Advanced Analytics กับการลดใช้พลังงาน

Updated: Sep 10, 2020



ในภาวะปัจจุบันที่สภาพอากาศโลกมีการเปลี่ยนแปลงแปรปรวนมากกว่าที่เคยเป็นมาก่อน อันเป็นผลสืบเนื่องมาจากภาวะโลกร้อน โดยเฉพาะในประเทศไทย ยิ่งอากาศภายนอกร้อนมากขึ้นเท่าไหร่ ก็ทำให้เราต้องยิ่งหนีร้อนไปพึ่งเย็นกันมากขึ้นเท่านั้น... ใช่แล้วครับ หลายท่านใช้ชีวิตสิงสถิตอยู่ในออฟฟิศที่ทำงานเปิดแอร์เย็นไม่ว่าจะขยันหรือไม่ขยันทำงาน และหากเป็นวันหยุดสุดสัปดาห์ หลายท่านก็มักจะหนีร้อนไปพึ่งเย็นที่ห้างสรรพสินค้าหรือพลาซ่าใกล้บ้าน หรือไม่ก็ไปเดินเล่นที่งานอีเว้นท์ขนาดใหญ่ ดังเช่น งานจัดแสดงสินค้า หรือแม้แต่ไปดูหนังเรื่องโปรดตามโรงภาพยนตร์แอร์เย็นฉ่ำ ณ ศูนย์การค้าต่าง ๆ

แต่ท่านผู้อ่านเคยสังเกตบ้างหรือไม่ครับว่า ในอาคารออฟฟิศ ศูนย์การค้า ศูนย์แสดงสินค้าขนาดใหญ่ หรือโรงภาพยนตร์ดังกล่าวนั้น แอร์ที่ให้ความเย็นฉ่ำแก่เรามีลักษณะแตกต่างไปจากแอร์ที่ติดตั้งที่บ้านของเราอย่างไร?และบางครั้งในเวลาที่มีคนเดินน้อย ๆ หรือวันที่อากาศภายนอกมีอุณหภูมิเย็นลงบ้าง ถ้าเราเกิดไปอยู่ภายในอาคารเหล่านี้จะรู้สึกเลยว่าแอร์เย็นมากจนบางครั้งก็หนาวสั่นสะท้าน บางทีผมยังเคยคิดเลยว่า ทำไมศูนย์การค้าเหล่านี้ไม่รู้จักปรับลดความเย็นลงบ้าง มันไม่สิ้นเปลืองพลังงานอย่างนั้นหรือ?

และแล้วความสงสัยนั้นก็ได้รับการเฉลย และเป็นที่มาของการเขียนบทความนี้เพื่อให้ท่านผู้อ่านได้ทราบด้วยครับ…

เมื่อไม่นานมานี้ผมมีโอกาสรู้จักเทคโนโลยีด้านการประหยัดพลังงานไฟฟ้าในอาคารขนาดใหญ่จากบริษัทแห่งหนึ่งในประเทศสิงคโปร์ซึ่งได้คิดค้นนวัตกรรมที่สามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าในอาคารขนาดใหญ่ได้อย่างมีนัยสำคัญแต่ก่อนจะลงไปพูดคุยถึงเรื่องเทคโนโลยีนั้น ก็ต้องขอปูพื้นฐานความเข้าใจกันเสียก่อนเกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้าในอาคารขนาดใหญ่...

โดยทั่วไป พลังงานไฟฟ้าในอาคารขนาดใหญ่นั้น จะถูกใช้ไปกับระบบปรับอากาศ (หรือที่เรานิยมเรียกกันว่าระบบแอร์) เป็นสัดส่วนสูงถึงประมาณ 50-60% ขณะที่การใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบอื่น ๆ จะลดหลั่นกันไป ได้แก่ ระบบให้แสงสว่างประมาณ 10-15% ระบบระบายอากาศประมาณ 10% ระบบลิฟต์และบันไดเลื่อนประมาณ 10% และอื่น ๆ อีกประมาณ 5% ซึ่งท่านผู้อ่านจะเห็นได้ว่าระบบที่ใช้ไฟฟ้ามากที่สุดคือเจ้าระบบปรับอากาศหรือระบบแอร์นี้เอง โดยระบบแอร์ที่นิยมใช้กันมากในส่วนของระบบ Heating, Ventilation, Air-Conditioning หรือที่เรียกกันว่า HVAC คือเครื่องปรับอากาศขนาดใหญ่หรือ Chiller แบบ Water-cooled Chiller หรือพูดให้เข้าใจง่าย ๆ ก็คือ เป็นการทำอากาศในอาคารให้เย็นด้วยน้ำหล่อเย็นนั่นเอง

สาเหตุที่ระบบ Chiller ได้รับความนิยมก็เพราะว่า ระบบ Chiller มีขนาดที่เหมาะสมและประสิทธิภาพสูงกว่าแอร์แบบอื่น ๆ (แอร์ที่ติดตามบ้านมีประสิทธิภาพต่ำกว่าแบบ Chiller มาก กล่าวคือ แอร์บ้านจะเป็นขนาดช่วง 1-2 ตันความเย็น ส่วนเครื่องทำความเย็นแบบ Chiller จะมีขนาดเป็นหลักหลายร้อยตันความเย็นต่อเครื่อง!) ดังนั้น จะเห็นได้ว่า หากสามารถเพิ่มประสิทธิภาพระบบ HVAC ในส่วนของ Chiller ได้ เช่น เพิ่มประสิทธิภาพได้ 20% ก็จะทำให้สามารถลดการใช้ไฟฟ้าของอาคารในภาพรวมลงได้ถึง 12% (คิดตามสัดส่วนประมาณการข้างต้น) ซึ่งเป็นการลดการใช้พลังงานลงอย่างมีนัยสำคัญยิ่ง และเพื่อให้เห็นภาพว่าสเกลที่เรากำลังคุยกันอยู่นี้มีนัยอย่างไร ผมจะขอขยายความเพิ่มเติมโดยยกตัวอย่างจากอาคารศูนย์การค้าแห่งหนึ่งในกรุงเทพฯ ที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณเดือนละ 650,000 kWH (คิดเป็นค่าไฟฟ้าประมาณเดือนละ 2.4 ล้านบาท) ระบบ HVAC ที่อาคารนี้ใช้ คิดเป็นการใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณ 390,000 kWH โดยหากมีระบบที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ 20% ก็จะทำให้ระบบ HVAC นี้ใช้ไฟฟ้าน้อยลงถึง 78,000 kWH ซึ่งคิดออกมาเป็นค่าไฟฟ้าที่ลดลงได้ประมาณ 280,000 บาท/เดือนเลยทีเดียวครับ!

ทั้งนี้ ในสมัยก่อนการจะเพิ่มปรับสิทธิภาพระบบ HVACให้มากกว่า 10% ขึ้นไป แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย… แต่เมื่อเทคโนโลยีด้านไอทีในทุกวันนี้เดินทางมาถึงยุคแห่ง Advanced Analytics กันแล้ว ทำให้ศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบHVAC เป็นไปได้สูงถึง 15–35 % เลยทีเดียว

แล้วทำไมเทคโนโลยีปัจจุบันจึงเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ HVAC ได้?

ระบบChiller Plant โดยทั่วไป จะประกอบไปด้วยชุด Chiller, Cooling Towers, Pumps, AHU (เส้นสีเหลือง) โดย Chiller ในอาคารขนาดใหญ่ตัวหนึ่ง ๆ จะมีขนาด 300, 500 , 800 และ 1,000 ตันความเย็น ดังนั้น เวลาเปิดทำงานในแต่ละครั้ง จึงใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าแอร์ตามบ้านมากมายมหาศาล ถึงแม้ว่าจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าแอร์บ้านแล้วก็ตาม และแม้ในปัจจุบันมีการติดตั้ง Variable-Frequency Drive (VFD) เพิ่มเติมมาในระบบใหม่ ๆ เพื่อช่วยลดการใช้ไฟฟ้าลงบ้างแล้ว อย่างไรก็ตาม ระบบควบคุมการทำงานในภาพรวมก็ยังคงไม่ละเอียดและไม่เหมาะสมกับสภาพการใช้งานของอาคารและสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาได้นอกจากนี้ ระบบ Chiller plant ที่ใช้งานมานาน ส่วนใหญ่จะยังไม่มีการติดตั้ง VFD เพิ่มเติมแต่อย่างใด จึงยิ่งมีการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงกว่าระบบใหม่ ๆ มาก



แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ ดังที่ผมได้เกริ่นไปแล้วข้างต้น บริษัทผู้เชี่ยวชาญด้านการประหยัดพลังงานไฟฟ้าของระบบ Chiller Plant จากประเทศสิงคโปร์ (นั่นคือ บริษัท Barghest Building Performance หรือเรียกย่อ ๆ ว่า BBPซึ่งต้องขอเรียนให้ท่านผู้อ่านทราบก่อนว่า ผมไม่ได้รับค่าจ้างจากบริษัทนี้มาโฆษณาในบทความแต่อย่างใด เพียงแต่ต้องการเผยแพร่และอธิบายข้อมูลของเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่เข้ามาช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้านี้) ได้เริ่มเข้ามานำเสนอเทคโนโลยีในการประหยัดพลังงานไฟฟ้าต่อเจ้าของหรือผู้บริหารอาคารควบคุมขนาดใหญ่ในไทย ซึ่งนับเป็นโอกาสอันดีที่จะนำเทคโนโลยีอันทันสมัยมาประยุกต์ใช้เพื่อการลดใช้พลังงานไฟฟ้าของทั้งประเทศ อันหมายถึง การชะลอการเพิ่มขึ้นของกำลังการผลิตไฟฟ้า และเป็นการลดคาร์บอนฟุตพริ้นต์ (Carbon Footprint) ลงไปด้วย

ระบบการประหยัดพลังงานนี้เป็นแบบ Holistic Optimization (คือตรรกะในการควบคุมระบบมองเป็นองค์รวม ไม่แยกส่วน) โดยใช้ Sensors, Controller, programming, software & asset management ซึ่งรวมเอาเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน ได้แก่ Big Data, Advanced Analytics, Machine Learning (AI) Control System และ Internet of Things (IoT) ไว้ในระบบนี้ ทั้งนี้ ระบบนี้ได้ปรับการออกแบบให้เหมาะสมกับ Chiller plant และความต้องการของแต่ละอาคารที่แตกต่างกัน โดยติดตั้งทั้ง Sensor วัดอุณหภูมิภายนอกอาคาร Sensor วัดอุณหภูมิน้ำทั้งขาไปและขากลับ มิเตอร์วัดอัตราการไหลของน้ำ มิเตอร์วัดการใช้ไฟฟ้า Sensor และเกจวัดแรงดันน้ำ รวมถึง VFD Inverter (ชุดควบคุมรอบของมอเตอร์) ที่ติดตั้งไว้กับมอเตอร์ทุกตัวในระบบ Chiller Plant เพื่อเก็บข้อมูลอย่างต่อเนื่อง จึงเกิดเป็น Big Data ขึ้น แล้วระบบจึงนำ Big Data ที่ได้เหล่านี้มาวิเคราะห์เชิงลึกด้วยระบบ Advanced Analytic และทำการประมวลผลที่ระบบควบคุมอัจฉริยะ (AI, MACHINE LEARNING) ที่ติดตั้งที่อาคารของลูกค้า โดยผลที่ได้จากการวิเคราะห์เชิงลึกดังกล่าวจะนำไปสร้าง Complex Insight Creation เพื่อค้นหาอัลกอริธึมใหม่มาแทนที่ของเดิม จึงทำให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและลดการใช้ไฟฟ้าลงได้ ทั้งนี้ อัลกอริธึมใหม่ของระบบจะสั่งการทำงานของมอเตอร์อุปกรณ์Chiller ต่าง ๆ โดยผ่าน VFD ที่ติดตั้งเพิ่มที่มอเตอร์ของอุปกรณ์ (หากไม่มีอยู่) เป็นการปรับกระบวนการทำงานของระบบ Chiller ให้พอดีกับ Load ที่เกิดขึ้นในขณะหนึ่ง ๆ เพื่อให้ได้อุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสมตามที่เจ้าของอาคารต้องการ

กระบวนการที่สำคัญของระบบนี้คือ ระบบควบคุมจะทำงานที่อุณหภูมิความเย็นเดิมที่ตั้งไว้อย่างเสถียร เป้าหมายของการควบคุมคือ การรักษาระดับความต่างของอุณหภูมิน้ำขาไปและขากลับให้เหมาะสมตลอดเวลาทั้งวัน ถึงแม้สภาพอากาศจะเปลี่ยนแปลงไประหว่างวัน ระหว่างฤดูกาล รวมถึงสภาพการใช้งานในอาคารอาจเปลี่ยนแปลงไปได้ตลอดทั้งวัน โดยใช้อัลกอริธึมที่วิเคราะห์และถูกเลือกมาแล้วทำให้เกิดการปรับรอบการทำงานของมอเตอร์ให้เหมาะสม และจากตรงนี้เองจึงเป็นที่มาของการลดการใช้ไฟฟ้าลงได้อย่างต่อเนื่องครับ



ด้วยความที่ระบบนี้ใช้ AI และ Machine Learning ดังนั้น เมื่อผ่านการใช้งานไปนาน ๆ Big Data จะมีขนาดใหญ่ขึ้นมาก ข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้ระบบควบคุมเรียนรู้พฤติกรรมการใช้งาน และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดพลังงานไฟฟ้าให้แก่อาคารได้มากขึ้นอีกด้วย นอกจากนี้ ทางบริษัท BBP ผู้พัฒนาระบบนี้ ยังมีผู้เชี่ยวชาญที่คอยติดตามสภาพการทำงานของระบบแบบ real time ผ่านระบบ Cloud ที่ศูนย์กลางการดูแลลูกค้า (Command center) ที่สิงคโปร์อีกด้วย โดยหากมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นและอยู่ในวิสัยที่แก้ไขได้ ทางผู้เชี่ยวชาญจะดำเนินการแก้ไขให้ได้ทันที แต่หากพบว่าเป็นส่วนที่ทางหน่วยงานที่ติดตั้งต้องดำเนินการแก้ไขเอง ก็จะเร่งติดต่อมายังทีมงานในไทยเพื่อแจ้งให้ทางผู้รับผิดชอบอาคารทราบและดำเนินการแก้ไขด้วยตนเองต่อไป

มาถึงตรงนี้ ท่านผู้อ่านคงพอจะมองเห็นภาพใหญ่ได้แล้วว่า การนำเทคโนโลยีด้านไอทีมาประยุกต์ใช้ในการช่วยต่อสู้กับภาวะโลกร้อนนั้น สามารถเกิดขึ้นได้เป็นรูปธรรมแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอาคารขนาดใหญ่ที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมหาศาลและสามารถลดการใช้พลังงานดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิผล

อย่างไรก็ตาม ทุกสิ่งทุกอย่างในโลกล้วนเป็นเหรียญสองด้าน เทคโนโลยีด้านไอทีเหล่านี้หากนำไปใช้ในทางที่ไม่เกิดประโยชน์ เช่น การสร้างดิจิทัลดาต้าที่ไร้ประโยชน์ หรือการมี Big Data ที่นำมาวิเคราะห์และไม่ก่อให้เกิดประโยชน์อันใดกับการประหยัดพลังงาน จะกลับซ้ำเติมความรุนแรงให้กับภาวะโลกร้อนเสียด้วยซ้ำ (ท่านผู้อ่านสามารถหาอ่านข้อมูลเพิ่มเติมจากบทความต่าง ๆ ของ KBO Earth ที่ผ่านมาได้ ซึ่งมีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ชี้ชัดถึงผลเสียของดาต้าเซ็นเตอร์ต่อภาวะโลกร้อน)

ดังนั้น แม้ว่าอาคารขนาดใหญ่เหล่านี้จะมีเทคโนโลยีที่ดีขึ้นแล้วในการประหยัดพลังงาน แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าผู้บริหารอาคารเหล่านี้จะไม่ต้องประหยัดพลังงานไฟฟ้าใด ๆ เลย เพราะสุดท้ายก็ยังจำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ดี และพลังงานไฟฟ้าเหล่านั้นก็ยังคงพึ่งพาพลังงานที่ไม่สะอาดอยู่มาก นอกจากนี้ สำหรับอาคารบ้านเรือนหรือสำนักงานขนาดเล็กที่ไม่มีเทคโนโลยีนี้ก็ยังจำเป็นต้องประหยัดและใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพราะอย่างที่ทุกท่านได้ประจักษ์แก่สายตาตนเองแล้วว่า ภาวะโลกร้อนกำลังแสดงผลออกมาอย่างชัดเจนมากขึ้นทุกวัน ไม่ว่าจะในรูปแบบของภัยพิบัติ หรืออุณหภูมิที่แปรปรวนและยากยิ่งในการดำเนินชีวิตปกติในปัจจุบัน สิ่งใดที่เรา ๆ ท่าน ๆ สามารถทำได้ด้วยตนเองก็ต้องลงมือทำทันที จะมัวรีรอให้คนอื่นทำก่อนอีกต่อไปไม่ได้แล้วครับ!

...............................................................................................................................................................................

ท่านผู้อ่านทราบหรือไม่ว่า ภายในปี 2563 กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน จะประกาศใช้มาตรการด้านการออกแบบอาคารเพื่อการอนุรักษ์พลังงานสำหรับอาคารที่มีขนาดพื้นที่ตั้งแต่ 10,000 ตร.ม. ขึ้นไป และตั้งเป้าเพิ่มเติมไว้ว่า ภายในปี 2564 จะบังคับใช้กับอาคารขนาดตั้งแต่ 5,000 ตร.ม. ขึ้นไป และปี 2565 จะบังคับใช้กับอาคารตั้งแต่ 2,000 ตร.ม. ขึ้นไป ซึ่งนับว่าการใช้มาตรการดังกล่าวถือเป็นนิมิตหมายที่ดี และเป็นการแสดงความตื่นตัวของภาครัฐในด้านการออกแบบอาคารใหม่ ๆ เพื่อการอนุรักษ์พลังงานและใช้นวัตกรรมด้านพลังงานเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด และมีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

______________________

บทความโดย ธนภัทร ตวงทอง


ประวัติผู้เขียน

คุณธนภัทร ตวงทอง ปัจจุบันประกอบธุรกิจส่วนตัวด้านการให้บริการแก่อาคาร และที่ผ่านมามีประสบการณ์การทำงานหลากหลายด้านทั้งวิศวกรรม การตลาด การบริหารในองค์กรธุรกิจขนาดกลางและขนาดใหญ่ข้ามชาติ โดยมีความสนใจเกี่ยวกับการศึกษา เศรษฐกิจ การเมือง และเทคโนโลยีด้านสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ คุณธนภัทรจบการศึกษาในระดับปริญญาโทด้านวิศวกรรมศาสตร์สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ จากมหาวิทยาลัยเทคนิคอลแห่งกรุงเบอร์ลิน สหพันธรัฐเยอรมนี และก่อนหน้านั้น จบการศึกษาระดับปริญญาตรีด้านวิศวกรรมศาสตร์สาขาวิศวกรรมอุตสาหการ จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

91 views