Vehicles to home(V2H) กับ Vehicles to Grid (V2G) รถยนต์ไฟฟ้ากับระบบส่งจ่ายไฟฟ้าในอนาคต

หลังจากเหตุภัยพิบัติเฮอริเคนแซนตี้เข้าถล่มชายฝั่งตะวันออกของประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นเหตุให้หลายเมืองไม่มีไฟฟ้าใช้ ซึ่งเป็นปัญหาที่ร้ายแรงมาก จนในปี 2012 บริษัทรถยนต์ได้เปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้า (Electric vehicle, EV) ขึ้นมาเพื่อให้รถยนต์ไฟฟ้านี้ เป็นแหล่งพลังงานฉุกเฉินแก่บ้านเมืองเวลาเกิดภัยพิบัติต่างๆ

นอกจากนี้ หลังจากอุบัติเหตุโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ฟุกุชิมะ ประเทศญี่ปุ่น บริษัทยักษ์ใหญ่ทางด้านรถยนต์ต่างๆ มีแนวคิดที่จะใช้ระบบ Vehicle-to-home (V2H) ขึ้นมา เช่น บริษัท Nissan ได้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า รุ่น  "LEAF"  เพื่อรองรับการใช้ระบบ V2H

โดยนอกจากจะใช้ EV สำหรับเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟฟ้าฉุกเฉินภายในบ้านแล้ว EV ยังสามารถต่อระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคา (Solar roof top) เพื่อจ่ายไฟฟ้าเข้าไปแบตเตอร์รี่ใน EV หรือสามารถอธิบายได้ว่าเมื่อเวลากลางวัน EV จะจอดอยู่พร้อมทั้งชาร์ตไฟฟ้าเข้าใน EV ผ่านระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อแบตเตอร์รี่ของ EV เต็ม "LEAF" สามารถจ่ายไฟฟ้าเพื่อใช้ในบ้านเรือนที่ญี่ปุ่นได้เกือบ 2 วัน

การที่รถยนต์ทั่วไปจอดอยู่กับที่คิดเป็น 95% ในแต่ละวันประกอบกับความหลากลายของแหล่งพลังงานสะอาดที่สามารถผลิตได้เพิ่มขึ้น ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar cell) กับระบบ EVs ที่ใช้ตามบ้านเรือนจะดูเป็นอะไรที่เหมาะสมกันมาก ระบบ V2H นั้นจะเพิ่มศักยภาพในการใช้ EV ให้เพิ่มขึ้นเนื่องจากบ้านเรือนที่มีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ได้ไว้ในรถยนต์ส่วนตัวและสามารถดึงพลังไฟฟ้ามาใช้ภายในบ้านได้ตามต้องการหรือเมื่อเกิดเหตุการณ์ที่ไม่คาดฝันขึ้น

ก่อนหน้าระบบ V2H ได้มีการใช้ระบบ Vehicle-to-Grid (V2G) เพื่อเพิ่มเสถียรภาพในระบบส่งจ่ายไฟฟ้าเพราะสามารถช่วยให้จ่ายไฟฟ้าในเวลาที่ต้องการไฟฟ้ามากได้ แต่ระบบ V2G ไม่ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าอย่างกว้างขวางนัก

ในปี 2014 ทาง IEA (International Energy Agency) ได้คาดการณ์ว่าแบตเตอร์รี่ที่ใช้ใน EVs จะมีราคาที่เหมาะสมขึ้น (ถูกลง) และมีประสิทธิภาพในการเก็บไฟฟ้าดีขึ้นในอนาคต ซึ่งการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้านี้เป็นสิ่งที่จำเป็น เพื่อจะสามารถจำกัดอุณหภูมิให้สูงขึ้น ไม่เกิน 2^oC ภายในปี 2050 ทำให้ระบบ V2G และ V2H มีความน่าสนใจในอนาคต

นอกจาก EVs ที่มีความสำคัญในระบบ V2G และ V2H แล้วสิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันคือชุดคำสั่ง (Software) และระบบบริหารจัดการพลังงานไฟฟ้าที่เรียกว่า Power Control System (PCS) ซึ่งระบบนี้มีความสามารถในการตัดสินใจว่าการใช้ไฟฟ้าในบ้าน ควรใช้จากแบตเตอรี่ของ EVs หรือระบบสายส่ง หรือแม้กระทั่งประเมินและตัดสินใจว่าการชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอร์รี่ของ EVs นั้น นำมาจากการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์หรือระบบสายส่ง

โครงการตัวอย่างของระบบ V2H นี้ได้ดำเนินการใช้ที่โอซาก้าประเทศญี่ปุ่น ซึ่งดำเนินการโดยบริษัท Nissan ผลจากการใช้ระบบ V2H ในโครงการดังกล่าวพบว่า สามารถประหยัดได้ประมาณ 190 USD (ประมาณ 6,000 บาท) สำหรับ EVs ที่ขับเป็นระยะทาง 12,000 กิโลเมตรต่อปี และสามารถประหยัดได้ประมาณ 460 USD (ประมาณ 14,000 บาท) สำหรับ EVs ที่ขับเป็นระยะทาง 7,000 กิโลเมตรต่อปี การประหยัดค่าไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเมื่อมีระยะในการขับน้อยลงเนื่องจาก ไฟฟ้าสามารถจ่ายให้บ้านเรือนมากขึ้นเมื่อรถถูกจอดไว้เป็นระยะเวลานาน จากการทดลองในโครงการนี้สามารถสรุปการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ว่า  ไฟฟ้าที่ได้จากพลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้เพิ่มขึ้นจาก 40 % เป็น 70 % และการใช้ไฟฟ้าจากระบบสายส่งกลางลงจาก 75 % เหลือเพียง 50 %

ซึ่งถ้ามองการใช้ระบบ E2H ในเหตุการณ์เฮอริเคนแซนตี้นั้น สามารถคาดการณ์ได้ว่า EVs สามารถจ่ายไฟฟ้าให้บ้านเรือนได้ประมาณ 1 วันเท่านั้น เนื่องจากประเทศสหรัฐอเมริกานั้น ประชาชนใช้รถและไฟฟ้าในบ้านเรือนเฉลี่ยต่อวันเยอะกว่าประเทศญี่ปุ่น

นอกจากโครงการที่โอซาก้า บริษัท Hitachi และ Nissan มีโครงการสาธิตศักยภาพของการใช้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานสะอาดกับ EVs ซึ่งโครงการดังกล่าวจัดตั้งขึ้นที่ Hawaiian island of Maui มีคนรัวเรือนที่สนใจเข้าร่วมโครงการ 40 หลังคาเรือน และ EVs จำนวน 350 คัน โครงการนี้ นอกจากสาธิตการใช้ไฟฟ้าในระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ (Smart Grid) ยังมีการสาธิตการใช้ Direct Load Control โดยการต่อ EVs เข้าบ้านเพื่อใช้ในการจ่ายไฟฟ้าให้กับฮีตเตอร์น้ำ

ในอนาคตเมื่อมีการใช้ระบบ V2H แล้วเป้าหมายต่อไปคือการจ่ายไฟฟ้าจาก EVs ให้แก่อาคารสำนักงาน (Office buildings) ซึ่ง EVs จะจอดรถบริเวณใต้อาคารสำนักงานและจ่ายไฟฟ้าให้แก่อาคารในช่วงเวลาทำงาน ซึ่งพลังงานไฟฟ้าจาก EVs ถูกคาดคะเนว่าสามารถจ่ายไฟฟ้าให้แก่อาคารได้ประมาณครึ่งวันและ EVs จะชาร์ตไฟฟ้ากลับเข้าไปเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับคนเลิกงานสามารถขับ EVs กลับที่อยู่อาศัยได้ ซึ่งจากการประเมินของบริษัท Nissan สรุปได้ว่า EVs LEAF จำนวน 70 คันสามารถลดการพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าจากสายส่งได้ประมาณ 8.5 %

แม้ว่าศักยภาพของระบบ V2H จะมีมากดังที่กล่าวมาแต่ระบบนี้ยังมีการศึกษาผลกระทบทางด้านเศรษฐกิจ สิ่งแวดล้อมและระบบสายส่งอีกมากซึ่งในปัจจุบันการศึกษาผลกระทบในด้านต่าง ๆ ที่กล่าวมานี้ยังไม่ชัดเจนและสมเหตุสมผลเพียงพอ ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ ปี ก็เป็นปัญหาหนึ่งสำหรับระบบนี้ เนื่องจากจะทำให้การจัดการระหว่าง EVs และ ระบบสายส่งยุ่งยากขึ้น

ระบบ V2H และ V2G นี้เป็นแนวคิดที่น่าสนใจในการใช้พลังงานของมนุษย์ในอนาคตซึ่งเป็นระบบการจัดการที่ดีและเป็นระบบเป็นการบริหารสัดส่วนของพลังงานที่เหมาะสมและคุ้มแก่บ้านเรือน, ชมชุน หรือประเทศ โดยอ้างอิงจากแหล่งพลังงานที่ผลิตได้เป็นสำคัญ

References
InternationalEnergyAgency. (30 April 2014). Volt-utility vehicles: garage-based grid. Retrieved from http://www.iea.org/: http://www.iea.org/ieaenergy/issue6/volt-utility-vehicles-garage-based-grid.html