tldr อาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ คืออะไร 2/2

เอาละครับ มาต่อกันตอนที่สองในหัวข้อ อาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ คืออะไร ถ้าหากใครยังไม่เคยอ่านตอนที่หนึ่งก็สามารถอ่านกันได้นะครับ tldr อาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ คืออะไร 1/2

ในตอนท้ายของตอนที่หนึ่ง เราได้จบลงด้วยการอธิบายถึงลักษะของอาคารพลังงานต่ำ (Low Energy Building) ด้วยวิธีดังนี้: 1) ลด Heat Gains ทั้งจากภายนอกด้วยการออกแบบ และภายในด้วยการเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 2) ลดการใช้พลังงานด้วยการใช้เครื่องปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพและเหมาะสมกันไปแล้ว ในตอนที่สองซึ่งเป็นตอนสุดท้ายนี้ เราจะมาดูกันในเรื่องของ พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) และลักษณะของ Low/Zero Energy Building กับ Low/Zero Carbon Building

3. แหล่งพลังงานของอาคาร (Energy Source)

ในงานสถาปัตยกรรม พลังงานหลักๆที่เราใช้กันก็คือกระแสไฟฟ้าและแก๊สหุงต้ม ซึ่งเจ้าแก๊สที่ใช้หุงต้มนี้เป็นแก๊สปิโตรเลียมเหลวหรือที่เรารู้จักกันในชื่อ LPG (Liquefied Petroleum Gas) นั่นเอง ส่วนกระแสไฟฟ้าที่เราใช้กันก็มาจากหลายๆแหล่งเช่นถ่านหิน เขื่อน เป็นต้น ประเด็นหลักๆในเรื่องของแหล่งพลังงานนั้นก็คือ แหล่งพลังงานแต่ละแบบปลดปล่อยคาร์บอนไม่เท่ากัน ซึ่งก็หมายความว่าอาคารที่ใช้พลังงานเท่ากัน แต่พลังงานมาจากคนละแหล่งกัน ก็จะมีการปลดปล่อยคาร์บอนไม่เท่ากัน

กระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy Technology) ก็จะมีการปลดปล่อยคาร์บอนน้อยกว่ากระแสไฟฟ้าที่มาจากกริด (Grid) หรือจากสายไฟฟ้าที่เราต่อเข้าอาคารกันปกติอยู่แล้ว เนื่องเพราะกระแสไฟฟ้าจาก National Grid หรือไฟฟ้าจากเสาไฟฟ้าหน้าบ้านหน้าอาคารปกติ นั้นมาจากแหล่งพลังงานหลายแหล่งเช่นถ่านหิน เขื่อน โซล่า ลม เป็นต้น ซึ่งถ่านหินนั้นมีการปลดปล่อยคาร์บอนสูง จึงทำให้ค่าเฉลี่ยสูงตามไปด้วย

1. พลังงานไฟฟ้าจากกริด

ในประเทศไทยทางกระทรวงพลังงานมีแผนที่จะลดการปลดปล่อยคาร์บอนจากการผลิตกระแสไฟฟ้าลงอยู่เรื่อยๆ โดยที่ทางกระทรวงพลังงานได้วางแผนเอาไว้ว่าในแต่ละปีจะเพิ่มปริมาณการผลิตของพลังงานหมุนเวียนและพลังงานทางเลือกมากขึ้นตามที่แสดงในรูป 3-1 กระทรวงพลังงานได้คาดการณ์เอาไว้ว่าในปี 2030 ประเทศไทยจะต้องการกำลังการผลิตกระแสไฟฟ้ามากขึ้นจากปี 2012 ที่ประมาณ 55,130 MW และพลังงานเหล่านั้นจะมีที่มาจาก

Power Plants	Capacity (MW)
1. โรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy power plants)	14,580
- ซื้อจากภายในประเทศ	9,481
- ซื้อจากประเทศเพื่อนบ้าน	5,099
2. โรงไฟฟ้าพลังงานร่วม (Cogeneration)	6,476
3. โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (Combined Cycle power plants)	25,451
4. โรงไฟฟ้าพลังความร้อน (Thermal power plants)	8,623
- โรงไฟฟ้าพลังถ่านหิน (Coal-fired power plants)	4,400
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (Nuclear power plants)	2,000
- โรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส (Gas turbine power plants)	750
- ซื้อจากประเทศเพื่อนบ้าน	1,473
รวม	55,130

รูป 3-1: แสดงแผนในการเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน

การเพิ่มขึ้นของพลังงานทางเลือกต่างๆ ย่อมทำให้ปริมาณการปลดปล่อยคาร์บอนลดลงเรื่อยๆตามที่ทางกระทรวงพลังงานได้คาดเอาไว้ตามที่แสดงในรูป 3-2 ซึ่งจะเห็นได้ว่าการปลดปล่อยปริมาณคาร์บอนต่อหนึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมงนั่นลดลงเรื่อยๆตั้งแต่ปี 2012 ที่มีการปลดปล่อยคาร์บอนอยู่ที่ 0.478 kgCO₂/kWh และในปี 2030 ที่มีการปลดปล่อยคาร์บอนอยู่ที่ 0.385 kgCO₂/kWh ซึ่งจะหมายความว่า แม้ว่าอาคารจะใช้พลังงานเท่าเดิมทุกปีแต่การปลดปล่อยคาร์บอนจะลดลงตามสัดส่วนนั่นเอง ตัวเลขยังสำคัญเมื่อนำเอาไปคำนวณการปลดปล่อยคาร์บอนของอาคารในแต่ละปี

รูป 3-2: แสดงตัวเลขคาดการณ์การปล่อยคาร์บอนจากพลังงานไฟฟ้าในแต่ละปี

2. พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ข้างบนนั้นเราดูเรื่องคาร์บอนที่เกิดขึ้นเมื่อเราใช้ไฟฟ้าจากกริดกันไปแล้ว ต่อมาเรามาดูเรื่องของพลังงานหมุนเวียนกันบ้าง พลังงานหมุนเวียนแต่ละประเภทไม่ได้มีการปลดปล่อยคาร์บอนที่เท่ากัน บางอย่างก็ปลดปล่อยคาร์บอนมากกว่าในกำลังผลิตที่เท่ากัน จากข้อมูลปี 2014 ของ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ได้ให้ข้อมูลค่าเฉลี่ยการปลดปล่อยคาร์บอนของเทคโนโลยีแต่ละแบบดังนี้

Technology	Carbon Emissions (kgCO2eq/kWh)
1. Solar PV - utility scale	0.048
2. Solar PV - rooftop	0.041
3. Geothermal	0.038
4. Concentrated Solar Power	0.027
5. Hydropower	0.024
6. Wind offshore	0.012
7. Nuclear	0.012
8. Wind onshore	0.011

ในขณะที่ถ่านหินมีการปลดปล่อยคาร์บอนเฉลี่ยอยู่ที่ 0.820 kgCO₂eq/kWh

Note: ข้อมูลตรงนี้จะแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่และวิธีการเก็บข้อมูล

จะเห็นว่ากระแสไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนปลดปล่อยคาร์บอนน้อยกว่ากระแสไฟฟ้าจากกริดราวสิบเท่า นั่นหมายความว่าแม้อาคารใช้พลังงานเท่าเดิมกจะปลดปล่อยคาร์บอนน้อยลงเพียงแค่เปลี่ยนแหล่งพลังงานที่ใช้

รายละเอียดในเรื่องของการใช้พลังงานหมุนเวียนนั้นเป็นเรื่องสำคัญ เพราะการใช้งานจริงจะเกิดความหลากหลายในวิธีการ ซึ่ง Marszal และคณะ (2010) ได้แสดงวิธีการมองลักษณะของการใช้พลังงานหมุนเวียนกับงานสถาปัตยกรรมไว้ตามรูป 3-3 โดยที่จะมีทั้งหมดห้าแบบ แบบที่หนึ่งและสองจะเป็นการจบภายใน Site ของโครงการ แบบที่สามจะมีการนำเข้าวัตถุดิบจากภายนอก แบบที่สี่และห้าจะเป็นการรับกระแสไฟฟ้าจากภายนอก Site ของโครงการ

รูป 3-3: แสดงทางเลือกของการใช้พลังงานหมุนเวียนกับอาคาร (source: Marszal, et al., 2010)

ทางเลือกในการใช้พลังงานหมุนเวียนกับอาคารนั้นมีห้าแบบตามที่ Marszal และคณะ (2010) ได้เสนอไว้ดังนี้

1. Generation on buildings footprint ก็คือการที่แหล่งพลังงานนั้นอยู่ภายในพื้นที่ฐานอาคาร (Building Footprint) เช่นการใช้ Solar Rooftop เป็นต้น
2. On-site generation from on-site renewables คือการที่แหล่งพลังงานอยู่ภายใน Site ของโครงการ ไม่จำเป็นที่จะต้องอยู่ภายในพื้นที่ฐานอาคารเหมือนแบบแรก ถ้าหากมีพลังงานจากชีวมวล ตัวเชื้อเพลิง เช่น แกลบหรือเศษไม้ เหล่านี้ก็จะมาจากภายใน Site ของโครงการเช่นกัน
3. On-site generation from off-site renewables จะคล้ายกับแบบที่สอง แต่มีข้อแตกต่างตรงที่ตัวเชื้อเพลิงจะถูกขนส่งมาจากภายนอก Site ของโครงการ เช่น ในกรณีที่ผลิตกระแสไฟฟ้าจากชีวมวลแต่มีการขนส่งเชื้อเพลิง เช่น แกลบ เศษไม้ มาจากที่อื่น
4. Off-site generation เป็นลักษณะที่ีเจ้าของอาคารได้ลงทุนกับพลังงานหมุนเวียนภายนอก Site ของโครงการ
5. Off-site supply เป็นการซื้อพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนจากภายนอก Site ของโครงการ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าพลังงานสีเขียว หรือ Green Power

จากข้อมูลในหัวข้อแหล่งพลังงานของอาคารนี้ ทำให้ผู้ออกแบบทราบถึงความแตกต่างของแหล่งพลังงานในเชิงคาร์บอนที่ถูกปลดปล่อยออกมา ถ้าหากได้มีโอกาสแนะนำเจ้าของโครงการในการเลือกใช้พลังงานหมุนเวียน ก็สามารถที่จะทำการเปรียบเทียบปริมาณคาร์บอนที่ลดลงได้จากแต่ละเทคโนโลยี

อาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ (Low/Zero Carbon Building)

หลักการการออกแบบอาคารคาร์บอนต่ำหรือศูนย์โดยศาสตราจารย์ Phil Jones จากคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัย Cardiff University นั้นมีอยู่สามขั้นตอน 1) Passive Design: ลด Heat Gain/Loss 2) Energy Efficient Devices: เลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 2.1) Energy Efficient HVAC system: เลือกใช้เครื่องปรับอากาศที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพ 3) Renewable Energy: เปลี่ยนแหล่งพลังงานมาเป็นพลังงานหมุนเวียน

หลักการของอาคารคาร์บอนต่ำหรือศูนย์นั้นมีความแตกต่างจากอาคารพลังงานต่ำหรือศูนย์อยู่ที่การคำนึงถึงแหล่งที่มาของพลังงานด้วยนั่นเอง ซึ่งความแตกต่างตรงนี้ขึ้นอยู่กับมุมมองที่มีต่ออาคารและขอบเขตของการพูดถึง ดังที่ยกตัวอย่างเรื่องของทางเลือกในการใช้พลังงานหมุนเวียนในข้อ 3.2 ถ้าหากอาคารซื้อพลังงานหมุนเวียนจากภายนอก Site ของโครงการแบบทางเลือกที่ห้า ก็จะไม่สามารถบอกว่าเป็นอาคารคาร์บอนต่ำตามมุมมองของทางเลือกที่หนึ่งหรือสองที่มองว่าทุกอย่างจบในอาคารหรือใน Site ของโครงการได้

ฉะนั้นแล้วจะนับว่าเป็นอาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์หรืออาคารพลังงานต่ำ/ศูนย์ หรือไม่ ก็ขึ้นอยู่กับขอบเขตของนิยามที่กำลังพูดถึงนั่นเอง ดังนั้นแล้วแนวคิด Life Cycle Assessment (LCA) จึงถูกนำมาใช้เป็นตัวกำหนดว่าอะไรที่ถูกนับและอะไรที่ไม่ถูกนับ

เป็นอย่างไรกันบ้างครับกับ tldr อาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ คืออะไร เราได้ดูแนวคิดและวิธีการคร่าวๆในการออกแบบอาคารคาร์บอนต่ำ/ศูนย์ตั้งแต่แนวคิดเรื่องของ 1) Passive Design 2) Energy Efficient Device 3) Renewable Energy กันแล้ว ก็คงจะพอเห็นภาพคร่าวๆว่าอาคารคาร์บอนต่ำหรือศูนย์นี่มีลักษณะเป็นอย่างไร รายละเอียดของทั้งสามเรื่องนั้นจะเจาะลึกลงไปเรื่อยๆในบทต่อๆไปนะครับ

ครั้งหน้าพบกับเรื่องของการประเมินวัฏจักรชีวิต (Life Cycle Assessment) ที่เกริ่นทิ้งไว้กันนะครับ

via PDP2010: Rev.3, Marszal, et al. (2010), IPCC (2014)