Grid-Scale Storage & the Role of Energy Storage in Clean Energy Transitions
“….เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Energy Storage or Storing Energy Technologies on Grids คือ หนึ่งในปัจจัยความสำเร็จสำคัญต่ออนาคตระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติที่สะอาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น Cleaner & Greener Future ..”
ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Storage หมายถึง เทคโนโลยีที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Power Grids ที่สามารถจัดเก็บพลังงาน Store Energy แล้วจ่ายกลับคืนสู่โครงข่ายกำลังไฟฟ้า Supply It Back to the Grid ในเวลาที่เหมาะสมกว่า เช่น ในเวลากลางคืน At Night, เมื่อไม่มีพลังงานแสงอาทิตย์ When No Solar Power is Available หรือในช่วงที่มีสภาพอากาศแปรปรวนจนทำให้การผลิตกำลังไฟฟ้าหยุดชะงักลง During a Weather Event that Disrupts Electricity Generation .. เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด คือ พลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydropower ซึ่งสูบน้ำเข้าไปในอ่างเก็บน้ำด้านบนแล้วปล่อยไหลลงมาเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าในเวลาอื่น แต่สามารถทำได้เฉพาะในบางสถานที่เท่านั้น ปัจจุบันชุดแบตเตอรี่ Batteries มีบทบาทสำคัญมากขึ้น เนื่องจากสามารถติดตั้งได้ทุกที่ และมีความจุหลากหลาย ..
ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Storage ที่สามารถทำงานได้ด้วยระยะเวลายาวนาน Long-Duration Energy Storage เพื่อให้สามารถกักเก็บพลังงานนำไปใช้ได้ครั้งละหลายเดือน เทียบกับเพียงไม่กี่วันที่ชุดแบตเตอรี่ดีที่สุดในปัจจุบันสามารถทำได้ .. ความก้าวหน้าในส่วนนี้ มีความสำคัญยิ่ง เพราะเทคโนโลยีเหล่านี้นั้น จะทำให้พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Energy หรือแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewable Energy Sources ใช้งานได้จริงด้วยความเชื่อมั่นทุกเวลาในสถานที่ต่าง ๆ มากขึ้น ..
โครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Electrical Grids หรือโครงข่ายระบบสายส่งคาร์บอนต่ำ Low-Carbon Grids ต้องการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems ที่สามารถสำรองกำลังไฟฟ้า หรือจัดเก็บพลังงานไว้ และจ่ายพลังงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลายาวนานอย่างน้อย 100 ชั่วโมง หรือมากกว่า 4 วันเต็มขึ้นไปด้วยความมั่นใจ แต่มีเทคโนโลยีเพียงไม่กี่รูปแบบเท่านั้น ที่ประสบความสำเร็จ ..
สถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Emissions by 2050 Scenario ภายในปี 2593 คาดการณ์ว่าจะมีการใช้พลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร Variable Renewables เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Energy ในปริมาณมาก และความต้องการกำลังไฟฟ้าโดยรวม Overall Electricity Demand จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากผู้ใช้ปลายทางส่วนใหญ่ใช้ที่ปรับมาใช้ไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นกว่ามาก More End Uses are Electrified .. ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Storage โดยเฉพาะแบตเตอรี่ Batteries จะมีความจำเป็นที่จะต้องบริหารจัดการผลกระทบต่อระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Power Grids และจัดการกับการเปลี่ยนแปลงของผลผลิตกำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน Renewable Electricity Output รายชั่วโมง และตามฤดูกาล ในขณะเดียวกันก็รักษาเสถียรภาพ และความเชื่อถือของโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grids Stable & Reliable เมื่อเผชิญกับความต้องการที่เพิ่มขึ้น Growing Demand ..
ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid-Scale Battery Storage จำเป็นต้องเติบโตขึ้นอีกมากอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อให้เป็นไปตามสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Scenario .. แม้ว่า ต้นทุนของชุดแบตเตอรี่ Battery Costs จะลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากการผลิตยานยนต์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น Scaling Up of Electric Vehicle : EV Production แต่การหยุดชะงักของตลาด Market Disruptions และการแข่งขันจากผู้ผลิตยานยนต์ไฟฟ้า Competition from Electric Vehicle : EV Makers ทำให้ต้นทุนของแร่ธาตุหลักที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น Rising Costs for Key Minerals Used in Battery Production โดยเฉพาะลิเธี่ยม Lithium : 3Li .. ปัจจุบัน เห็นได้ชัดว่า การลดต้นทุนเพิ่มเติม Cost Reductions นั้น มิได้ขึ้นอยู่กับนวัตกรรมทางเทคโนโลยี Technological Innovation เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับราคาของแร่ธาตุหายากที่ใช้ในชุดแบตเตอรี่ Prices of Battery Rare Earth Minerals มาพร้อมด้วย ..
อย่างไรก็ตาม ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid Energy Storage หรือการกักเก็บพลังงานในระดับกริด Grid-Scale Storage มีบทบาทสำคัญอย่างมากสำหรับแผนงานตามสถานการณ์การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Emissions by 2050 Scenario ภายในปี 2593 โดยให้บริการระบบงานที่สำคัญต่าง ๆ Providing Important System Services ตั้งแต่การปรับสมดุลระยะสั้น Short-Term Balancing และการสำรองพลังงาน Operating Reserves, บริการเสริมสำหรับเสถียรภาพของกริด Ancillary Services for Grid Stability และการเลื่อนการลงทุนในสายส่ง และสายจำหน่ายใหม่ Deferment of Investment in New Transmission & Distribution Lines ไปจนถึงการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว Long-Term Energy Storage และการฟื้นฟูการทำงานของระบบสายส่งกริดหลังจากไฟฟ้าดับ Restoring Grid Operations Following a Blackout เป็นต้น ..
ปัจจุบัน การจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydropower คือ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด Most Widely Used Storage Technology และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นด้วยศักยภาพที่สำคัญในหลายภูมิภาค .. ชุดแบตเตอรี่ Batteries เป็นอีกประเภทการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งที่ปรับขนาดได้มากที่สุด Most Scalable Type of Grid-Scale Storage และตลาดมีการเติบโตอย่างแข็งแกร่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา .. เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานอื่นๆ Other Storage Technologies ได้แก่ อากาศอัด Compressed Air และการจัดเก็บพลังงานแรงโน้มถ่วง Gravity Storage มีบทบาทค่อนข้างน้อยในระบบไฟฟ้าปัจจุบัน .. นอกจากนี้การจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen : H2 Storage ซึ่งมีรายละเอียดแยกออกไป คือเทคโนโลยีใหม่ที่มีศักยภาพสูงในการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนตามฤดูกาล Potential for the Seasonal Storage of Renewable Energy ..
ในขณะที่ แม้ว่าระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid Energy Storage จะมีการเติบโตคืบหน้าต่อเนื่องไปก็ตาม แต่การเติบโตที่คาดการณ์ไว้ของความจุจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid Energy Storage Capacity ในปัจจุบันยังไม่เป็นไปตามแผนงานในสถานการณ์การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Scenario และจะต้องใช้ความพยายามมากขึ้นไปกว่านี้ ..
การปรับใช้เทคโนโลยีในระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Technology Deployment in Grid Energy Storage ..
ตามที่กล่าวไปแล้วว่า พลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydropower คือ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Technology ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่ชุดแบตเตอรี่บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid-Scale Batteries กำลังไล่ตามหลังมาติดๆ ..
กำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับทั้งหมด Total Installed Capacity of Pumped-Storage Hydropower ทั่วโลก อยู่ที่ประมาณ 160 GW ในปี 2564 .. กำลังความจุการจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งทั่วโลก Global Energy Storage on Grid Capability อยู่ที่ประมาณ 8,500 GWh ในปี 2563 ซึ่งไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydropower คิดเป็นมากกว่า 90% ของกำลังการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดทั่วโลก Total Global Electricity Storage หรืออยู่ที่ 7,650 GWh .. กำลังความจุการจัดเก็บไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydropower ที่ใหญ่ที่สุดในโลกอยู่ในสหรัฐฯ และโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ดำเนินการในปัจจุบัน Majority of Plants in Operation Today ใช้ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Storage System เพียงเพื่อปรับสมดุลรายวัน Daily Balancing เท่านั้น ซึ่งในความเป็นจริง พวกมัน ทำอะไรได้มากกว่านั้นมาก ..
อย่างไรก็ตาม ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid-Scale Batteries กำลังตามไล่หลังมาติด ๆ แม้ว่าปัจจุบันจะมีขนาดเล็กกว่าระบบไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับมาก แต่คาดว่า แบตเตอรี่ขนาดกริด Grid-Scale Batteries จะคิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของการเติบโตของระบบการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะทนยาวทั่วโลก .. แบตเตอรี่ Batteries มักใช้สำหรับการปรับสมดุลรายชั่วโมง และรายวัน .. กำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับทั้งหมด Total Installed Grid-Scale Battery Storage Capacity อยู่ที่เกือบ 28 GW เมื่อสิ้นปี 2565 ซึ่งส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นในช่วง 6 ปีก่อนหน้านี้ .. เมื่อเทียบกับปี 2564 การติดตั้งเพิ่มขึ้นมากกว่า 75% ในปี 2565 เนื่องจากมีการเพิ่มความจุในการจัดเก็บประมาณ 11 GW .. สหรัฐฯและจีน เป็นผู้นำตลาด โดยแต่ละประเทศมีการเพิ่มขนาดในระดับ GW ..
การผสมผสานเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในระดับกริดในปี 2565 ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเทียบกับปี 2564 .. การจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Battery Energy Storage ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยคิดเป็นส่วนใหญ่ของความจุใหม่ทั้งหมดที่ติดตั้ง Majority of All New Capacity Installed ..
ในขณะที่ นวัตกรรมแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Innovation on Lithium-Ion Batteries ยังคงเดินหน้าต่อไป การลดต้นทุนเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับราคาแร่ธาตุวิกฤติ Critical Mineral Prices ที่สำคัญ ..
เมื่อพิจารณาจากต้นทุน และความหนาแน่นของพลังงาน Cost & Energy Density แล้ว พบว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate Batteries ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries ยังคงเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด Grid-Scale Storage บนโครงข่ายระบบสายส่ง .. สารเคมีที่มีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน More Energy-Dense Chemistries เช่น นิกเกิลโคบอลต์อะลูมิเนียม Nickel Cobalt Aluminium : NCA และนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ Nickel Manganese Cobalt : NMC เป็นที่นิยมสำหรับการจัดเก็บพลังงานในบ้าน และในครัวเรือน Home Energy Storage หรือการใช้งานอื่นๆ ที่มีพื้นที่จำกัด Other Applications Where Space is Limited ..
นอกจากแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries แล้ว แบตเตอรี่ไหล Flow Batteries อาจกลายเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ Breakthrough Technology for Stationary Energy Storage on Grids เนื่องจากพวกมันไม่มีการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ เป็นเวลา 25-30 ปี และสามารถปรับขนาดตามความต้องการในการจัดเก็บพลังงานได้ด้วยการลงทุนที่จำกัด .. เมื่อเดือนกรกฎาคม 2565 เป็นต้นมา แบตเตอรี่ไหลเรดอกซ์วาเนเดียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก World’s Largest Vanadium Redox Flow Battery ได้รับการติดตั้งใช้งานในประเทศจีน โดยมีกำลังการผลิต 100 MW และปริมาณความจุการจัดเก็บพลังงาน อยู่ที่ 400 MWh ..
แม้ว่าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ราคาของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries จะลดลงอย่างมาก แต่ปัจจุบันก็ชัดเจนแล้วว่า การลดต้นทุนเพิ่มเติมนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพียง Technological Innovation อย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับอัตราการเพิ่มขึ้นของราคาแร่ธาตุในแบตเตอรี่ Rate of Increase of Battery Mineral Prices ด้วย .. แหล่งความต้องการลิเธี่ยมหลัก Source of Lithium Demand คือ อุตสาหกรรมลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Battery Industry .. ลิเธี่ยม Lithium : 3Li เป็นกระดูกสันหลังของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ทุกประเภท Backbone of Lithium-Ion Batteries of All Kinds รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเหล็กฟอสเฟต Lithium Iron Phosphate, Nickel-Cobalt-Aluminium : NCA Batteries และ Nickel-Manganese-Cobalt : NMC Batteries .. ดังนั้น อุปทานของลิเธี่ยม Supply of Lithium : 3Li จึงเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในการกำหนดทิศทางการลดคาร์บอนของการขนส่งผู้โดยสารขนาดเบา Shaping the Future Decarbonisation of Light Passenger Transport และการจัดเก็บเก็บพลังงาน Energy Storage ในอนาคตจากนี้ไป ..
นอกจากนี้ ผลกระทบจากการบุกยูเครนของรัสเซีย Impacts of Russia’s Invasion of Ukraine ยังปรากฏให้เห็นในตลาดโลหะ และแร่ธาตุหายากสำหรับแบตเตอรี่ Battery Metals & Rare Earth Elements Market มาพร้อมอีกด้วย ทั้งวัสดุแคโทด Cathode Materials เช่น นิกเกิล Nickel : 28Ni และโคบอลต์ Cobalt : 27Co และวัสดุแอโนด Anode Materials ที่เป็นกราไฟต์ Graphite : C เป็นต้นนั้น ได้รับผลกระทบที่รุนแรง .. รัสเซีย Russia คือผู้ผลิตนิกเกิลแบตเตอรี่คุณภาพสูงรายใหญ่ที่สุด Largest Producer of Battery-Grade Class 1 Nickel : 28Ni คิดเป็น 20% ของอุปทานที่ขุดได้ทั่วโลก .. นอกจากนี้ยังเป็นผู้ผลิตโคบอลต์และกราไฟต์รายใหญ่เป็นอันดับ 2 และ 4 ของโลกตามลำดับอีกด้วย ..
ราคาของส่วนประกอบทั้งหมดในห่วงโซ่คุณค่าของลิเธี่ยม Price of Every Component of the Lithium Value Chain ตั้งแต่การขุดไปจนถึงลิเธี่ยมคาร์บอเนต และไฮดรอกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง High-Purity Lithium Carbonate & Hydroxide พุ่งสูงขึ้น นับตั้งแต่ต้นปี 2564 เป็นต้นมา .. ปี 2565 ถือเป็นปีแรกที่ราคาของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น First Increase in the Price of Lithium-Ion Batteries นับตั้งแต่ปี 2553 โดยราคาเพิ่มขึ้น 7% เมื่อเทียบกับปี 2564 โดยขณะนี้ เราได้เห็นการลดลงของราคาบ้างแล้วตั้งแต่ปี 2566 มาจนถึงปัจจุบัน ..
การขยายขนาดอย่างรวดเร็วของระบบจัดเก็บพลังงาน Rapid Scaling up of Energy Storage Systems จะเป็นสิ่งสำคัญในการแก้ไขปัญหาความแปรปรวนในแต่ละชั่วโมง Hour-to-Hour Variability ของการผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Wind & Solar PV Electricity Generation on the Grids โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อสัดส่วนการผลิตกำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วบนระบบกริดในสถานการณ์เป็นศูนย์สุทธิ Net Zero Scenario .. การตอบสนองความต้องการความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้น Rising Flexibility Needs ในขณะที่ลดการปล่อยคาร์บอนในการผลิตไฟฟ้า Decarbonising Electricity Generation ถือเป็นศูนย์กลางของความท้าทายสำคัญสำหรับภาคส่วนพลังงาน Central Challenge for the Power Sector ดังนั้นจำเป็นต้องผนวกรวม และใช้แหล่งความยืดหยุ่นทั้งหมด All Sources of Flexibility Need, รวมถึงการเสริมกำลังของกริด Grid Reinforcements, การตอบสนองด้านอุปสงค์ Demand-Side Response, ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ระดับกริด Grid-Scale Batteries และพลังงานน้ำแบบสูบน้ำ Pumped-Storage Hydropower ..
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จำเป็นต้องเพิ่มการจัดเก็บแบตเตอรี่ขนาดกริด Grid-Scale Battery Storage อย่างมีนัยสำคัญ .. ในสถานการณ์ Net Zero Scenario นั้น ความจุการจัดเก็บแบตเตอรี่ขนาดกริดที่ติดตั้งไว้ Installed Grid-Scale Battery Storage Capacity จะขยายตัว 35 เท่า ระหว่างปี 2565-2573 เป็นเกือบแตะถึงกำลังผลิต อยู่ที่ 970 GW ..
ในปี 2573 เพียงปีเดียว คาดว่าจะมีการเพิ่มกำลังการผลิต ประมาณ 170 GW ซึ่งเพิ่มขึ้นจาก 11 GW ในปี 2565 เพื่อให้เป็นไปตามสถานการณ์ Net Zero Scenario .. การเพิ่มกำลังการผลิตประจำปี จะต้องเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยจะอยู่ที่เกือบ 120 GW ต่อปีโดยเฉลี่ย ในช่วงปี 2566-2573 ..
สถานภาพการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ปัจจุบัน และแนวโน้มสู่อนาคต ..
ปัจจุบัน การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage or Storing Energy เพื่อไว้ใช้ในภายหลังนั้น มีหลายรูปทรง และหลายขนาด ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน Applications, นวัตกรรม Innovations และความพร้อมใช้งาน Availability .. จนถึงวันนี้ มีเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Technologies ประเภทต่างๆ มากมายหลากหลายรูปแบบ ตัวอย่างบางส่วน เช่น ชุดแบตเตอรี่ Batteries, ระบบจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage, ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries, ระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheels Energy Storage, การจัดเก็บพลังงานอากาศอัด Compressed Air Energy Storage : CAES, การจัดเก็บพลังงานอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage : LAES, การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES และการจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage เป็นต้น ..
ในระบบสายส่งกริดไฟฟ้าของศตวรรษที่ 20 นั้น พลังงานไฟฟ้า Electrical Power ส่วนใหญ่ สร้างขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล Burning Fossil Fuels .. เมื่อใช้พลังงานน้อยลง เชื้อเพลิงก็จะถูกเผาน้อยลง .. ไฟฟ้าพลังน้ำ Hydropower คือวิธีจัดเก็บพลังงานกล Mechanical Energy Storage ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด และมีการใช้กันมานานหลายศตวรรษ .. เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ Large Hydropower Dams เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานมานานกว่า 100 ปีมาแล้ว .. ความกังวลเกี่ยวกับมลพิษทางอากาศ Air Pollution, การนำเข้าพลังงาน Energy Imports และภาวะโลกร้อน Global Warming ทำให้เกิดการเติบโตของพลังงานหมุนเวียน Growth of Renewable Energy เช่น กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power ..
พลังงานลม Wind Power ไม่สามารถควบคุมได้ และอาจเกิดขึ้นในเวลาที่ไม่ต้องการพลังงานเพิ่มเติม ขณะที่พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power แตกต่างกันไปตามเมฆปกคลุม และอย่างดีที่สุดจะมีให้เฉพาะในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น .. ทั้งนี้ความต้องการมักเพิ่มขึ้นสูงสุดหลังพระอาทิตย์ตกดิน รวมถึงความสนใจในการจัดเก็บพลังงานจากแหล่งที่ไม่ต่อเนื่องเหล่านี้ ได้เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Industry เริ่มสร้างสัดส่วนการใช้พลังงานโดยรวมที่มากขึ้น Larger Fraction of Overall Energy Consumption ..
การใช้กำลังไฟฟ้านอกโครงข่ายระบบสายส่ง Off Grid Electrical Use เป็นตลาดเฉพาะในศตวรรษที่ 20 แต่ในศตวรรษที่ 21 นั้นต่างออกไป ตลาดได้ขยายตัวมากขึ้น และไม่ใช่ตลาดเฉพาะอีกต่อไป แต่เป็นความต้องการแยกเดี่ยวเป็นอิสระ และพึ่งตัวเองมากขึ้นอันเป็นเอกลักษณ์ของยุคสมัย .. ปัจจุบันอุปกรณ์พกพา Portable Devices มีการใช้งานทั่วโลก .. แผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels ก็เช่นเดียวกัน พวกมันมีพบเห็นได้อยู่ทั่วไปในอาคารบ้านเรือน สถานที่ทำงาน ชุมชน เมือง พื้นที่ห่างไกล และชนบททั่วโลก .. การเข้าถึงกำลังไฟฟ้า Access to Electricity ในปัจจุบัน เป็นคำถามเกี่ยวกับความอยู่รอดทางเศรษฐกิจ และการเงิน และไม่ใช่เฉพาะในด้านเทคนิคเท่านั้น .. ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs กำลังค่อย ๆ เข้ามาแทนที่รถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน Internal Combustion Engine : ICE Vehicles .. อย่างไรก็ตาม การขับเคลื่อนการขนส่งทางไกลโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Long-Distance Transportation without Burning Fossil Fuels ยังคงอยู่ระหว่างการพัฒนา ซึ่งก็อีกไม่นานเกินรอ ..
อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างภาพรวมระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BESSs เพียงประเภทเดียวนั้น พบว่า โรงไฟฟ้าพลังแบตเตอรี่ Battery Storage Power Station มีลำดับความสำคัญน้อยกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำ และพลังน้ำระบบสูบกลับ Hydroelectricity & Pumped Hydro Storage ซึ่งเป็นรูปแบบการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid Scale Energy Storage ขนาดใหญ่ที่พบมากที่สุด ในแง่ของศักยภาพความจุ .. ในระบบจัดเก็บพลังงานปัจจุบันนั้น โรงไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่ใหญ่ที่สุด เพียงมีขนาดเล็กกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำสูบกลับ ประมาณกว่า 2 เท่า ..
ปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังแบตเตอรี่บนระบบสายส่ง Grid-Scale Battery Storage Power Station นิยมใช้สำหรับความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูงสุดในระยะสั้น และการให้บริการเสริมเท่านั้น เช่น การสำรองกำลังไฟฟ้าในระบบแจกจ่าย และการควบคุม เพื่อลดโอกาสกระแสไฟฟ้าดับ โดยมักจะติดตั้งที่เดียวกัน หรือใกล้กับสถานีพลังงานไฟฟ้าอื่นๆ ที่ใช้งานอยู่ หรือเลิกใช้งาน และอาจใช้การเชื่อมต่อกับระบบกริดไฟฟ้า หรือโครงข่ายระบบสายส่งเดียวกัน เพื่อลดต้นทุน ..
ตั้งแต่ปี 2562 เป็นต้นมา การจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage Systems: BESSs มีราคาถูกกว่ากำลังไฟฟ้าจากเครื่องยนต์กังหันก๊าซ Gas Turbine Engines สำหรับการใช้งานนานถึง 2 ชั่วโมง .. ปัจจุบัน ระบบจัดเก็บกำลังไฟฟ้าด้วยชุดแบตเตอรี่ BESSs ขนาดต่าง ๆ ที่มีใช้งานอยู่ทั่วโลก รวมประมาณ 365 GWh ซึ่งพวกมันกำลังเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วมาก .. ต้นทุนกำลังผลิตไฟฟ้าบน Electrical Grid ที่ปรับระดับให้เสถียรจากระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Packs ลดลงอย่างรวดเร็ว โดยลดลงครึ่งหนึ่งในเวลาเพียง 2 ปีเศษ เหลืออยู่ที่เพียง 150 เหรียญสหรัฐฯต่อ MWh และกำลังลดลงอีกจากนี้ไป .. นี่ยังไม่ได้นับรวมระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบอื่น ๆ ที่น่าสนใจอีกมากมายด้วยซ้ำไป ..
คาดการณ์ตลาดการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งทั่วโลก Global Utility or Grid-Scale Energy Storage Market ..
การขยายขนาดความจุการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration, Grid-Scale Energy Storage ถือเป็นความจำเป็นที่ขาดไม่ได้ .. ในปี 2565 มีการติดตั้งระบบไฟฟ้าใหม่จากพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy ประมาณ 192 GW และพลังงานลม Wind Energy อยู่ที่ 75 GW ทั่วโลก .. อย่างไรก็ตาม มีการใช้งานระบบจัดเก็บพลังงานใหม่ New Grid-Scale Storage Systems เพียง 16 GW/35 GWh เท่านั้น .. จากการวิเคราะห์ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA เมื่อเร็วๆ นี้พบว่า แม้ว่าระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage systems จะมีการเติบโตอย่างแข็งแกร่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ความจุในการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด Grid-Scale Storage Capacity บนโครงข่ายระบบสายส่ง ยังคงต้องได้รับการขยายให้เพิ่มขึ้น เพื่อให้บรรลุการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ ภายในปี 2593 หรือ Net Zero Emissions by 2050 .. ทั้งนี้ การเพิ่มชุดแบตเตอรี่ทั่วโลกสำหรับจัดเก็บพลังงานในระดับกริด Globally, Annual Additions of Grid-Scale Battery Storage จะต้องเพิ่มขึ้นเป็นอย่างน้อย 80 GW ต่อปี ในช่วงระหว่างนี้ไปจนถึงปี 2573 ..
อย่างไรก็ตาม ภาพรวมความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานในตลาดทั่วโลก Global Demand of Energy Storage Systems in Market ได้รับการบันทึกไว้ อยู่ที่ 222.79 GW ในปี 2565 และคาดว่าจะสูงถึง 512.41 GW ภายในปี 2572 ด้วยอัตราการเติบโตของความจุต่อปีในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs อยู่ที่ 11.6% ตั้งแต่ปี 2566-2573 ..
ทั้งนี้ ในประเด็นระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage System นั้น อ้างถึงข้อมูลการตรวจสอบตลาดของ HTF Market Intelligence พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่บนโครงข่ายระบบสายส่งทั่วโลก Global Utility or Grid-Scale Battery Storage Market มีมูลค่า 34.5 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดว่าจะพุงสูงถึง 124.7 พันล้านเหรียญสหรัฐฯในปี 2573 ด้วยอัตราเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่บนโครงข่ายระบบสายส่งทั่วโลก Global Utility or Grid-Scale Battery Storage Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 23.8% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2573 ..
สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage System นั้น ตลาดระบบจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับทั่วโลก Global Pumped Hydro Storage Market มีมูลค่า 349 พันล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ในปี 2566 และคาดว่าจะมีอัตราเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 11.8% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2575 .. การผนวกรวมพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น Increasing Renewable Energy Integration ควบคู่ไปกับความต้องการข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ที่เพิ่มขึ้น Surging Need for Reliable Energy Storage Solutions จะส่งเสริมภูมิทัศน์ของภาคอุตสาหกรรม .. นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในการออกแบบ Continuous Innovation in Design, ระบบควบคุมขั้นสูง Advanced Control Systems และวัสดุ Materials คือ ปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของ Pumped Hydro Storage : PHS ที่กระตุ้นศักยภาพทางธุรกิจ Stimulating the Business Potential ซึ่งแตกต่างไปจากการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่บนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid-Scale Battery Energy Storage System : BESS ..
ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์ Grid-Scale Redox Flow Batteries บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า คือเรื่องใหม่ที่ตลาดกำลังเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยเช่นกัน .. ภาพรวมขนาดตลาดแบตเตอรี่แบบไหลรีดอกซ์ทั่วโลก Global Redox Flow Battery Market สูงถึง 245.0 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ในปี 2566 ที่ผ่านมา เมื่อมองไปข้างหน้า IMARC Group คาดว่า ตลาดจะสูงแตะระดับ 972.9 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ภายในปี 2575 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 16.1% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2575 .. ตลาดกำลังพบกับการเติบโตอย่างแข็งแกร่งที่น่าตื่นเต้น เนื่องมาจากการผนวกรวมแหล่งพลังงานหมุนเวียนบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น และความจำเป็นสำหรับข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ขนาดใหญ่ระยะทนยาวราคาถูก Necessity for Reliable, Cheap & Large-Scale Energy Storage Solutions ..
การลงทุนที่เพิ่มขึ้นในการปรับปรุงโครงข่ายระบบสายส่ง Increasing Investments in Grid Modernization และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ไหล Continuous Technological Advancements in Flow Battery Technology เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ และลดต้นทุน Improve Efficiency and Lower Costs คือความต้องการระบบไฟฟ้าพลังงานสะอาดที่มีเสถียรภาพ Demand for a Stable Clean Energy Power System ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติจากนี้ไป ..
อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะทนยาวบนโครงข่ายระบบสายส่ง Advances in Long-Duration, Large-Scale Energy Storage Technologies on the Electrical Grids โดยเฉพาะลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries, แบตเตอรี่โซลิดสเตต Solid-State Batteries และแบตเตอรี่ไหล Flow batteries รวมถึงระบบจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage System คือแรงผลักดันให้เกิดการปรับปรุงประสิทธิภาพ Improvements in Efficiency, อายุการใช้งาน Lifecycle Performance และความหนาแน่นของพลังงาน Energy density ..
การปรับปรุงทางเทคโนโลยีเหล่านี้ ทำให้ระบบจัดเก็บจัดเก็บพลังงานในระดับกริด Grid-Scale Energy Storage System มีความคุ้มทุน และมีประสิทธิภาพมากขึ้น .. รัฐบาลและหน่วยงานกำกับดูแลทั่วโลก กำลังดำเนินนโยบายภาครัฐในการสนับสนุน และสร้างแรงจูงใจ เพื่อส่งเสริมการนำโซลูชันข้อไขการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด Grid-Scale Energy Storage Solutions มาใช้ ซึ่งรวมถึงเงินทุนอุดหนุน แรงจูงใจทางภาษี และการผนวกรวมระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Integration เข้าด้วยกันกับแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources ซึ่งกำลังเร่งผลักดันการเติบโตของตลาดในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ทั้งนี้เพื่อให้บรรลุเป้าหมายการเปลี่ยนผ่านพลังงานสะอาด Clean Energy Transition สู่ความสำเร็จได้ในที่สุด ..
สรุปส่งท้าย ..
เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid -Scale Energy Storage or Storing Energy Technologies on Grids คือ หนึ่งในปัจจัยความสำเร็จสำคัญต่ออนาคตระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติที่สะอาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น Cleaner & Greener Future .. แม้ว่าพลังงานที่ไม่หมุนเวียน Non-Renewable Energy Powersจะยังคงขับเคลื่อนโลกส่วนใหญ่อยู่ในปัจจุบัน แต่การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ก็ได้กลายเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานยั่งยืนที่กำลังเติบโตขึ้น Growing Form of Sustainable Energy ..
การอธิบายถึงความสำคัญของระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs และกล่าวถึงสถานการณ์ปัจจุบันด้วยข้อมูลทางสถิติที่แม่นยำ ซึ่งรวมไปถึงแนวโน้มในอนาคต เช่น การเปิดตัวเทคโนโลยีชุดแบตเตอรี่รูปแบบใหม่ New Battery Technologies, ระบบจัดเก็บพลังงานแบบไฮบริด Hybrid Storage Systems และไมโครกริดรูปแบบกระจาย Decentralized Microgrids รวมทั้งระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบต่างๆ ถือเป็นประเด็นที่จะนำไปสู่แรงผลักเพื่อเร่งกระบวนเปลี่ยนผ่านระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Transition ให้ประสบความสำเร็จได้ภายในสิ้นทศวรรษนี้ ..
เมื่อกล่าวถึงพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และพลังงานลม Wind Energy คำถามทั่วไปที่ผู้คนถามกัน คือ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อลมไม่พัด และดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสง เช่น ช่วงเวลากลางคืน .. คำตอบอยู่ในชุดแบตเตอรี่ และการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ในรูปแบบต่างๆ ..
การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage มีความสำคัญต่อเป้าหมายของผู้คนในการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Transition เมื่อเราเพิ่มแหล่งพลังงานสะอาดลงในโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Power Grids มากขึ้นเรื่อยๆ เราก็สามารถลดความเสี่ยงของการหยุดชะงักโดยการเพิ่มความจุในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าบนระบบกริดที่มีระยะเวลาส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ทนนาน ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันยังมีความสำคัญต่อการสร้างไมโครกริด Microgrids ที่ชาญฉลาด และมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถทำงานแยกย่อยออกจากระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าหลักที่ใหญ่กว่าของประเทศ และปรับปรุงความยืดหยุ่นโดยรวมของระบบพลังงาน Energy System รวมทั้งช่วยให้เราสามารถสร้างแหล่งพลังงานรูปแบบแยกเดี่ยว Stand Alone สำหรับอาคารแต่ละหลังได้อย่างมั่นใจ ..
ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration, Grid-Scale Battery Energy Storage เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources สามารถทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ตกยุคไปได้อย่างเฉียบขาด …
อย่างไรก็ตาม โครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าคาร์บอนต่ำ ต้องการระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวกว่า Longer-Duration Storage แต่มีเทคโนโลยีเพียงไม่กี่ประเภทเท่านั้น ที่ประสบความสำเร็จในระดับขนาดที่ตรงตามความต้องการ ซึ่งถือเป็นเดิมพันท้าทายที่สุดในปัจจุบัน ..
ตัวเลือกมากมายในทางเทคนิค “ใช้งานได้” อย่างเดียวอาจยังไม่พอ คำถามคือพวกเขาต้องทำงานกับจุดราคาคุ้มทุนที่ยอมรับได้ และวัฏจักรการพัฒนาทางธุรกิจให้เอกชนคงอยู่ได้นานพอที่จะพิสูจน์ความสำเร็จให้ได้จริง .. ทั้งนี้ ขั้นตอนสุดท้ายนั้นเป็นเรื่องยากสำหรับบริษัทเอกชนต่าง ๆ ที่จะดำเนินการได้โดยปราศจากการอุดหนุนจากนโยบายภาครัฐ ตราบเท่าที่ผ่านมาในปีก่อน ๆ แทบไม่มีระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวบนโครงข่ายระบบสายส่งใด ๆ นอกจากไฟฟ้าพลังน้ำระบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydroelectricity และระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้า Electrochemical Battery Pack Energy Storage Systems เท่านั้นที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ ..
ในที่สุด สถานการณ์กำลังเริ่มเปลี่ยนไปด้วย 2 แนวโน้มที่เชื่อมโยงกัน ประการแรก กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม Solar & Wind Power กำลังแข่งขันกันอย่างมีประสิทธิภาพในการเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าในสหรัฐฯ และประเทศที่พัฒนาแล้วอื่นๆ .. การเพิ่มจำนวนทรัพยากรพลังงานเหล่านี้ สร้างแรงผลักในการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว Long-Duration Energy Storage ในสถานที่ที่มีลมแรง และแสงแดดเข้มข้น .. ตลาดช่วงแรกๆ ที่น่าดึงดูดใจเป็นพิเศษ คือตลาดจัดเก็บพลังงานสำหรับพื้นที่ห่างไกล เขาสูง ชนบท หรือบนเกาะ ซึ่งแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน และระบบจัดเก็บพลังงาน สามารถแซงหน้าราคาน้ำมันดีเซลที่ต้องนำเข้าได้อย่างชัดเจน ..
ประการที่สอง จากความสำเร็จนี้ บริษัทสาธารณูปโภคหลายแห่ง ภาครัฐ เอกชน และประเทศต่างๆ กำลังเพิ่มเป้าหมายด้านพลังงานสะอาด และให้คำมั่นว่าจะใช้พลังงานสะอาดที่ปราศจากคาร์บอน 100% อย่างเป็นทางการแล้ว จึงต้องเริ่มคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับวิธีเปลี่ยนโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งในปัจจุบันมีการจัดหาแหล่งพลังงานทดแทนที่ยืดหยุ่น เพื่อรองรับการขึ้นลง ผันแปรของพลังงานหมุนเวียน นโยบายเหล่านี้ มักจะมีการอุดหนุนเงินทุนจากงบประมาณของภาครัฐสำหรับการพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาด และรวมถึงการจัดวางระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ไว้พร้อมด้วย ซึ่งถือได้ว่า นโยบายภาครัฐคือเครื่องมือในการสร้างตลาดที่สำคัญยิ่งสำหรับประเภทสินทรัพย์ระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวที่แตกต่างไปจากเดิมด้วยเช่นกัน ..
ในขณะนี้ พลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Storage Hydropower เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งคิดเป็น 99% ของความจุในการจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งทั่วโลก .. แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นสากลมากนัก เพราะเราสามารถสร้างเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำได้ในสถานที่เฉพาะเท่านั้น ขณะที่เราต้องการโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวที่สามารถจัดวางไว้ได้ทุกที่ และปรับขนาดได้ตามความต้องการ และนั่นคือ ที่มาของความต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ประยุกต์ที่เหนือกว่า หรือเทคโนโลยีจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวรูปแบบใหม่ๆ นั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium Ion Batteries ยังห่างไกลจากราคาถูกแม้จะใช้ระบบการผลิตแบบมวลรวม Mass Production ซึ่งเป็นสิ่งที่เราจะต้องแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับระบบพลังงานในอนาคตของเรา .. และนั่นไม่ใช่ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียว .. การผลิตเซลล์เคมีไฟฟ้านับล้านเซลล์ที่จำเป็นระดับกริดบนระบบสายส่งนั้น ระบบการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าเป็นงานที่หนักหน่วง และผู้ผลิตต่างก็ดิ้นรนเพื่อรับมือกับความต้องการชุดแบตเตอรี่จากภาคส่วนอื่นๆ ด้วย เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา และยานยนต์ไฟฟ้า ..
แต่ประเด็นสำคัญที่สุด ได้แก่ พวกมันสามารถทำงานได้ในระยะเวลาอันสั้นเท่านั้น จึงอาจไม่เหมาะเมื่อเราต้องการแบตเตอรี่ขนาดกริดไฟฟ้าบนโครงข่ายระบบสายส่งเพื่อคายประจุส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเป็นเวลา 10 ชั่วโมง หรือมากกว่านั้น เป็นวัน เป็นเดือน ได้ด้วยกำลังไฟฟ้าสูงสุดต่อเนื่อง .. นอกจากนั้น ยังมีข้อกังวลเกี่ยวกับวัสดุบางอย่างที่ใช้ทำชุดแบตเตอรี่เหล่านี้ด้วย เช่น ลิเธี่ยม Lithium : 3Li และโคบอลต์ Cobalt : 27Co .. ในบางพื้นที่ที่ปัญหาสิทธิมนุษยชนเป็นเรื่องสำคัญ ปัญหาเกี่ยวกับการทำเหมือง และยิ่งบริโภคพวกมันมากเท่าไหร่ ราคาก็อาจสูงขึ้นเช่นกัน นี่ยังไม่ได้ผนวกปัญหาปริมาณสำรองในธรรมชาติซึ่งคาดว่า พวกมันจะหมดลง ใน 10-15 ปีเท่านั้น ขณะที่การรีไซเคิล Recycle เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ก็จะทำให้พวกมันมีราคาต้นทุนสูงขึ้นไปอีก ..
ผู้เชี่ยวชาญหลายคนมองว่า ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries บนสมาร์ทกริด และโครงข่ายระบบสายส่ง Smart Grids & Power Grids นั้น คือหนึ่งในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems ที่มีข้อดีหลายประการมากกว่าชุดแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมี เช่น ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries .. ตัวอย่างเช่น เมื่อต้องการพื้นที่จัดเก็บเพื่อให้ความจุเพิ่มขึ้นสำหรับชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries บนระบบสายส่งไฟฟ้า Power Grids ก็เพียงแค่เพิ่มขนาด หรือจำนวนของถังเก็บ และปริมาณของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ง่ายกว่า และคุ้มค่ากว่าการต้องเพิ่มจำนวนเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูงลิ่ว .. ทั้งนี้ ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries ยังสามารถใช้งานได้นานขึ้นในแต่ละครั้งของการคายประจุ ซึ่งโดยทั่วไปประมาณ 10-12 ชั่วโมงต่อวัน โดยมีการเสื่อมสภาพน้อยมาก จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium Ion Batteries ส่วนใหญ่ รวมถึงระดับความปลอดภัยที่สูงขึ้นเนื่องจากไม่มีวัสดุที่ติดไฟได้ ..
อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ยังมีประเด็นเรื่องราคา เนื่องจากส่วนผสมหลายอย่างที่ใช้ทำสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั้น หายาก และอาจมีราคาแพง รวมทั้งบางชนิดมีพิษสูง .. ราคาพวกมันอาจจะไม่ถูกนัก แต่ Flow Batteries ถูกมองว่า มีแนวโน้มสำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากสามารถดึงพลังงานปริมาณมากเมื่อมีแหล่งพลังงานเพียงพอมาเก็บไว้ก่อนได้ดี เช่น ในวันที่มีแดดจัด แล้วปล่อยคายออกเป็นกำลังไฟฟ้าเมื่อจำเป็นได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน ..
ทั้งนี้ การเพิ่มขนาดความจุบนระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง ยังทำให้พลังงานหมุนเวียน สามารถสร้างรายได้ และกำไรได้มากขึ้น .. นักวิเคราะห์ด้านพลังงานของ National Renewable Energy Laboratory : NREL ชี้ว่า “ความท้าทายประการหนึ่งของระบบพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy System คือการจัดวางระบบจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid Scale Energy Storage ยิ่งมากเท่าไร ราคาพลังงานก็จะยิ่งลดลงมากขึ้นเท่านั้น” .. การดูดซับพลังงานส่วนเกินที่อาจสูญเสียไปในช่วงกลางวัน จัดเก็บไว้เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าลดลง และย้ายไปใช้กำลังไฟฟ้าส่วนเกินที่จัดเก็บไว้ในช่วงเวลาที่มีคุณค่ามากกว่า คือ ประเด็นที่โดดเด่น และคุ้มค่า ..
การจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว Long-Duration Energy Storage คือศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับระบบพลังงานโลกซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และพลังงานลม Wind Energy จะสามารถแสดงบทบาท และมีอิทธิพลเหนือการเพิ่มขึ้นของโรงไฟฟ้าใหม่ และค่อยๆ แซงหน้าแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Sources อื่นๆ เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า .. อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ และแหล่งพลังงานลม ผลิตกำลังไฟฟ้าได้ในบางช่วงเวลาเท่านั้น .. ดังนั้น พวกเขาต้องการเทคโนโลยีเสริมเพื่อช่วยเติมช่องว่าง และชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery Packs ที่ให้ความจุเช่นที่ต้องการได้นั้น 99% ในปัจจุบันมีราคาแพงมาก หากเราคิดเพียรพยายามที่จะยืดเวลาการทำงานเป็นหลายชั่วโมงให้ได้ ..
ระบบกริดไฟฟ้า หรือโครงข่ายระบบสายส่งคาร์บอนต่ำ Low-Carbon Power Grids ต้องการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs ที่สามารถสำรองกำลังไฟฟ้า หรือกักเก็บพลังงานไว้ และจ่ายพลังงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลายาวนานอย่างน้อย 100 ชั่วโมง หรือมากกว่า 4 วันเต็มขึ้นไป หรือยาวนานเป็นเดือนได้ด้วยความมั่นใจ ด้วยต้นทุนที่ลดลงต่ำกว่า 100 เหรียญสหรัฐฯต่อ MWh นั้น คือความต้องการยิ่งยวดจากนี้ไป แต่ก็มีเทคโนโลยีเพียงไม่กี่รูปแบบเท่านั้นที่ประสบความสำเร็จ .. ทั้งนี้ระบบจัดเก็บพลังงานที่กล่าวถึงในบทความนี้นั้น คือ รายการรูปแบบที่มีเดิมพันท้าทายที่สุดในปัจจุบัน และอนาคตจากนี้ไป ทั้งในแง่มุมทางเทคนิค และโอกาสทางธุรกิจสำหรับอนาคตมาพร้อมด้วย ..
ต้นทุน และราคาระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs Prices ยังคงต้องลดลงมากกว่านี้ เพื่อให้สามารถเข้าถึงการใช้งานได้ในวงกว้างขึ้นอีกทั่วโลก .. อย่างไรก็ตาม พวกมันได้รับการคาดหมายว่า แม้จะไม่มีแรงจูงใจเพิ่มเติมไปกว่านี้ก็ตาม นักวิเคราะห์ยังมองในแง่ดีว่า ในที่สุดราคาของพวกมันจะลดลงได้มากกว่าราคาในปัจจุบันด้วยคุณภาพที่สูงขึ้นจนเพียงพอต่อการการจัดเก็บพลังงานอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานในหลากหลายรูปแบบ .. ในอนาคตอันใกล้ ศักยภาพความจุ ขนาด ราคาที่เหมาะสม และประสิทธิภาพของระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration, Grid-Scale Energy Storage Systems ที่ต้องการ จะมิใช่ขนาดความจุเพียงแค่ 1-2 GWh เท่านั้น แต่หมายถึงระดับ 10 GWh ถึงมากกว่า 100 GWh .. ซึ่งเป้าหมายเหล่านี้ มิได้อยู่ไกลเกินเอื้อมอีกต่อไป และกำลังจะเกิดขึ้นได้อย่างแน่นอนปราศจากข้อสงสัย ..
สำหรับรูปแบบระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Energy Storage, ระบบจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage, ระบบจัดเก็บพลังานด้วยชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Battery Energy Storage, ระบบจัดเก็บพลังงานแบบมู่เล่ Flywheels Energy Storage, การจัดเก็บพลังงานอากาศอัด Compressed Air Energy Storage, การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage และการจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen H2 Storage เป็นต้นนั้น ประเด็นสำคัญ คือ ไม่มีรูปแบบใดเป็นผู้ชนะที่ชัดเจนสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Long-Duration, Grid-Scale Energy Storage Systems ..
พวกมันอาจคล้ายการท้าทายกฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์ ไปจนถึงความคิดทางวิทยาศาสตร์ในหลากหลายสาขา .. ทั้งนี้ ที่ผ่านมา รายการรูปแบบระบบจัดเก็บพลังงานที่ทำงานได้ด้วยระยะเวลายาวนานเหล่านี้ ผันผวนไปตามจังหวะของการล้มละลายทางธุรกิจ และการลงทุนครั้งใหม่ในตลาด จนถึงเมื่อในปัจจุบัน ขณะที่ความต้องการพวกมันในตลาดพลังงาน กำลังค่อย ๆ เพิ่มสูงขึ้นจากมาตรการเปลี่ยนผ่านระบบพลังงานโลก Energy Transition ไปสู่โครงสร้างระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Infrastructures และได้รับการคาดหมายว่า ระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration, Grid-Scale Energy Storage ได้กลายเป็นกระแสหลักในระบบพลังงานของโลก Global Energy System ที่มุ่งไปสู่สังคมคาร์บอนต่ำ ลดการปล่อยคาร์บอนให้ไปสู่ศูนย์สุทธิ Net Zero ให้สำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ..
……………………………………
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Grid – Scale Storage | IEA :-
https://www.iea.org/energy-system/electricity/grid-scale-storage
Scaling up Global Grid – Scale Storage to 80GW / Year | Energy Post :-
https://energypost.eu/scaling-up-global-grid-scale-storage-to-80gw-year-it-was-16gw-in-2022
Energy Storage for the Grid | MIT :-
Climate Tech Explained: Grid – Scale Battery Storage | Financial Times :-
https://www.ft.com/content/7f8a1a4e-e5a9-4f18-9473-9f0c08e3dc76
The Global Utility – Scale Battery Storage Market Size | HTF Market Intelligence :-
https://www.linkedin.com/pulse/utility-scale-battery-storage-market-size-growth-outlook-bambal-ehx2f
Pumped Hydro Storage Market | GMI :-
https://www.gminsights.com/industry-analysis/pumped-hydro-storage-market
Long – Duration Energy Storage Technologies :-
https://photos.app.goo.gl/pTBnnVx21uvVvZEV6
City – Sized Batteries & Batteries Power Station :-
https://photos.app.goo.gl/biWp3RbDwuWcyJfD8
Utility – Scale Energy Storage :-
