“Energy Systems Integration”บูรณาการระบบพลังงาน ลดคาร์บอนในอนาคต

- Advertisement -

14 กุมภาพันธ์ 2569

Energy Systems Integration for Future Decarbonization Pathways

“…..การบูรณาการระบบพลังงาน มีความสำคัญยิ่งสำหรับอนาคตสังคมพลังงานสะอาดสีเขียว….”

ระบบพลังงานทั่วโลกในปัจจุบัน Energy Systems Around the Globe Nowadays กำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในโครงสร้างแบบเดิม Rapid Transformation in Their Conventional Structures ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดทั้งในด้านสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ .. แรงผลักดันเบื้องหลังการเปลี่ยนผ่านสู่ยุคพลังงานใหม่ Driving Forces Behind the Shift to the New Era of the Energy หรือที่รู้จักกันในชื่อ Energy 4.0 คือ 3Ds ได้แก่ การลดคาร์บอน Decarbonization, การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัล Digitalization และการกระจายอำนาจ Decentralization โดยการเปลี่ยนออกไปจากระบบพลังงานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ Shift Away from Large, Centralized Energy Systems ไปสู่แหล่งผลิตพลังงานที่กระจายตัว และมีขนาดเล็กลง Distributed & Smaller Energy Generation Sources เพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Fighting Climate Change และสถาปนาความมั่นคงทางพลังงานรูปแบบใหม่ New Model of Energy Security ..

Energy Systems Integration: ESI | Credit: ResearchGate GmbH

การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI คือ การประสานงานสำหรับการดำเนินงาน และการวางแผนระบบพลังงาน Coordination of the Operations & Planning of Energy Systems ในหลากหลายเส้นทาง Multiple Pathways เช่น ไฟฟ้า Electricity, ความร้อน Heat และเชื้อเพลิง Fuels และในระดับภูมิศาสตร์ Geographical Scales เพื่อส่งมอบบริการพลังงานที่เชื่อถือได้ Reliable, คุ้มค่า Cost – Effective และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด Minimal Environmental Impact ..

แนวคิดหลัก Core Idea คือ การเลิกมองภาคส่วนต่าง ๆ เช่น การผลิตกำลังไฟฟ้า Power Generation, การขนส่ง Transportation และความร้อน Heating ให้เป็นหน่วยในระบบที่แยกจากกัน หรือเลิกมองในลักษณะที่เป็นแบบแยกส่วน นั่นเอง .. การสร้างเครือข่ายเชื่อมโยงที่แข็งแกร่ง และชาญฉลาดยิ่งขึ้นระหว่างภาคส่วนเหล่านี้ Creating Stronger & Smarter Network Links between these Sectors จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบพลังงานทั้งหมด Increase the Efficiency of the Entire Energy Systems เพื่อรองรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปรได้ดีขึ้น และบรรลุเป้าหมายการลดคาร์บอน Achieve Decarbonization Goals ..

การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI มีความสำคัญยิ่งสำหรับอนาคตสังคมพลังงานสะอาดสีเขียว Crucial for a Clean & Green Energy Society Future เนื่องจากเป็นสิ่งจำเป็นต่อการบรรลุเป้าหมายการลดคาร์บอน Essential for Achieving Decarbonization Goals, การปรับปรุงประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม Improving Overall System Efficiency & Reliability ตลอดจนเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Maximizing the Use of Variable Renewable Energy: VRE มาพร้อมด้วย .. การบูรณาการเชื่อมต่อเส้นทางพลังงานต่าง ๆ Connecting Different Energy Pathways ได้แก่ กำลังไฟฟ้า Electricity, ความร้อน Heat, ก๊าซ Gas การขนส่ง Transportation ช่วยให้โครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน Energy Infrastructures มีความยืดหยุ่นมากขึ้น Greater Flexibility สามารถปรับให้เข้ากับพลวัตของอุปสงค์ และอุปทานที่เปลี่ยนแปลงไป Adapt to Changing Supply & Demand Dynamics ได้อย่างเหนือชั้นกว่าระบบพลังงานก่อนหน้านี้ Previous Energy Systems ..

ทั้งนี้ การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI นั้น จะมุ่งเน้นไปที่การผนวกรวม เชื่อมโยง และบูรณาการผู้ให้บริการพลังงาน โครงสร้างพื้นฐาน และภาคส่วนผู้บริโภคปลายทางที่หลากหลาย โดยใช้เทคโนโลยี และโซลูชันข้อไขดิจิทัลที่ฉลาดกว่า เป็นเครื่องมือผูกโยงกันเป็นเครือข่ายไว้ สรุปประเด็นการผนวกรวมบูรณาการ ได้ดังนี้ :-

– ผู้ให้บริการพลังงาน Energy Carriers : หมายถึง การเชื่อมโยงกำลังไฟฟ้า Electricity, เชื้อเพลิงก๊าซ Gaseous Fuels เช่น ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas, ก๊าซชีวภาพ Biogas และไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ เป็นต้น รวมไปถึงการเชื่อมโยงเชื้อเพลิงเหลว Liquid Fuels และพลังงานความร้อน Thermal Energy ตลอดจนแหล่งทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs ให้เป็นเครือข่ายในระบบพลังงานแยกย่อยที่ผูกโยงกันไว้ ใช้ร่วมกันได้ และเข้าถึงได้จากระบบควบคุมการให้บริการ Service Control Systems ..

– โครงสร้างพื้นฐาน Infrastructure : หมายถึง ประเด็นการประสานงานโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Power Grids, ท่อส่งก๊าซ Gas Pipelines, เครือข่ายความร้อน และความเย็นในเขตเมือง District Heating & Cooling Networks และเครือข่ายการขนส่ง Transportation Networks ..

Multiple Energy Systems Integration / Integration of the Generation, Transmission, Storage & Consumption of Electricity, Heat, Cooling & Gas Subsystems in Modern Energy Systems, so as to Obtain the Co – Called **“Energy Internet”** | Credit: Ning Zhang

– ภาคส่วนผู้บริโภคปลายทาง End – Use Sectors : หมายถึง การบูรณาการจัดหาพลังงานครอบคลุมทั้งพลังงานไฟฟ้า Electrical Power, ความร้อน ความเย็น Heating / Cooling, กระบวนการทางอุตสาหกรรม Industrial Processes และการขนส่ง Transportation ไปพร้อมด้วย ..

สำหรับในประเด็นของเทคโนโลยีเอื้ออำนวย Enabling Technologies ที่ทำให้การเชื่อมโยงบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI ประสบความสำเร็จนั้น ได้แก่ การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าอัจฉริยะ Utilizing Smart Grid Technologies, การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัล Digitalization เช่น เทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร Information & Communication Technologies: ICTs, ปัญญาประดิษฐ์ Artificial Intelligence: AI, ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ Big Data และเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน เช่น แบตเตอรี่ Batteries, การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Storage และเทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies เป็นต้น ซึ่งเทคโนโลยีเหล่านี้ กำลังจะกลายเป็นเทคโนโลยีแก่นแกนหลักสำหรับกระบวนเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติจากการใช้แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Energy Sources เป็นหลัก ไปเป็นการใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewables เป็นหลักจากนี้ไป ..

เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies และทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs คือ องค์ประกอบหลักในการบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI ..

เทคโนโลยี Power – to – X: PtX ถือเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่เอื้อต่อการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI เนื่องจากเป็นกลไกการแปลงพลังงานสำคัญจำเป็นที่ขาดไม่ได้ต่อการเชื่อมโยงภาคการผลิตกำลังไฟฟ้าเข้ากับภาคส่วนอื่น ๆ ที่แยกส่วนจากกัน โดยหลักการแล้ว คือ การเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง Transforming Intermittent Renewable Electricity รูปแบบกระจายให้กลายเป็นตัวนำพาพลังงาน Energy Carriers ที่สามารถจัดเก็บได้ ขนส่งได้ และใช้งานได้ Storable, Transportable & Usable นั่นเอง ..

Power to X Technologies / Chart Sector Coupling | Credit: Clean Energy Wire, CLEW / Journalism for the Energy Transition

ในขณะที่ ทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs คือ แหล่งพลังงานขนาดเล็กที่กระจายยิบย่อยอยู่ใกล้จุดใช้งาน และเป็นแหล่งผลิต และส่งจ่ายพลังงานแบบ 2 ทางด้วยโหลดที่ยืดหยุ่นได้ Two – Way Power Generation & Distribution Source with Flexible Load ในรูปแบบการปฏิบัติงานที่ใช้เครือข่ายเป็นศูนย์กลาง Network Centric Operations ซึ่งกำลังเปลี่ยนโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้ารวมศูนย์แบบดั้งเดิม Traditional, Centralized Electric Grids ให้กลายเป็นระบบพลังงานแบบบูรณาการเป็นพลวัต Dynamic, Integrated Energy Systems ..

ทั้งนี้ เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies คือ ตัวเชื่อมโยงที่จำเป็นระหว่าง ‘แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE Sources’ เช่น กำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน Renewable Electricity เป็นต้น กับ ‘ความต้องการพลังงานที่ไม่ยืดหยุ่น Inflexible Energy Demands’ เช่น ความร้อน Heat, เชื้อเพลิง Fuels และกระบวนการทางอุตสาหกรรม Industrial Processes ซึ่งความเชื่อมโยงที่เกิดขึ้นจาก PtX Technologies นั้น ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมุ่งไปสู่เป้าหมายหลักของการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI เพื่อแก้ไขปัญหาระบบพลังงานไฟฟ้าก่อนหน้านี้ Troubleshooting Previous Power Systems สรุปเป็นประเด็นสำคัญได้ดังนี้ :-

1. ส่งเสริมการเข้าถึงพลังงานหมุนเวียนในระดับสูง Enabling High Renewable Penetration ..

ปัญหา The Problem : กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power มีความผันแปร และไม่ต่อเนื่อง หากไม่มีการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI ในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดด ไม่มีลมพัด หรือช่วงเวลาที่มีการผลิตพลังงานหมุนเวียนมากเกินความต้องการ หรือมีส่วนเกินปริมาณมาก ซึ่งอาจนำไปสู่การลดกำลังการผลิต Surplus Renewable Generation Lead to Curtailment หรือการจำกัดการใช้พลังงาน เพื่อรักษาสมดุลของระบบไฟฟ้า Maintaining Power System Balance ส่งผลให้เกิดความสิ้นเปลืองพลังงานส่วนเกิน สูญเปล่า Excessive Energy Waste หรือเกิดความไม่เสถียร Instability ขึ้นในระบบ ..

โซลูชันข้อแก้ไข The PtX Solution : กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X: PtX โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Power – to – Gas: P2G และ Power – to – Heat: P2H ทำหน้าที่เป็นกลไกการบริโภคพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่ยืดหยุ่น และครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ Large – Scale Consumption Mechanism for this Surplus Electricity .. กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X: PtX จะดูดซับพลังงานส่วนเกิน Absorbs the Excess Power จัดเก็บไว้ เมื่อระบบสายส่งกำลังไฟฟ้ามีการรับโหลดมากเกินไป Grid is Oversaturated และแปลงพลังงานให้อยู่ในรูปแบบที่สามารถจัดเก็บไว้ก่อนได้ Converts It into a Storable Form, ป้องกันการจำกัดการใช้พลังงาน preventing Curtailment และเพิ่มการใช้พลังงานสะอาดให้ได้มากที่สุด Maximizing the Use of Clean Energy ..

2. การลดคาร์บอนในภาคส่วนที่ลดได้ยาก Decarbonizing Hard – to – Abate Sectors ..

ปัญหา The Problem : ภาคส่วนต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมหนัก เช่น อุตสาหกรรมเหล็กกล้า Steel Industry และอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ Cement Industry, การขนส่งระยะไกล เช่น การขนส่งทางเรือ และการบิน Shipping & Aviation และการให้ความร้อนด้วยอุณหภูมิสูง High – Temperature Heating เป็นต้นนั้น คือ เรื่องที่ยากเย็น หรือเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรง Difficult or Impossible to Electrify Directly ..

โซลูชันข้อแก้ไข The PtX Solution : กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X: PtX ผลิตเชื้อเพลิง และวัตถุดิบสังเคราะห์ที่สะอาด Clean Synthetic Fuels & Feedstocks เช่น ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen: H₂, มีเทนสังเคราะห์ Synthetic Methane: CH₄ และน้ำมันก๊าดไฟฟ้าสังเคราะห์ e – Kerosene .. สิ่งเหล่านี้ ให้กำลังขับสูง และสามารถนำมาใช้ทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เดิม เช่น โครงข่ายระบบท่อส่งก๊าซ Gas Pipelines Grids, เครื่องยนต์สันดาปภายใน Internal Combustion Engines: ICEs และเตาเผา Furnaces เป็นต้นได้โดยตรง โดยมุ่งเป้าไปที่ภาคส่วนที่บูรณาการได้ยากที่สุด ผ่านระบบพลังงานไฟฟ้าแบบง่าย ๆ Integrate via Simple Electrification ..

3. การจัดหาพื้นที่จัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และมีความยืดหยุ่นอ่อนตัว Providing Large – Scale Energy & Flexibility ..

ปัญหา The Problem : โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Electrical Grids ต้องการกลไกการจัดเก็บพลังงานตั้งแต่แบบเป็นวินาทีไปจนถึงแบบยาวนานเป็นรอบระหว่างฤดูกาล Storage Mechanisms Ranging from Seconds to Seasons .. ทั้งนี้ ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BESSs เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับสมดุลในระยะสั้นเท่านั้น แต่ไม่เหมาะสำหรับการจัดเก็บระยะยาวระหว่างฤดูกาล Impractical for Inter – Seasonal Storage ..

โซลูชันข้อแก้ไข The PtX Solution : กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นก๊าซ Power – to – Gas: P2G แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี เช่น ไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ และมีเทนสังเคราะห์ Synthetic Methane: CH₄ เป็นต้น ซึ่งสามารถจัดเก็บได้ในปริมาณมากอย่างไม่จำกัด เช่น ในถ้ำเกลือ Salt Caverns หรือเครือข่ายก๊าซที่มีอยู่ Existing Gas Networks .. วิธีการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Energy Storage on Grids นี้ ช่วยให้สามารถจัดเก็บพลังงานจำนวนมากในระยะยาว Long – Term Energy Storage ซึ่งเป็นการเติมเต็มระบบการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ระยะสั้น Short – Term Battery Storage ด้วยการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI โดยใช้เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นก๊าซ Power – to – Gas: P2G Technology ..

โดยทั่วไป เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies ไม่ใช่เทคโนโลยีเดี่ยว Not a Single Technology แต่เป็นกลุ่มของกระบวนการ Family of Processes ที่เชื่อมต่อจับคู่เซกเตอร์ Perform Sector Coupling ต่าง ๆ ได้อย่างยอดเยี่ยม ประกอบไปด้วย :-

1. กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นความร้อน Power – to – Heat: PtH or P2H ..

นี่คือ รูปแบบการเชื่อมต่อจับคู่เซกเตอร์ Form of Sector Coupling ที่ง่ายที่สุด Simplest และมักมีประสิทธิภาพมากที่สุด Often Most Efficient ..

เทคโนโลยี Technology : หม้อต้มน้ำไฟฟ้า Electric Boilers, ปั๊มความร้อนขนาดใหญ่ Large – Scale Heat Pumps และเครื่องทำความร้อนแบบความต้านทาน Resistive Heaters ด้วยการใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงานความร้อน Use Electricity to Generate Thermal Energy ..

การบูรณาการ Integration : เชื่อมโยงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าเข้ากับเครือข่ายความร้อน/ความเย็นในเขตพื้นที่ และกระบวนการทางอุตสาหกรรม Links the Power Grid with District Heating/Cooling Networks & Industrial Processes ..

กลไก Mechanism : เมื่อราคาไฟฟ้าต่ำ When the Price of Electricity is Low ซึ่งบ่งชี้ว่ามีแหล่งพลังงานหมุนเวียนรูปแบบกระจาย Distributed Renewable Energy Resources: DREs อยู่อย่างมากมายในพื้นที่ หมายถึง ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนขนาดเล็ก Small – Scale, Renewable Power Generation Systems เช่น แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา Rooftop Solar Panels และกังหันลมขนาดเล็ก Small Wind Turbines จำนวนมากซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับจุดที่ใช้ไฟฟ้า .. อุปกรณ์เหล่านี้ จะทำงานโดยดูดซับพลังงานส่วนเกิน Absorbing Surplus Power และจัดเก็บความร้อนไว้ในแหล่งกักเก็บความร้อน Storing the Heat in Thermal Reservoirs .. เมื่อโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้ามีการรับโหลดมากเกิน When the Grid is Stressed อุปกรณ์จะปิดลง และทำหน้าที่เป็นตัวตอบสนองความต้องการ Demand Response โดยความร้อนที่เก็บไว้จะถูกนำไปใช้ Stored Heat is Used โดยไม่ต้องใช้หม้อต้มน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Avoiding the Need for Fossil Fuel Boilers อีกต่อไป และการบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI ลักษณะนี้ กำลังจะเข้าแทนที่โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ Large, Centralized Power Plants และหม้อต้มน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Boilers ก่อนหน้านี้ ..

2. กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นก๊าซ Power – to – Gas: PtG or P2G ..

หลักการนี้ ใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสเป็นหลักเพื่อผลิตไฮโดรเจน Based on Electrolysis to Produce Hydrogen: H₂ ..

P2G / Power – to – Gas Essentially Entails Using an Electrolyzer to Split Water into Oxygen and Hydrogen | Credit: IRENA

เทคโนโลยี Technology : อุปกรณ์อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers จะแยกน้ำ Water: H₂O ออกเป็นไฮโดรเจน H₂ และออกซิเจน O₂ โดยการใช้กำลังไฟฟ้า .. ไฮโดรเจนที่ได้ คือ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen: H₂ ..

การบูรณาการ Integration : เชื่อมโยงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า – โครงข่ายระบบสายส่งก๊าซ – อุตสาหกรรม – การขนส่ง ผ่านเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Links the Power Grids – Gas Grids – Industry & Transportation via Hydrogen Fuel Cells ..

กลไก Mechanism : ได้แก่ การนำไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ ไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายใน Internal Combustion Engines: ICEs โดยตรง และการใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cells เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า Electric Power Generation ..

– การใช้งานโดยตรง Direct Use : ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen: H₂ ถูกป้อนเข้าสู่กระบวนการทางอุตสาหกรรมโดยตรง เช่น การผลิตแอมโมเนีย Ammonia: NH₃ Production, โรงกลั่น Refineries หรือใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicles: FCEVs

– การจัดเก็บ และการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า Storage & Re – Electrification : ไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ สามารถถูกจัดเก็บไว้ และนำไปใช้ภายหลัง ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง Used in a Fuel Cells หรือผสมเข้าไปกับท่อส่งก๊าซธรรมชาติ Blended into Natural Gas Pipelines ..

ทั้งนี้ อีกทางเลือกหนึ่ง ไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ สามารถผ่านกระบวนการมีเทน Methanation ด้วยการทำปฏิกิริยากับ H₂O กับ CO₂ เพื่อผลิตมีเทนสังเคราะห์ Synthetic Methane: CH₄ ซึ่งเข้ากันได้ดีกับโครงสร้างพื้นฐานด้านก๊าซที่มีอยู่ Fully Compatible with Existing Gas Infrastructure ..

3. กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นของเหลว Power – to – Liquids: PtL or P2L ..

กำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นของเหลว Power – to – Liquids: PtL คือ รูปแบบขั้นสูงของกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นก๊าซ Power – to – Gas: PtG ที่ต่อยอดจากขั้นตอนการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ Production ..

เทคโนโลยี Technology : ผสมผสานไฮโดรเจนสีเขียวจากอิเล็กโทรไลซิส Green Hydrogen: H₂ from Electrolysis กับคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide: CO₂ ที่จับได้ ผ่านกระบวนการต่าง ๆ เช่น การสังเคราะห์แบบ Fischer – Tropsch เพื่อสร้างไฮโดรคาร์บอนเหลว Create Liquid Hydrocarbons: C_nH_2n+2 ได้แก่ เชื้อเพลิงหมุนเวียนเหลวที่ผลิตจากชีวมวล Renewable Liquid Fuels Produced from Biomass เช่น น้ำมันเบนซินชีวภาพ Biogasoline และไบโอดีเซล Biodiesel หรือไบโอไฮโดรคาร์บอนเหลวอื่น ๆ Other Liquid Bio – Hydrocarbons เป็นต้น ..

การบูรณาการ Integration : เชื่อมโยงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า – การดักจับคาร์บอน – การบิน/การขนส่งทางทะเล/อุตสาหกรรม Links the Power Grids – Carbon Capture – Aviation / Shipping / Industry ..

กลไก Mechanism : ผลิตเชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ เช่น น้ำมันก๊าดไฟฟ้า e – Kerosene, น้ำมันดีเซลไฟฟ้า e – Diesel เป็นต้นที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง และจำเป็นสำหรับภาคส่วนที่ต้องการคุณสมบัติของเชื้อเพลิงเหลว จึงช่วยลดคาร์บอนได้โดยไม่ต้องใช้เทคโนโลยีเครื่องยนต์ใหม่ Enabling their Decarbonization without Requiring New Engine Technology ..

สำหรับบทบาทของทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs ในการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration นั้น พวกมัน คือ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานขนาดเล็ก Small – Scale Power Generation Technologies, การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage หรือโหลดที่สามารถควบคุมได้ Controllable Loads ซึ่งตั้งอยู่แบบกระจายยิบย่อยใกล้จุดใช้ไฟฟ้า โดยทั่วไป แต่ละจุดจะมีกำลังผลิตอยู่ในช่วง 1 KW ถึง 10 MW ..

ทั้งนี้ ทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs ถือเป็นอีกหนึ่งองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น Enabling Flexibility, ลดการปล่อยคาร์บอน Decarbonization และสร้างความยืดหยุ่นข้ามสายในหลายภาคส่วน Creating Resilience across Multiple Sectors .. ยิ่งไปกว่านั้น พวกมัน คือ ตัวเชื่อมโยงหลักระหว่างโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า และภาคส่วนอื่น ๆ ที่ใช้พลังงาน เช่น ภาคการขนส่ง Transportation, ภาคการทำความร้อน/ความเย็น Heating/Cooling และภาคอาคารและสิ่งก่อสร้าง Building Sector เป็นต้น ..

ลักษณะการกระจายตัวแยกย่อยของทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs ช่วยให้สามารถให้บริการที่มีคุณค่า ซึ่งแต่เดิมจะมีเฉพาะโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์เท่านั้น รวมถึง โครงข่ายระบบสายส่งแบบดั้งเดิม Traditional Grids นั้น ได้รับการออกแบบให้กระแสไฟฟ้าไหลแบบทิศทางเดียว Unidirectional Power Flow จากโรงไฟฟ้าส่วนกลางไปยังผู้บริโภค Central Plants to Consumer แต่ขณะที่ DERs บังคับให้ระบบต้องมีการไหลเวียนเป็นแบบ 2 ทิศทาง Bidirectional Systems ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะแบบบูรณาการ Integrated, Smart Grid .. อินเวอร์เตอร์ Inverters ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ DERs เข้ากับโครงข่ายระบบสายส่งในปัจจุบัน ต้องมีความซับซ้อนสูงรองรับโครงข่ายไฟฟ้า แทนที่จะส่งออกพลังงานเพียงอย่างเดียว ..

จนถึงวันนี้ ชัดเจนว่า เครือข่ายโรงไฟฟ้าเสมือน Virtual Power Plants: VPPs จากทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราตอบสนองความต้องการพลังงานของเราโดยสิ้นเชิง ..

อนาคตที่น่าจะเป็นไปได้ของการผลิตกำลังไฟฟ้า กำลังเปลี่ยนไป ซึ่งสามารถเห็นได้ชัดเจนจากตัวอย่างการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI ในเยอรมนี โดยในปี 2565 ที่ผ่านมา บริษัทผู้ผลิตพลังงาน Next Kraftwerke มีกำลังการผลิตกำลังไฟฟ้าผ่านเครือข่าย เกินกว่า 10,000 MW ถือเป็นระดับพลังงานเพียงพอที่จะรองรับบ้านเรือนประมาณ 5 ล้านหลังในสหรัฐฯ .. ตามที่กระทรวงเศรษฐกิจ และกิจการด้านสภาพภูมิอากาศแห่งสหพันธรัฐเยอรมนี Germany’s Federal Ministry for Economic Affairs & Climate Action ระบุอ้างถึงนั้น พวกเขา มิได้บรรลุความสำเร็จนี้ด้วยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล No Burning Fossil Fuels แต่ความสำเร็จนี้ เกิดขึ้นด้วยการผนวกรวมความสามารถในการผลิตกำลังไฟฟ้าของ “โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนอิสระ Independent Renewable Energy Plants ขนาดเล็กยิบย่อยมากกว่า 13,000 แห่ง” ผูกเชื่อมต่อเข้าไว้ด้วยกันเป็นเครือข่ายโรงไฟฟ้าเสมือน Virtual Power Plants: VPPs จากทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs ซึ่งรวมถึงกังหันลม Wind Turbines, เซลล์แสงอาทิตย์ Solar Photovoltaic, พลังงานน้ำ Hydropower และพลังงานชีวภาพ Bioenergy ตลอดจนผู้ใช้ไฟฟ้า Electricity Consumers, ผู้ผลิต และใช้ไฟฟ้า Electricity Prosumers และหน่วยจัดเก็บพลังงานบนเครือข่าย Energy Storage Units in the Network .. ทั้งนี้ พลังงานส่วนใหญ่ 60 % มาจากแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Powe Sources ซึ่งกระจายยิบย่อยอยู่ในพื้นที่ Distributed in the Areas ..

DERs Participation in Energy Market through VPP Aggregation | Credit: Luis Camarinha – Mato

โดยสรุป เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies และทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs คือ ตัวแทนของการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นต้องเปลี่ยนมาใช้การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI ซึ่งเปลี่ยนระบบพลังงานจากการบริโภคพลังงานแบบพาสซีฟ Passive Consumption ไปสู่การบริหารจัดการแบบเชิงรุก ยืดหยุ่น และกระจายอำนาจ Active, Flexible & Decentralized Management .. เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX และทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs สามารถแก้ปัญหาในระบบพลังงานรูปแบบดั้งเดิมก่อนหน้านี้ได้ ด้วยการนำความยืดหยุ่น Flexibility, การกระจายอำนาจ Decentralization และการเชื่อมโยงภาคส่วน Sector Coupling ตามที่กล่าวถึงเหล่านี้มาใช้ นั่นเอง .. ทั้งนี้ เพื่อให้การบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI สามารถส่งมอบข้อได้เปรียบสำคัญสำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition อันได้แก่ การใช้พลังงานหมุนเวียนอย่างเหมาะสมที่สุด Optimal Use of Renewables, การลดคาร์บอน Decarbonization, ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น Increased Efficiency และการประหยัดต้นทุน Cost Savings นั้น บรรลุความสำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ..

การบูรณาการระบบพลังงานในประเทศไทย Energy System Integration: ESI in Thailand ..

การบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI ในประเทศไทย กำลังกลายเป็นประเด็นสำคัญในการวางแผนพลังงานระดับชาติของประเทศ เนื่องจากประเทศไทย กำลังมุ่งมั่นดำเนินงานเพื่อบรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศที่ท้าทาย Ambitious Climate Goals และบริหารจัดการเพื่อลดการพึ่งพาก๊าซธรรมชาติในปริมาณมหาศาล Reduce Dependence on Large Quantities of Natural Gas รวมทั้งเพื่อสร้างสมดุลระหว่างความมั่นคงทางพลังงาน Balancing Energy Security และความสามารถในการจัดหาพลังงานทดแทน Ability to Procure Renewable Energy พร้อมกับการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานสะอาด Transition to Cleaner Energy ..

แผนพลังงานชาติกับนโยบายเพื่อการพัฒนาด้านพลังงานของประเทศไทยในอนาคต | Credit: กลุ่มอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน

ปัจจุบัน ประเทศไทย Thailand พึ่งพาก๊าซธรรมชาติอย่างมากในการผลิตกำลังไฟฟ้า ซึ่งการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI ของไทยนั้น มุ่งส่งเสริมการเข้าถึง และความยืดหยุ่นของพลังงานหมุนเวียนให้มากขึ้น Promoting Greater Renewable Penetration & Flexibility เพื่อลดความจำเป็นในการพึ่งพานี้ Reduce this Dependence, เพิ่มความมั่นคงทางพลังงาน Improve Energy Security และประหยัดต้นทุนเชื้อเพลิง Save on Fuel Costs ไปพร้อมด้วย ..

จนถึงวันนี้ ประเทศไทยกำลังดำเนินการบูรณาการระบบพลังงาน Integrating Energy Systems อย่างแข็งขันเพื่อบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน Carbon Neutrality ภายในปี 2593 และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์สุทธิ Net – Zero Emissions ภายในปี 2608 โดยเปลี่ยนจากระบบที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นหลักไปสู่ระบบที่พึ่งพาพลังงานหมุนเวียนเป็นหลัก Moving Away from a Natural Gas – Dominant System to Primarily Reliant on Renewable Energy .. การบูรณาการนี้ เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าให้ทันสมัย Modernizing the Grids, การขยายแหล่งพลังงานหมุนเวียน Expanding Renewable Sources และการนำเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาใช้ Incorporating New Technologies เช่น โครงข่ายระบบสายส่งอัจฉริยะ Smart Grids, การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage และยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs เป็นต้น ..

ปัจจัยขับเคลื่อน และวัตถุประสงค์หลักในกรอบประเด็นยุทธศาสตร์พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการบูรณาการระบบพลังงาน Energy System Integration: ESI ของไทยนั้น ประกอบไปด้วย :-

– การลดคาร์บอน Decarbonization : ประเทศไทย Thailand ตั้งเป้าหมายให้การใช้กำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน อยู่ที่ 51 % ภายในปี 2580 ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจากระดับในอดีต ..

– ความมั่นคงทางพลังงาน Energy Security : ลดการพึ่งพาก๊าซธรรมชาตินำเข้า Reducing Dependence on Imported Natural Gas เนื่องจากคาดว่าปริมาณสำรองภายในประเทศจะลดลง และศักยภาพในประเทศสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะทางการเกษตร Biogas Production from Agricultural Waste เพื่อทดแทนก๊าซธรรมชาติ Replacing Natural Gas ด้วยเทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงานที่เป็นก๊าซ Power – to – Gas: PtG Technology ของไทย กำลังจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ..

– การปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Grid Modernization : การยกระดับระบบส่ง และจำหน่ายกำลังไฟฟ้า Upgrading the Transmission & Distribution Systems เพื่อจัดการกับพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Nature of Renewable Energy เช่น กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power ..

ทั้งนี้ ประเด็นสำคัญในการบูรณาการ Key Integration Areas ในประเทศ สรุปได้ดังนี้ :-

– แหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources : โซลาร์เซลล์ Solar PV แบบติดตั้งบนหลังคา Rooftop, แบบติดตั้งบนพื้นดิน Ground – Mounted และแบบลอยน้ำ Floating คือ จุดเน้นหลัก พร้อมแผนสำหรับ “โครงการเสริมพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Booster Program” เพื่อเร่งการติดตั้ง .. ทั้งนี้ ชีวมวล Biomass และก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบในท้องถิ่นที่มีอยู่มากมาย Biogas from Abundant Local Feedstocks ก็มีบทบาทสำคัญในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources ที่มีศักยภาพสูงของชาติ มาพร้อมด้วยเช่นกัน ..

– ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems: ESSs : ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BESSs มีความสำคัญอย่างยิ่งในการบรรเทาปัญหาการขาดแคลนพลังงานหมุนเวียน Critical for Mitigating the Intermittency of Renewables, การสร้างเสถียรภาพให้กับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Ensuring Grid Stability และการสนับสนุนไมโครกริด Supporting Microgrids .. ปัจจุบันมีโครงการนำร่องแล้ว เช่น สำนักงานเขตอัจฉริยะ Smart District Office ของการไฟฟ้านครหลวง หรือ กฟน. Metropolitan Electricity Authority: MEA ..

– โครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ และการเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัล Smart Grids and Digitalization : แผนแม่บทโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะของประเทศไทย Thailand Smart Grid Master Plan ประกอบด้วยการติดตั้งระบบโครงข่ายสายส่งกำลังไฟฟ้าขั้นสูง Deploying Advanced Grid Systems, การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง Internet of Things: IoT และระบบจัดการพลังงาน Energy Management Systems เช่น ระบบจัดการพลังงานภายในครัวเรือน Home Energy Management Systems: HEMSs เพื่อการตรวจสอบ และควบคุมการใช้พลังงานไฟฟ้าแบบเรียลไทม์ ..

– ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs : รัฐบาลไทย Thai Government ส่งเสริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้าผ่านมาตรการจูงใจทางภาษี Promotes EV Adoption through Tax Incentives และการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน Infrastructure Development รวมถึงสถานีชาร์จอัจฉริยะ Smart Charging Stations ที่บูรณาการกับระบบไฟฟ้าเพื่อจัดการโหลด Integrate with the Power System to Manage Load ..

– การบูรณาการระดับภูมิภาค Regional Integration : ประเทศไทย Thailand กำลังดำเนินการเพื่อเป็นศูนย์กลางการซื้อขายไฟฟ้าสำหรับภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านโครงการโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าอาเซียน ASEAN Power Grid Initiative ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงสายส่งไฟฟ้าแรงสูง High – Voltage Transmission Lines สำหรับการซื้อขายกำลังไฟฟ้าข้ามพรมแดน Cross – Border Electricity Trading ..

ทั้งนี้ ความท้าทาย ยังคงมีอยู่ ซึ่งความร่วมมือระหว่างภาครัฐ ภาคเอกชน และภาคประชาสังคม รวมไปถึงความตระหนักรู้ของทุกผู้คน คือ สิ่งจำเป็นที่ขาดไม่ได้จากนี้ไป โดยมีประเด็นท้าทายสำคัญ ได้แก่ :-

– กรอบนโยบาย และกฎระเบียบ Policy & Regulatory Frameworks : การผูกขาดระบบสายส่ง Monopoly of the Power Grids และโครงสร้างสัญญาที่ล้าสมัย เช่น ภาระผูกพันขั้นต่ำสำหรับผู้ผลิตไฟฟ้าทั่วไป Minimum – Take Obligations for Conventional Power Producers อาจขัดขวางความยืดหยุ่นที่จำเป็นสำหรับการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน Integrating Energy Storage Systems และการบูรณาการนำพลังงานหมุนเวียนที่แปรผัน Variable Renewable Energy: VRE Integration เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power เข้ามาเชื่อมต่อ และใช้งานในระบบไฟฟ้า Being Integrated into the Electricity Grids ..

– ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ Economic Feasibility : แม้ว่าระบบโซลาร์เซลล์ Solar PV กำลังเริ่มมีความคุ้มค่า แต่ต้นทุนเบื้องต้นที่สูงของระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า High Upfront Cost of Battery Storage Systems อาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานอย่างแพร่หลายในครัวเรือนที่อยู่อาศัย และชุมชน ภายใต้นโยบายปัจจุบัน ..

– ความยืดหยุ่นของโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Grid Flexibility : การทำให้โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าที่มีอยู่ Existing Grids สามารถรองรับผลกระทบทั้งในด้านปฏิบัติการ และทางเทคนิคจากการใช้พลังงานหมุนเวียนที่แปรผัน Variable Renewable Energy: VRE ในปริมาณสูง จำเป็นต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบ และการลงทุนทรัพยากรที่มีความยืดหยุ่น Careful Planning & Investment in Flexible Resources ..

อย่างไรก็ตาม แนวโน้มในอนาคตของไทย ได้รับการคาดหมายว่า แผนพัฒนาพลังงานไฟฟ้า Power Development Plan: PDP ฉบับใหม่ ซึ่งคาดว่าจะออกมาในเร็วๆ นี้ จะกำหนดแผนงานที่ชัดเจนในการจัดลำดับความสำคัญของการบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์ Prioritizing Solar Integration, เสถียรภาพของโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Grid Stability, การพัฒนาระบบสายส่งอัจฉริยะ Smart Grids Development และระบบสำรองไฟฟ้า Backup Systems .. ความร่วมมือระหว่างภาคเอกชน เช่น ความร่วมมือระหว่าง GAC Energy Technology และ PowerVault สำหรับโซลูชันข้อไขแบบบูรณาการกำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power, ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage และการชาร์จยานยนต์ไฟฟ้า EV Charging ก็เป็นกุญแจสำคัญในการผลักดันการเปลี่ยนผ่านนี้ให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้นมาพร้อมด้วยเช่นกัน ทั้งนี้ เพื่อให้การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI สำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงานของไทย บรรลุความสำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ..

คาดการณ์ตลาดการบูรณาการระบบพลังงานทั่วโลก Global for Energy System Integration: ESI Market ..

โดยทั่วไป ขนาดธุรกิจในตลาดการบูรณาการระบบพลังงานทั่วโลก Global for Energy System Integration: ESI Market ไม่ได้ถูกติดตามในฐานะตลาดแบบองค์รวมเพียงตลาดเดียว Single Monolithic Market แต่เป็นการผสมผสานรวมตัวกันในหลายส่วนของตลาดที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และเชื่อมโยงกัน ซึ่งรวมถึง ตลาดระบบบูรณาการพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Integration Systems, ตลาดการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System: ESS Integration และตลาดระบบการจัดการพลังงาน Energy Management Systems: EMS ..

Integrated Energy System | Credit: ReFLEX Orkney Limited

ต่อไปนี้ คือ รายละเอียดของภูมิทัศน์ตลาดการบูรณาการระบบพลังงานทั่วโลก Global for Energy System Integration: ESI Market โดยเน้นที่ขนาดธุรกิจ การเติบโต และปัจจัยขับเคลื่อนหลัก สามารถแจกแจงได้ดังนี้ :-

อ้างถึงข้อมูลการตรวจสอบตลาดของ The Business Research Company พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดระบบบูรณาการพลังงานหมุนเวียนทั่วโลก Global Renewable Energy Integration Systems Market คาดว่าจะเติบโตเพิ่มขึ้นจาก 132.84 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และเป็น 146.78 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2568 เป็น 209.38 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2572 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดระบบบูรณาการพลังงานหมุนเวียนทั่วโลก Global Renewable Energy Integration Systems Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 10.5 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2569 – 2572 ..

ทั้งนี้ ระบบบูรณาการพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Integration Systems หมายถึง เทคโนโลยี และกลยุทธ์ที่ใช้ในการบูรณาการแหล่งพลังงานหมุนเวียน .. ระบบเหล่านี้ ออกแบบมาเพื่อจัดการความไม่ต่อเนื่อง และความผันแปรของการผลิตพลังงานหมุนเวียน เพื่อให้มั่นใจว่า การผลิตกำลังไฟฟ้าจะมีเสถียรภาพ และเชื่อถือได้ โดยตลาดนี้ มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยี เช่น อินเวอร์เตอร์ Inverters, ตัวควบคุม Controllers และซอฟต์แวร์โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Grid Software ที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องเข้ากับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Connect Intermittent Renewables to the Grids เป็นต้น ..

สำหรับตลาดการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System: ESS Integration นั้น พบว่า ความต้องการ อยู่ที่ 222.79 GW ในปี 2565 และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 512.41 GW ภายในปี 2573 โดยมีอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 11.6 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2566 – 2573 .. ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพ และสามารถแข่งขันได้ มีแนวโน้มที่จะผลักดันการเติบโตของตลาดในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า .. ทั้งนี้ ข้อมูลการสำรวจตลาดของ Grand View Research ยังชี้อีกด้วยว่า ขนาดธุรกิจในตลาดการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System: ESS Integration มีมูลค่าประมาณ 266.82 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 569.39 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2577 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System: ESS Integration ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 7.87 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2568 – 2577 ..

ทั้งนี้ บนพื้นฐานของเทคโนโลยีจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Technologies นั้น ตลาดโลก ถูกแบ่งย่อยออกเป็น 4 ระบบ ได้แก่ ระบบจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Storage, ระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี Electrochemical Storage, ระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเชิงกล Electromechanical Storage และระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Storage โดยกลุ่มเทคโนโลยีพลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Technology Segment ครองส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 94.59 % ของปริมาณการจัดเก็บพลังงานทั้งหมด ในปี 2565 .. ตลาดระบบจัดเก็บพลังงานทั่วโลก Global Energy Storage Systems Market นี้ มีแนวโน้มที่จะได้รับแรงหนุนจากการใช้จ่ายอย่างต่อเนื่องในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia Pacific และอเมริกาเหนือ North America เพื่อยกระดับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน และเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าในระบบ .. คาดการณ์ว่า ความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage: PHS ในระยะยาวจะได้รับแรงหนุนจากกฎระเบียบที่เอื้ออำนวย และปริมาณการบริโภคกำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น Significant Rising Electricity Consumption อย่างมีนัยสำคัญในจีน China และสหรัฐฯ United States: US ..

ขณะที่ ตลาดระบบการจัดการพลังงานทั่วโลก Global Energy Management Systems Market นั้น พบว่า ตลาดมีมูลค่าประมาณ 53.26 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดการณ์ว่าจะเติบโตถึง 111.86 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดระบบการจัดการพลังงานทั่วโลก Global Energy Management Systems Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 13.0 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2568 – 2573 .. การบริหารจัดการการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นในหน่วยงานภาครัฐ ภาคอุตสาหกรรม และภาคพาณิชย์ ส่งผลให้ความต้องการระบบการจัดการพลังงาน Energy Management Systems: EMSs เพิ่มสูงขึ้น ..

ยิ่งไปกว่านั้น ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของการเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัลในภูมิทัศน์พลังงาน Rapid Pace of Digitization in the Energy Landscape และการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้า Significant Shift in Electrification คาดว่าจะเพิ่มความต้องการระบบการจัดการพลังงานในช่วงเวลาที่คาดการณ์ไว้ .. ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแพลตฟอร์มเทคโนโลยีแบบบูรณาการที่มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้ Growing Need for an Efficient & Reliable Integrated Technology Platforms สำหรับการควบคุม ตรวจสอบ และเพิ่มประสิทธิภาพแหล่งพลังงานที่มีอยู่ ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการเติบโตของตลาด .. อัตราที่สูงของการนำผลิตภัณฑ์นวัตกรรมออกสู่ตลาด High Rate of Commercializing Innovative Products ประกอบกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี Technological Advancements คาดว่าจะปูทางไปสู่การลงทุนในอนาคตในภาคส่วนนี้ .. ระบบการจัดการพลังงาน Energy Management System: EMS คือ เครื่องมือวิเคราะห์แบบบูรณาการที่ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ Integrated Information Technology – Aided Analytical Tool ซึ่งใช้บนแพลตฟอร์มต่าง ๆ เพื่อบรรลุประสิทธิภาพพลังงานผ่านการปรับปรุงกระบวนการของส่วนประกอบแต่ละชิ้นในระบบ .. คาดหมายได้ว่า ระบบเหล่านี้จะได้รับความนิยมอย่างมากในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นในภาคอุตสาหกรรม การผลิต และธุรกิจกำลังไฟฟ้า และพลังงาน สำหรับการตรวจสอบ และประเมินรูปแบบการบริโภคพลังงาน Energy Consumption Patterns แบบเรียลไทม์ตามเวลาจริง ..

ทั้งนี้ การกระจายอำนาจ และการเติบโตของกลุ่มผู้บริโภค Decentralization & the Rise of Prosumersรวมทั้งการเปลี่ยนไปสู่แหล่งทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Shift towards Distributed Energy Resources: DERs เช่น พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคา Rooftop Solar, ไมโครกริด Microgrids และระบบจัดเก็บพลังงานในท้องถิ่น Local Energy Storage จำเป็นต้องมีแพลตฟอร์มบูรณาการที่ซับซ้อนเพื่อจัดการการไหลของพลังงานแบบ 2 ทาง และตลาดพลังงานในท้องถิ่น Local Energy Markets .. การปรับเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าในภาคส่วนปลายทาง Electrification of End – Use Sectors เช่น การนำรถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs และปั๊มความร้อน Heat Pumps มาใช้ กำลังเปลี่ยนความต้องการพลังงานไปสู่โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้ามากขึ้น ก่อให้เกิดความต้องการอย่างมากสำหรับโซลูชันข้อไขการบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI เพื่อจัดการโหลดใหม่ที่ยืดหยุ่นเหล่านี้ Manage these New, Flexible Loads นั่นเอง ซึ่งส่งผลสำคัญโดยตรงการเติบโตของตลาดอย่างมีนัยสำคัญจากนี้ไป ..

สรุปส่งท้าย ..

ปัจจุบัน โลกกำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานครั้งสำคัญ โดยเปลี่ยนออกไปจากระบบรวมศูนย์ที่พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Centralized Systems Relying on Fossil Fuels ไปสู่รูปแบบที่ยั่งยืนกว่า ยืดหยุ่น และเป็นรูปแบบที่กระจายแยกย่อยออกไปมากขึ้น A More Sustainable, Flexible & Decentralized Models .. ซึ่งนั่นหมายถึง การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI คือ ความจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้สำหรับอนาคตการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition Future และบรรลุเป้าหมายการลดคาร์บอน Achieve Decarbonization Goals ..

เป็นที่ชัดเจนว่า การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบพลังงานที่ยั่งยืน Transition Towards Sustainable Energy Systems คือ สิ่งจำเป็นในยุควิกฤติสภาพอากาศ และสิ่งแวดล้อมเสื่อมโทรม Era of Climate Crisis & Environmental Degradation .. ระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Traditional Power Systems ที่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Rely on Fossil Fuels ไม่อาจตอบโจทย์การแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้นเหล่านี้ได้ ..

Architecture for Energy Systems Integration | Credit: ResearchGate GmbH

การนำพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE เช่น กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power เข้ามาผนวกเชื่อมต่อ และใช้งานในระบบไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า VRE Integration ซึ่งรวมถึงการจัดการกับความผันผวนด้านการผลิตกำลังไฟฟ้า Managing Fluctuations in Power Generation เพื่อให้ระบบมีเสถียรภาพ เป้าหมาย คือ การเพิ่มสัดส่วนการใช้พลังงานหมุนเวียนให้มากขึ้นได้อย่างปลอดภัย และคุ้มค่า Increasing the Share of Renewable Energy Safely & Cost – Effectively ..

องค์ประกอบสำคัญของการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE Integration ได้แก่ :-

– การพยากรณ์การผลิตกำลังไฟฟ้า Power Generation Forecasting : หมายถึง การใช้เทคโนโลยี และข้อมูลสภาพอากาศเพื่อคาดการณ์ปริมาณกำลังไฟฟ้าที่จะผลิตขึ้นได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE ทำให้การควบคุมระบบนั้น ทำได้ดีขึ้น ..

– การจัดการความยืดหยุ่น Flexibility Management : หัวใจสำคัญของการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE Integration คือ การทำให้ระบบพลังงานไฟฟ้ามีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะรักษาสมดุลระหว่างอุปสงค์ และอุปทานได้ตลอดเวลา Balancing Supply & Demand at All the Times ซึ่งความยืดหยุ่นนี้ มาจากแหล่งต่าง ๆ ที่เป็นทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs .. ทั้งนี้ การเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับระบบพลังงานโดยรวม เช่น การนำเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage หรือยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs มาช่วยปรับสมดุลระหว่างความต้องการ และอุปทานไฟฟ้า Electricity Supply & Demand ..

Variable Renewable Energy: VRE Source Types | Credit: WTS Energy / ResearchGate GmbH

– การปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าอัจฉริยะ Smart Grids Improvements : การพัฒนาโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าให้ชาญฉลาดขึ้นเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น คือ ความจำเป็นสำคัญที่ขาดไม่ได้ ..

– การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระบบ System Structure Transformation : การลงทุนในโครงสร้างพื้นฐาน Infrastructure Investment และการปรับปรุงกฎระเบียบ Regulatory Improvements คือ สิ่งจำเป็นสำหรับการบูรณาการในระยะยาว .. ในระยะแรก อาจเพียงแค่ปรับปรุงการดำเนินงานของระบบเดิม แต่เมื่อสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy: VRE สูงขึ้น อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระบบไฟฟ้าขั้นพื้นฐานทั่วทั้งระบบ เพื่อปรับปรุงระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้มีความสามารถในการรับส่ง 2 ทาง ด้วยปริมาณพลังงานที่สูงขึ้น และการเชื่อมโยงโครงข่ายระบบพลังงานระหว่างภูมิภาค Inter – Regional Energy Network Connectivity ช่วยให้สามารถแบ่งปันทรัพยากรพลังงาน และเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบโดยรวมได้ ..

อย่างไรก็ตาม จนถึงวันนี้ เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX และทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs นั้น ถือเป็นองค์ประกอบทางเทคโนโลยีหลัก 2 ประการที่ขับเคลื่อนการบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI เพื่อแก้ไขปัญหาที่มีอยู่ในระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Solve the Problems Inherent in the Conventional Energy System ..

ด้วยความจริงที่ว่า ระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Conventional Energy System ถูกสร้างขึ้นบนรูปแบบรวมศูนย์ทิศทางเดียว และพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Centralized, Unidirectional & Fossil Fuel – Dependent Model .. ดังนั้น ข้อจำกัดที่เป็นปัญหาหลักจากระบบเดิมที่การบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI จะสามารถเข้าไปจัดการแก้ไขได้ ประกอบไปด้วย :-

1. ความยืดหยุ่น และความไม่ต่อเนื่อง Rigidity & Intermittency : ระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Conventional Energy System นั้น ไม่มีความยืดหยุ่น และประสบปัญหาในการรองรับลักษณะการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต่อเนื่องของพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และพลังงานลม Wind Energy เป็นต้น ซึ่งนำไปสู่ข้อจำกัดด้านพลังงาน และความไม่เสถียรของพลังงาน Power Curtailment & Instability ..

2. โครงสร้างพื้นฐานแยกส่วนแบบไซโล Siloed Infrastructure : ระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Conventional Energy System นั้น ถือว่า ไฟฟ้า Electricity, ก๊าซ Gas, ความร้อน Heat และการขนส่ง Transportation เป็นไซโลทำงานแบบแยกส่วนที่แยกจากกัน และไม่มีประสิทธิภาพ Separate & Inefficient Silos .. ความร้อนเหลือทิ้งจากโรงไฟฟ้า Waste Heat from Power Plants มักถูกทิ้งไป และกำลังไฟฟ้าส่วนเหลือเกิน Surplus Electricity ไม่สามารถนำไปใช้ในภาคก๊าซ หรือการขนส่ง Gas or Transportation sectors ได้ ทำให้เกิดความสูญเปล่าอย่างน่าเสียดาย ..

3. ขาดความยืดหยุ่น Lack of Resilience : การรวมศูนย์ Centralization ของระบบพลังงานเดิม ทำให้เกิดจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว เช่น หากโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ล้มเหลว นำไปสู่ไฟฟ้าดับเป็นวงกว้าง Failure of Large Power Plants Leads to Widespread Power Outages เป็นต้น ..

โดยพื้นฐานแล้ว แหล่งทรัพยากรพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources: DERs มอบเครือข่ายแบบกระจายศูนย์ที่กว้างขวาง และความยืดหยุ่นด้านอุปสงค์ Vast, Decentralized Network & Demand – Side Flexibility ในขณะที่ เทคโนโลยีกำลังไฟฟ้าสู่ทรัพยากรพลังงาน X หรือ Power – to – X: PtX Technologies มอบความสามารถในการแปลง และจัดเก็บแลกเปลี่ยนข้อมูลข้ามภาคส่วนขนาดใหญ่ Large – Scale, Cross – Sector Conversion & Storage Capacity ที่จำเป็นต่อการทำให้ระบบแบบบูรณาการทั้งหมด Entire Integrated Systems นี้นั้น มีความน่าเชื่อถือ และสะอาดอย่างยิ่ง Extremely Reliable & Clean ซึ่งรวมไปถึง 3 ข้อจำกัดที่เป็นปัญหาหลักจากระบบพลังงานแบบดั้งเดิม Conventional Energy Systems ก็จะได้รับการแก้ไขได้ทั้งหมดไปพร้อมด้วย ..

ทั้งนี้ เทคโนโลยี และแนวคิดที่เปลี่ยนแปลงใหม่ New Technologies & Changing Ideas ได้นำไปสู่ระบบการผลิต และการส่งจ่ายพลังงานรูปแบบกระจาย Lead to Decentralized Way of Generating & Distributing Energy Systems แต่เชื่อมโยงกันไว้อย่างแข็งแกร่ง และชาญฉลาดยิ่งขึ้น ด้วยการบูรณาการระบบพลังงาน Energy Systems Integration: ESI เพื่อเปลี่ยนผ่านสู่ระบบพลังงานเป็นดิจิทัล และไฟฟ้าที่ยั่งยืนทั่วโลก Global Transition to a Sustainable, Digital & Electric Energy Systems รวมทั้งส่งมอบบริการพลังงานที่เชื่อถือได้ Reliable, คุ้มค่า Cost – Effective และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด Minimal Environmental Impact ซึ่งเป็นทางเลือกที่กลายเป็นความหวังของมนุษยชาติสำหรับอนาคตของระบบพลังงาน Hopeful Option for the Future of Energy Systems จากนี้ไป ..

……………….

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนโดย…..บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)