พิชิต จินตโกศลวิทย์
pichitor@yahoo.com

บิลค่าไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามักจะเป็นค่าใช้จ่ายการดำเนินการหลักของงานอุตสาหกรรม เพื่อลดค่าไฟฟ้าที่จ่ายในแต่ละเดือนในของผู้ใช้ไฟฟ้า การประหยัดพลังงานหรือค่าไฟฟ้านั้นจึงมีความซับซ้อนมากกว่าเพียงการปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่จำเป็น จำนวนเงินที่ประหยัดอย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วยนั้นมาจากการวางแผนการประหยัดพลังงาน และปฏิบัติอย่างเป็นรูปธรรม การลดค่าไฟฟ้าได้ 20% ไม่เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ขึ้นอยู่บนรูปแบบ และความพยายามในการประหยัดพลังงาน

• การใช้พลังงาน (Energy Usage)
• ความต้องการพลังงานสูงสุด (Peak Demand)
• โหลดแฟกเตอร์ (Load Factor)
• เพาเวอร์แฟกเตอร์ (Power Factor)
ปัจจัยเหล่านี้สามารถควบคุมจัดการได้ขอบเขตของผู้ใช้ไฟฟ้า และมีส่วนในการคิดอัตราค่าไฟฟ้าของการไฟฟ้า

การใช้พลังงาน

จำนวนหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) สามารถถูกทำให้ลดลงได้ง่าย ๆ โดยปิดโหลดทางไฟฟ้า เช่น เครื่องทำความร้อน, เครื่องปรับอากาศ,ไฟส่องสว่าง และอุปกรณ์ไฟฟ้าสำนักงาน เมื่อมันไม่มีจำเป็นต้องใช้ การติดตั้งไทเมอร์ (Timer), เซลล์วัดแสง หรือโฟโต้เซลล์ (Photocells) หรือ การใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมจัดการพลังงานสามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในแต่ละเดือนลง 

รวมทั้งการใช้กราฟแสดงปริมาณการลดของไฟฟ้าเป็นตัวกระตุ้นการประหยัดพลังงาน โดยหลักการอาจจะตั้งการลดการใช้พลังงานไว้ที่ 3%-5% ต่อเดือนและใช้กราฟแสดงผลลัพธ์ การกระตุ้นสามัญสำนึกของพนักงานในการใช้พลังงานก็เป็นวิธีหนึ่งที่สามารถลดการใช้พลังงานที่ไม่จำเป็น

เป็นที่แน่ชัดว่าการลดระยะเวลาการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่กินไฟมาก การตั้งค่าตัวเทอร์โมสแตต (Thermostats) ในระดับที่เหมาะสม การคอยปิดอุปกรณ์สำนักงานในระหว่างเวลากลางคืน หรือหลังเลิกงาน และการหลีกเลี่ยงให้แสงสว่างมากเกินไปทั้งภายในและภายนอกอาคารจะทำให้ปริมาณการใช้พลังงานลดลงแต่ก็ไม่ชัดเจนเนื่องจากอาจเป็นเพียงโหลดส่วนน้อย

แม้ว่ามาตรการประหยัดพลังงานควรดำเนินการในทุกพื้นที่ แต่พื้นที่ต้องดูแลเอาใจมากที่สุด คือพื้นที่ที่ใช้ปริมาณพลังงานที่ใหญ่ที่สุด เช่น พื้นที่ที่มีเครื่องจักรขนาดใหญ่ อุปกรณ์และกระบวนการอบแห้งซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก จึงควรให้ความสนใจกับอุปกรณ์ หรือเครื่องจักรเหล่านั้น โดยพิจารณาดังต่อไปนี้

• การหาวิธีการใช้ความร้อนที่ทิ้งจากเครื่องจักรที่โรงงานเพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ เช่น ในกรณีเครื่องสร้างความร้อนแบบคลื่นแม่เหล็กสามารถใช้ความร้อนที่เหลือทิ้งจากกระบวนการอุตสาหกรรมมาทำน้ำอุ่น

• การหาที่ปรึกษาที่มีความรู้ความชำนาญเกี่ยวกับเครื่องปรับอากาศ และระบบทำความร้อน เพื่อทำให้ระบบมีประสิทธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเช่น การติดตั้งฉนวนกันความร้อนที่ถูกวิธี

• การตรวจสอบการตั้งค่าเทอร์โมสแตตอย่างสม่ำเสมอ และติดตั้งตัวควบคุมเวลาการทำงานของอินเวอร์เตอร์ให้เหมาะสม
• การตรวจสอบโฟโต้เซลล์ว่าทำงานถูกต้องเป็นประจำ โดยเฉพาะภายนอกอาคาร
• การตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานอุปกรณ์ว่าอยู่ในระดับเหมาะสมหรือไม่ ซึ่งการเปลี่ยนอุปกรณ์ หรือการออกแบบระบบใหม่อาจจะคุ้มค่าในการลงทุน

ประสิทธิภาพของโหลดไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น คอมพิวเตอร์เมนเฟรม, ทรานสมิตเตอร์ หรือเครื่องทำความร้อนอุตสาหกรรมแบบคลื่นแม่เหล็ก เป็นรายการที่สำคัญในการประหยัดพลังงาน ความเชื่อถือได้ของระบบ ณ ปัจจุบันมีความสำคัญเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก

การบริหารจัดการโรงงานที่ดีจะตรวจพบเวลาที่ต้องการการปรับปรุง หรือการหาระบบใหม่แทนที่ระบบเก่าเพื่อการประหยัดพลังงานในขณะเดียวกัน ก็ได้ระบบงานที่ดีกว่า เสียค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาน้อยกว่า

สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ วิศวกรไฟฟ้าสมควรต้องรู้จักรูปแบบการให้บริการไฟฟ้าของการไฟฟ้า และเลือกใช้บริการที่เหมาะสม โรงงานที่ใช้ไฟฟ้าปริมาณมากและกระบวนการผลิตต้องการความเชื่อถือได้สูง การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ซื้อจากแรงดันจำหน่าย (เช่น 24 kV) ไปเป็นแรงดันส่ง (เช่น 69 kV) อาจจะทำให้ลดค่าไฟเป็นปริมาณมาก

รวมทั้งได้ระดับความเชื่อถือของระบบไฟฟ้าสูงขึ้น อันเนื่องจากแรงดันส่งจะมีระดับความเชื่อถือได้สูงกว่า และถูกกว่าแรงดันระดับจำหน่าย แต่อย่างไรก็ตามต้องเสียค่าใช้จ่ายในการติดตั้งหม้อแปลงกำลัง รวมถึงค่าบำรุงรักษา ซึ่งวิศวกรไฟฟ้าของโรงงานต้องวิเคราะห์ค่าใช้จ่าย และหาจุดคุ้มทุนให้รัดกุม

 อีกประการที่อาจลดค่าไฟฟ้าได้คือการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่วิธีการนี้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง โดยเฉพาะในกรณีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชำรุดอันจะทำให้ค่าใช้จ่ายในระบบไฟฟ้าสูงกว่าการซื้อไฟฟ้าจากการไฟฟ้าอันเนื่องจากไม่มีการกระจายค่าบำรุงรักษาเหมือนการไฟฟ้า

ความต้องการพลังงานสูงสุด

การประหยัดพลังงานเป็นส่วนหนึ่งของการลดค่าไฟฟ้า แต่ไม่ได้เป็นทั้งหมด ความต้องการพลังงานสูงสุดของโหลดก็เป็นเงื่อนไขสำคัญในการคำนวณค่าไฟฟ้าของการไฟฟ้าและส่งผลถึงผู้ใช้ไฟฟ้า ตัวเลขความต้องการสูงสุดเป็นตัวชี้วัดโหลดสูงสุดในระบบของการไฟฟ้า หน่วยการวัดอาจเป็น kW หรือ kVA โดยจะวัดพร้อมระยะเวลาที่ใช้อยู่ช่วง 15-60 นาที แต่โดยส่วนใหญ่การไฟฟ้าจะใช้หน่วยค่าไฟเป็น kWhr รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างการเปลี่ยนค่าความต้องการพลังงานสูงสุด

ถ้าหากผู้ใช้ไฟฟ้า หรือโรงงานดำเนินการใช้พลังงานระดับเดียวกันตลอดทั้งวัน การไฟฟ้าก็สามารถคาดการณ์ความต้องการของโหลดได้อย่างถูกต้องแล้วก็จัดหาขนาดอุปกรณ์จ่ายไฟฟ้า หรือสำรองไฟฟ้าสำหรับเพียงเฉพาะปริมาณพลังงานที่ต้องการจริง อย่างไรก็ตามตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 1 การไฟฟ้าต้องการขนาดอุปกรณ์ และสำรองพลังงานตามความต้องการสูงสุดซึ่งต้องใช้การลงทุนที่สูง

พื้นที่ระหว่างความต้องการสูงสุดและใช้พลังงานที่ใช้งานจริงเป็นพื้นที่ไร้ประสิทธิภาพ (Inefficiency) ที่อาจเป็นตัวบังคับให้ผู้ใช้ไฟฟ้ารายใหญ่ของการไฟฟ้าพยายามประหยัดพลังงาน หรือวางแผนการใช้ไฟฟ้า เนื่องจากการไฟฟ้าจะคำนวณอัตราค่าไฟฟ้าตามการลงทุน และตามปริมาณพลังงานไฟฟ้าสำรอง ส่งผลให้ผู้ใช้หลายใหญ่ได้รับผลกระทบจากค่าไฟฟ้า

รูปที่ 1 กราฟแสดงการใช้พลังงาน (Load Profile)

วิธีการโหลดเชดดิ้ง (Load Shedding) หรือการปลดโหลดทิ้งแบ่งเป็นสองมุมมอง (การไฟฟ้า และผู้ใช้ไฟฟ้า) ในมุมมองของการไฟฟ้าคือวิธีการการตัดระดับความต้องการไฟฟ้าสูงสุดที่เกินความสามารถในการจ่ายไฟฟ้าของการไฟฟ้าซึ่งป้องกันการเกิดสภาวะแบล็กเอาต์ (Blackout) ส่วนในมุมมองของผู้ใช้ไฟฟ้าโดยเฉพาะผู้ใช้ไฟฟ้ารายใหญ่

เป้าหมายของโหลดเชดดิ้ง คือการจัดตารางการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่จำเป็นเพื่อให้โหลดไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้าเสถียรมากขึ้นส่งผลให้อัตราค่าไฟฟ้าถูกลงทั้งทางตรงและทางอ้อม การทำงานของโหลดไฟฟ้าบางชนิดสามารถสร้างกำหนดเวลาการทำงานใหม่เป็นการถาวรเพื่อลดความต้องการสูงสุดในระหว่างวัน รูปที่ 2 แสดงผลการปลดโหลดทิ้ง

รูปที่ 2 ตัวอย่างการทำโหลดเชดดิ้งของผู้ใช้ไฟฟ้าทำให้ระดับไฟฟ้าเสถียรขึ้น

การจัดการการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพจะทำให้ระดับความต้องการสูงสุดลดลง และค่าความเบี่ยงเบนเฉลี่ยต่ำลง ความพยายามในการลดความต้องการสูงสุดควรครอบคลุมการทำงานของโรงงานทุกส่วน ไม่ฉลาดเลยถ้าจะทำการทดสอบสินค้า หรืออุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสูง และไม่จำเป็นมากนักในช่วงบ่ายของฤดูร้อนซึ่งเครื่องปรับอากาศอาจจะกำลังทำงานเต็มกำลัง

ช่วงเวลาเช้าหรือเย็นจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่า เมื่อเครื่องปรับอากาศถูกปิด หรือไม่มีความต้องการใช้อุปกรณ์สำนักงาน การดำเนินการหรือการใช้งานแต่ละอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือระบบงานนั้นไม่ซ้ำกันต้องมีการประเมินการจัดการอย่างเหมาะสม

การใช้ระบบควบคุมการใช้ไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ จะทำให้การจัดการการใช้พลังงานไฟฟ้ามีประสิทธิภาพส่งผลต่อระดับความต้องการสูงสุด ระบบควบคุมที่ดีสามารถวิเคราะห์ทางเลือกที่มีอยู่ และปลดโหลดได้ตามต้องการเพื่อรักษาความต้องการพลังงานให้คงที่ ระบบควบคุมจะมีการโปรแกรมให้รับรู้ลำดับความสำคัญของโหลด และโหลดที่ไม่จำเป็น

ระดับความต้องการไฟฟ้าของผู้ใช้ไฟฟ้าจะถูกปรับเปลี่ยนอย่างอัตโนมัติตามตารางอัตราค่าไฟฟ้าของการไฟฟ้า หลายระบบควบคุมยังให้โปรไฟล์ความต้องการพลังงานของผู้ใช้ไฟฟ้า เพื่อช่วยวิเคราะห์และลดค่าไฟฟ้า

สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ หรือผู้ใช้รายใหญ่ วิศวกรไฟฟ้า หรือผู้ใช้สมควรต้องรู้จักอัตราและวิธีการคิดค่าไฟฟ้าในแต่รูปแบบการบริการ สำหรับประเทศอัตราค่าไฟฟ้ามีทั้งแบบคงที่ และไม่คงที่ตามช่วงเวลา ผู้ใช้ควรคำนวณและเลือกการบริการให้เหมาะสม ซึ่งข้อมูลดังกล่าวสามารถขอได้จากการไฟฟ้าที่ท่านใช้บริการอยู่

โหลดแฟกเตอร์เป็นค่าที่ใช้โดยการไฟฟ้าซึ่งคำนวณมาจากความต้องการพลังงานสูงสุด และการใช้พลังงาน โดยทั่วไปมักจะถูกคำนวณ และนำไปใช้ในการเรียกเก็บเงินผู้ใช้ไฟฟ้า ดังนั้นทั้งการลดความต้องการสูงสุด หรือลดระดับการใช้พลังงานจะลดค่าไฟฟ้าที่ชาร์จจากโหลดแฟกเตอร์ส่งผลทำให้ค่าไฟฟ้าถูกลง

การเพิ่มค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ก็มีส่วนในการลดค่าชาร์จโหลดแฟกเตอร์ส่งผลให้ค่าไฟฟ้าถูกลงเช่นกัน ดังนั้นการลดการใช้พลังงานของผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าเสมือนลดค่าใช้จ่ายสองต่อในระยะยาว

เพาเวอร์แฟกเตอร์

เพาเวอร์แฟกเตอร์เป็นผลจากโหลดประเภทอินดักทีฟหนัก ๆ ส่งผลต่อระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้า ค่าเพาเวอร์ที่แย่จะส่งผลให้เกิดความสูญเสียในหลายแง่ (ความสูญเสียความร้อน, การดรอปของแรงดัน, ความสามารถในการขายไฟฟ้า เป็นต้น )บนสายป้อนของการไฟฟ้า

เพราะว่ามีความต้องการกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในการจ่ายพลังงานให้กับโหลดที่มีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำ การเก็บค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์คือค่าปรับที่ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องจ่ายสำหรับปริมาณกระแสพิเศษให้อินดักทีฟโหลด เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้วกระแสแมกนีไทซ์ของอินดักทีฟโหลดจะไม่ปรากฏในวัตต์มิเตอร์ แต่อย่างไรก็ตามจะมีการตั้งมิเตอร์พิเศษเพื่อเรียกเก็บเงินจากผู้ใช้ไฟฟ้า เช่น วารีมิเตอร์ ค่าปรับเนื่องจากเพาเวอร์แฟกเตอร์จะอาจส่งผลให้ผู้ใช้ไฟฟ้าทำการปรับปรุงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์โดยใช้คาปาซิเตอร์ และทำให้ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงขึ้นส่งผลไม่ต้องลงทุนขยายความสามารถในการจ่ายไฟฟ้า

การใช้พลังงานอย่างถูกต้อง และประหยัดจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการของผู้ใช้ไฟฟ้าเพิ่มความสามารถในการแข่งขัน รวมทั้งส่งผลให้การไฟฟ้าไม่ต้องลงทุนในระบบไฟฟ้าจำนวนมาก ทำให้ประเทศสามารถใช้งบประมาณในการพัฒนาส่วนอื่น ๆ ในแง่ของอนาคตการประหยัดพลังงานยังชะลอการเกิดสภาวะโลกร้อน และลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติเพื่อชีวิตลูกหลานของเราในอนาคต

เอกสารอ้างอิง