ตอนที่ 4 : การปรับปรุงความมั่นคง, ความน่าเชื่อถือและการเพิ่มประสิทธิภาพของโครงการไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากในพื้นที่ชนบทของภาคเหนือของประเทศไทย โดย ระบบพลังงานหมุนเวียนแบบผสมผสาน (Hybrid Renewable Energy Systems) แบบเดี่ยว (Stand-Alone)

     ตามที่ได้เสนอจุดเริ่มต้นของงานวิจัยเรื่องนี้ผ่านไป 3 ตอนแล้ว ก็จะขอกล่าวถึงวิธีการวิจัย ซึ่งการวิจัยนี้ใช้วิธีการผสมผสาน การวิจัยเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพเพราะการศึกษาครั้งนี้ต้องการข้อมูลที่เป็นจริงเพื่อสร้างโครงการที่เป็นจริง เชื่อถือได้ และยั่งยืน
วิธีการวิจัย
     1. การออกแบบการวิจัย
         จากการศึกษาและการทบทวนงานวิจัยจากบทความที่แล้ว พบว่ายังไม่ได้รวบรวมข้อมูล รังสีแสงอาทิตย์(Solar Radiation, SR) และ พลังงานลม (Wind Energy, WS) ที่เพียงพอ นอกจากนี้ไม่ได้สำรวจความต้องการของชาวบ้านและไม่ได้ทำนายความต้องการไฟฟ้าในอนาคต ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงพิจารณาวัตถุประสงค์ของการวิจัยและใช้วิธีการผสมผสานการวิจัยเชิงปริมาณซึ่งใช้แบบสอบถามเพื่อวัดความต้องการไฟฟ้าในปัจจุบันและอนาคตและการวิจัยเชิงคุณภาพที่ใช้การสัมภาษณ์เพื่อรวบรวมข้อมูลและข้อมูลอื่น ๆ เช่น ความต้องการใช้เครื่องสูบน้ำ (WP) และเครื่องตัดใบชา(TLCM) เนื่องจากการศึกษานี้ต้องการโครงการที่ยั่งยืน ซึ่งสามารถรองรับความต้องการไฟฟ้าทั้งหมด  ในอนาคต โครงการนี้ต้องการแหล่งพลังงานทดแทน, ความต้องการใช้โหลด, ประเภทและขนาดของอุปกรณ์, ราคาส่วนประกอบพลังงานหมุนเวียน (REC), ข้อมูลหมู่บ้าน และข้อมูลไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมาก(Micro Hydropower, MH)  
         1.1 พื้นที่ศึกษาโครงการไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากบ้านขุนปั๋ง
               โครงการไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากบ้านขุนปั๋ง ตั้งอยู่ที่ หมู่บ้านขุนปั๋ง อำเภอพร้าว จังหวัดเชียงใหม่ (19 ° 11.0'N, 99 ° 17.0'E ) เป็นโครงการระบบพลังงานหมุนเวียน(พลังงานน้ำ) แบบเดี่ยว (Stand-Alone) เนื่องจากเว็บไซต์ตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขาที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกับสายส่งกลางได้ ก่อตั้งขึ้นในปี 2554 โดย พพ. สนับสนุนมี 48 ครัวเรือน, โรงเรียนประถมและวัด ชนิดของกังหันน้ำเป็นแบบ cross flow ที่มีความจุ 37 kW (รูปที่ 3) ความจุของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส คือ 35 กิโลวัตต์และความสูงหัวน้ำสุทธิ 54.79 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง headrace และความยาวคือ 400 มม. และ 800 ม. ตามลำดับ เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของ penstock อยู่ที่ 300 มม. และ 150 ม. ตามลำดับ ความสูงและความยาวฝาย 1.5 เมตรและ 12 เมตรตามลำดับ (รูปที่ 1) ความยาวของสายส่งกำลังสูงคือ 1 กม. (รูปที่ 4) ความยาวของสายส่งต่ำคือ 1 กม. (DEDE, 2017f) 




               หมู่บ้านขุนปั๋ง(Khun Pang Village, KPV) (รูปที่ 5) เป็นหมู่บ้านท้องถิ่นในอำเภอพร้าว  95 กม. จากจังหวัดเชียงใหม่ (Chaing Mai, CM) เป็นพื้นที่ภูเขาที่อยู่ในอุทยานแห่งชาติศรีลานนาที่จัดการภูเขาป่าไม้และสัตว์ป่า (Mychiangmaitour, 2017)  KPV มีโรงเรียนประถม (รูปที่ 6) เรียกว่า "โรงเรียนบ้านขุนปั๋ง" มีนักเรียนประมาณ     20 คนและมีครู (Gofundme, 2017) นอกจากนี้ยังมีวัด (รูปที่ 7)“ วัดขุนปั๋ง” (Mbendi, 2017)



     2. แนวทางการวิจัย
         การวิจัยครั้งนี้พิจารณาวัตถุประสงค์การวิจัยและใช้วิธีการผสมผสานซึ่งเป็นการวิจัยเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ โครงการนี้ต้องการแหล่งพลังงานทดแทน ความต้องการใช้โหลด ประเภทและขนาดของอุปกรณ์ ราคาส่วนประกอบพลังงานหมุนเวียน (REC) ข้อมูลหมู่บ้านและข้อมูลไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมาก การรวบรวมข้อมูลโดยตรงใช้ในการวิจัยเชิงปริมาณ ข้อมูลพลังงานน้ำแสงอาทิตย์และลมถูกรวบรวมจากภาครัฐโดยตรงเนื่องจากเป็นข้อมูลที่ถูกต้อง
         ประเภทของแบบสอบถามที่ใช้คือการรวมกันของแบบสอบถามปลายปิดและปลายเปิด (Thomas, 2013) เนื่องจากงานวิจัยนี้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขและมีข้อมูลหมายเลขตัวแปร คำถามปิดท้ายจะใช้กับกล่องฟ้องและการจัดอันดับสเกล (Dawson, 2009) ในทางกลับกันคำถามปลายเปิดใช้สำหรับคำถามเช่น “เท่าไหร่” และ “กี่อัน?” (Dawson, 2009) แบบสอบถามเป็นการวิจัยเชิงปริมาณ (Bryman, 2015) ความต้องการไฟฟ้าถูกรวบรวมโดยการสำรวจแบบสอบถามเนื่องจากแบบสอบถามมีราคาถูกกว่ารวดเร็วและสะดวกยิ่งขึ้นสำหรับผู้ตอบแบบสอบถาม (Bryman, 2015; Sapford และ Jupp, 2006)
         การวิจัยครั้งนี้ใช้การสัมภาษณ์แบบตัวต่อตัว เป็นแบบกึ่งโครงสร้างเพราะเป็นการสัมภาษณ์ที่พบบ่อยที่สุด (Dawson, 2009) และผู้วิจัยสามารถรวบรวมข้อมูลเฉพาะและข้อมูลที่สำคัญกว่าที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการสัมภาษณ์ (Dawson, 2009) ข้อมูลความต้องการโหลดในปัจจุบันและอนาคตถูกรวบรวมจากชาวบ้านโรงเรียนและวัดใน KPV โดยแบบสอบถาม (รูปที่ 8)

         ความต้องการโหลดในอนาคตเช่น WP, โหลด TLCM และข้อมูลอื่น ๆ จาก KPV โรงเรียนและวัดถูกรวบรวมโดยสัมภาษณ์แบบตัวต่อตัว การวิจัยครั้งนี้สัมภาษณ์หัวหน้าหมู่บ้านผู้นำครูและประธานพระภิกษุ (รูปที่ 9)

         การสร้างแบบจำลองระบบพลังงานแบบผสมผสานได้รับการพัฒนาสำหรับสถานการณ์ปัจจุบันและการทำนายภาระในอนาคต คำอธิบายเพิ่มเติมของข้อมูลและการวิเคราะห์ได้รับในบทความที่ 5 นอกจากนี้ยังมีการนำเสนอการสร้างแบบจำลองสำหรับพลังงานต้นทุนและความน่าเชื่อถือของ HRES  
         2.1 แบบจำลองการสำรวจในซอฟต์แวร์ของ HOMER 
               HOMER เป็นโปรแกรมออกแบบระบบ RE อย่างกว้างขวางเพราะมันใช้งานง่ายและจำลองอย่างรวดเร็วใน  การเพิ่มประสิทธิภาพและการวิเคราะห์ที่ละเอียดอ่อนของ HRES (Sinha and Chandel, 2014) ก่อตั้งขึ้นจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาและมีการใช้งานในกว่า 193 ประเทศ (Sinha and Chandel, 2014)  HOMER ต้องการ RES ความต้องการโหลดไฟฟ้าข้อมูลการปล่อยและต้นทุน REC และข้อมูลจำเพาะเพื่อป้อนเข้าในการจำลอง ซอฟต์แวร์รุ่นปี 8,760 ครอบคลุมตลอดทั้งปี ผลลัพธ์ของการจำลองจะแสดงเป็นกราฟตารางและแผนผังซึ่งแสดงต้นทุนปัจจุบันสุทธิต้นทุนพลังงานจำนวน REC เศษส่วนหมุนเวียน (RF) การผลิตไฟฟ้าของ HRES การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ (HOMER, 2017)
     3. ขั้นตอนการวิจัย
         งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการหาขนาดและต้นทุนที่เหมาะสมของ HRES โดยโปรแกรมพลังงานของ HOMER เพื่อเสริม MH ในฤดูแล้ง ขั้นแรกงานวิจัยนี้รวบรวมและประเมินข้อมูลเช่นประชากรความต้องการไฟฟ้าในปัจจุบัน การพยากรณ์ความต้องการไฟฟ้าในอนาคตและการผลิตไฟฟ้าของระบบที่มีอยู่ในปัจจุบันคือ MH และข้อมูล SR และ WS ประการที่สองการวิจัยนี้พิจารณาและเข้าใจถึงข้อ จำกัด ในปัจจุบันของระบบ MH แบบ Stand-Alone จากนั้น จะใช้เทคนิค HRES โดยใช้เครื่องมือระบบพลังงาน (HOMER)
         ขั้นตอนของการวิจัย
               - พัฒนาข้อเสนอการวิจัย
               - พัฒนาเครื่องมือวิจัย
               - รวบรวมข้อมูลตามความต้องการของทรัพยากรตามฤดูกาลในด้านพลังงานน้ำลมและแสงอาทิตย์
               - ใช้ข้อมูลเพื่อหาปริมาณระดับอุปสงค์และอุปทานไฟฟ้าสำหรับ KPV, CM
               - การวิเคราะห์ข้อมูล
               - ออกแบบ HRES ที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้โดยใช้พลังงานออกมาเพื่อชดเชยความต้องการที่ขาดแคลน
               - พัฒนารายงานการวิจัย

ตอนต่อไปจะกล่าวถึง การรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูล (ตอนที่5/7)   
นายวุฒิพงษ์ อภิชนบุตร กพพ.

ลิงค์ที่เกี่ยวข้อง
ตอนที่ 1 http://webkc.dede.go.th/testmax/node/4186
ตอนที่ 2 http://webkc.dede.go.th/testmax/node/4211
ตอนที่ 3 http://webkc.dede.go.th/testmax/node/4531
รายงาน Improving the Reliability of A Micro-Hydropower Project in Rural Areas of North Thailand By Stand-Alone Hybrid Renewable Energy Systems http://webkc.dede.go.th/testmax/node/4183