By…จันทร์เพ็ญ กิตติเวทย์วิทยา

ท่านผู้อ่านคุ้นหูกับคำว่าระบบสมาร์ทกริด (Smart Grid) กันบ้างไหม? รู้หรือไม่ว่าประเทศไทยได้เริ่มพัฒนาระบบสมาร์ทกริดนี้มาสักพักใหญ่แล้ว แม้ดูเหมือนว่าจะเป็นเรื่องไกลตัว เป็นเรื่องของหน่วยงานรัฐ แต่ในอนาคตเชื่อว่าการพัฒนาทางเทคโนโลยีจะทำให้พวกเราทุกคนมีส่วนเกี่ยวข้องไปด้วยกันทั้งสิ้น

ความจริง แนวคิดระบบสมาร์ทกริด เริ่มต้นมาตั้งแต่ปี 1999 ในรูปแบบของแนวคิดระบบไมโครกริด ภายใต้ The Consortium for Electric Reliability Technology Solutions, (CERTS) โดย Lawrence Berkeley National Laboratory ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยหลักสังกัดกระทรวงพลังงาน (Department of Energy, DOE) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งการทำงานของระบบไมโครกริดประกอบด้วย

• แหล่งกําเนิดไฟฟ้าแบบกระจาย เช่น แหล่งผลิตไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ พลังลม  ชีวมวล เป็นต้น
• อุปกรณ์สะสมพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่
• ผู้ใช้ไฟฟ้า

ศูนย์ควบคุมไมโครกริดจะเชื่อมต่อกับระบบจําหน่ายไฟฟ้ากําลังภายนอกด้วยสวิทช์ปิดเปิดอีกทีหนึ่ง เพื่อให้ระบบนี้สามารถทำงานได้ใน 2 โหมด นั่นคือ โหมดที่ระบบไมโครกริดเชื่อมต่อกับระบบโครงข่ายไฟฟ้าหลัก (Grid-Connected Mode) และโหมดที่ระบบไมโครกริดแยกตัวเป็นอิสระจากระบบโครงข่ายไฟฟ้าหลัก (Islanded Mode) โดยระบบไมโครกริดนั้นประกอบด้วยระบบผลิตไฟฟ้าภายในซึ่งในกรณีที่เกิดปัญหาขัดข้องกับระบบโครงข่ายไฟฟ้าหลัก ระบบไมโครกริดสามารถปลดตัวเองออกมาเป็นอิสระ และยังคงการจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดที่มีความสำคัญภายในได้บางส่วน โดยอาศัยแหล่งผลิตไฟฟ้าภายในระบบไมโครกริด และ/หรือ ระบบกักเก็บพลังงาน ผู้ใช้ไฟฟ้าในระบบไมโครกริดสามารถกําหนดคุณภาพไฟฟ้า ความมั่นคงของไฟฟ้า และความเชื่อถือได้ของไฟฟ้าที่ต้องการได้

การพัฒนาในสหรัฐอเมริกา มีที่มาเนื่องจากเหตุการณ์ไฟฟ้าดับทางฝั่งตะวันตกในปี 1996 ฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือในปี 2003 เป็นต้น ทําให้ความเชื่อถือได้ (Reliability) ของระบบไฟฟ้าและความมั่นคงในการส่งจ่ายกําลังไฟฟ้าอย่างมีเสถียรภาพเป็นหัวข้อที่สําคัญ นอกจากนี้ ค่าใช้จ่ายในการลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ ระบบส่งกําลังไฟฟ้า ตลอดจนความต้องการในการลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจัยเหล่านี้ทําให้เกิดความ ต้องการไมโครกริดขึ้นมา หรือการพัฒนาในสหภาพยุโรป  เนื่องจากความใส่ใจของประชาคมยุโรปต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้มีการติดตั้งแหล่งผลิตกําลังไฟฟ้าพลังงาน หมุนเวียนในระบบไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมาก สิ่งเหล่านี้เป็น ปัจจัยทําให้เกิดความต้องการระบบไมโครกริดมากขึ้น

ระบบสมาร์ทกริด (Smart Grid) หรือสายส่งอัจฉริยะ จึงเป็นการพัฒนาต่อยอดมาจากระบบไมโครกริด หรือ การพัฒนาให้ระบบไฟฟ้าสามารถตอบสนองต่อการทํางานได้อย่างชาญฉลาดมากขึ้น โดยเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบบสื่อสารสารสนเทศ (ICT) ระบบเซ็นเซอร์ ระบบเก็บข้อมูล และเทคโนโลยีทางด้านการควบคุมอัตโนมัติ เพื่อทําให้ระบบไฟฟ้าสามารถรับรู้ข้อมูลสถานะต่างๆ ในระบบมากขึ้นและนำมาใช้ในการตัดสินใจอย่างอัตโนมัติ

ทั้งนี้ หลักการที่สำคัญของระบบสมาร์ทกริดในปัจจุบัน คือ การทำงานร่วมกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์ พลังงานลม และระบบกักเก็บพลังงาน (Energy storage) เพื่อช่วยในการบริหารสมดุลพลังงานในพื้นที่นั้นๆ และเพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้า ภายใต้ระบบผลิตไฟฟ้าภายใน 

ระบบกักเก็บพลังงานจึงมีความจําเป็นสำหรับระบบไฟฟ้าในอนาคตเป็นอย่างยิ่ง ซึ่งจุดประสงค์หลักที่มีการนำระบบกักเก็บพลังงานมาใช้ในเทคโนโลยีระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดก็คือ เพื่อรองรับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนซึ่งมีความไม่แน่นอนสูง เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้าพลังงานลม เป็นต้น เมื่อมีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนได้เป็นจำนวนมากกว่าโหลดไฟฟ้าที่มีอยู่ ก็สามารถนำพลังงานส่วนเกินนั้นมาเก็บสะสมไว้ในระบบกักเก็บพลังงาน ต่อมา ในช่วงเวลาที่การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนลดน้อยลง เช่น ช่วงเวลาที่ไม่มีแดดหรือลม ระบบกักเก็บพลังงานจะจ่ายพลังงานที่กักเก็บไว้เข้าในระบบในรูปแบบพลังงานไฟฟ้า ส่งผลให้ระบบไฟฟ้ายังคงมีความมั่นคงและความเชื่อถือได้สูงแม้ในกรณีที่โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนไม่สามารถผลิตไฟฟ้าเพื่อจ่ายเข้าสู่ระบบได้

นอกจากนี้ ระบบไฟฟ้าในอนาคตจะต้องรองรับการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าที่คาดว่าจะเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างมหาศาล ซึ่งระบบไมโครกริดสามารถช่วยสนับสนุนการบริหารจัดการการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในช่วงเวลาต่างๆ ให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและเหมาะสมที่สุด ซึ่งนับเป็นอีกทางเลือกหนึ่งแทนที่จะต้องขยายระบบโครงข่ายไฟฟ้าหลักเพื่อให้ครอบคลุมและรองรับโหลดไฟฟ้าจำนวนมากที่เกิดขึ้นจากใช้รถยนต์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ในทางกลับกันแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้ายังสามารถถูกพิจารณาเป็นระบบกักเก็บพลังงานชนิดหนึ่งในระบบไมโครกริดได้อีกด้วย โดยรถยนต์ไฟฟ้าสามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าย้อนกลับไปให้ระบบได้ในเวลาที่ต้องการ นั่นคือ การทำงานในโหมด Vehicle-to-Grid หรือ V2G หรือทำให้รถยนต์ไฟฟ้านี้ เป็นแหล่งพลังงานฉุกเฉินแก่บ้านเมืองเวลาเกิดภัยพิบัติต่างๆ นั่นเอง

ทั้งนี้ กระทรวงพลังงานของไทยได้ประกาศแผนแม่บทการพัฒนาระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดของประเทศไทย ปี 2015-2036 ในเดือน ก.พ. 2015 เพื่อกำหนดกรอบการดำเนินการพัฒนาระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดในภาพรวม โดยมีโครงการนำร่องที่จังหวัดแม่ฮ่องสอน ซึ่งมีลักษณะเป็นป่าเขา ปัจจุบันได้มีการผลิตไฟฟ้าขึ้นภายในพื้นที่จังหวัดแม่ฮ่องสอนโดยอาศัยแหล่งพลังงานต่างๆ อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานในพื้นที่มีอยู่อย่างจำกัด ไฟฟ้าบางส่วนจึงต้องถูกจ่ายมาจากระบบจำหน่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ผ่านพื้นที่ป่าซึ่งมีต้นไม้หนาแน่น ดังนั้น จังหวัดแม่ฮ่องสอนจึงมีปัญหากระแสไฟฟ้าขัดข้องบ่อยครั้งเนื่องจากต้นไม้ล้มพาดสายไฟ ปัญหาความเชื่อถือได้และคุณภาพของไฟฟ้าถือเป็นประเด็นสำคัญที่ต้องได้รับการปรับปรุงในพื้นที่นี้

หลังจาก กฟผ. ได้พัฒนาโครงการนำร่องระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดในพื้นที่จังหวัดแม่ฮ่องสอน เพื่อให้ระบบไฟฟ้าในเขตมีความมั่นคงสูงขึ้นแล้ว ในอนาคตเชื่อว่าการผลักดันให้ประเทศไทยเข้าสู่สังคมสีเขียว การพัฒนาทางด้านเทคโนโลยี การพัฒนาของระบบประมวลผลอัจฉริยะ และการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงาน จะทำให้ประเทศไทยมีการพัฒนาระบบสมาร์ทกริดนี้ในเมืองอื่นๆ มากขึ้น ซึ่งนอกจากจะทำให้เราได้ใช้พลังงานที่ผลิตจากพลังงานทดแทนมากขึ้นแล้ว เรายังสามารถใช้ทรัพยากรที่น้อยลง ภายใต้ความปลอดภัย ยั่งยืน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ที่มา : สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน กระทรวงพลังงาน

ที่มา : สมาร์ทไมโครกริด อิสระชัย งามหรู สาขาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง