Net-Zero Energy กับ Zero Energy ต่างกันอย่างไร

บางอาคารบอกว่าเป็น Net-Zero Energy บางอาคารบอกว่าเป็น Zero Energy มันต่างกันไหม? คำตอบคือต่างกันแน่นอน อย่างแรกมี Net- อย่างหลังไม่มี เท่านั้นแหละ โอเค จบ ปิด. (555 ล้อเล่น)

(เอาจริงละ)

สิ่งสำคัญที่แตกต่างกันจริงๆก็คือว่า "เรากำลังพูดถึงพลังงานตรงไหนอยู่?" ในด้านสถาปัตยกรรมนั้น เรามักจะใช้คำว่า Site energy กับ Source energy ซึ่ง Site energy หมายถึง Delivered energy หรือพลังงานที่ใช้ใน Site ก็คือพลังงานที่เมื่อมาถึงที่ Site แล้วนั่นเอง และที่บอกว่า Site ไม่ได้บอกว่า Building เพราะว่าไม่จำกัดเฉพาะพลังงานที่ใช้กับอาคาร แต่พูดถึงพลังงานที่เข้ามาใน Site ทั้งหมด ส่วน Source energy หมายถึง Primary energy ที่เป็นพลังงานที่แหล่งพลังงานเช่นโรงไฟ้า นั่นเอง ซึ่งตรงนี้แหละที่พูดถึง Net-Zero Energy

ประเด็นความแตกต่างก็คือ พลังงานที่สร้างที่แหล่งพลังงาน (Source/Primary energy) เมื่อส่งมาถึงอาคารแล้วนั่น มันมีการสูญเสียระหว่างทางด้วย เรียกเป็น Transmission and Distribution losses (T&D losses) ของประเทศไทยจากข้อมูลล่าสุดมี T&D Losses อยู่ที่ 7% ซึ่งหมายถึง พลังงานที่ส่งมาถึงบ้าน/อาคารแต่ละหลังนั้นเป็นพลังงานประมาณ 93% ส่วนอีก 7%สูญเสียไปกลางทาง

image from World Bank ภาพนี้แสดงถึง Transmission and Distribution losses โดยที่สียิ่งเข้มยิ่งสูญเสียมาก

สำคัญยังไง?

• Delivered energy ไม่สามารถเอาไปคิดหาค่า Carbon Emissions ได้ทันที จำเป็นที่จะต้องแปลงเป็น Primary energy ก่อน เพราะการปลดปล่อย CO₂ สู่ชั้นบรรยากาศนั้นเกิดขึ้นที่โรงผลิตไฟฟ้า ไม่ได้เกิดขึ้นที่อาคาร อย่างที่จะยกตัวอย่างในข้อต่อไป

• หากอาคารมีการติดตั้ง/ซื้อ Renewable Energy ในรูปแบบต่างๆเช่น Solar cell หากนำมาใช้ได้(สำคัญมาก: หมายถึงพลังงานที่นำมาใช้ได้ ไม่ได้หมายถึงพลังงานที่ผลิตได้ที่ตัว Solar cell) 100kWh ก็จะลด Primary energy จาก grid หรือลดภาระที่ทางโรงไฟฟ้าปกติจะต้องรับไว้ลงได้ประมาณ (100x100/93) 107.527kWh

• ที่เน้นเรื่องพลังงานจาก Solar cell ที่นำมาใช้ได้ในข้อก่อนหน้านี้ นั่นเป็นเพราะว่าหากเราใช้พลังงานจาก Solar cell ได้ 100kWh (Delivered energy) ตัวของ Solar cell ที่เป็น Source ของพลังงานจะต้องผลิตได้ (100x100/95) 105.263kWh เพราะ Losses ของการ Convert DC (Direct current) เป็น AC (Alternating current) สำหรับ Solar Cell อยู่ที่ประมาณ 5% (แต่ถึงอย่างไรการใช้ Solar Cell ตรงนี้ก็ปลดปล่อย CO2 น้อยกว่าพลังงานไฟฟ้าจาก gridอยู่ดี)

จากสองข้อข้างบนก็พอสรุปได้แล้วว่าแม้ใช้พลังงานเท่าเดิม แต่เปลี่ยนแหล่งพลังงาน ก็จะมีการใช้ Net energy น้อยลง

• แต่ถ้าหากว่าผลิตไฟฟ้าได้ใน Site ตัวเอง แล้วส่งกลับเข้า grid นั้น พลังงานตรงนี้ก็จะเจอกับ Transmission loss ของ grid ซึ่งก็ไม่รู้ว่าเมื่อกลายเป็น Delivered energy ที่อาคารอื่นนำไปใช้ (มักจะเป็นอาคารที่อยู่ใกล้เคียงกับอาคารของเรา) แล้วจะเหลือประมาณเท่าไหร่ แต่ถ้าเป็น Large Scale Solar Plant หรือพวก Solar Farm ใหญ่ๆ จะสูญเสียพลังงานไปประมาณ 20% ตั้งแต่ออกจากแหล่งผลิตแล้ว

• ยังมีประเด็นสำคัญที่ต้องมองคือเรื่องการจ่ายเงินช่วยเหลือของภาครัฐต่อผู้ผลิตพลังงานประเภท Renewable energy ที่จ่ายกันที่ Primary energy หรือพลังงานที่ผลิตได้ใน Site ไม่ได้จ่ายที่ Delivered energy ที่แต่ละอาคารหรือบ้านนำไปใช้ ทำให้รัฐจ่ายมากกว่าที่เกิดการใช้จริง ในขณะที่ค่าไฟทั่วๆไปคิดที่ Delivered energy

ขออธิบายเพิ่มเติมสั้นเรื่อง AC/DC ว่า ปกติไฟฟ้าที่เราใช้อยู่ในรูปปแบบของ AC (ต้องขอบคุณ Nikola Tesla) แต่กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก Solar cell นั้นอยู่ในรูปแบบของ DC ซึ่งจำเป็นที่จะต้อง Convert มาให้เป็น AC เพื่อใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆได้ Note: ไว้ด้วยว่าจริงๆแล้วอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆสามารถปรับให้รับ DC ได้เช่นกัน

(cc) by Azhar Elmiza

ประเด็น

• ในต่างประเทศเริ่มมีการคิดเรื่องเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าเป็น DC เพราะว่าจะได้ไม่เกิดการสูญเสียพลังงานต่อเปลี่ยนจาก DC เป็น AC ของ Renewable Energy เพราะถ้าหากมองว่า Renewable Energy เป็นหนทางในอนาคตจริงๆแล้วละก็ การเปลี่ยนระบบทั้งหมดก็ถือว่าสมควรทำ แต่ในปัจจุบันยังมีปัญหาที่ยังต้องคิดให้ดีๆก่อนเช่นระยะทางในการส่งกระแสไฟฟ้า และการลงทุนเป็นต้น

• พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ควรใช้ทันที การเก็บไว้ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ฉะนั้นถ้าเรียงตามความเหมาะสมสำหรับ Renewable Energy ที่ผลิตได้ใน Site แล้วละก็

1)ใช้ในอาคาร: อันนี้จะสูญเสียพลังงานประมาณ 5% ในตอน Convert

2)ส่งเข้า grid: จะสูญเสียพลังงานประมาณ 7% ที่ Transmission

3)ถ้าหาทางใช้ให้เกิดประโยชน์ไม่ได้ ก็เก็บไว้: การเก็บพลังในแบตเตอรี่ต้องสูญเสียพลังงานถึง 10%-20% และจะแย่ลงเรื่อยเมื่อเก็บไว้นานขึ้นเรื่อยๆ

• ถ้ามองที่ในแง่ของ Delivered energy หรือ Site energy แล้ว หากพฤติกรรมการใช้พลังงานนั้นไม่ได้เปลี่ยนแปลงไป แม้ว่าจะติด Renewable energy ไว้ใน Site หรือเอาไว้ใช้กับอาคาร ก็ยังถือว่าใช้พลังงานเท่าเดิมอยู่ดี แต่ถ้ามองในจุดของ Primary energy หรือ Source energy แล้วนั้น การใช้ไฟฟ้าก็จะลดลงเพราะ Renewable energy มี loss น้อยกว่า (จาก grid เสีย 7% แต่อย่าง Solar cell เสีย 5%) และถ้ามองลึกไปถึง Carbon Emissions ก็จะแตกต่างมากขึ้นไปอีก เพราะ Renewable energy ปลดปล่อย CO₂ น้อยกว่าโรงไฟฟ้า มาก

สรุป

Net-Zero Energy หมายถึงอาคารที่(เมื่อหักลบแล้ว)ใช้ Primary energy หรือพลังงานจากโรงไฟฟ้าเป็น 0 นั่นเอง

ส่วน Zero Energy นั้นหมายถึงอาคารที่(เมื่อหักลบแล้ว) เป็น 0 ตรงพลังงานที่ใช้เท่านั้น แต่ส่วนต่างของที่สูญเสียไปยังไม่ได้คิด เช่น ใช้ไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไป 100 kW แล้วพอผลิตพลังงานได้ก็ส่งเข้า grid ไป 100 kW แบบนี้ดูเหมือนจะหักลบกันหมด แต่จริงๆถ้าไปคิดอย่างที่แสดงไว้ข้างต้น โดยดูตามภาระของโรงไฟฟ้าแล้วก็ยังไม่ใช่ 0 นั่นเอง

Note: จริงๆแล้วเรื่องว่า net หรือไม่ net นั้นยังไม่ค่อยสำคัญเท่าไหร่ แต่สำหรับผู้ออกแบบอาคารแล้ว เรื่องของการดู site/source energy นั้นสำคัญ เพราะจะเกี่ยวข้องกับการบริหารพลังงานในอาคารให้ได้ประสิทธิภาพมากที่สุดนั่นเอง

---

via EERE, Pallapa Ruangrong, World Bank, Stuart Elmes, NREL, John Farrell, Mathias Aarre Maehlum