MICROGRIDS (ไมโครกริดส์)

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

“มาโครกริด” (Macro Grid) คือเครือข่ายพลังงานขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงแหล่งพลังงานต่างๆ เข้ากับสาธารณูปโภค ผู้ผลิตไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน และศูนย์ควบคุมที่ทำงานตลอด 24 ชั่วโมงเพื่อติดตามอุปสงค์และอุปทานของพลังงาน ไฟฟ้าที่ใช้ผ่านเครือข่ายนี้มาจากแหล่งพลังงานแบบรวมศูนย์ เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ตลอดเวลาไม่ว่าจะกลางวันหรือกลางคืน ฝนตกหรือแดดออก โครงสร้างนี้เคยมีเหตุผลในช่วงเวลาที่การผลิตไฟฟ้าถูกจำกัดอยู่ในไม่กี่แห่ง แต่ในปัจจุบัน มันกลับเป็นอุปสรรคต่อการเปลี่ยนผ่านของสังคมจากพลังงานสกปรกที่ผลิตจากแหล่งรวมศูนย์ไปสู่พลังงานสะอาดที่สามารถผลิตได้ทุกที่

เข้าสู่ยุคไมโครกริดส์ ไมโครกริด (Microgrid) คือกลุ่มพลังงานแบบกระจายตัวในพื้นที่เฉพาะ ซึ่งรวมแหล่งพลังงานต่างๆ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังน้ำแบบไหลผ่านและชีวมวล ควบคู่ไปกับระบบกักเก็บพลังงาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง และเครื่องมือบริหารจัดการโหลด ระบบนี้สามารถทำงานได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้าหลัก หรือสามารถเชื่อมต่อกับกริดขนาดใหญ่เมื่อจำเป็น

ไมโครกริดเป็นระบบพลังงานขนาดเล็กที่มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพ เสมือนเป็นภาพจำลองของโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ แต่ได้รับการออกแบบมาให้เหมาะกับแหล่งพลังงานขนาดเล็กและหลากหลาย ด้วยการผสานพลังงานหมุนเวียนเข้ากับระบบกักเก็บพลังงาน ไมโครกริดสามารถจ่ายไฟได้อย่างเสถียร ทั้งในรูปแบบที่เสริมระบบพลังงานแบบรวมศูนย์ หรือทำงานอย่างอิสระในกรณีฉุกเฉิน

ไมโครกริดจะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโครงข่ายไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น การใช้พลังงานจากแหล่งท้องถิ่นเพื่อตอบสนองความต้องการในพื้นที่ช่วยลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการส่งและกระจายไฟฟ้า ทำให้การจ่ายพลังงานมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบโครงข่ายรวมศูนย์ เมื่อมีการเผาถ่านหินเพื่อต้มน้ำให้เป็นไอน้ำสำหรับหมุนกังหันผลิตไฟฟ้า พลังงานถึงสองในสามจะสูญเสียไปในรูปของความร้อนที่ไม่ถูกนำไปใช้และการสูญเสียระหว่างกระบวนการส่งกำลัง

การติดตั้งไมโครกริดในพื้นที่ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าหลักมีข้อได้เปรียบหลายประการ มนุษยชาติพึ่งพาไฟฟ้าเป็นอย่างมาก การสูญเสียการเข้าถึงพลังงานเนื่องจากไฟดับหรือเหตุขัดข้องถือเป็นความเสี่ยงที่สำคัญ ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ความเสียหายทางเศรษฐกิจจากเหตุการณ์เหล่านี้อาจสูงถึงหลายพันล้านดอลลาร์ต่อปี ต้นทุนทางสังคมที่เกี่ยวข้องรวมถึงอัตราอาชญากรรมที่เพิ่มขึ้น ความล้มเหลวของระบบขนส่ง และการสูญเสียอาหาร นอกจากนี้ยังมีต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมจากการใช้เครื่องปั่นไฟดีเซลสำรองอีกด้วย งานวิจัยระบุว่าความต้องการใช้ไฟฟ้าโดยรวมเพิ่มขึ้นจากการใช้เครื่องปรับอากาศและยานพาหนะไฟฟ้า ทำให้ระบบไฟฟ้าที่มีอยู่เปราะบางขึ้นและเกิดไฟดับบ่อยขึ้น ด้วยความที่เป็นระบบพลังงานท้องถิ่น ไมโครกริดจึงมีความยืดหยุ่นสูงกว่าและสามารถตอบสนองต่อความต้องการพลังงานในพื้นที่ได้ดียิ่งขึ้น ในกรณีที่เกิดความขัดข้อง ไมโครกริดสามารถจัดลำดับความสำคัญของโหลดที่จำเป็นต้องได้รับพลังงานอย่างต่อเนื่อง เช่น โรงพยาบาล และตัดโหลดที่ไม่จำเป็นออกไปจนกว่าระบบจะสามารถจ่ายไฟได้เพียงพอ

ในประเทศที่มีรายได้น้อย ข้อได้เปรียบของไมโครกริดยิ่งชัดเจนขึ้น ปัจจุบันมีประชากรประมาณ 1.1 พันล้านคนทั่วโลก ที่ยังไม่มีไฟฟ้าใช้ โดยกว่า 95% ของกลุ่มนี้อาศัยอยู่ในแอฟริกาซับซาฮาราและเอเชีย โดยเฉพาะในพื้นที่ชนบท ซึ่งยังคงใช้ตะเกียงน้ำมันก๊าดที่ก่อมลพิษสูงเป็นแหล่งให้แสงสว่างหลัก และปรุงอาหารบนเตาที่มีประสิทธิภาพต่ำ แม้ว่าความเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้ากับการพัฒนามนุษย์จะเป็นที่ยอมรับมานานแล้ว แต่ความคืบหน้าในการขยายโครงข่ายไฟฟ้ายังคงล่าช้า เนื่องจากต้นทุนสูงในการนำโครงข่ายไปสู่พื้นที่ห่างไกล ในชนบทของเอเชียและแอฟริกา ระบบไมโครกริดเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในการจัดหาไฟฟ้าให้กับชุมชน ขณะที่ในพื้นที่ห่างไกลมาก ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบแยกอิสระ (stand-alone solar) เป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด

การตั้งไมโครกริดในพื้นที่ชนบทที่มีรายได้น้อยนั้นง่ายกว่าการดำเนินงานในพื้นที่ที่มีพลังงานอุดมสมบูรณ์ในประเทศที่มีรายได้สูง เนื่องจากในหลายพื้นที่ โมเดลธุรกิจของบริษัทพลังงานขนาดใหญ่ไม่สอดคล้องกับระบบพลังงานแบบกระจายตัวและการกักเก็บพลังงาน บริษัทเหล่านี้ลงทุนไปกับระบบผลิตและส่งจ่ายพลังงานแบบเดิม ซึ่งกำลังล้าสมัย ในที่ที่บริษัทพลังงานต่อต้านการเปลี่ยนแปลง ปัญหาสำคัญของไมโครกริดไม่ใช่เทคโนโลยีแต่คือการผูกขาด อย่างไรก็ตาม บทเรียนจากทั้งสองฝั่งสามารถแลกเปลี่ยนกันได้ โครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ต้องปรับตัวให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นเพื่อรองรับโลกที่เปลี่ยนแปลง ขณะที่ไมโครกริดต้องพัฒนาและใช้มาตรฐานทางเทคนิคที่แข็งแกร่งเพื่อความยั่งยืนในระยะยาว ในยุคของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี การสร้างความร่วมมือระหว่างเทคโนโลยีเก่าและใหม่เป็นแนวทางที่ชาญฉลาด

ผลกระทบ (IMPACT):เราได้สร้างแบบจำลองการเติบโตของไมโครกริดในพื้นที่ที่ยังไม่มีไฟฟ้าใช้ โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังน้ำไหลผ่าน (in-stream hydro), กังหันลมขนาดเล็ก (micro wind), พลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคา (rooftop solar), และพลังงานชีวมวล (biomass energy) ควบคู่ไปกับระบบกักเก็บพลังงานแบบกระจายตัว สมมติฐานของเราคือ ระบบเหล่านี้เข้ามาแทนที่การขยายโครงข่ายไฟฟ้าที่พึ่งพาพลังงานสกปรก หรือการใช้เครื่องปั่นไฟน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตาในพื้นที่ห่างไกล ผลกระทบด้านการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะถูกคำนวณในแต่ละโซลูชันแยกกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการนับซ้ำ สำหรับประเทศที่มีรายได้สูง ประโยชน์ของไมโครกริดจะอยู่ภายใต้แนวคิด “ความยืดหยุ่นของโครงข่ายไฟฟ้า (Grid Flexibility)”