ลดค่าไฟฟ้าในโรงงาน ด้วยการจัดการโหลด

ต้นทุนค่าพลังงานโดยเฉพาะพลังงานไฟฟ้าในสถานประกอบการหรือ โรงงานอุตสาหกรรมเป็นต้นทุนสำคัญที่ต้องบริหารจัดการ ซึ่งปัจจุบันการอนุรักษ์พลังงานในสถานประกอบการมีหลากหลายรูปแบบ และมีมาตรการที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้อย่างเป็นรูปธรรม ผลตอบแทนการลงทุนในการดำเนินการอนุรักษ์พลังงานมีความคุ้มค่าในระยะยาว ซึ่งหนึ่งในมาตรการอนุรักษ์พลังงานที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม คือ การจัดการโหลดไฟฟ้าภายในโรงงานนั่นเอง

จัดการโหลดไฟฟ้าทั้งด้านผู้ผลิตและผู้ใช้พลังงาน

สำหรับการจัดการโหลดไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรม สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนด้วยกัน คือ การจัดการโหลดจากทางด้านผู้ผลิตพลังงาน และการจัดการโหลดจากทางด้านผู้ใช้พลังงาน ดังรายละเอียดต่อไปนี้

การจัดการโหลดจากทางด้านผู้ผลิตพลังงาน การจัดการโหลดในลักษณะนี้จำเป็นต้องพิจารณาสัญญาระหว่างผู้ผลิตพลังงานและผู้ใช้พลังงาน โดยในที่นี้ คือ การไฟฟ้าฯ และผู้ใช้ไฟฟ้า ตามลำดับ สำหรับตัวอย่างสัญญานั้นอาจพิจารณาสัญญาซื้อขายไฟฟ้าในอัตราค่าไฟฟ้าประเภทที่สามารถงดจ่ายไฟฟ้าได้ (Interruptible Tariff) ในช่วงเวลาที่จะเกิดความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดในระบบ โดยการไฟฟ้าฯ จะส่งสัญญาณหรือแจ้งให้ผู้ใช้ไฟฟ้าตัดโหลดของผู้ใช้ไฟฟ้าลงในระดับที่ได้ทำสัญญากันไว้ การจัดการโหลดในกรณีนี้เหมาะสำหรับเจ้าของกิจการหรือผู้ใช้ไฟฟ้าที่มีความต้องการพลังไฟฟ้าตั้งแต่ 5,000 กิโลวัตต์ขึ้นไป และมีปริมาณพลังไฟฟ้าที่สามารถให้งดจ่ายไฟฟ้าได้ (Interruptible Demand) เมื่อการไฟฟ้า ฯ ร้องขอไม่น้อยกว่า 1,000 กิโลวัตต์

การจัดการโหลดจากทางด้านผู้ใช้พลังงาน คือ ผู้ใช้พลังงานหรือผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถดำเนินการจัดการโหลดของตัวเองให้อย่างเหมาะสม ซึ่งอาจส่งผลดีต่อสถานประกอบการหรือโรงงานอุตสาหกรรมของตนเอง เพราะสามารถเพิ่มความเป็นไปได้ในการเพิ่มกระบวนการผลิตใหม่ โดยไม่ต้องลงทุนเพิ่มเติมมากเกินไป ระบบไฟฟ้าสามารถเพิ่มความสามารถในการจ่ายโหลดเฉลี่ยได้สูงขึ้น อีกทั้ง ยังสามารถเพิ่มปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ได้ โดยไม่ทำให้ค่าความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดเพิ่มขึ้น ทำให้ลดค่าไฟฟ้าได้ หรือเสียค่าไฟฟ้าเท่าเดิมแต่สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น เป็นต้น

ทั้งนี้ การใช้ไฟฟ้าโดยทั่วๆ ไปย่อมมีการเปลี่ยนแปลงขึ้น-ลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้น ค่าความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดที่การไฟฟ้าจะนำไปใช้ในการคิดค่าไฟฟ้า จึงต้องใช้หลักการของการใช้ค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ใช้ไปในช่วงเวลาที่ได้กำหนดไว้ สำหรับการซื้อขายไฟฟ้าระหว่างการไฟฟ้าฝ่ายจำหน่ายกับผู้ใช้ไฟฟ้าในประเทศไทยจะใช้ช่วงเวลา 15 นาทีในการหาค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ย แล้วเรียกค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ได้นี้ว่าความต้องการพลังไฟฟ้า โดยจะเรียกค่าความต้องการพลังไฟฟ้าครั้งที่มีค่าสูงที่สุดในแต่ละเดือน ว่าเป็นความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Demand)

ค่าตัวประกอบโหลดสูง คุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์สูงกว่า

สำหรับค่าตัวประกอบโหลดมักใช้ในการอธิบายความสม่ำเสมอของการใช้ไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้า ทั้งนี้ ตัวประกอบโหลดอาจมีความหมายเป็นอย่างอื่นตามมุมมองของผู้ใช้ไฟฟ้าก็ได้ เช่น ผู้ใช้ไฟฟ้าอาจกำหนดนิยามให้ตัวประกอบโหลดมีค่าเป็นอัตราส่วนของโหลดที่เกิดขึ้นจริงต่อขนาดพิกัดของระบบที่ต้องรับโหลดนั้น เช่น ตัวประกอบโหลดของหม้อแปลง เป็นต้น โดยภาพรวมแล้วการใช้ไฟฟ้าในลักษณะที่ทำให้เกิดค่าตัวประกอบโหลดสูง จะมีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์สูงกว่า

การปรับปรุงตัวประกอบโหลดให้สูงขึ้นอาจมีค่าใช้จ่ายไม่สูงมากนัก โดยอุปกรณ์ที่ใช้อาจเป็นเพียงตัวส่งสัญญาณเตือนหรือเครื่องชี้บอกอย่างง่ายๆ เท่านั้น ซึ่งเครื่องควบคุมโหลดอย่างง่าย ราคาถูกนั้นจะตัดโหลดที่จะทำให้เกิดความต้องการพลังไฟฟ้าสูงกว่าค่าที่กำหนดทำให้ค่าตัวประกอบโหลดมีค่าสูงขึ้นในบางกรณี เช่น ผู้ใช้ไฟฟ้ารายใหญ่ขึ้น อาจใช้เครื่องควบคุมแบบอัตโนมัติในการควบคุมโหลด เพื่อเพิ่มประโยชน์ที่จะได้รับจากการลดค่าไฟฟ้า

นอกจากนี้ ควรพิจารณาปรับรูปแบบการใช้ไฟฟ้าให้มีรูปแบบที่เหมาะสมมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะกรณีที่เป็นผู้ใช้ไฟฟ้าเสียค่าไฟฟ้าแบบอัตราปกติ ควรใช้ไฟฟ้าให้สม่ำเสมอที่สุด แต่สำหรับผู้ใช้ไฟฟ้าตามอัตรา TOD ต้องหลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าระหว่างเวลา 18:30 น. ถึง 21:30 น. วันละ 3 ชั่วโมงทุกวัน ส่วนผู้ใช้ไฟฟ้าตามอัตรา TOU ควรพิจารณาเพิ่มการใช้ไฟฟ้าในช่วงกลางคืนระหว่างเวลา 22:00 น. ถึง 09:00 น. ของวันรุ่งขึ้นที่เป็นวันทำงานตามปกติ และเพิ่มการใช้ไฟฟ้าตลอด 24 ชั่วโมงของวันหยุดเสาร์ – อาทิตย์และวันหยุดราชการตามปกติการปลดโหลดด้วยมือ

การปลดโหลดเพื่อลดความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดด้วยวิธีนี้ ใช้เพียงเครื่องส่งสัญญาณเตือนประเภทกริ่งหรือหลอดไฟเพื่อส่งเสียงหรือแสงเตือน โดยอาจติดตั้งอยู่ที่ศูนย์ควบคุมการทำงานส่วนกลาง หรือบริเวณโหลดขนาดใหญ่ที่สามารถปลดออกจากระบบในจังหวะที่ต้องการหรือลดโหลดการทำงานลง โดยไม่มีผลกระทบต่อกระบวนการผลิตหลัก

การตัดสินใจปลดโหลดออกจากระบบอาจเป็นหน้าที่ของพนักงานควบคุมเครื่องจักร หรือผู้จัดการโรงงานที่จะเลือกว่าจะปลดโหลดหรือเครื่องจักรตัวใดออก

การปลดโหลดต้องเหมาะสมถูกที่ ถูกเวลาสำหรับการ

สำหรับการปลดโหลดแบบอัตโนมัติ วิธีนี้ต้องระบุโหลดที่จะปลดก่อนว่าเป็นตัวใด โดยปกติแล้วจะเป็นโหลดที่ไม่ค่อยมีความสำคัญ ซึ่งสามารถปลดออกจากระบบได้เมื่อจำเป็น และเมื่อพ้นช่วงเวลาวิกฤตไปแล้วโหลดดังกล่าวจะถูกต่อกลับเข้าไปกับระบบได้อีกครั้งโดยเครื่องควบคุมอัตโนมัติ โดยเครื่องควบคุมโหลดแบบเปรียบเทียบ จะปลดโหลดได้ 2 จังหวะ โดยไม่รบกวนการทำงานของโหลดที่สำคัญ

ส่วนเครื่องควบคุมโหลดแบบทำนาย (Predicting) จะมีการออกแบบที่ก้าวหน้ากว่าและทำงานบนพื้นฐานของการทำนายเหตุการณ์ล่วงหน้ามากกว่าการทำงานแบบเปรียบเทียบ ในช่วงเริ่มต้นของช่วงเวลาที่วัดความต้องการพลังไฟฟ้า โหลดทั้งหมดจะถูกประเมินและคำนวณเพื่อดูว่าถ้าอัตราการใช้อยู่ในระดับหนึ่ง เมื่อครบช่วงเวลาที่กำหนดแล้วความต้องการพลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าเกินกว่าค่าที่กำหนดไว้หรือไม่ หากผลการทำนายพบว่าเกินกว่าค่าที่กำหนด เครื่องควบคุมจะสั่งการปลดโหลดที่กำหนดไว้ออกจากระบบ แต่ถ้ามีโหลดถูกปลดอยู่ก่อนหน้านี้ และการทำนายพบว่าโหลดไม่เกินค่าที่กำหนดไว้ เครื่องควบคุมจะสั่งต่อโหลดกลับเข้าระบบตามเดิม

หากผู้ประกอบการเลือกใช้เครื่องควบคุมโหลดแบบทันที กรณีที่โหลดมีความซับซ้อน เครื่องควบคุมโหลดแบบทันทีจะมีความเหมาะสมมากกว่าสองแบบแรก การทำงานของเครื่องควบคุมแบบนี้จะต่างจากแบบทำนายดังกล่าวข้างต้น ซึ่งอาศัยการทำนายความต้องการพลังไฟฟ้า ณ เวลาจบ ช่วงเวลาวัดความต้องการพลังไฟฟ้า แต่เครื่องควบคุมโหลดแบบทันทีจะใช้อัตราการใช้พลังงาน ณ เวลาใดๆ ตลอดช่วงการวัดในการทำนายค่าความต้องการพลังไฟฟ้า ถ้า ณ เวลาใดเวลาหนึ่งอัตราการใช้พลังงานจริงมีค่าสูงกว่าค่าอัตราการใช้พลังงานที่กำหนดไว้ แสดงให้เห็นว่าถ้าปล่อยให้มีการใช้ไฟฟ้าอย่างนี้ต่อไปเรื่อยๆ เมื่อจบช่วงเวลาการวัดจะเกิดความต้องการพลังไฟฟ้าสูงกว่าค่าที่กำหนดจึงต้องมีการปลดโหลดออกจากระบบ แต่ในทางตรงกันข้ามถ้าอัตราการใช้พลังงานจริงมีค่าต่ำกว่าอัตราการใช้พลังงานที่กำหนดไว้ แสดงว่าความต้องการพลังไฟฟ้าจะต่ำกว่าค่าที่กำหนดจึงต่อโหลดเพิ่มเข้าไปในระบบได้ การควบคุมในลักษณะนี้จะทำให้เส้นโค้งโหลดรายวันมีความสม่ำเสมอดีขึ้น ผลลัพธ์จะให้ค่าโหลดแฟกเตอร์สูงขึ้น

กระจายโหลดให้สม่ำเสมอมากขึ้นได้ประโยชน์ และประหยัดมากขึ้น

ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้งานให้สมบูรณ์ การใช้เครื่องควบคุมโหลดนั้น มิได้หมายความว่า จะเพิ่มโหลดแฟกเตอร์ ไม่ได้หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิตปกติที่ทำอยู่ทุกวัน ในหลายๆ กรณีนั้นไม่จำเป็นต้องไปเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการทำงานพื้นฐานที่ใช้อยู่ แต่ควรพิจารณาถึงความเป็นไปได้ของการกระจายโหลดให้สม่ำเสมอมากขึ้น ก็จะทำให้ได้รับประโยชน์สูงขึ้น โดยเฉพาะกรณีที่เป็นระบบขนาดเล็ก พื้นที่ไม่กว้างมาก การควบคุมที่หน้างานสามารถทำได้ แต่ในกรณีที่เป็นระบบขนาดใหญ่ครอบคลุมพื้นที่กว้างขวางอีกทั้งโหลดอยู่กระจัดกระจายห่างจากจุดควบคุม การควบคุมในลักษณะนี้ควรใช้การควบคุมจากศูนย์กลางโดยการใช้ระบบโทรศัพท์หมุนอัตโนมัติในการรับ-ส่งข้อมูล ตลอดจนสัญญาณควบคุมต่างๆ การวางระบบควบคุมต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายและปัญหาทางเทคนิคในการเดินสายสัญญาณต่างๆ ด้วย

ควรพัฒนาโปรแกรมควบคุมโหลดเพื่อความสมบูรณ์ของระบบ

เพื่อให้การควบคุมการลดโหลดไฟฟ้าในโรงงานมีประสิทธิภาพ สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้จริง เกิดผลประหยัดได้จริง ผู้ประกอบการสามารถดำเนินการจัดทำโปรแกรมควบคุมโหลด หรือพัฒนาโปรแกรมควบคุมโหลดอย่างง่ายขึ้นมา โดยจำกัดขอบเขตเฉพาะเรื่องการตัดสินใจว่าจะปลดโหลดตัวใดออกจากระบบ จะปลดโหลดในลักษณะลำดับก่อนหลังอย่างไร และจะปลดโหลดนานเพียงใด ซึ่งโปรแกรมเหล่านี้อาจสั่งโหลดให้ทำงานเป็นวัฏจักรตามขั้นตอนที่ได้มีการกำหนดไว้ล่วงหน้า โปรแกรมที่มีความซับซ้อนมากขึ้นจะสามารถแก้ไขโหลดให้มีความสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น และต้องการข้อมูลมากขึ้น ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของโหลดแต่ละตัวขนาดของโหลดแต่ละตัว ช่วงเวลาสูงสุดและต่ำสุดของการปลดโหลด พร้อมอัตราส่วนของมัน ตลอดจนจำนวนครั้งของการเริ่มเดินเครื่องที่ยอมให้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนด

เมื่อข้อมูลข่าวสารเหล่านี้ได้รับการพัฒนาขึ้นและป้อนเข้าสู่เครื่องควบคุมแล้วระบบจะใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการปรับโหลดไม่ให้ความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดมีค่าเกินกว่าค่าที่กำหนดไว้ และในขณะเดียวกันก็เกิดการใช้ประโยชน์สูงสุดด้วย

ตามปกติไม่ว่าจะใช้โปรแกรมแบบใดก็จำเป็นที่จะต้องมีการปรับตั้งการควบคุมโดยอาศัยความรู้ในเรื่องการทำงานกระบวนการผลิตของโรงงาน ดังนั้นผู้จัดการโรงงานจึงต้องเข้ามามีส่วนร่วมในการปรับตั้งโปรแกรมควบคุมโหลดด้วย

ทั้งนี้ เมื่อใช้โปรแกรมใดๆ ก็ตาม ความต้องการด้านความปลอดภัยยังต้องเป็นไปตามที่มาตรฐานกำหนด โดยการผลิตต้องไม่เสี่ยงอันตรายและไม่ส่งผลกระทบต่อสภาพการทำงาน

อย่างไรก็ตาม การจัดการโหลดการใช้ไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรมนั้นเป็นเพียงหนึ่งในมาตรการอนุรักษ์พลังงานที่มีหลากหลายวิธี ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและสถานการณ์ที่แตกต่างกันออกไป ผู้ประกอบการควรเลือกใช้มาตรการอนุรักษ์พลังงานที่เหมาะสม เพื่อให้ได้ผลตอบแทนจากการลงทุนเพื่อการอนุรักษ์พลังงานอย่างคุ้มค่า

EXECUTIVE SUMMARY

Electrical load manipulation in industrial plant is one of energy conservative schemes that is widely used because it gives the concrete outcome and is worth investment only if entrepreneur and plant owner properly uses in accordance to the type of energy consumptions and environmental factors in plant’s operation by considering other related elements of electrical load manipulation such as load elements, load controller, load controlling program, etc. so that it shall give the saver outcome from energy conservative scheme. In addition, this scheme shall increase productive process in the plant, and further initiate good competitiveness.

Source:

• สำนักงานเศรษฐกิจการคลัง กระทรวงการคลัง
• กรมโรงงานอุตสาหกรรม