โรงไฟฟ้าเสมือน (Virtual power plant) เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของพลังงานทดแทน

เมื่อต้นเดือนกุมภาพันธ์ปี 2018 ที่ผ่านมา Tesla นำโดยนาย Elon Musk ผู้มีวัสัยทัศน์กว้างไกลทางด้านเทคโนโลยีเพื่ออนาคตที่ดีของมนุษยชาติได้ประกาศติดตั้งแผง Solar cell พร้อมทั้งแบตเตอรี่ให้แก่ 1,100 ครัวเรือน ในพื้นที่รัฐทางตอนใต้ของออสเตรเลีย การติดตั้งนี้จะขยายไปกว่า 25,000 ครัวเรือน ภายในปี 2019 เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของโครงการโรงไฟฟ้าเสมือน(Virtual power plant) [1] โดยที่โรงไฟฟ้าเสมือนนี้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เทียบเท่ากับโรงไฟฟ้าจากการเผาไหม้ก็าซธรรมชาติและถ่านหินในพื้นที่ดังกล่าว โดยทางการประเทศออสเตรเลียกล่าวว่าโครงการดังกล่าวจะสามารถสนับสนุนพลังงานได้สูงถึง 20% ต่อการใช้งานในแต่ละวัน

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าเสมือนคือการรวบรวมการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆ จากทั้งพลังงานฟอซซิลและพลังงานทดแทนเข้าไว้ด้วยกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตและแจกจ่ายไฟฟ้าให้แก่ผู้ใช้งาน [2,3]  นอกจากแหล่งกำเนิดพลังงานที่กล่าวไปข้างต้นแล้ว สิ่งที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของโรงไฟฟ้าเสมือน คือ หน่วยจัดเก็บพลังงานหรือแบตเตอรี่ และเทคโนโลยีการสื่อสารผ่านทางอินเตอร์เน็ตของอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคต่างๆหรือ internet of things (IoT) องค์ประกอบเหล่านี้จะประสานการทำงานผ่านศูนย์ควบคุมเพื่อตอบสนองการใช้งานไฟฟ้าให้พอเพียงต่อความต้องการอย่างมีประสิทธิภาพ

ทั้งนี้เนื่องจากข้อจำกัดของการผลิตไฟฟ้ารูปแบบต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนที่ไม่มีความเสถียร เนื่องจากตัวแปรทางสภาพอากาศ เช่น พลังงานลม และพลังงานแดด หรือมลพิษจากการผลิตของโรงไฟฟ้าจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอซซิล การผลิตไฟฟ้าในรูปแบบทั้งสองนั้นยังคงต้องพึ่งพากันและกันอยู่ในปัจจุบันนี้ แต่อย่างไรก็ตามการลดหรือเพิ่มอัตราการผลิตจากการผลิตรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเพื่อรองรับการผลิตในรูปแบบอื่นๆนั้นไม่สามารถที่จะทำได้อย่างรวดเร็ว ตามที่มีการอธิบายไว้ด้วยกราฟรูปเป็ด(Duck chart) [4] ในกรณีของพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเมื่อการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์นั้นลดลงในช่วงเย็นของวันก่อให้เกิดความต้องการการใช้ไฟฟ้าสูงอย่างฉับพลัน เป็นสาเหตุให้การผลิตไฟฟ้าจากแหล่งอื่นๆต้องเข้ามารองรับความต้องการที่เกิดขึ้นอย่างกระทันหัน ซึ่งเป็นการยากในทางปฏิบัติเพราะการสนับสนุนไฟฟ้าจากแหล่งอื่นๆไม่สามารถตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้านั้นได้ทันที ในทางตรงกันข้ามหากมีการผลิตไฟฟ้าเพื่อรองรับความต้องการทั้งหมดไว้ก็จะส่งผลให้เกิดการความเสี่ยงในการผลิตไฟฟ้าเกินกว่าความต้องการการใช้งานจริง

หนึ่งในการแก้ปัญหาดังกล่าวคือการนำแบตเตอรี่ที่สามารถแจกจ่ายไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วเข้ามาช่วยรองรับความต้องการการใช้ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเมื่อปลายปี 2017 บริษัท Tesla ได้ทำการติดตั้งแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกที่มีความจุสูงถึง 100 MW เพื่อจัดเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้เกินความจำเป็นจากแหล่งพลังงานลมในพื้นที่ทางตอนใต้ของประเทศออสเตรเลีย แบตเตอรี่นี้สามารถแจกจ่ายให้แก่บ้านเรือนได้ 30,000 ครัวเรือนเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง ตัวแบตเตอรี่นี้มีโครงสร้างและหลักการทำงานแบบเดียวกับแบตเตอรี่ที่ใช้ภายในรถยนต์ไฟฟ้าของ Tesla ทั้งนี้หลังจากการติดตั้งแบตเตอรี่เพียงไม่กี่สัปดาห์ การทำงานของแบตเตอรี่นี้ก็ได้ถูกทดสอบ จากสภาพอากาสที่เลวร้ายที่ส่งผลต่อการจ่ายไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าหลักภายในพื้นที่ [5,6] การทำงานของแบตเตอรี่ดังกล่าวได้ตอบสนองความต้องการการใช้ไฟฟ้าในขณะนั้นได้ภายในช่วงเวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาที

การทำงานของแบตเตอรี่นี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงศักยภาพของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบันทั้งนี้แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนได้อย่างชัดเจน ถึงแม้ว่าจะต้องพึ่งพาการผลิตไฟฟ้าจากการเผาไหม้อยู่บ้าง แต่ด้วยเทคโนโลยีโรงไฟฟ้าเสมือนนี้ ความจำเป็นของการผลิตไฟฟ้าจากการเผาไหม้สามารถถูกจำกัดให้ลดลง ดังนั้นแล้วโครงการโรงไฟฟ้าเสมือนนี้คงจะเป็นอีกหนึ่งผลงานของ Tesla และนาย Elon Musk ที่น่าจับตามองในอนาคตอันใกล้นี้ ซึ่งยังจะเป็นตัวชี้นำทิศทางการใช้งานพลังงานทดแทนของมนุษยชาติต่อไปในอนาคตด้วย

อ้างอิง

[1] https://www.theverge.com/2018/2/5/16973270/tesla-south-australia-worlds-largest-virtual-power-plant

[2]https://www.solarpowerworldonline.com/2017/09/virtual-power-plant/

[3]http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5749026

[4] “Flexible resource to help renewables - Fast fact”, California ISO, 2016. (http://www.caiso.com/Documents/FlexibleResourcesHelpRenewables_FastFacts.pdf)

[5] https://futurism.com/teslas-australian-battery-shows-can-make-huge-profits/

[6] http://reneweconomy.com.au/tesla-big-battery-moves-from-show-boating-to-money-making-93955/