แหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ (DER) ที่มีประสิทธิภาพ เริ่มต้นจากระบบการจัดการและไมโครกริด

โดย เฟรเดอริค โกเดเมล รองประธานบริหาร ระบบพลังงานและบริการ ชไนเดอร์ อิเล็คทริค(Schneider Electric)

ความพยายามในการลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ของอุตสาหกรรมพลังงานกำลังให้ผลตอบแทนอันคุ้มค่า สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency หรือ IEA) เผยว่าปริมาณการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทั่วโลกลดลง 1.3 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ปี 2018 ซึ่งต้องขอบคุณภาคพลังงานที่หันมาใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนกันเพิ่มขึ้น รวมไปถึงความพยายามในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงจากถ่านหินเป็นก๊าซธรรมชาติอย่างต่อเนื่อง

IEA ได้ตอกย้ำในความสำคัญและชี้ให้เห็นผลในการเปลี่ยนแปลงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในการที่อุตสาหกรรมพลังงานเลือกใช้แหล่งผลิตพลังงานที่ปล่อยมลพิษต่ำ และเปลี่ยนแปลงระบบเครือข่ายไฟฟ้าให้เป็นระบบดิจิทัลสำหรับอนาคตที่ต้องการทำให้เกิดคาร์บอนต่ำ

การเปลี่ยนจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้า เป็นจากแหล่งผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์ (Distributed Energy Resources, DER) อาทิ พลังงานลม พลังงานจากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการลดปริมาณคาร์บอน อย่างไรก็ตามเมื่อมีการนำเอาแหล่งพลังงานกระจายศูนย์เหล่านี้เข้ามาใช้มากขึ้น จะสร้างโจทย์ความท้าทายที่ซับซ้อนให้กับระบบจำหน่ายไฟฟ้า อย่างเช่น:

• ความสามารถในการคาดการณ์ความพร้อมของแหล่งพลังงานแบบกระจายศูนย์นั้นเป็นเรื่องยาก

• ความน่าเชื่อถือและคุณภาพของกำลังไฟฟ้าลดลง หากแหล่งพลังงานแบบกระจายศูนย์ทั้งหมดไม่ได้ถูกจัดการอย่างเหมาะสม

• การนำยานยนต์ไฟฟ้า (EV) มาใช้เพิ่มมากขึ้นทำให้เกิดความตึงเครียดในระบบโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากเวลาในการชาร์จไม่คงที่เท่ากันทุกครั้ง ซึ่งทำให้การควบคุมและการสร้างความสมดุลในการใช้พลังงานสูงสุดมีความท้าทายมากขึ้น

• การให้บริการสาธารณูปโภคต้องมีการปรับสมดุล ด้วยความยืดหยุ่นและโซลูชั่นที่ตอบสนองได้ตามความต้องการ

• อัตราการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มมากขึ้น เพิ่มความซับซ้อนในการบริหารจัดการโครงข่ายการจ่ายกระแสไฟฟ้ามากขึ้น

ความท้าทายเหล่านี้สามารถแก้ด้วยการใช้นวัตกรรมเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการช่วยปรับปรุงการจัดการและการควบคุมโครงข่ายการจ่ายกระแสไฟฟ้า รวมไปถึงการดูแลเครือข่ายและข้อมูลสินทรัพย์แบบเรียลไทม์ ช่วยให้บริษัทผู้ผลิตไฟฟ้ามีความสามารถที่ดีมากขึ้นในการจัดการระบบของตน แม้ว่าจะมีเทคโนโลยีหลายตัวที่สามารถนำเอามาทำงานร่วมกัน เพื่อให้เกิดระบบที่มีประสิทธิภาพ แต่เรื่องระบบการจัดการแหล่งผลิตพลังงานแบบกระจายศูนย์ (DERMS) และไมโครกริด คือสองโซลูชันที่โดดเด่นสำหรับเรื่องนี้

จุดเด่นของ DERMS และ ไมโครกริด

การสร้างสมดุลในการใช้งานแหล่งผลิตพลังงานแบบกระจายศูนย์อย่างเหมาะสม และการจัดการระบบนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพคือคุณสมบัติที่ DERMS ทำได้ดี ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในความสามารถของแพลตฟอร์ม ADMS หรือในระบบอื่นๆ ของสาธารณูปโภคที่ไม่ได้นำเอา ADMS มาใช้ในการจัดการ

DERMS เป็นโซลูชันที่เน้นสำหรับการจัดการโครงข่ายการกระจายไฟฟ้า และเพิ่มประสิทธิภาพการผสานรวมและการใช้งานแหล่งผลิตพลังงานแบบกระจายศูนย์ (DER) ด้วยการวิเคราะห์แบบรวมศูนย์และควบคุมแหล่งพลังงานแบบกระจายทุกประเภท และตรวจหาปัญหาที่อาจเกิดขึ้น โดยมีการคำนวณกระแสไฟฟ้าและคาดการณ์ปริมาณการใช้และการผลิตไฟฟ้าล่วงหน้า

เป้าหมายหลักในการนำเอา DERMS มาใช้งานคือ การปรับปรุงการวางแผนการปฏิบัติงาน การจัดการและการควบคุมโดยใช้ข้อมูลเชิงลึกที่ถูกต้องในเครือข่ายการกระจายไฟฟ้า โดยใช้ความสามารถในการติดตาม คาดการณ์ และควบคุมได้ทั่วโลก

ไมโครกริด มีบทบาทสำคัญที่แตกต่างออกไป เพื่อความยั่งยืนในอนาคต มีความจำเป็นต้องสร้างความยืดหยุ่นให้กับโครงข่ายการกระจายกระแสไฟฟ้าหลัก เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีแหล่งพลังงานสีเขียวที่เชื่อถือได้

ไมโครกริด หรือโครงข่ายพลังงานในท้องถิ่นที่มีความสามารถในการควบคุม มักได้รับการการยกย่องว่ามีประสิทธิภาพในการเป็นแหล่งพลังงาน ทั้งในการใช้งานโดยตรงและการสำรองให้กับโรงงานหรือชุมชน

การนำไปใช้งานที่มากไปกว่านั้น: ด้วยการให้ความสำคัญกับโครงข่ายการจ่ายไฟฟ้าโดยการตรวจสอบให้โครงข่ายนั้นยังคงสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องในช่วงที่ปริมานการใช้ไฟฟ้าอยู่ในระดับสูง หรือในสภาพของแหล่งพลังงานแบบกระจายนั้นไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีตัวแปรจากทางธรรมชาติ

ทั้งหมดเป็นโซลูชันที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการรักษาพลังงานให้ไหลเวียนระหว่างช่วงหยุดทำงานหรือเมื่อโครงข่ายไม่สามารถจ่ายกระแสไฟได้ – ป้องกันค่าเสียหายราคาแพงที่เกิดขึ้นจากสภาวะไฟดับ ส่งผลให้เกิดการการหยุดทำงาน ซึ่งเป็นเรื่องที่น่ากังวลเป็นพิเศษ เพราะในพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก โครงสร้างระบบจ่ายกระแสไฟฟ้าเริ่มเสื่อมสภาพ ดังนั้น การนำเอาพลังงานแบบกระจายศูนย์มาใช้งานอาจเป็นเหตุให้เกิดไฟดับบ่อยมากขึ้น

อุตสาหกรรมพลังงาน คือ ภาคส่วนที่สำคัญอันดับหนึ่งของโลกที่จะช่วยลดการสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ต้องมองหาแนวทางที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วย แนวทางนั้น หมายรวมถึงการนำเอานวัตกรรมทางเทคโนโลยีใหม่ๆ มาใช้ อย่างเช่น DERMS และ ไมโครกริด ซึ่งต้องมีการลดก๊าซคาร์บอนต่ำอย่างมีประสิทธิภาพในอนาคต พร้อมทั้งเพิ่มการรวมแหล่งผลิตพลังงานแบบกระจายศูนย์ เข้ามาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในระดับสูงสุด และเตรียมพร้อมสำหรับแนวโน้มการเติบโตที่อาจทำให้เกิดความตึงเครียดให้กับโครงข่ายการกระจายกระแสไฟฟ้า เช่น การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่สนับสนุนการผลิตพลังงานสะอาดจากเอกสารงานวิจัย เครือข่ายการจ่ายพลังงานไฟฟ้าสามารถไปสู่อนาคตคาร์บอนต่ำได้อย่างไร