เรียบเรียงจาก Drawdown: The Most Comprehensive Plan Ever Proposed to Reverse Global Warming by  Paul Hawken  (Editor)

ศตวรรษที่ 21 ยังคงใช้โครงข่ายไฟฟ้าที่ออกแบบมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 ในเมืองและภูมิภาคที่มีรายได้สูงทั่วโลก โครงข่ายไฟฟ้าซึ่งเป็นระบบที่ซับซ้อนนี้ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ โรงไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า สายส่งไฟฟ้าที่ลำเลียงกระแสไฟฟ้าไปยังระยะทางไกล และเครือข่ายจำหน่ายที่ส่งไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ปลายทาง ไม่ว่าจะเป็นภาคที่อยู่อาศัย พาณิชยกรรม หรืออุตสาหกรรม โครงข่ายไฟฟ้านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าจากแหล่งผลิตที่รวมศูนย์ไปยังผู้บริโภคในพื้นที่กว้างขวาง โดยพื้นฐานแล้วจึงเป็นระบบที่ส่งพลังงานในทิศทางเดียว จุดแข็งสำคัญของโครงข่ายนี้คือความน่าเชื่อถือ ขอบเขตการเข้าถึง และความสามารถในการรองรับโหลด

อย่างไรก็ตาม โครงข่ายไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นเมื่อศตวรรษที่แล้วกำลังเผชิญกับความท้าทายของศตวรรษที่ 21 ซึ่งต้องเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานสะอาดและหมุนเวียน พลังงานฟอสซิลแบบดั้งเดิมมีความแน่นอนและสามารถบริหารจัดการได้ง่าย ทำให้บริษัทสาธารณูปโภคสามารถปรับสมดุลระหว่างอุปทานและอุปสงค์ของไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม มีความผันแปรและกระจายตัวสูงกว่า ไม่สามารถควบคุมหรือจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ตามความต้องการในทันที การรองรับความผันผวนของพลังงานเหล่านี้และส่งเสริมการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพจึงต้องอาศัยโครงข่ายไฟฟ้าที่คล่องตัวและสามารถปรับตัวได้มากขึ้น

ความคล่องตัวและความสามารถในการปรับตัวเป็นจุดเด่นของ “โครงข่ายอัจฉริยะ” (Smart Grid) ซึ่งเป็นการพลิกโฉมโครงข่ายไฟฟ้าแบบดั้งเดิมให้กลายเป็นระบบดิจิทัล โดยคำนึงถึงความต้องการของเศรษฐกิจพลังงานสะอาด โครงข่ายอัจฉริยะถูกเรียกว่า “อัจฉริยะ” เพราะสามารถสื่อสารสองทางระหว่างผู้ผลิตและผู้บริโภคไฟฟ้า ช่วยให้สามารถคาดการณ์ ปรับเปลี่ยน และซิงโครไนซ์อุปทานกับอุปสงค์ของพลังงานได้ ในปัจจุบัน กระบวนการปรับสมดุลระหว่างผู้ผลิตและผู้ใช้ไฟฟ้ายังคงอยู่ภายในศูนย์ควบคุมของบริษัทสาธารณูปโภค แต่ด้วยการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ และเทคโนโลยีตอบสนองแบบเรียลไทม์ ระบบโครงข่ายอัจฉริยะสามารถช่วยจัดการการไหลของกระแสไฟฟ้าให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ และในบางกรณีอาจถึงขั้นทำงานโดยอัตโนมัติ

โครงข่ายอัจฉริยะสามารถรักษาความเสถียรและความยืดหยุ่นของโครงข่ายไฟฟ้าในยุคที่พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเข้ามามีบทบาทสำคัญ อีกทั้งยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานโดยรวมของระบบ นี่คือหัวใจของศักยภาพในการลดผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ—โครงข่ายอัจฉริยะสามารถลดการใช้พลังงานโดยรวม พร้อมทั้งสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านจากโรงไฟฟ้าฟอสซิลที่รวมศูนย์ ซึ่งเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกหลัก นอกจากนี้ โครงข่ายอัจฉริยะยังช่วยรองรับความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจากยานยนต์ไฟฟ้าแบบเสียบปลั๊ก (Plug-in Electric Vehicles) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อการเติบโตของเทคโนโลยีนี้ ตามรายงานของ สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency – IEA) โครงข่ายอัจฉริยะอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สุทธิถึง 0.7 – 2.1 กิกะตันต่อปี ภายในปี 2050

โครงข่ายอัจฉริยะเป็นระบบที่ซับซ้อนและประกอบด้วยหลายองค์ประกอบ แม้ว่าจะไม่มีมาตรฐานตายตัว แต่ประเทศผู้นำด้านโครงข่ายอัจฉริยะ เช่น เกาหลีใต้ ได้ช่วยกำหนดองค์ประกอบหลักที่สำคัญ 3 ประการ ได้แก่:

1. สายส่งไฟฟ้าแรงสูงที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ – ใช้สำหรับตรวจสอบและรายงานสภาพการทำงานของระบบ รวมถึงการไหลของพลังงานในหลายทิศทาง

2. มิเตอร์อัจฉริยะ (Advanced Meters) – สามารถสื่อสารข้อมูลการใช้ไฟฟ้าและราคาพลังงานแบบไร้สายได้แบบเรียลไทม์ ทั้งไปยังบริษัทสาธารณูปโภคและผู้ใช้ปลายทาง

3. อุปกรณ์ไฟฟ้า ปลั๊ก และเทอร์โมสตัทที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต – สามารถตอบสนองต่อความต้องการลดการใช้พลังงานหรือปรับการใช้ไฟฟ้าตามปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในระบบ

องค์ประกอบเหล่านี้ รวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ของโครงข่ายอัจฉริยะทำให้สามารถปรับความต้องการใช้ไฟฟ้าให้ราบรื่นขึ้น และรองรับพลังงานหมุนเวียนที่มีความแปรปรวนและกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความต้องการใช้ไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งวันและในแต่ละฤดูกาล โดยมักจะพุ่งสูงสุดในช่วงบ่ายแก่ ๆ และในช่วงเดือนที่ร้อนหรือหนาวจัด ภายใต้ระบบพลังงานฟอสซิลแบบเดิม การรับมือกับความต้องการพลังงานที่พุ่งสูงขึ้นนี้มักใช้โรงไฟฟ้าสำรอง (Peakers) ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่ถูกเปิดใช้งานเฉพาะช่วงที่มีความต้องการสูง แม้จะช่วยแก้ปัญหาได้ แต่ก็มีต้นทุนสูงและก่อมลพิษมาก

โครงข่ายอัจฉริยะสามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยใช้การกำหนดราคาพลังงานแบบไดนามิก (Dynamic Pricing) และส่งสัญญาณไปยังอุปกรณ์อัจฉริยะหลายล้านเครื่องให้ปรับการใช้ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย เช่น อนุญาตให้ตู้แช่แข็งปรับอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อยหนึ่งองศา ซึ่งช่วยลดความต้องการไฟฟ้าโดยรวม ในทำนองเดียวกัน โครงข่ายอัจฉริยะสามารถสั่งให้ยานยนต์ไฟฟ้าแบบเสียบปลั๊ก (Plug-in Electric Vehicles) ชาร์จไฟในช่วงเวลากลางคืน เมื่อกังหันลมผลิตไฟฟ้าได้มากแต่ความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำหรือในบางกรณีอาจดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ของรถยนต์เหล่านี้มาใช้เมื่อจำเป็น เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าไม่พุ่งสูงเป็นช่วง ๆ (Peaks) และไม่ตกต่ำเป็นช่วง ๆ (Troughs) การปล่อยก๊าซคาร์บอนจะลดลงและทั้งบริษัทสาธารณูปโภคและผู้บริโภคก็สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากขึ้น

โครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบันถูกขนานนามว่าเป็นเครื่องจักรที่ใหญ่และเชื่อมโยงถึงกันมากที่สุดในโลก ซึ่งถือเป็นหนึ่งในความสำเร็จทางวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของศตวรรษที่ 20 การทำให้ระบบนี้ “ฉลาดขึ้น” เป็นโครงการขนาดมหึมาที่ต้องดำเนินการเป็นลำดับขั้นตลอดหลายทศวรรษข้างหน้า ขณะที่เทคโนโลยีต่างๆ ภายในโครงข่ายอัจฉริยะค่อย ๆ ถูกนำมาใช้ อย่างไรก็ตาม งานวิจัยหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่าการลงทุนในโครงข่ายอัจฉริยะนั้นคุ้มค่าทั้งในแง่ของการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การประหยัดต้นทุน และการเพิ่มเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา การลงทุน 340,000 ล้านถึง 480,000 ล้านดอลลาร์ ในระบบโครงข่ายอัจฉริยะอาจให้ผลตอบแทนสุทธิ 1.3 ล้านล้านถึง 2 ล้านล้านดอลลาร์ ภายในระยะเวลา 20 ปี นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับความปลอดภัยของระบบเพื่อลดความเสี่ยงจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตรวมถึงการคุ้มครองความเป็นส่วนตัวของข้อมูลผู้ใช้ไฟฟ้าแต่ละราย

หลายคนยังตั้งคำถามว่า พลังงานหมุนเวียนสามารถจ่ายพลังงานให้โลกได้จริงหรือไม่ แต่ในความเป็นจริง ประเด็นนี้อาจเป็นความเข้าใจผิดที่สำคัญ เพราะความท้าทายที่แท้จริง ไม่ใช่การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม แต่คือการพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าที่สามารถรองรับลักษณะเฉพาะของพลังงานเหล่านี้ได้ หากต้องการใช้พลังงานสะอาดมากขึ้น โครงข่ายไฟฟ้าก็ต้องฉลาดขึ้นตามไปด้วย