Microgrid : A Self – Sufficient Energy System
“….ไมโครกริด Microgrid สามารถรวมแหล่งพลังงานรูปแบบต่าง ๆ ที่กระจายอยู่ในพื้นที่มาใช้ในระบบผลิตกำลังไฟฟ้าแบบกระจาย Distributed Generation : DG ได้อย่างมีประสิทธิภาพ”
ไมโครกริด Microgrid คือ กลุ่มของแหล่งพลังงานไฟฟ้า กับโหลดที่กระจายการควบคุม และกระจายการปฏิบัติออกไป ซึ่งปกติแล้ว จะดำเนินการเชื่อมต่อ และ Synchronous กับโครงข่ายระบบสายส่งของภาครัฐในพื้นที่กว้างรูปแบบดั้งเดิม หรือระบบสายส่งหลักอื่น ๆ เช่น มาโครกริด Macro Grid ในพื้นที่ แต่สามารถตัดการเชื่อมต่อจากระบบกริดที่เชื่อมต่อถึงกัน และทำงานโดยอัตโนมัติในลักษณะทางเทคนิคตามสภาวะทางภูมิสังคมเศรษฐกิจที่เป็นตัวกำหนด ด้วยวิธีนี้ ไมโครกริด Microgrid จึงเหมาะสม ยืดหยุ่น และช่วยเพิ่มความปลอดภัยในการบริหารจัดการภายในเซลล์ไมโครกริดย่อย ๆ ในชุมชนไมโครกริด และสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าฉุกเฉิน โดยเปลี่ยนระหว่างโหมดที่เชื่อมต่อกันไปมาได้อย่างอ่อนตัว ..
การใช้งานอีกกรณีหนึ่ง คือ รูปแบบระบบปฏิบัติการนอกระบบกริดไฟฟ้า หรือระบบสายส่งหลัก ซึ่งเรียกว่า ไมโครกริดแบบอิสระ หรือรูปแบบแยกเดี่ยว Stand Alone .. ไมโครกริดเหล่านี้ ให้บริการได้ดีที่สุดด้วยแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น ซึ่งการส่ง และจ่ายกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างไกลเกินไป และมีค่าใช้จ่ายสูงลิ่วในการดำเนินการลากสายส่งกำลังไฟฟ้าให้มาถึงได้ ทำให้ Microgrid กลายทางเลือกสำหรับการใช้ระบบพลังงานไฟฟ้าในชนบท พื้นที่ห่างไกล บนเกาะ และพื้นที่อื่น ๆ ทางภูมิศาสตร์ที่ระบบสายส่งเข้าไม่ถึง ในฐานะที่เป็นระบบพลังงานไฟฟ้าที่ปลอดภัย และควบคุมได้ง่าย ..
ทั้งนี้ ไมโครกริด Microgrid สามารถรวมแหล่งพลังงานรูปแบบต่าง ๆ ที่กระจายอยู่ในพื้นที่มาใช้ในระบบผลิตกำลังไฟฟ้าแบบกระจาย Distributed Generation : DG ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources : RES ด้วยลักษณะของ ‘ระบบพลังงานรูปแบบพอเพียงในตัวเอง Self – Sufficient Energy System’ ได้อย่างยอดเยี่ยม ..
ทั้งนี้ ชุมชนไมโครกริด Community Microgrids สามารถให้บริการลูกค้าได้หลายพันราย และสนับสนุนให้มีการต่อเชื่อมของระบบพลังงานในท้องถิ่น ระบบพลังงานไฟฟ้า ความร้อน และพลังงานชีวมวลที่กระจายอยู่ในภาคการเกษตร เพิ่มขึ้นบนเครือข่ายได้ตลอดเวลา .. นอกจากนี้ ในชุมชนไมโครกริด อาคารบ้านเรือนบางหลัง สถานที่บางแห่ง อาจมีแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สามารถตอบสนองความต้องการได้เช่นเดียวกับของเพื่อนบ้านภายในชุมชนเดียวกัน ..
ชุมชนไมโครกริด อาจมีระบบพลังงาน หรือแหล่งจัดเก็บพลังงานแบบรวมศูนย์ หรือหลายแหล่งเก็บพลังงานที่จัดวางกระจายอยู่ในพื้นที่ด้วย .. ไมโครกริดเหล่านี้ สามารถประยุกต์ใช้งานอยู่ในรูปแบบของไมโครกริดไฟฟ้ากระแสสลับ AC และไฟฟ้ากระแสตรง DC ที่เชื่อมต่อกันผ่านตัวแปลงกำลังไฟฟ้าสองทิศทาง .. มันอ่อนตัว และกำลังชาญฉลาดขึ้นเรื่อย ๆ ..
ไมโครกริด Microgrid คืออะไร ..
ระบบไมโครกริด Microgrids คือ ระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ Low Voltage หรือระบบไฟฟ้าแรงดันระดับกลาง Medium Voltage ที่มีขนาดเล็ก ซึ่งได้มีการรวมระบบผลิตกำลังไฟฟ้า โหลดไฟฟ้าระบบเทคโนโล ยีสารสนเทศ และการสื่อสาร ระบบจัดเก็บพลังงาน และระบบควบคุมอัตโนมัติเข้าไว้ด้วยกัน ..ส่วนประกอบต่าง ๆ ที่กล่าวมาในข้างต้นจะสามารถทำงานสอดประสานกันเปรียบเสมือนเป็นระบบเดียว .. โดยทั่วไปแล้วระบบไมโครกริด จะเชื่อมต่ออยู่บนระบบโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าหลัก Main Electrical Grid ..
ในกรณีปกติระบบไมโครกริดจะทำหน้าที่บริหารจัดการระบบการผลิต และการใช้กำลังไฟฟ้าบนระบบไมโครกริดให้เป็นไปอย่างเหมาะสม โดยเน้นการผลิตกำลังไฟฟ้าเพื่อใช้งานเองภายในระบบไมโครกริดเป็นหลัก และใช้ระบบโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าหลักเพียงเพื่อเสริมความมั่นคง นั่นคือ มีการแลกเปลี่ยนกำลังไฟฟ้าส่วนเกิน หรือส่วนขาดกับระบบโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าหลัก .. อย่างไรก็ตาม ระบบไมโครกริด สามารถแยกตัวเป็นอิสระ Islanding จากระบบโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าหลักได้ในสภาวะที่จำเป็น หรือตามสถานการณ์ได้ตลอดเวลา ..
ตัวอย่างทั่วไปของการแยกตัวเป็นอิสระ เกาะ หรือ การตัดเกาะ Islanding เช่น ในกรณีที่ไฟฟ้าดับในระบบสายส่งหลัก ตัวป้อนแบบกระจาย Distribution Feeder ที่มีแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งอยู่บนไมโครกริด จะส่งจ่ายพลังงานต่อไปตราบเท่าที่มีแสงแดดอย่างเพียงพอ หรือเปลี่ยนไปใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอื่นทดแทน เช่นเครือข่ายที่มีการต่อเชื่อมกับระบบจัดเก็บพลังงานที่เป็นชุดแบตเตอรี่ไว้ด้วย ..
ในกรณีนี้ เมื่อเกิดวงจรไฟฟ้าดับจะกลายเป็น “เกาะ Island “ เสมือนถูกตัดขาด ด้วยเหตุนี้ อินเวอร์เตอร์ Electrical Inverters ของแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบมาเพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับระบบกริดไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องมีวงจรป้องกันอัตโนมัติบางประเภท เพื่อให้เครือข่ายยังคงสามารถแจกจ่ายกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องต่อไปในไมโครกริดได้อย่างมีเสถียรภาพด้วยการแยกตัวเป็นอิสระทันทีจากระบบสายส่งหลักที่มีปัญหาโดยอัตโนมัตินั่นเอง ..
การออกแบบบางอย่าง หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าไมโครกริดในลักษณะนี้ อนุญาตให้มีการ Islanding โดยเจตนา ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าดับในระบบสายส่งหลัก .. ตัวควบคุมไมโครกริด จะตัดการเชื่อมต่อวงจรภายในเครื่องจากระบบกริดบนสวิตช์เฉพาะ และบังคับให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระจาย หรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนในไมโครกริด จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโหลดในเครือข่ายทั้งหมดบนไมโครกริดได้ต่อไปเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น ..
อย่างไรก็ตาม ไมโครกริด Microgrid ถูกกำหนดไว้อย่างไรนั้น มีคำจำกัดความที่แตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ ละพื้นที่ให้บริการ ในที่นี้ ผู้เขียนจะได้อธิบายความหมายเพิ่มเติมของคำว่า ‘Microgrid’ ที่ชัดเจนมากขึ้น ..
ไมโครกริด Microgrid คือ ระบบพลังงานแบบพอเพียง Sufficient Energy System ซึ่งให้บริการในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์เฉพาะ เช่น สถานศึกษา วิทยาลัย โรงพยาบาล ศูนย์ธุรกิจ หรือบริเวณใกล้เคียง ชุมชน หรือแม้แต่หน่วยทหาร รวมทั้งชุมชนห่างไกลในบางพื้นที่ที่ระบบสายส่งหลักของภาครัฐเข้าไปไม่ถึง ..
ภายในไมโครกริด คือ เครือข่ายระบบพลังงานรูปแบบกระจายหนึ่งชนิด หรือมากกว่า .. แผงโซลาร์เซลล์ กัง หันลม กังหันน้ำ ความร้อนใต้พิภพ พลังงานชีวมวล เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน รวมทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื้อเพลิงดีเซลที่ผลิตพลังงานแจกจ่ายในระบบ คือ แหล่งพลังงานหลักของระบบ ..นอกจากนี้ ไมโครกริดรุ่นใหม่ ๆ จำนวนมาก ยังมีระบบควบคุมที่ฉลาด และระบบจัดเก็บเก็บพลังงาน ซึ่งปกติแล้วจะมาจากชุดแบตเตอรี่ขนาดต่าง ๆ ปัจจุบันบางแห่งมีสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าติดตั้งไว้พร้อมอีกด้วย ..
ไมโครกริด กำหนดโดยลักษณะสำคัญที่อธิบายได้สามประการ ..
ไมโครกริด มักกระจายอยู่ในพื้นที่ หรือติดตั้งอยู่ในท้องถิ่น .. ลักษณะสำคัญประการแรก ได้แก่ มันเป็นรูปแบบหนึ่งของระบบพลังงานพอเพียงในท้องถิ่น ซึ่งหมายถึง การสร้างพลังงานสะอาด ประหยัด และพอเพียงให้กับผู้รับบริการที่อยู่ใกล้เคียงกันในพื้นที่ สิ่งนี้ทำให้ไมโครกริดแตกต่างจากระบบกริดแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ที่จ่ายกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ให้แก่ระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา .. ระบบกริดไฟฟ้า หรือโครงข่ายระบบสายส่งหลัก จะส่งกระจายกำลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ด้วยระยะทางไกลลิบลิ่วผ่านโครงข่ายสายส่งกำลังไฟฟ้าแรงดันสูง ..
การส่งพลังงานไฟฟ้าจากระยะไกลลักษณะนี้นั้น ถือว่าไม่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากกำลังไฟฟ้าบางส่วน หรือมากถึง 8 – 15 % จะสูญเสียไปกับระยะทางในระบบสายส่ง .. ทั้งนี้ ไมโครกริด สามารถเอาชนะความไร้ประสิทธิภาพนี้ด้วยการสร้างแหล่งพลังงาน และเครือข่ายระบบพลังงานภายในพื้นที่ หรือพื้นที่ใกล้เคียง เพื่อทำหน้าที่ส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าแก่ผู้รับบริการ .. ดังนั้น แหล่งกำเนิดกำลังไฟฟ้าที่อยู่ใกล้เคียงกันในพื้นที่ หรือภายในอาคาร หรือแม้แต่แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา ได้กลายเป็นแหล่งพลังงานสำคัญในระบบไมโครกริด Microgrid ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ..
ลักษณะสำคัญประการที่สอง ได้แก่ ความเป็นอิสระของไมโครกริด มันสามารถตัดการเชื่อมต่อจากระบบกริดหลัก หรือระบบสายส่งกลาง และทำงานได้อย่างอิสระ .. ความสามารถในการตัดเกาะ Islanding นี้ ช่วยให้ระบบของ Microgrid สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับลูกค้า ผู้รับบริการ เมื่อเกิดพายุ หรือภัยพิบัติอื่น ๆ ทำให้เกิดไฟฟ้าดับบนโครงข่ายไฟฟ้าหลักในวงกว้าง .. ในสหรัฐฯ โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าส่วนกลาง มีแนวโน้มที่จะเกิดไฟดับโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากขนาด และความเชื่อมโยงถึงกัน ซึ่งมากกว่า 5.7 ล้านไมล์ของโครงข่ายสายส่งกำลังไฟฟ้าแรงดันสูงที่ยาวไกลลิบลิ่ว ..
ตัวอย่างกรณีศึกษาที่แสดงถึงบทบาทของ Microgrids ที่สำคัญ ได้แก่ สหรัฐฯ ได้เคยพบประสบการณ์การเรียนรู้ที่เจ็บปวดระหว่างสิ่งที่เรียกว่า ไฟฟ้าขัดข้อง และดับสนิทไปทั่วทั้งภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เมื่อปี 2546 ด้วยเพราะต้นไม้เพียงต้นเดียวที่ตกลงบนโครงข่ายสายส่งกำลังไฟฟ้า อันเป็นสาเหตุทำให้ไฟฟ้าดับในหลายรัฐ แม้กระทั่งข้ามพรมแดนระหว่างประเทศไปถึงยังแคนาดา .. ในกรณีดังกล่าว ระบบไมโครกริดที่วางไว้ก่อนหน้านี้นั้น สามารถหลบพ้นจากความล้มเหลวของโครงข่ายระบบสายส่งหลัก หรือระบบกริดไฟฟ้าที่เรียงซ้อนกันในบางพื้นที่ ด้วยการตัดเกาะ และเกาะ Islanding ได้อย่างยอดเยี่ยมเหนือความคาดหมาย ..
แม้ว่า ไมโครกริด จะสามารถทำงานได้โดยอิสระ แต่ส่วนใหญ่แล้วไมโครกริดจะไม่ทำงานในลักษณะแยกเดี่ยว เว้นแต่จะตั้งอยู่ในพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีระบบกริดไฟฟ้ากลาง หรือระบบสายส่งเข้าไม่ถึง .. ไมโครกริด มักนิยมที่จะเชื่อมต่อกับระบบกริดไฟฟ้ากลางเป็นหลัก ตราบใดที่ระบบกริดไฟฟ้ากลาง ยังคงทำงานได้ตามปกติ ทั้งสองระบบจะทำงานในลักษณะความสัมพันธ์รูปแบบพึ่งพาอาศัยกัน ..
ลักษณะสำคัญประการที่สาม ซึ่งโดดเด่นมาก คือ ไมโครกริดปัจจุบัน ฉลาด และมีความเป็นอัจฉริยะมากขึ้นเรื่อย ๆ .. ไมโครกริด โดยเฉพาะระบบขั้นสูง มีความชาญฉลาด และความฉลาดเหล่านี้ มาจากสิ่งที่เรียกว่า ระบบควบคุมไมโครกริด ซึ่งเป็นสมองส่วนกลางของระบบ มันควบคุมบริหารจัดการเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แหล่งพลังงาน ชุดแบตเตอรี่ และระบบพลังงานในอาคารใกล้เคียง ด้วยความสลับซับซ้อนในระดับสูง มันเป็นผู้ควบคุมระบบจัดการทรัพยากรหลายอย่างเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านพลังงานที่กำหนดตามความต้องการพลังงานไฟฟ้าของลูกค้า ผู้รับบริการบนระบบไมโครกริด พวกเขาอาจพยายามเพื่อให้ได้ราคาที่ต่ำที่สุด พลังงานสะอาดที่สุด ความน่าเชื่อถือทางกำลังไฟฟ้าสูงสุด หรือผลลัพธ์อื่น ๆ ..
การควบคุมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ได้แก่ การเพิ่ม หรือลดการใช้ทรัพยากรใด ๆ ของไมโครกริด หรือการรวมกันของทรัพยากรเหล่านั้นให้มากที่สุด เช่นเดียวกับผู้ควบคุมวงดนตรีที่ให้นักดนตรีหลายคนเพิ่ม ลด หรือหยุดเล่นเครื่องดนตรีของตน เพื่อให้ได้ผลรวมสุดท้ายออกมาดีที่สุดนั่นเอง และมันกำลังกลายเป็น Smart Grid ได้ในที่สุด ..
ระบบที่ใช้ซอฟต์แวร์ Software ตัวควบคุมสามารถจัดการแจกจ่ายพลังงานได้หลายวิธี .. แต่นี่อาจเป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง ตัวควบคุมขั้นสูง สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงราคาพลังงานบนกริดส่วนกลางแบบเรียลไทม์ ราคาไฟฟ้าขายส่งผันผวนตามอุปสงค์ และอุปทาน หากราคาพลังงานไม่แพง ณ จุดใดก็อาจเลือกซื้อกำลังไฟฟ้าจากโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าส่วนกลางให้บริการลูกค้าแทนการใช้พลังงานจากแผงโซลาร์ของตัวเอง .. แผงโซลาร์เซลล์ของไมโครกริด สามารถชาร์จระบบแบตเตอรี่แทนได้ ในเวลาต่อมา เมื่อพลังงานจากโครงข่ายมีราคาแพง ไมโครกริดอาจคายประจุแบตเตอรี่ออกแทนที่จะใช้พลังงานจากระบบกริดไฟฟ้าหลักนั่นเอง .. มันฉลาดมาก และเป็นอัตโนมัติ ..
ไมโครกริด อาจมีแหล่งพลังงานอื่น ๆ เช่น พลังงานความร้อน พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องยนต์ลูกสูบที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิง ถังเก็บไฮโดรเจนเหลว ซึ่งเพิ่มความซับซ้อน และความแตกต่างที่มากขึ้นให้กับการเรียงสับเปลี่ยนแหล่งพลังงานเหล่านี้ ..
การทำงานร่วมกันผ่านอัลกอริทึม Algorithm ที่ซับซ้อน ทรัพยากรบนไมโครกริด จะสร้างส่วนที่มากกว่าผลรวมของส่วนประกอบทั้งหมด พวกมันขับเคลื่อนประสิทธิภาพของระบบ Microgrids ไปสู่ระดับประสิทธิภาพที่ไม่มีใครสามารถทำได้โดยลำพัง .. การประสานทั้งหมดเหล่านี้ เป็นระบบการบริหารจัดการในทันทีทันใดอัตโนมัติ อย่างอิสระ ไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงของมนุษย์ด้วยซ้ำไป ..
อัตราเติบโตของตลาดไมโครกริดปัจจุบัน มากน้อยประมาณเท่าไร และกระจายอยู่ในพื้นที่ใด ? ..
Microgrids มีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ ส่วนใหญ่ มันถูกประยุกต์ใช้ในพื้นที่เฉพาะ เช่น สถานศึกษา วิทยาลัย โรงพยาบาล และกองทัพ .. ดังนั้น จำนวนไมโครกริดทั้งหมด จึงดูเหมือนค่อนข้างน้อยในวงจำกัด แต่จากความต้องการระบบกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กมากในชุมชนที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้แนวโน้มการใช้งาน Microgrids ขยายตัวด้วยความเร่ง จากข้อมูลของ Guidehouse ซึ่งก่อนหน้านี้ คือ Navigant ได้คาดการณ์ไว้ว่า ขณะเมื่อไมโครกริด Microgrids กำลังชาญฉลาดขึ้นอีก ขนาดธุรกิจและตลาด Microgrids จะพุ่งสูงถึงอย่างน้อย 39.4 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2571 อย่างแน่นอน ..
ความเร็วของการติดตั้งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และคาดว่า ตลาด Microgrids จะกลับมาเติบโตอย่างมากอีกครั้ง เนื่องจากราคาพลังงานแบบกระจายลดลง และความกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือต่อระบบพลังงานไฟฟ้าแบบรวมศูนย์ก็เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากสถานการณ์พายุที่รุนแรงขึ้น การโจมตีทางไซเบอร์ และภัยคุกคามอื่น ๆ
Guidehouse คาดหมายว่า กำลังการผลิตกำลังไฟฟ้าจากไมโครกริดทั่วโลกจะสูงถึง 19,888.8 MW ภายในปี 2571 เพิ่มขึ้นจาก 3,480.5 MW ในปี 2562 .. ทั้งนี้ เชื่อมั่นว่า อเมริกาเหนือ และเอเชียแปซิฟิก จะกลายเป็นศูนย์กลางของการเติบโตของ Microgrids ไปอีกอย่างน้อย 8 – 10 ปี ..
ข้อดี และประโยชน์ของไมโครกริด มีมากมายหลายประการ ..
ไมโครกริด Microgrids คือ ระบบพลังงานที่มีความพอเพียงในตัวเอง ซึ่งให้บริการตามลักษณะทางภูมิสังคมในพื้นที่ หรือชุมชนห่างไกลที่มีปัญหากับระบบสายส่งหลัก หรือโครงข่ายระบบสายส่งจากส่วนกลางเข้าไม่ถึง และมักถูกประยุกต์ใช้งานในสถานศึกษา โรงพยาบาล ศูนย์ธุรกิจ หรือบริเวณใกล้เคียง รวมถึงกองทัพ มาก่อน ..
ระบบไมโครกริดนั้น .. มันกอร์ปขึ้นด้วยแหล่งพลังงานแบบกระจายหลากหลายรูปแบบ หลายชนิด .. แผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม ความร้อนใต้พิภพ พลังงานชีวมวล เซลล์เชื้อเพลิง รวมทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าน้ำมันดีเซลบนเครือข่าย คือ แหล่งพลังงานหลักของระบบ .. นอกจากนี้ ไมโครกริดรุ่นใหม่ ๆ มากมาย ยังติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานไว้พร้อมด้วย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมาจากชุดแบตเตอรี่ และบางแห่งมีสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าอีกด้วย
ข้อได้เปรียบของ Microgrids ได้แก่ มันให้พลังงานสะอาดที่มีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำ ระบบของมันช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และความเสถียรของโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าหลักในภูมิภาคด้วยโครงสร้างพื้นฐานสำคัญที่เพิ่มความน่าเชื่อถือ และความยืดหยุ่นอย่างยิ่ง ..
Microgrids ลดความแออัดบนระบบกริดไฟฟ้า และโหลดสูงสุด สามารถเปิดใช้งาน Combined Heat and Power Plant : CHP ที่มีประสิทธิภาพสูง ลดการใช้เชื้อเพลิง ลดการสูญเสียจากสายการผลิต และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ รวมทั้งผสานรวม CHP พลังงานทางเลือก และพลังงานหมุนเวียน ที่เก็บความร้อน และกำลังไฟฟ้าในอาคารด้วยระบบควบคุมขั้นสูง .. มันทำให้ตลาด RTO แข่งขันได้มากขึ้น การให้บริการโครงข่ายไฟฟ้า ได้แก่ พลังงาน ความจุ และบริการเสริม รวมทั้งมันถือเป็นระบบสนับสนุนการจัดสถานที่หลบภัยพิบัติในวิกฤตการณ์ในภูมิภาค และการเผชิญเหตุกับระบบสายส่งหลักล่มได้เป็นอย่างดี ..
การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก และพลังงานหมุนเวียน ในท้องถิ่น Local นั้น ถือเป็นจุดเด่น .. มันสามารถกระจายความเสี่ยงในการขาดแคลนพลังงานได้มากด้วยความสามารถในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า และความร้อน .. ไมโครกริด สามารถให้การบริหารจัดการในท้องถิ่นเกี่ยวกับการผลิตกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่แปรผันได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโซลาร์เซลล์ หรือกังหันลมขนาดเล็กที่ติดตั้งกระจายกันอยู่กับอาคารสถานที่ในพื้นที่ และหากได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมแล้ว มันสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ต้นทุนรวมที่น้อยกว่า โครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าระดับภูมิภาค รวมทั้งโรงไฟฟ้าส่วนกลางขนาดใหญ่ ..
นอกจากนี้ ยังพบข้อเท็จจริงว่า ปัจจัยด้านความจุที่สูงขึ้นของไมโครกริดแบบกระจาย สำหรับสินทรัพย์ทั้งหมด และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นอย่างน่าอัศจรรย์ ได้กลายเป็นข้อได้เปรียบ และข้อดีของ Microgrids ที่ทำให้การประยุกต์ใช้ประโยชน์มันในอนาคตนั้น คุ้มค่า และกลายเป็นโอกาสทางธุรกิจที่น่าสนใจอย่างยิ่ง ..
ตัวอย่างการพัฒนาระบบไฟฟ้าแบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กมาก Microgrid ในประเทศไทย ..
สำหรับประเทศไทยนั้น การขยายการติดตั้งระบบ Microgrids ในท้องถิ่น ถือว่าเป็นหนึ่งในข้อไขสำคัญเช่นกัน เพื่อให้แผนงานของภาครัฐในการเปลี่ยนผ่านจากการพึ่งพาแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก ไปสู่การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานงานหมุนเวียนเป็นหลัก รวมทั้งลดการปล่อยมลพิษ และก๊าซเรือนกระจก ที่เป้าหมายศูนย์สุทธิ Net Zero ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
ปัจจุบัน ประเทศไทยยังมีพื้นที่บางส่วนที่การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค PEA ไม่สามารถขยายระบบจำหน่ายไฟฟ้าด้วยระบบสายส่งโดยวิธีปักเสาพาดสายได้ .. PEA จึงได้ริเริ่มโครงการด้านระบบกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่ห่างไกลในหลากหลายรูปแบบ เพื่อให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพ ไปยังทุกพื้นที่ให้ได้มากที่สุด ซึ่งโครงการพัฒนาระบบไฟฟ้าแบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กมาก หรือ Microgrid มีความเหมาะสมกับสภาพภูมิประเทศ ของอำเภอแม่สะเรียง จังหวัดแม่ฮ่องสอน ในการเพิ่มความมั่นคงของระบบไฟฟ้าให้แก่พื้นที่ และเป็นการสนับสนุนนโยบายของรัฐบาล ในเรื่องการใช้พลังงานทางเลือก และพลังงานทดแทน ..
โครงข่ายระบบกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กมาก หรือ Microgrid อำเภอแม่สะเรียง ได้ติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage System : BESS ชนิดลิเธียมไอออน Lithium Ion Batteries ขนาดใช้งาน 3 MW 1.5 MWh รองรับความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด 3 MW ได้นานครึ่งชั่วโมง หรือจ่ายกำลังไฟฟ้าได้เกือบครึ่งของอำเภอแม่สะเรียง สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบอิสระได้โดยไม่ต้องเชื่อมโยงกับระบบโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าหลัก
เพื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าในพื้นที่ อำเภอแม่สะเรียง จังหวัดแม่ฮ่องสอนอย่างมีประสิทธิภาพ ลดต้นทุนการซื้อ หรือการผลิตไฟฟ้า ลดหน่วยสูญเสียในระบบสายส่ง และระบบจำหน่ายที่มีระยะไกล โดยใช้แหล่งพลังงานผลิตกำลังไฟฟ้าในพื้นที่ ได้แก่ แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์จากโซล่าเซลล์ของเอกชน ขนาด 4 MW , เขื่อนพลังน้ำผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กของกรมพัฒนาพลังงานทดแทน และอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน ประมาณ 1.3 MW และโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงน้ำมันดีเซล ขนาดประมาณ 5 MW จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 1 MW จำนวน 5 เครื่อง ..
ในอนาคต PEA มีแผนดำเนินโครงการไมโครกริดอีกอย่างน้อย จำนวน 2 แห่ง คือ อำเภอเบตง จังหวัดยะลา และเกาะพะลวย อำเภอเกาะสมุย จังหวัดสุราษฎร์ธานี ..
สรุปส่งท้าย ..
ไมโครกริด Microgrid คือ ระบบพลังงานแบบพอเพียง Sufficient Energy System ที่กำลังเป็นที่นิยม ..
เพื่อตอบสนองต่อข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม บริษัทผู้ผลิตจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ ดำเนินการผลิตพลังงานหมุนเวียนในสถานที่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการจัดหาพลังงานของตนเอง ตามแนวทางการพึ่งตนเองให้มากที่สุด เพื่อให้สามารถใช้พลังงานอย่างพอเพียง และเป็นอิสระจากซัพพลายเออร์ระบบพลังงานไฟฟ้ารูปแบบเดิม ..
จากมุมมองของระบบการผลิต สิ่งเหล่านี้ต้องการความสามารถในการปรับเปลี่ยนความต้องการพลังงานของเครื่องจักร และกระบวนการผลิต เพื่อการผลิตกำลังไฟฟ้าในปัจจุบัน และความพร้อมใช้งานจากระบบสายส่งได้อย่างยืดหยุ่น .. ระบบการผลิตที่ยืดหยุ่นด้านพลังงานดังกล่าว สามารถบรรลุระดับการพัฒนาที่แตกต่างกันของความยืดหยุ่นด้านพลังงาน .. ความยืดหยุ่นของความต้องการพลังงาน การพึ่งพาตนเองของพลังงานที่สมดุล และพลังงานที่พอเพียงในตัวเองอย่างแท้จริง ..
การจำลองแบบอิงสถานการณ์สมมติที่ใช้เพื่อประเมินกลยุทธ์ที่นำไปสู่การพึ่งตนเองด้านพลังงานสำหรับกรณีของระบบการผลิตในสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ของโรงงาน มีหลายแง่มุมเกี่ยวกับการวัดขนาดการผลิตพลังงานหมุนเวียนในสถานที่ และส่งผลให้อุปทานส่วนเกิน การผลิต และการจัดการด้านอุปสงค์ ได้รับการกล่าวถึงเพื่อแสดงการแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน ..
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีการจัดการ และการจัดเก็บด้านอุปสงค์ เป็นการผสมผสานที่มีแนวโน้มมากที่สุด เพื่อให้ได้พลังงานแบบพอเพียงในระดับสูง 88 % สำหรับระบบการผลิตกำลังไฟฟ้าที่พิจารณาจากแหล่งพลังงานทางเลือก และพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น ..
ด้วยเหตุนี้ ข้อค้นพบสำคัญสำหรับความต้องการระบบพลังงานแบบพอเพียง Sufficient Energy System ที่เพิ่มสูงขึ้น จึงทำให้ ไมโครกริด Microgrids กลายเป็นหนึ่งในข้อไขสำคัญ และเมื่อมันฉลาดขึ้นอีก รวมทั้งครอบคลุมพื้นที่มากขึ้น มันจะกลายเป็น Smart Grids ในขณะที่คาดหมายว่า บทบาทของเครือข่ายระบบสายส่งหลักรูปแบบดั้งเดิม กำลังลดลงอย่างมาก การลงทุนในระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าจากนี้ไป Microgrids และ Smart Grids จะกลายเป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือกว่า และมีต้นทุนลดลง พร้อม ๆ กับเครือข่ายโรงไฟฟ้าเสมือน VPP จากแหล่งพลังงานรูปแบบกระจาย Distributed Energy Resources : DER
.. ซึ่งหมายถึง Energy Flexibility and Energy Self – Sufficient Manufacturing System ที่ประสบความสำเร็จ .. มนุษยชาติ จะสามารถเปลี่ยนผ่านจากการพึ่งพาแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล ไปสู่การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เป็นหลักที่สะอาด เชื่อถือได้ และพอพียง เพื่อขับเคลื่อนเศรษฐกิจ และสังคมได้อย่างมั่นใจได้ต่อไป ..
‘ประเด็นการผูกขาดโครงข่ายระบบสายส่งรูปแบบดั้งเดิมที่มีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ของประเทศไทย กำลังจะกลายเป็นประเด็นสำคัญในการถกเถียงกันจากนี้ไป เพราะการผูกขาดรวมศูนย์ของมันอาจเป็นอุปสรรคต่อการลดต้นทุน โดยเฉพาะ Integration Cost หรือค่าใช้จ่ายในการนำกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือกที่ผันแปรเข้าสู่ระบบสายส่ง และเป็นประเด็นปัญหาต่อการดำเนินนโยบายเพื่อส่งเสริมการกระจายการควบคุม กระจายการปฏิบัติในการจัดหา แจกจ่ายกำลังไฟฟ้า ..
การจัดวางระบบ Microgrids และ เครือข่าย Virtual Power Plant : VPP ไปสู่ท้องถิ่น ชุมชน ภาคประชาชน บริษัทเอกชน หรือองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่น หรือแม้แต่นิติบุคคลใด ๆ เช่น ส่วนราชการขนาดใหญ่ที่มีศักยภาพ เป็นความจำเป็น .. ดังนั้น การผูกขาดรวมศูนย์เครือข่ายระบบสายส่ง อาจต้องถูกปลดล็อคไปในที่สุด ..’
เทคโนโลยี มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และมีต้นทุนลดลง ไม่ว่าจะเป็น เซลล์แสงอาทิตย์ กังหันลม แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน แบตเตอรี่ลิเธียม ระบบจัดเก็บพลังงาน เซลล์เชื้อเพลิง ตัวเก็บประจุยิ่งยวด .. การบริหารจัดการพลังงานทั่วทั้งระบบในพื้นที่ให้บริการ ด้วยฐานข้อมูลดิจิตอลที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูล 2 ทางในระบบสายส่งขนาดเล็กลงมา เช่น ไมโครกริด Microgrids ระหว่างผู้ให้บริการ กับหน่วยผู้รับบริการแยกย่อยไปจนถึงครัวเรือนผู้บริโภคนั้น ทำให้เกิดรูปแบบการผลิต และการจำหน่ายกระจายกำลังไฟฟ้า และโครงข่ายระบบสายส่งรูปแบบใหม่ ๆ ขนาดเล็กที่ฉลาดขึ้นมาก ..
ปัจจุบัน พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และ พลังงานหมุนเวียน ได้เข้ามาเป็นตัวแปรที่สำคัญต่อภาคพลัง งานเป็นอย่างมาก ส่งผลให้ในภาพรวมบริบทของพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน ได้มีการเปลี่ยน แปลงไปอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ว่าจะเป็นทั้งแง่ของบทบาท ทิศทางของการเติบโต ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ตลอดจนในมิติของต้นทุนราคา ซึ่งบริบทดังกล่าวนี้ ย่อมสร้างผลกระทบทั้งเชิงบวก และเชิงลบต่อภาคการผลิตกำลังไฟฟ้าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งเป็นประเด็นหลักสำคัญที่ภาครัฐ และผู้ดูแลระบบไฟฟ้าทั่วโลกให้ความสนใจเป็นอย่างมาก ..
แนวโน้มการปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าให้ฉลาดขึ้น หรือการติดตั้งระบบ Microgrids และ Smart Grids โดยรับกำลังไฟฟ้าหลักจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ที่กระจายอยู่หลาย ๆ แหล่ง หรือจากแหล่งพลังงานรูปแบบแยกย่อยในครัวเรือน พร้อมระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ รวมทั้ง การขยายการลงทุนในระบบ Microgrids ที่เล็กลงไปแบบกระจายนั้น พบสัญญาณของการเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องด้วยความเร่ง และจากนี้เป็นต้นไป คาดหมายได้ว่า มันกำลังกลายเป็นมาตรฐาน โอกาสทางธุรกิจ และทิศทางหลักการพัฒนาด้านพลังงานสะอาดในอนาคตของทั่วโลกได้ในที่สุด ..
คอลัมน์ : Energy Key
Byโลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
What is a Microgrid? | Microgridknowledge :-
Microgrids – What Are They and How Do They Work? :-
Smart Grids .. More Efforts Needed | IEA
Microgrid Policies: A Review of Technologies and Key Drivers of Thailand
Microgrids: how do they contribute to the Energy Transition? | PLAN DU SITE
มท.1 เปิดโครงการพัฒนาระบบไฟฟ้าแบบโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กมาก
How Microgrids Work | US Department of Energy
The Role of Microgrids in Helping to Advance the Nation’s Energy System | US DOE
Sustainable Microgrids are the Future of Clean Energy | Verizon Media :-
Why Microgrids Are the Key to Our Carbon-Neutral Future | The Power :-
