในประเทศมากกว่าจากนโยบายของภาครัฐ จึงทำให้อุตสาหกรรมเหล็กเริ่มต้นพัฒนาจากขั้นปลาย เพื่อทดแทนการนำเข้าจากต่างประเทศแทนการพัฒนาจากอุตสาหกรรมเหล็กขั้นต้น

อุตสาหกรรมเหล็กขั้นกลางเป็นขั้นที่นำผลิตภัณฑ์จากการผลิตเหล็กขั้นต้นทั้งที่เป็นของเหลวและของแข็ง รวมถึงเศษเหล็ก (Scrap) มาหลอมปรับปรุงคุณสมบัติและส่วนผสมทางเคมีให้ได้เป็นเหล็กกล้า (Steelmaking) สำหรับประเทศไทย ผู้ผลิตขั้นกลางทุกรายจะผลิตด้วยเตาอาร์กไฟฟ้า โดยใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุหลักในการผลิต

นอกจากการผลิตเหล็กกล้าแล้ว อุตสาหกรรมขั้นกลางนี้ยังรวมถึงการหล่อเหล็กกล้าให้เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่มีอยู่ 3 ประเภท ได้แก่ เหล็กแท่งยาว (Billet) เหล็กแท่งแบน (Slab) และเหล็กแท่งใหญ่ (Bloom) โดยเหล็กแท่งยาวจะนำไปเป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็กเส้น เหล็กลวด และเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน สำหรับการผลิตเหล็กแท่งแบนจะต้องใช้ระดับเทคโนโลยีที่สูงกว่าการผลิตเหล็กแท่งยาว และจะเป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็กแผ่นรีดร้อนเท่านั้น ส่วนเหล็กแท่งใหญ่จะใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนขนาดใหญ่ 

อุตสาหกรรมเหล็กขั้นปลายเป็นขั้นของการแปรรูปผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปด้วยกระบวนการต่าง ๆ ได้แก่ การรีดร้อน การรีดเย็น การเคลือบผิว การผลิตท่อเหล็ก การตีเหล็กขึ้นรูป รวมไปถึงการหล่อเหล็ก เช่น เหล็กเส้น เหล็กลวด เหล็กแผ่นรีดร้อน เหล็กแผ่นรีดเย็น เหล็กแผ่นเคลือบ เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน เป็นต้น ซึ่งจะนำไปใช้เป็นวัตถุดิบทางการผลิตในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่ต่อเนื่อง เช่น อุตสาหกรรมก่อสร้าง อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า อุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ เป็นต้น  

รูปที่ 1 โครงสร้างอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าของไทย

สำหรับค่า SEC จะเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพพลังงานในระดับรายผลผลิต โดยเป็นการวัดปริมาณพลังงานที่ใช้เทียบกับหน่วยนับของผลผลิตทางกายภาพ เช่น ต่อตัน ต่อตารางเมตร ต่อลิตร ฯลฯ เป็นการวัดประสิทธิภาพพลังงานในระดับมูลฐานที่สุด ในระดับโรงงานหรือกลุ่มโรงงานที่มีผลผลิตเหมือนกัน โดยในที่นี้คิดจากการนำพลังงานไฟฟ้าของทุกโรงมารวมกันและหารด้วยผลรวมของการผลิตสินค้าเหล็กของกลุ่มนั้นทั้งหมด

และในกรณีที่ต้องการหาพลังงานรวมที่กลุ่มอุตสาหกรรมใช้ในการผลิตต่อตัน ก็จะสามารถคำนวณโดยการแปลงทั้งพลังงานไฟฟ้าและเชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ ให้อยู่ในหน่วยเดียวกัน (MJ) และรวมพลังงานของทุกโรงงานเข้าด้วยกัน แล้วจึงหารพลังงานด้วยผลรวมของการผลิตสินค้าเหล็กเส้นทั้งหมดทุกโรง ดังสมการ

สำหรับการแปลงหน่วยของการใช้พลังงาน จะแปลงค่าการใช้ไฟฟ้าและการใช้เชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ ให้อยู่ในรูปของเมกะจูล (MJ) เพื่อใช้ในการคำนวณค่า SEC ของอุตสาหกรรมเหล็กแต่ละกลุ่ม

จากข้อมูล SEC ในแต่ละกลุ่มอุตสาหกรรม เมื่อนำมาคำนวณรวมกับประมาณการผลผลิตของอุตสาหกรรมเหล็กในแต่ละปี จะสามารถประมาณการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมเหล็กไทยได้ จากข้อมูลตามการสำรวจในปี 2547 มีการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมประมาณ 613 ktoe ขณะที่ตามประมาณการผลผลิตของทั้งประเทศที่ได้จากการประมาณของสถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย การใช้พลังงานของทั้งอุตสาหกรรมเท่ากับ 939 ktoe ซึ่งข้อมูลที่จากการสำรวจในโครงการนี้จะมีสัดส่วนคิดเป็น 65% ของประมาณการใช้พลังงานทั้งประเทศ

ข้อมูลอุตสาหกรรมเชิงเปรียบเทียบ (Benchmarking) ในส่วนนี้ จะนำเสนอข้อมูลในกระบวนการผลิตที่ใช้พลังงานมากที่สุดสองส่วน คือ การหลอมเศษเหล็กและการอบผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป โดยจะแยกกลุ่มระหว่างบิลเล็ตซึ่งเป็นตัวแทนของการผลิตเหล็กทรงยาว (เหล็กเส้น เหล็กลวดและเหล็กรูปพรรณรีดร้อน) และแสลปซึ่งเป็นตัวแทนของการผลิตเหล็กทรงแบน (เหล็กแผ่นรีดร้อน)

สำหรับการเปรียบเทียบข้อมูล Benchmarking ของกระบวนการหลอมเศษเหล็กของกลุ่มผู้ผลิตเหล็กทรงยาว พบว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยของผู้ผลิตเหล็กไทยที่ได้จากการสำรวจอยู่ที่ 547 kWh/ton ซึ่งสูงกว่าการเปรียบเทียบกับการหลอมของผู้ผลิตในสหรัฐฯ (Chaparrel Steel) ญี่ปุ่น (Tokyo Steel) รวมถึงเยอรมัน (BSW) โดยโรงหลอมของ BSW จะมีประสิทธิภาพของการใช้ไฟฟ้าในการหลอมที่ดีมากโดยใช้พลังงานเฉลี่ยเท่ากับ 363 kWh/ton

นอกจากนี้หากเปรียบเทียบการใช้ปริมาณก๊าซออกซิเจนสำหรับช่วยในการหลอมเศษเหล็ก พบว่า ผู้ผลิตไทยมีการใช้ก๊าซออกซิเจนเฉลี่ย 44 Nm3/ton ซึ่งใกล้เคียงกับสหรัฐฯ และเยอรมัน     

ส่วนปริมาณแท่งอิเล็กโทรด ผู้ผลิตไทยมีอัตราการใช้เฉลี่ยสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกันประเทศอื่น และสูงกว่าเยอรมันถึง 80% ในส่วนของอัตราผลผลิตต่อวัตถุดิบ (% yield) ในการหลอมเศษเหล็ก ผู้ผลิตไทยผลิตทำได้ในช่วง 88.5% ขณะที่ประเทศอื่น ๆ สามารถทำได้ในอัตราที่สูงกว่า โดยผู้ผลิตของสหรัฐฯ มีประสิทธิภาพสูงสุด ทำได้ 93.5%

การเปรียบเทียบข้อมูล Benchmarking ของกระบวนการหลอมเศษเหล็กของกลุ่มผู้ผลิตเหล็กทรงแบน ซึ่งโรงงานที่เปรียบเทียบด้วย คือ Nucor-Yamato ที่มีขนาดของเตาหลอม 150 ตัน ใกล้เคียงกับผู้ผลิตไทย โดยถึงแม้ว่า Nucor-Yamato จะเป็นโรงงานผู้ผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณที่มีเตาหลอม

แต่ขนาดของเตาหลอมจะใกล้เคียงกับโรงหลอมเหล็กทรงแบนของไทย จึงสามารถเปรียบเทียบกันได้ โดยพบว่า การใช้พลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยของผู้ผลิตเหล็กไทยในส่วนของการหลอมของเตาอาร์กไฟฟ้าที่ได้จากการสำรวจจะอยู่ที่ 419 kWh/ton ขณะที่ Nucor-Yamato ใช้พลังงานเพียง 316 kWh/ton

โดยผู้ผลิตไทยใช้ไฟฟ้ามากกว่าถึง 103 kWh/ton หรือคิดเป็นสัดส่วนที่สูงกว่าถึง 33% การใช้ปริมาณก๊าซออกซิเจนสำหรับช่วยในการหลอมเศษเหล็ก พบว่า ผู้ผลิตไทยมีการใช้ก๊าซออกซิเจนเฉลี่ย 35 Nm3/ton ขณะที่ Nucor-Yamato ใช้ 44.6 Nm3/ton โดยออกซิเจนที่มากกว่าจะมีส่วนที่ช่วยให้การใช้ไฟฟ้าลดลงได้ ส่วนปริมาณแท่งอิเล็กโทรดใช้เพียง 1.55 kg/ton เท่านั้น

อัตราผลผลิตต่อวัตถุดิบ (% Yield) ในการหลอมเศษเหล็ก ผู้ผลิตไทยผลิตได้ในอัตรา 90.7% ซึ่งแม้ว่าระบบการจัดการกับเศษเหล็กของโรงงานในกลุ่มนี้จะดีกว่าโรงงานในกลุ่มที่หลอมบิลเล็ต แต่ก็ยังมี Yield ที่ต่ำกว่า Nucor-Yamato ที่สามารถทำได้ในอัตราที่สูงมากที่ คือ 92%

การอบร้อนบิลเล็ตเป็นขั้นตอนก่อนที่จะนำบิลเล็ตไปรีดร้อนเพื่อลดขนาดเป็นผลิตภัณฑ์เหล็กทรงยาว โดยความร้อนที่ใช้มาจากเชื้อเพลิงทั้งหมด ซึ่งในส่วนของผู้ผลิตไทยที่ทำการสำรวจข้อมูล จะประกอบด้วย 2 กลุ่ม คือ ผู้ผลิตที่มีเตาหลอม ซึ่งจะผลิตบิลเล็ตเอง และผู้ผลิตที่ไม่มีเตาหลอมซึ่งซื้อบิลเล็ตมาจากทั้งในและต่างประเทศ (ส่วนใหญ่เป็นการนำเข้าบิลเล็ตจากต่างประเทศ)

พลังงานที่ผู้ผลิตกลุ่มที่มีเตาหลอมใช้ในการอบจะคิดเป็นพลังงานเฉลี่ยได้เท่ากับ 1,538 MJ/ton ขณะที่ผู้ผลิตที่ไม่มีเตาหลอมจะใช้พลังงาน 1,630 MJ/ton ซึ่งเป็นการใช้พลังงานที่สูงกว่าโรงเหล็กที่มีเตาหลอมประมาณ 6% ทั้งนี้คาดว่า มีสาเหตุมาจากการที่โรงงานที่ไม่มีเตาหลอมจะมีทั้งผู้ประกอบการขนาดต่าง ๆ ทั้งรายเล็กและรายใหญ่ ซึ่งในส่วนของผู้ประกอบการรายเล็กจะมีประสิทธิภาพของการผลิตที่ต่ำกว่า ทำให้ภาพรวมการใช้เชื้อเพลิงของผู้ผลิตไม่มีเตาหลอมค่อนข้างสูง

ขณะที่โรงงานที่มีเตาหลอมจะเป็นโรงงานที่มีขนาดการผลิตใหญ่กว่า ดังนั้นความสามารถในการผลิตจะอยู่ในระดับที่ดีกว่า และเมื่อเปรียบเทียบกับผู้ผลิตในต่างประเทศ พบว่าในส่วนของผู้ผลิตไทยกลุ่มที่มีเตาหลอมจะมีระดับการใช้เชื้อเพลิงสูงกว่า Tokyo Steel ของญี่ปุ่นเล็กซึ่งมีการใช้พลังงานประมาณ 1,500 MJ แต่จะสูงกว่า BSW ของเยอรมันมาก     

ซึ่งการใช้พลังงานปริมาณน้อยในการเผาบิลเล็ตได้ เนื่องจากผู้ผลิตของประเทศเยอรมนีใช้เหล็กแท่งที่มีอุณหภูมิ 345 ^oC (จากเครื่องหล่อ) ประมาณร้อยละ 46 ป้อนเข้าเตาเผาเพื่อลดการใช้พลังงานความร้อน (ระบบ Hot Charge) ซึ่งลักษณะ Layout ของโรงเหล็กในไทยจะไม่เอื้ออำนวยต่อการผลิตในลักษณะเดียวกับเยอรมัน

การอบร้อนแสลปเป็นขั้นตอนก่อนที่จะนำไปรีดร้อนเพื่อลดขนาดเป็นผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดเย็น โดยความร้อนที่ใช้มาจากเชื้อเพลิงทั้งหมด ซึ่งในส่วนของกลุ่มผู้ผลิตเหล็กแผ่นรีดร้อนของไทย จะประกอบด้วย 2 กลุ่ม คือ ผู้ผลิตที่มีเตาหลอม ซึ่งจะผลิตแสลปเองและไม่สามารถนำแสลปจากที่อื่นมาใช้ได้เพราะเป็นการผลิตแบบต่อเนื่อง และผู้ผลิตที่ไม่มีเตาหลอมซึ่งจะซื้อแสลปมาจากต่างประเทศทั้งหมด

โดยทั้งสองกลุ่มจะมีความแตกต่างกัน ค่อนข้างมาก คือ ผู้ผลิตที่มีเตาหลอมจะมีสองราย รายแรก ผลิตแสลปที่มีขนาดบาง (หรือเรียกว่า Thin Slab) โดยความหนาอยู่ที่ประมาณ 50-60 มิลลิเมตร  ขณะที่ผู้ผลิตอีกรายจะผลิต Medium Slab ที่มีความหนาแสลป 80-100 มิลลิเมตร โดยทั้งสองรายเมื่อหล่อแสลปแล้ว จะต้องผ่านแสลปที่ยังคงมีอุณหภูมิสูงอยู่ประมาณ 1,000–1,100 ^oC เข้าต่อไปยังเตาอบ Tunnel Furnace ทันที

ดังนั้นการใช้เชื้อเพลิงของกลุ่มนี้จะน้อยเมื่อเทียบกับผู้ผลิตอีกกลุ่มที่ใช้แสลปหนา (หรือเรียกว่า Thick/Conventional Slab) ที่มีความหนาประมาณ 220–250 มิลลิเมตร และในการอบต้องอบเริ่มต้นจากอุณหภูมิห้อง เนื่องจากเป็นแลลปที่ซื้อมา

พลังงานที่ผู้ผลิตกลุ่มที่มีเตาหลอมใช้ในการอบจะคิดเป็นพลังงานเฉลี่ยได้เท่ากับ 866 MJ/ton  (เฉพาะผู้ผลิตที่ผลิต Thin Slab) โดยหากเปรียบเทียบกับผู้ผลิต Thin Slab ของสหรัฐฯ ซึ่งเป็นประเทศที่มีการพัฒนาเทคโนโลยี Thin Slab Casting อย่างมาก พบว่า โรงงานของไทยใช้พลังงานเชื้อเพลิงสูงกว่าถึง 127 MJ/ton หรือคิดเป็นพลังงานที่สูงกว่าถึง 17%

ขณะที่ผู้ผลิตที่ไม่มีเตาหลอมจะใช้พลังงาน 1,629 MJ/ton ขณะที่หากเปรียบเทียบกับข้อมูลผู้ผลิตของสหรัฐฯ (อ้างอิงจาก Table 7-1: Average energy intensity of rolling and finishing processes; Energy and Environmental Profile of the U.S. Iron and Steel Industry, August 2000, U.S. Department of Energy, Office of Industrial Technologies) พบว่า ผู้ผลิตไทยใช้พลังงานเชื้อเพลิงสูงกว่าเล็กน้อยประมาณ 46 MJ/ton หรือคิดเป็น 3% 

การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์
1. ความเข้มข้นการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมเหล็ก (Energy Intensity)
ความเข้มข้นของการใช้พลังงาน (Energy Intensity) คือ สัดส่วนการใช้พลังงานต่อมูลค่าการผลิต เพื่อเปรียบเทียบปริมาณการใช้พลังงานต่อหนึ่งหน่วยของมูลค่าการผลิตในแต่ละอุตสาหกรรม 

ค่าความเข้มข้นการใช้พลังงาน (Energy Intensity Indicators) เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพในการใช้พลังงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถนำมาประเมินประสิทธิภาพในการใช้พลังงานได้ทั้งในระดับมหภาคและระดับจุลภาค กล่าวคือ ตั้งแต่ระดับประเทศ ระดับอุตสาหกรรม ระดับกลุ่มอุตสาหกรรมย่อย ระดับกระบวนการผลิต จนกระทั่งระดับผู้ประกอบการผลิต

อันที่จริงค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานก็คือ สัดส่วนของการใช้พลังงานในการผลิตสินค้าต่อผลผลิต (Energy Use/Output) ซึ่งส่วนกลับของสัดส่วนนี้ก็คือ มูลค่าการผลิตต่อการใช้พลังงานหนึ่งหน่วยหรือประสิทธิภาพและผลิตภาพในการใช้พลังงาน (Energy Efficiency and Energy Productivity) นั่นเอง

เมื่อค่าของ Energy Intensity เปลี่ยนแปลงไป ประสิทธิภาพและผลิตภาพของการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตหรืออุตสาหกรรมย่อมเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กล่าวคือ หากความเข้มข้นของการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมลดลง ประสิทธิภาพและผลิตภาพการใช้พลังงานก็จะเปลี่ยนแปลงในทางกลับกันคือ เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมีที่มาจากหลายแหล่ง การวิเคราะห์จะสามารถแยกแยะองค์ประกอบของการเปลี่ยนแปลงทำให้เข้าใจปัจจัยที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ดี 

การศึกษาความเข้มข้นการใช้พลังงานของภาคอุตสาหกรรมเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กโดยรวม ได้คำนวณค่า Energy Intensity โดย 3 วิธี คือ
     1. การวัดสัดส่วนการใช้พลังงานต่อมูลค่าผลผลิต ณ ราคาปีปัจจุบัน (Energy Intensity) และราคาปีฐาน
     2. การวัดสัดส่วนการใช้พลังงานต่อมูลค่าเพิ่ม
     3. การวัดสัดส่วนค่าใช้จ่ายการใช้พลังงานต่อมูลค่าผลผลิต 

การศึกษาได้จำแนกอุตสาหกรรมเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กของไทยออกเป็น 15 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยตามลักษณะผลิตภัณฑ์สินค้า 7 ชนิด และในบางกลุ่มอุตสาหกรรมได้แยกย่อยตามกระบวนการผลิตออกเป็นอีก 2 กลุ่มคือ กลุ่มที่มีเตาหลอมและกลุ่มที่ไม่มีเตาหลอม การคำนวณใช้ข้อมูลปฐมภูมิที่ได้รับจากการสำรวจและสัมภาษณ์ผู้ประกอบการที่ดำเนินการผลิตในช่วงปี 2548 ถึง 2549

โดยข้อมูลที่เก็บรวบรวมมีลักษณะเป็นข้อมูลอนุกรมเวลาที่ย้อนหลังไปเริ่มต้นที่ปี 2542 ซึ่งเป็นปีที่ประเทศไทยเริ่มฟื้นตัวจากสภาวะวิกฤติเศรษฐกิจปี 2540 

ตาราง แสดงความเข้มข้นการใช้พลังงาน ณ ราคาปัจจุบัน (Energy Intensity) ของอุตสาหกรรมเหล็ก จำแนกตามกลุ่มอุตสาหกรรม

ตาราง แสดงความเข้มข้นการใช้พลังงาน ณ ราคาปีฐาน (Energy Intensity 1.2) ของอุตสาหกรรมเหล็ก จำแนกตามกลุ่มอุตสาหกรรม

ตาราง แสดงความเข้มข้นการใช้พลังงานคำนวณจาก มูลค่าเพิ่ม (Energy Intensity) ของอุตสาหกรรมเหล็ก จำแนกตามกลุ่มอุตสาหกรรม

ตาราง แสดงความเข้มข้นการใช้พลังงานคำนวณจาก ค่าใช้จ่ายพลังงาน (Energy Intensity ) ของอุตสาหกรรมเหล็ก จำแนกตามกลุ่ม

จากผลการคำนวณค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมเหล็กโดยใช้วิธีการที่ 1 พบว่า ค่าความเข้มข้นมีแนวโน้มลดลงทั้งที่วัด ณ ราคาปัจจุบันและ ณ ราคาปีฐาน ค่าความเข้มข้นที่วัดจากผลผลิต ณ ราคาปีปัจจุบันมีแนวโน้มลดลงมากกว่าค่าที่วัดจากราคาปีฐาน เนื่องจากราคาเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กเพิ่มสูงขึ้นมากภายหลังปี 2545 โดยเฉลี่ยแล้ว ค่า Energy Intensity ของอุตสาหกรรมโดยรวมของ 15 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อย

ซึ่งคำนวณจากผลผลิตราคาปัจจุบันสูง 4.5 ค่าที่คำนวณจากปีฐานสูง 5.7 ส่วนค่า Energy Intensity ของอุตสาหกรรมซึ่งไม่รวมกลุ่มอุตสาหกรรมเหล็กลวดมีเตาหลอมและเหล็กแผ่นรีดร้อนมีเตาหลอม ซึ่งคำนวณจากผลผลิตราคาปัจจุบันสูง 5.8 และค่าที่คำนวณจากปีฐานสูง 5.5 จะเห็นได้ว่า ความเข้มข้นที่คำนวณจากราคาปีฐานมีค่าสูงกว่าที่คำนวณจากราคาปัจจุบัน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของราคาสินค้าเหล็กดังที่ได้กล่าวมาแล้ว

การวัดความเข้มข้นการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมเหล็กโดยรวมทั้งวิธีการคำนวณที่ 2 และ 3 ต่างพบว่า ความเข้มข้นมีแนวโน้มลดลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายหลังปี 2544 จากการคำนวณค่าความเข้มข้นจากกลุ่มอุตสาหกรรมย่อยทั้งหมด 15 กลุ่มพบว่า ในช่วงปี 2542 ถึง 2547 Energy Intensity ที่คำนวณจากมูลค่าเพิ่มมีค่าเฉลี่ยสูงประมาณ 17.1 ค่าความเข้มข้นที่คำนวณจากสัดส่วนค่าใช้จ่ายการใช้

พลังงานต่อมูลค่าผลผลิตโดยเฉลี่ยแล้วสูงประมาณ 5.8 หากคำนวณค่า Energy Intensity ของอุตสาหกรรมเหล็กซึ่งรวมเฉพาะ 13 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อย พบว่า Energy Intensity ที่คำนวณจากมูลค่าเพิ่มมีค่าเฉลี่ยประมาณ 16.9 และค่าความเข้มข้นที่คำนวณจากสัดส่วนการใช้พลังงานต่อมูลค่าผลผลิตโดยเฉลี่ยแล้วสูงประมาณ 5.7 

จึงสรุปได้ว่า ไม่ว่าจะคำนวณค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานโดยวิธีการใด Energy Intensity ของอุตสาหกรรมเหล็กมีแนวโน้มลดลง ค่า Energy Intensity ลดลงเป็นอย่างมากภายหลังปี 2544 เมื่อคำนวณโดยอาศัยมูลค่าการผลิต ณ ราคาปัจจุบันทั้งนี้เพราะราคาสินค้าเหล็กและผลิตภัณฑ์เพิ่มสูงขึ้นเป็นอย่างมาก

แต่หากคำนวณจากการผลิต ณ ราคาปีฐาน เพื่อขจัดปัจจัยอันเกิดจากความผันผวนของราคาสินค้า ค่า Energy Intensity กลับลดลงไม่มาก จึงกล่าวได้ว่า อุตสาหกรรมเหล็กของไทยมีการพัฒนาประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างช้า ๆ และยังคงมีศักยภาพที่จะลด Energy Intensity หรือเพิ่มประสิทธิภาพได้อีกมาก

การศึกษาความเข้มข้นการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมเหล็กเป็นรายกลุ่มอุตสาหกรรมย่อย พบว่าค่าความเข้มข้นที่คำนวณจากวิธีต่าง ๆ มีความแตกต่าง แต่ถ้าเปรียบเทียบระดับสูงต่ำของค่าความเข้มข้นแล้ว แต่ละวิธีให้ผลที่มิได้แตกต่างกันมาก จึงสรุปการเปรียบเทียบค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานของกลุ่มอุตสาหกรรมย่อยต่าง ๆ ได้ดังนี้

หมวดที่ 1 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตสูง สัดส่วนการใช้พลังงานสูงและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานสูง ได้แก่ เหล็กเส้นมีเตาหลอมและเหล็กแผ่นรีดร้อนมีเตาหลอม

หมวดที่ 2 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตปานกลาง สัดส่วนการใช้พลังงานสูงและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานสูง ได้แก่ เหล็กลวดมีเตาหลอม เหล็กรูปพรรณรีดร้อนมีเตาหลอม 

หมวดที่ 3 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตสูง สัดส่วนการใช้พลังงานสูงและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานต่ำ ได้แก่ เหล็กเส้นไม่มีเตาหลอม เหล็กแผ่นรีดร้อนไม่มีเตาหลอมและเหล็กแผ่นม้วนรีดเย็น

หมวดที่ 4 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตปานกลาง สัดส่วนการใช้พลังงานปานกลางและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานสูง ได้แก่ เหล็กลวดไม่มีเตาหลอม เหล็กรูปพรรณรีดร้อนไม่มีเตาหลอม

หมวดที่ 5 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตสูง สัดส่วนการใช้พลังงานต่ำและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานต่ำ ได้แก่ ท่อเหล็ก REW

หมวดที่ 6 กลุ่มอุตสาหกรรมย่อยที่มีสัดส่วนมูลค่าการผลิตต่ำ สัดส่วนการใช้พลังงานต่ำและค่าความเข้มข้นการใช้พลังงานต่ำ ได้แก่ เหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน เหล็กแผ่นชุบสังกะสีแบบเคลือบด้วยไฟฟ้า เหล็กแผ่นเคลือบดีบุก/โครเมียม เหล็กโครงสร้างรูปพรรณขึ้นรูปเย็น และท่อเหล็กชุบสังกะสี

สังเกตได้ว่า กลุ่มอุตสาหกรรมที่กระบวนการผลิตใช้เตาหลอมมี ค่า Energy Intensity สูงกว่ากระบวนการผลิตที่ไม่มีเตาหลอม ทั้งนี้เนื่องจากการผลิตด้วยเตาหลอมใช้พลังงานความร้อนและไฟฟ้าในปริมาณสูงมาก ยกตัวอย่างเช่น ในกลุ่มอุตสาหกรรมเหล็กเส้น การผลิตของผู้ประกอบการที่มีเตาหลอม จะนำเศษเหล็กมาหลอมเป็นน้ำเหล็กในเตาหลอมก่อนที่จะนำไปผลิตเป็นสินค้าสำเร็จรูป      

ซึ่งกระบวนการหลอมเหล็กนี้จำเป็นต้องใช้พลังงานเป็นอย่างมาก ส่วนการผลิตโดยไม่มีเตาหลอมจะมีการนำ Billet ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็กเส้นมาใช้รีดเพื่อให้ได้สินค้าสำเร็จรูปคือ เหล็กเส้น การผลิตโดยวิธีนี้เป็นการซื้อวัตถุดิบจากในและต่างประเทศจึงไม่ต้องใช้พลังงานในการผลิตวัตถุดิบเอง

การคำนวณความยืดหยุ่นพลังงานจะเป็นการแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างร้อยละของการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานเทียบกับร้อยละของการเปลี่ยนแปลงระดับผลผลิต เป็นการแสดงให้เห็นว่า ถ้าผู้ประกอบการต้องการผลิตสินค้าเพิ่มขึ้นจะต้องมีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นมากน้อยเพียงใด ในการคำนวณหาค่าความยืดหยุ่นพลังงาน () จะอาศัยผลจากการคำนวณค่าการเปลี่ยนแปลงการใช้พลังงาน (E) มาใช้ ในสมการดังนี้   

ค่าความยืดหยุ่นการใช้พลังงานที่คำนวณได้จะแสดงถึงสัดส่วนร้อยละของการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานเทียบกับร้อยละการเปลี่ยนแปลงระดับผลผลิต โดยในกรณีที่  > 0 แสดงว่า ถ้าผู้ประกอบการต้องการเพิ่มระดับผลผลิตร้อยละ 1 จะทำให้ความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น

ส่วนในกรณีที่  = 1 แสดงว่า ถ้าผู้ประกอบการต้องการเพิ่มระดับผลผลิตร้อยละ 1 จะทำให้ความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเท่ากับร้อยละ 1 และในกรณีที่  < 0 แสดงว่า ถ้าผู้ประกอบการต้องการเพิ่มระดับผลผลิตร้อยละ 1 จะทำให้ความต้องการใช้พลังงานลดลง

ค่า  แสดงว่า การผลิตเพิ่มขึ้นร้อยละ 1 ในปีที่ t เทียบกับปีอ้างอิงจะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานในกระบวนการผลิตร้อยละเท่าใดเทียบกับปีฐาน ค่า  แสดงให้เห็นว่า การผลิตเพิ่มขึ้นร้อยละ 1 ในปีที่ t เทียบกับปีอ้างอิงจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานร้อยละเท่าใดเทียบกับปีฐาน โดยการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานที่เกิดขึ้นนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นการใช้พลังงานของอุตสาหกรรมย่อยในปีที่ t เทียบกับปีอ้างอิง   

ดังนั้น ถ้าอุตสาหกรรมย่อยมีแนวโน้มความเข้มข้นการใช้พลังงานที่ลดลงก็จะทำให้ค่า  มีค่าเป็นลบ และค่า  เป็นค่าที่แสดงว่า การผลิตเพิ่มขึ้นร้อยละ 1 ในปีที่ t เทียบกับปีอ้างอิงจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานร้อยละเท่าใดเทียบกับปีฐาน  

โดยการเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างการผลิต ดังนั้นในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างการผลิตจากการผลิตสินค้าในกลุ่มที่มีความต้องการใช้พลังงานสูงไปผลิตสินค้าในกลุ่มที่มีความต้องการใช้พลังงานต่ำจะทำให้ค่า SE มีค่าเป็นลบ และส่งผลให้  มีค่าน้อยกว่า 0

ผลจากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความต้องการใช้พลังงานที่ได้เมื่อนำไปคำนวณค่าความยืดหยุ่นการใช้พลังงานและการวิเคราะห์ค่าความยืดหยุ่น สามารถสรุปได้ว่า ในปี 2543 และปี 2544 ซึ่งเป็นช่วงที่เศรษฐกิจมีการขยายตัวจึงทำให้ค่าความยืดหยุ่นการใช้พลังงานมีค่าเป็นลบ แต่ในปี 2545 ซึ่งเป็นปีที่อุตสาหกรรมเหล็กเริ่มมีการผลิตเพิ่มมากขึ้น ทำให้ในปี 2545 การเพิ่มขึ้นของการผลิตร้อยละ 1 ของปีฐานส่งผลให้มีความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นร้อยละ 3.33 ของปีฐาน

แต่อย่างไรก็ตามความต้องการใช้พลังงานมีอัตราที่ลดลง เห็นได้จากค่าความยืดหยุ่นการใช้พลังงานลดลงเหลือ 1.33 แสดงให้ว่าการเพิ่มขึ้นของการผลิตร้อยละ 1 ของปีฐานส่งผลให้มีความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพียงร้อยละ 1.33 ของปีฐาน เป็นการแสดงให้เห็นว่าความต้องการใช้พลังงานต่อผลผลิตมีแนวโน้มที่ลดลง

เห็นได้จากค่า Q-Elasticity หรือ  ที่มีค่าลดลงอย่างต่อเนื่อง เป็นการแสดงให้เห็นว่า การขยายการผลิตของอุตสาหกรรมเหล็กในช่วงปี 2545 ถึงปี 2547 ก่อให้เกิดการประหยัดต่อขนาด (Economy of Scale) ของการใช้พลังงานขึ้น จึงทำให้การขยายการผลิตส่งผลให้ความต้องการใช้พลังเพิ่มขึ้นแต่การเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานมีแนวโน้มที่ลดลง

เอกสารอ้างอิง

1. เอกสารเผยแพร่ โครงการศึกษาเกณฑ์การใช้พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็ก, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน, (www.dede.go.th)
2. สถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย, (www.isit.or.th)