เรื่องนี้เขียนให้คนที่กำลังเรียนวิศวกรรมเคมีอ่านนะ
เหตุการณ์ไฟฟ้าดับใน
๑๔ จังหวัดภาคใต้เมื่อคืนวันอังคารที่
๒๑ พฤษภาคม ๒๕๕๖ ที่ผ่านมานั้น
อธิบายได้ด้วยเหตุผลทางเทคนิค
และก็ไม่ใช่ครั้งแรกที่เกิดเหตุการณ์นี้ในประเทศ
ตอนหัวค่ำที่ไฟฟ้าดับก็มีคนเขียนถามมาบน
facebook
ซึ่งผมก็ได้อธิบายเขาไปตอนเช้าวันถัดมา
แต่เห็นว่าจะเป็นประโยชน์แก่พวกคุณด้วยเลยขอนำมาเรียบเรียงเขียนใหม่เพื่อเล่าสู่กันฟัง
ไฟฟ้าดับครั้งใหญ่ของประเทศไทยนั้นเกิดเมื่อวันเสาร์ที่
๑๘ มีนาคม ๒๕๒๑ หรือเมื่อ ๓๕
ปีที่แล้ว
ตอนนั้นดับกันทั้งประเทศเป็นเวลาหลายชั่วโมงกว่าจะกลับคืนสู่ภาวะปรกติ
เรื่องราวเป็นอย่างไรก็ลองใช้
google
หาเอาเองนะ
(ลองใช้คำค้นหา
"ไฟฟ้าดับ
2521")
ปีนั้นผมยังเป็นเด็กอยู่แต่ก็จำเหตุการณ์นั้นได้ว่ามันเคยเกิดขึ้น
ในภาวะปรกตินั้น
กำลังผลิตไฟฟ้าในพื้นที่หนึ่งควรจะต้องสนองความต้องการของระบบในพื้นที่นั้นได้
และควรมีกำลังผลิตสำรองเอาไว้ด้วย
เผื่อไว้สำหรับกรณีที่ระบบมีความต้องการสูงขึ้น
หรือในกรณีที่หน่วยผลิตหน่วยใดหน่วยหนึ่งในพื้นที่นั้นมีปัญหาไม่สามารถจ่ายไฟเข้าระบบได้
กำลังผลิตไฟฟ้าในที่นี้หมายถึงกำลังผลิตที่ได้จากโรงไฟฟ้าต่าง
ๆ รวมทั้งไฟฟ้าที่ดึงมาจากภายนอกพื้นที่
(เช่นไฟฟ้าที่ไทยซื้อมาจากลาวและมาเลเซีย
ไฟฟ้าที่ภาคใต้นำลงมาจากภาคกลาง)
สมมุติว่าเริ่มแรกนั้นกำลังการผลิตสามารถสนองความต้องการของระบบได้
โดยที่ยังมีกำลังผลิตสำรองเหลืออยู่
เมื่อระบบมีความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูงมากขึ้น
ก็จะไปดึงเอากำลังผลิตสำรองที่มีอยู่ออกมาใช้
และตราบเท่าที่กำลังผลิตสำรองยังถูกดึงเอามาใช้ไม่หมด
ระบบไฟฟ้าก็จะยังไม่มีปัญหา
ที่นี้ถ้าหากว่าดึงกำลังการผลิตสำรองมาใช้หมดแล้ว
แต่ความต้องการพลังงานไฟฟ้ายังเพิ่มมากขึ้นไปอีก
สิ่งที่จะเกิดขึ้นคือระบบจ่ายไฟฟ้าจะเกิดภาวะทำงานเกิดกำลังหรือที่เราเรียกว่า
overload
ถ้าเป็นเครื่องจักรก็หมายถึงเรากำลังให้เครื่องจักรเดินเครื่องเกินกว่าความสามารถที่มันได้รับการออกแบบมา
หรือถ้าเป็นสายไฟก็หมายถึงเรากำลังผ่านกระแสในปริมาณที่มากเกินกว่าที่มันจะรับได้
ถ้าปล่อยให้ภาวะเช่นนี้เกิดขึ้นต่อเนื่อง
เครื่องจักรหรือสายไฟฟ้าก็จะเกิดความเสียหายได้
ดังนั้นเพื่อเป็นการจำกัดความเสียหาย
สิ่งที่ทำได้คือ "ตัดการจ่ายไฟฟ้า"
ที่จ่ายให้กับบางพื้นที่ออกไป
เพื่อให้กำลังการผลิตนั้นสามารถรองรับความต้องการของพื้นที่ส่วนที่เหลือได้
การที่ความต้องการไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจนสูงกว่ากำลังการผลิตนั้นเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้ล่วงหน้า
(โดยการเฝ้าตรวจปริมาณการใช้ไฟฟ้าเปรียบเทียบกับกำลังการผลิต)
และไม่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกระทันหันโดยไม่คาดคิด
ซึ่งแตกต่างจากกรณีที่เครื่องจักรผลิตไฟฟ้าหรือระบบสายส่งที่นำไฟฟ้าเข้าพื้นที่เกิดเหตุขัดข้องที่ทำให้ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้กระทันหัน
ในกรณีเช่นนี้แม้ว่าความต้องการพลังงานไฟฟ้าจะยังคงที่
แต่กำลังการผลิตไฟฟ้ากลับลดต่ำลงกว่าความต้องการอย่างกระทันหัน
ทำให้การตัดไฟฟ้าในบางพื้นที่ออกไปเพื่อให้กำลังการผลิตที่เหลืออยู่เพียงพอกับพี้นที่ส่วนที่เหลือนั้นกระทำไม่มัน
ผลที่ตามมาคือหน่วยผลิตไฟฟ้าที่เหลืออยู่จะเกิดภาวะ
overload
ทำให้เครื่องจักร/อุปกรณ์ทำการตัดตัวเองออกจากระบบเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเครื่องจักร/อุปกรณ์นั้นได้รับความเสียหาย
ผลที่ตามมาจะเป็นลูกโซ่
เพราะพอหน่วยผลิตไฟฟ้าที่เหลืออยู่บางหน่วยหยุดจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบ
ความต้องการไฟฟ้าก็จะย้ายไปดึงจากหน่วยผลิตที่เหลือที่มีจำนวนน้อยลง
ก็จะทำให้หน่วยผลิตที่เหลือเกิดการ
overload
และทำการตัดตัวเองออกจากระบบ
และเกิดเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ
ทำให้ไฟฟ้าดับขยายไปเป็นบริเวณกว้าง
เพื่อให้เห็นภาพสมมุติว่าพื้นที่หนึ่งมีความต้องการไฟฟ้า
1000
MW โดยมีโรงไฟฟ้า
๔ โรง แต่ละโรงผลิตได้เต็มที่
200
MW และต้องนำเข้าจากแหล่งผลิตภายนอกอีก
200
MW
ดังนั้นในขณะนี้ความสามารถในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าจะพอดีกับความต้องการพลังงานไฟฟ้า
ที่นี้สมมุติว่าแหล่งจ่ายไฟจากภายนอกเกิดมีปัญหา
ไม่สามารถจ่ายไฟฟ้าให้ได้กระทันหัน
กำลังการผลิตไฟฟ้าในพื้นที่นั้นจะเหลือเพียง
800
MW จากโรงไฟฟ้า
๔ โรง ในขณะที่ความต้องการยังคงเป็น
1000
MW อยู่
ในกรณีนี้ถ้าหากตัดการจ่ายไฟฟ้าให้กับพื้นที่บางพื้นที่ออกไป
โดยให้ความต้องการไฟฟ้าในพื้นที่ที่เหลือมีไม่เกิน
800
MW ก็จะทำให้เกิดไฟดับในบางพื้นที่
แต่ถ้าตัดพื้นที่จ่ายไฟให้ไม่ทัน
ความต้องการ 1000
MW นั้นก็จะไปดึงไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้า
๔ โรง ทำให้โรงไฟฟ้าทั้ง ๔
โรงนั้นเกิดภาวะ overload
และถ้าโรงไฟฟ้าที่เหลือนั้นโรงใดโรงหนึ่งรับภาระ
overload
นี้ไม่ได้
มันก็จะตัดตัวเองออกจากระบบเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายแก่ตัวโรงไฟฟ้าเอง
แต่สิ่งที่เกิดขึ้นคือความต้องการ
1000
MW จะย้ายไปลงที่โรงไฟฟ้า
๓ โรงที่เหลือที่ผลิตรวมได้แค่
600
MW ทำให้โรงไฟฟ้าที่เหลือ
๓ โรงต้องรับภาระ overload
ที่หนักมากขึ้นไปอีก
ผลก็คือโรงไฟฟ้า ๓
โรงที่เหลือจะทยอยกันตัดตัวเองออกจากระบบ
ทำให้ในพื้นที่นั้นไม่มีไฟฟ้าทั้งบริเวณ
ทีนี้เมื่อทำการกู้ระบบ
อยู่ดี ๆ จะจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบไม่ได้
เพราะไม่รู้ว่าความต้องการไฟฟ้าของระบบเป็นเท่าไร
(ก็บอกไม่ได้ว่ามีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สวิตช์เปิดค้างอยู่เป็นจำนวนเท่าใด)
ดังนั้นจึงต้องทยอยจ่ายไฟให้กับพื้นที่ทีละส่วนเพื่อไม่ให้ความต้องการไฟฟ้าเกินกำลังการผลิตที่มีอยู่
เหตุการณ์ทำนองนี้เคยเกิดขึ้นครั้งหนึ่งในแลปเรา
เกิดกับ glove
box ที่มีการใช้ปั๊มสุญญากาศหลายตัว
วันหนึ่งไฟฟ้าดับแต่ไม่มีใครไปปิดสวิตช์ปั๊มสุญญากาศ
ปล่อยให้มันค้างอยู่ที่ตำแหน่ง
"เปิด"
พอกระแสไฟฟ้ากลับมาอีกครั้ง
ปั๊มสุญญากาศทุกตัวก็เริ่มทำงานพร้อม
ๆ กัน เกิดการดึงกระแสในปริมาณมากจน
UPS
ของ
golve
box นั้นไหม้ก่อนที่
circuit
breaker จะทำงาน
ครั้งนั้นเป็นบทเรียนให้หลายคนรู้ว่าเมื่อไฟฟ้าดับจะอยู่เฉยไม่ได้
ควรต้องไปปิดสวิตช์อุปกรณ์ที่มันเปิดใช้งานอยู่ด้วย
ทีนี้ขอกลับมาที่สายส่ง
สำหรับคนที่มีพื้นฐานไฟฟ้ากำลังมาบ้างแล้วคงจะจำได้ว่าพลังงานในการส่งไฟฟ้า
(P)
นั้นเท่ากับผลคูณระหว่าง
กระแส (I)
กับความต่างศักย์
(V)
หรือ
P
= IV ดังนั้นที่พลังงานไฟฟ้าเท่ากัน
ถ้าส่งด้วยความต่างศักย์ที่สูง
จะมีกระแสไหลผ่านสายไฟ
"ต่ำกว่า"
การส่งด้วยความต่างศักย์ที่ต่ำกว่า
ส่วนความร้อนที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟที่เป็นตัวนำนั้น
(P-loss)
แปรผันตามความต้านทานของสายไฟที่เป็นตัวนำและปริมาณกระแสไฟฟ้า
"ยกกำลังสอง"
หรือ
P-loss
= I2R
ดังนั้นถ้าส่งไฟฟ้าด้วยความต่างศักย์
500
kV
ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสายไฟในปริมาณเพียงครึ่งเดียวของการส่งด้วยความต่างศักย์
230
kV และการสูญเสียพลังงานไปเป็นความร้อนของสายส่ง
230
kV ก็จะสูงกว่าของสายส่วน
500
kV ประมาณ
๔ เท่า
บางคนอาจคิดว่าการส่งพลังงานไฟฟ้าด้วยความต่างศักย์ที่สูงนั้นอันตรายสูงกว่าการส่งด้วยความต่างศักย์ที่ต่ำกว่า
ส่วนเรื่องความร้อนที่เกิดขึ้นเนื่องจากการมีกระแสไหลเพิ่มขึ้นนั้นก็แก้ได้ด้วยการใช้สายไฟฟ้าขนาดโตขึ้น
ซึ่งเรื่องการใช้สายไฟโตขึ้นนี้คงไม่เป็นปัญหามากถ้าเป็นการวางไปบนพื้น
แต่สำหรับสายไฟที่ขึ้นพาดบนเสาแล้ว
น้ำหนักของสายไฟต่อความยาวนั้นเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาด้วยว่าจะวางเสาได้ห่างกันเท่าใดเพราะสายไฟฟ้ายังต้องรับน้ำหนักของตัวมันเองด้วย
ดังนั้นเมื่อต้องการพลังงานไฟฟ้ามากขึ้นจึงมักใช้วิธีเพิ่มจำนวนสายไฟหรือเพิ่มความต่างศักย์
เพื่อไม่ให้สายไปแต่ละเส้นรับกระแสมากเกินไปละไม่ต้องใช้สายไฟเส้นใหญ่เกินไป
ในประเทศไทยนั้นเครือข่ายจ่ายกระแสไฟฟ้ามีการเชื่อมโยงต่อถึงกันหมด
และเชื่อมโยงต่อกับประเทศเพื่อนบ้านด้วย
ในส่วนของพื้นที่ภาคกลาง
(รวมภาคตะวันออก)
ภาคเหนือ
และภาคตะวันออกเฉียงเหนือนั้น
การเชื่อมโยงกับระบบไฟฟ้าของภาคอื่นนั้นมีหลายตำแหน่ง
ดังนั้นโอกาสที่สายส่งที่เชื่อมโยงภาคนั้นเข้ากับภาคอื่น
ๆ จะมีปัญหาพร้อม ๆ กันคงเป็นไปได้ยาก
แต่สำหรับภาคใต้นั้นแตกต่างไปจากภาคอื่นตรงที่สภาพทางภูมิศาสตร์บังคับให้การเชื่อมโยงกับภาคอื่นนั้นมีอยู่เพียงเส้นทางเดียวคือทางเพชรบุรีและประจวบคีรีขันธ์
และที่สำคัญคือกำลังการผลิตไฟฟ้าในภาคใต้ไม่เพียงพอต่อความต้องการไฟฟ้าในภาคใต้เอง
จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากเขตอื่นเข้ามาเสริม
ดังนั้นสายส่งจากทางภาคกลางลงไปสู่ภาคใต้จึงมีความสำคัญต่อความมั่นคงทางด้านพลังงานไฟฟ้าในภาคใต้
และพอมันเกิดปัญหาดังเช่นที่เกิดในสัปดาห์ที่แล้ว
ผลก็คือไฟฟ้าก็ดับทั้งภาคใต้
(ดูแผนที่สายส่งในรูปที่
๑)
รูปที่
๑ แผนที่ระบบสายส่งไฟฟ้า
ตัดมาเฉพาะส่วนของภาคใต้
(ฉบับเต็มทั้งประเทศดูได้ที่
http://www.egat.co.th/images/stories/mapegat/map-system.pdf)
การป้องกันไม่ให้ปัญหาเช่นนี้เกิดได้อีกก็คือต้องทำให้กำลังการผลิตไฟฟ้าในภาคใต้นั้นเพียงพอต่อความต้องการของภาคใต้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากภาคกลาง
ซึ่งอาจทำโดย
(ก)
การลดความต้องการไฟฟ้าลง
ซึ่งก็คงจะทำไม่ได้ หรือไม่ก็
(ข)
ผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
ซึ่งน่าจะเป็นทางออกด้วยเหตุผลทางเทคนิคที่ดีที่สุด
แต่จะมีปัญหาด้านการเมืองแทน
ในการสร้างโรงไฟฟ้านั้น
กฎหมายกำหนดให้ต้องมีการทำประชาพิจารณ์กับประชาชน
"ในท้องถิ่น"
ที่จะทำการตั้งโรงไฟฟ้า
ซึ่งตรงนี้ความเห็นส่วนตัวนั้นคิดว่ายังไม่ค่อยเพียงพอสักเท่าไรนั้น
ควรจะต้องครอบคลุมไปถึงประชาชน
"นอกท้องถิ่น"
นั้นด้วย
อย่างเช่นในกรณีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นนี้
ถ้าคนทางภาคใต้ไม่ยอมให้สร้างโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
แต่จะให้เพิ่มการจ่ายไฟฟ้าจากภาคกลางลงมาให้มากขึ้นแทน
ถ้าเช่นนี้ก็ต้องถามด้วยว่ามันเป็นธรรมสำหรับคนราชบุรีที่เขาต้องรับผลกระทบจากการผลิตไฟฟ้ามากขึ้นเพื่อให้คนใต้ใช้ไฟฟ้าได้อย่างสบายหรือเปล่า
และมันเป็นธรรมกับคนเพชรบุรีและประจวบคีรีขันธ์ที่เขาต้องสูญเสียโอกาสในการใช้ที่ดินเพื่อให้การไฟฟ้าเดินสายไฟฟ้าให้มากขึ้นเพื่อให้มีไฟฟ้าเพียงพอสำหรับจ่ายให้คนในภาคใต้ใช้ไฟฟ้าได้อย่างสบายหรือเปล่าด้วย
งานนี้ถ้าคนภาคใต้ประท้วงไม่ยอมให้สร้างโรงไฟฟ้า
ผมว่าคนทางราชบุรี เพชรบุรี
และประจวบคีรีขันธ์
ก็มีสิทธิที่จะประท้วงเหมือนกันว่าทำไมเขาต้องแบกรับภาระแทนคนภาคใต้ด้วย
เรื่องตรงนี้เป็นเรื่องละเอียดอ่อนที่แต่ละฝ่ายจะต้องคิดพิจารณาให้ดี
และควรพิจารณาด้วยเหตุผลหาทางออกด้วยการแก้ปัญหา
การชดเชยและการตอบแทนผู้ที่ได้รับผลกระทบอย่างเหมาะสมด้วย
(ไม่ใช่แบบโยนเงินไปก้อนและถือว่าจบสิ้นกัน)
ไม่ใช่ว่าจะประท้วงแต่อย่างเดียวโดยไม่ฟังเหตุผล
หรือจะเอาเฉพาะประโยชน์ส่วนตัวเพียงอย่างเดียวโดยไม่ดูผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับคนอื่น
อีกเรื่องหนึ่งที่มีการคุยกันทาง
facebook
ในวันนั้นคือการซื้อไฟฟ้าจากต่างประเทศ
ซึ่งผมได้ยกตัวอย่างว่าทางภาคอีสานของไทยมีการซื้อไฟฟ้าจากลาว
และลาวก็มีการซื้อไฟฟ้าจากไทย
เรื่องหนึ่งที่เป็นปัจจัยในการพิจารณาคือเรื่องสายส่ง
อีสานตอนบนใกล้กับเขื่อนผลิตไฟฟ้าของลาว
ไทยก็ซื้อไฟฟ้าจากลาวมาใช้เพื่อให้พอกับความต้องการ
อีสานตอนล่างใกล้กับลาวตอนใต้
ถ้าลาวจะเดินสายไฟจากเขื่อนผลิตไฟฟ้าตอนเหนือมาตอนใต้
ก็จะมีค่าใช้จ่ายด้านการเดินสายส่ง
แต่ฝั่งไทยมีระบบสายส่งทั้งภาคอีสานอยู่แล้ว
ดังนั้นแทนที่จะเดินสายส่งเอง
ก็ใช้ระบบสายส่งด้านฝั่งไทยดีกว่า
ด้วยการซื้อไฟฟ้าจากฝั่งไทยทางตอนใต้
แต่เมื่อเร็ว ๆ
นี้เห็นมีข่าวว่าระบบสายส่งของลาวพัฒนาไปมากแล้ว
และอีกไม่นานก็คงไม่ต้องซื้อไฟฟ้าจากฝั่งไทย
โดยสามารถใช้สายส่งฝั่งลาวได้เอง
เรื่องนี้เหมือนกับที่เขาพูดกันว่าจะขับรถไปเบตงให้ขับเข้ามาเลเซียก่อนแล้วค่อยวกเข้ามาใหม่
รูปที่
๒ แผนที่ระบบสายส่งไฟฟ้า
ตัดมาเฉพาะส่วนของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
(ฉบับเต็มทั้งประเทศดูได้ที่
http://www.egat.co.th/images/stories/mapegat/map-system.pdf)