Article by: Yod Sukamongkol (Ph.D.) Head of Energy Engineering Program
Faculty of Engineering, Ramkhamheang University
ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบันระบบไฟฟ้าได้ถูกออกแบบและใช้งานโดยให้การไหลของกระแสไฟฟ้าเป็นไปในทิศทางเดียวจากโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ (ภาคอุปทาน) ที่มีกำลังการผลิตมากกว่า 100 ร้อยเมกะวัต ผลิตไฟฟ้าส่งเข้าระบบไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า (ภาคอุปสงค์) ระบบไฟฟ้าแบบนี้เรียกว่าระบบไฟฟ้าแบบรวมศูนย์ หรือ Centralized Power System ด้วยระบบที่ใช้เทคโนโลยีเดิมนี้ส่งผลให้เกิดความสูญเสีย (Loss) ขึ้นในระบบไฟฟ้ามากเนื่องจากต้องส่งไฟฟ้าจากแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีระยะทางไกลจากผู้ใช้ไฟ ถึงแม้ว่าจะมีการเพิ่มความดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นก่อนส่งเข้าสู่ระบบส่งไฟฟ้า (Transmission Network) เพื่อลดความสูญเสียในการส่งไฟฟ้าระยะทางไกล แต่ก็อาจจะยังมีปัญหาด้านกระแสไฟฟ้าขัดข้อง (Fault) เกิดขึ้นระบบ ทั้งนี้ เมื่อใกล้ถึงปลายทางไฟฟ้าจะถูกแปลงให้มีแรงดันต่ำลง และจ่ายเข้าสู่ระบบจำหน่ายไฟฟ้า (Distribution Network) ซึ่งจะนำไฟฟ้าไปส่งต่อให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าต่อไป
โดยทั่วไปโรงไฟฟ้าที่ผลิตไฟฟ้าส่วนมากใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ บางส่วนอาจจะมาจากพลังงานน้ำหรือพลังงานนิวเคลียร์ โดยแหล่งผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่นี้สามารถควบคุมกำลังไฟฟ้าได้อย่างแน่นอนและมีความต่อเนื่องในกระบวนการผลิตส่งผลให้ระบบไฟฟ้ามีความมั่นคงและสามารถตอบสนองต่อความต้องการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้าได้อย่างทันท่วงที อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ไฟฟ้ายังมีบทบาทในการผลิตไฟฟ้าที่จำกัด มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลของระบบไฟฟ้าระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ในระดับน้อยมาก และมีการทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์แบบอัตโนมัติอย่างจำกัด ดังนั้น การผลิตไฟฟ้าในปัจจุบันต้องมีการคาดเดาโดยอ้างอิงจากตามความต้องการไฟฟ้าในช่วงเวลานั้นๆ หรือ จำเป็นต้องมีการวางแผนและการควบคุมการผลิตไฟฟ้าในระบบโครงข่ายให้สอดคล้องกับความต้องการไฟฟ้าเป็นหลัก
การเข้ามาของพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานชีวมวลหรือกลุ่มผู้ผลิตไฟฟ้ารายเล็กที่มีอยู่ในแต่ละครัวเรือนหรือในแต่ละชุมชนมีการพัฒนาเทคโนโลยีและการผลิตไฟฟ้าเป็นไปอย่างต่อเนื่อง เมื่อรวมแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีกำลังผลิตไม่สูงแต่มีจำนวนมากและกระจายอยู่ทั่วไปไว้ด้วยกันแบบนี้เรียกว่า ระบบผลิตไฟฟ้าแบบกระจายตัวไม่รวมศูนย์ (Decentralized Power System) ไฟฟ้าที่ผลิตได้จะเข้ามาเชื่อมต่อระบบสายส่งแรงดันต่ำหรือแรงดันปานกลางเพื่อจ่ายไฟฟ้าให้แก่กลุ่มผู้ใช้ที่อยู่ไม่ไกลจากกันหรือที่เรียกว่า ระบบไมโครกริด (Microgrid Network) โดยหลักการระบบไมโครกริดจะสร้างสมดุลระหว่างการผลิตไฟฟ้าจากระบบผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กให้พอดีกับภาระทางไฟฟ้าภายในไมโครกริด ขณะเดียวกันไมโครกริดยังสามารถเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าในโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่เดิมเพื่อดึงไฟฟ้ามาจ่ายโหลดเมื่อแหล่งผลิตไฟฟ้าภายในไมโครกริดไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอ
ระบบไมโครกริดจะถูกมองรวมเป็นระบบอิสระขนาดเล็กระบบหนึ่งที่มีการควบคุมระบบโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อความยืดหยุ่นในการทำงาน ในสภาวะที่เกิดความผิดปกติขึ้นในระบบไฟฟ้าหลัก ไมโครกริดจะสามารถปลดตัวเองออกจากระบบไฟฟ้าหลักและทำงานในแบบผลิตและส่งกำลังไฟฟ้าภายในพื้นที่ (Island) ได้อย่างอัตโนมัติและสามารถเชื่อมต่อกลับเข้าไปกับระบบไฟฟ้ากำลังหลักได้เมื่อความผิดปกติในระบบไฟฟ้ากำลังหลักได้รับการแก้ไขไปแล้ว ดังนั้น ไมโครกริดจะถูกมองเป็นระบบควบคุมหน่วยหนึ่งจากระบบไฟฟ้าไม่ทำให้เกิดปัญหากับระบบไฟฟ้ากำลังหลัก ลดการสูญเสียในระบบส่งไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็ช่วยเสริมความมั่นคงของการส่งจ่ายไฟฟ้า เพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบไฟฟ้าและคุณภาพไฟฟ้าในพื้นที่ของไมโครกริด ขณะที่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตไฟฟ้าก็น้อยลงจากการใช้พลังงานหมุนเวียน ทั้งนี้ หากแหล่งผลิตไฟฟ้าในไมโครกริดอยู่ในรูปวิสาหกิจชุมชนหรือเป็นเอกชนก็จะสามารถปลูกจิตสำนึกให้ชุมชนและบุคลากรมีความรับผิดชอบต่อการใช้พลังงาน สร้างงานสร้างรายได้ ทำให้เศรษฐกิจมีประสิทธิภาพและเสถียรภาพมากขึ้นอีกทางหนึ่ง
สำหรับอาคารหรือโรงงานขนาดใหญ่ ในปัจจุบันนิยมติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาสามารถผลิตไฟฟ้าไว้ใช้เอง เรียกว่า โปรซูเมอร์ (Prosumer) ซึ่งหมายความว่าเป็นทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้อยู่ในหน่วยเดียวกัน โดยมุ่งหวังจะลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าภายในโรงงานเป็นหลัก แต่เนื่องจากขีดจำกัดของสายส่งและปัญหากำลังไฟฟ้าไหลย้อนกลับทิศทางอาจทำให้เกิดระบบไฟฟ้าขัดข้อง ทางการจึงไม่อนุญาติให้มีการเชื่อมต่อหรือส่งไฟฟ้าเข้ากับระบบฯ ดังนั้น เพื่อไม่ให้ไฟฟ้าที่ผลิตได้ต้องสูญเปล่า ผู้ประกอบการจึงออกแบบระบบโซล่าร์รูฟให้มีกำลังการผลิตพอเหมาะกับความต้องการ โดยปกติจะต่ำกว่าศักยภาพที่ทางผู้ประกอบการจะสามารถติดตั้งได้
อย่างไรก็ตาม กระทรวงพลังงานได้มีนโยบายในการจัดทำแผนแม่บทการพัฒนาระบบโครงข่ายสมาร์ทกริดของประเทศไทย พ.ศ. 2558-2579 ซึ่งครอบคลุมถึงการพัฒนาระบบไมโครกริด ระบบส่ายส่งและระบบจำหน่าย เพื่อรองรับการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ในระยะยาว การใช้ระบบไมโครกริดในการบริการจัดการการใช้พลังงานไฟฟ้าในเขตอุตสาหกรรมสามารถรักษาคุณภาพของพลังงานไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพ ลดการเกิดไฟฟ้าตกไฟฟ้าดับ ซึ่งจะลดมูลค่าการสูญเสียทางเศรษฐกิจ ลดต้นทุนการผลิต เพิ่มความสามารถและสร้างความได้เปรียบในการแข่งขันทางการตลาดได้เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ โรงงานอุตสาหกรรมยังสามารถออกแบบและติดตั้งระบบโซล่าร์รูฟได้เต็มศักยภาพ เมื่อผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าความต้องการใช้งาน โรงงานก็สามารถผันตัวไปเป็นผู้ผลิตไฟฟ้าจำหน่ายหรือจ่ายให้ผู้ใช้ไฟฟ้าผ่านระบบไมโครกริดได้ ซึ่งเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ ลดการสูญเสีย และสร้างรายได้ให้แก่โรงงานอีกทางหนึ่ง
ดังนั้น ผู้ประกอบการจึงควรเตรียมความพร้อมทั้งในด้านบุคลากรและด้านเทคโนโลยีที่จำเป็นเมื่อต้องต่อเชื่อมกับระบบไมโครกริด เช่น เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ เทคโนโลยีอุปกรณ์อัจฉริยะในการรับ-ส่งข้อมูล และ เทคโนโลยีบล๊อคเชนในการซื้อขายไฟฟ้าแบบเพียร์ทูเพียร์ เป็นต้น เพื่อเพิ่มโอกาสในการแข่งขันสำหรับภาคอุตสาหกรรมในการต่อยอดธุรกิจที่เกี่ยวข้องกับระบบไมโครกริดในอนาคต
