Long – Duration Energy Storage Technologies
ระบบจัดเก็บพลังงานที่สามารถทำงานได้ด้วยระยะเวลายาวนาน Long – Duration Energy Storage เพื่อให้สามารถกักเก็บพลังงานนำไปใช้ได้ครั้งละหลายเดือน เทียบกับเพียงไม่กี่วันที่ชุดแบตเตอรี่ดีที่สุดในปัจจุบันสามารถทำได้ ..
ความก้าวหน้าในส่วนนี้มีความสำคัญยิ่ง เพราะเทคโนโลยีเหล่านี้นั้น จะทำให้พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม หรือแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร ใช้งานได้จริงด้วยความเชื่อมั่นทุกเวลาในสถานที่ต่าง ๆ มากขึ้น ..
ระบบกริดไฟฟ้า หรือโครงข่ายระบบสายส่งคาร์บอนต่ำ Low – Carbon Grid ต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่สามารถสำรองกำลังไฟฟ้า หรือกักเก็บพลังงานไว้ และจ่ายพลังงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลายาวนานอย่างน้อย 100 ชั่วโมง หรือมากกว่า 4 วันเต็มขึ้นไปด้วยความมั่นใจ แต่มีเทคโนโลยีเพียงไม่กี่รูปแบบเท่านั้นที่ประสบความสำเร็จ .. ทั้งนี้ ระบบจัดเก็บพลังงานที่ผู้เขียนจะกล่าวถึงจากนี้ไปนั้น คือ รายการรูปแบบที่มีเดิมพันท้าทายที่สุดในปัจจุบัน ทั้งในแง่มุมทางเทคนิค และโอกาสทางธุรกิจสำหรับอนาคต ..
การจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาว Long – Duration Energy Storage คือ ศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับระบบพลังงานโลกซึ่งพลังแสงอาทิตย์ และพลังงานลม จะสามารถแสดงบทบาท และมีอิทธิพลเหนือการเพิ่มขึ้นของโรงไฟฟ้าใหม่ และค่อย ๆ แซงหน้าแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า .. อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ และแหล่งพลังงานลม ผลิตกำลังไฟฟ้าได้ในบางช่วงเวลาเท่านั้น .. ดังนั้น พวกเขาต้องการเทคโนโลยีเสริมเพื่อช่วยเติมช่องว่าง และชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนที่ให้ความจุเช่นนั้นได้ 99 % ในปัจจุบันมีราคาแพงมาก หากเราคิดเพียรพยายามที่จะยืดเวลาการทำงานเป็นหลายชั่วโมงให้ได้ ..
ปัญหา คือ ไม่มีรูปแบบใดเป็นผู้ชนะที่ชัดเจนสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว .. มันอาจคล้ายการท้าทายกฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์ ไปจนถึงความคิดทางวิทยาศาสตร์ในหลากหลายสาขา .. ทั้งนี้ ที่ผ่านมา รายการรูปแบบระบบจัดเก็บพลังงานที่ทำงานได้ด้วยระยะเวลายาวนานเหล่านี้ ผันผวนไปตามจังหวะของการล้มละลายทางธุรกิจ และการลงทุนครั้งใหม่ในตลาด จนเมื่อปัจจุบัน ขณะที่ความต้องการพวกมันในตลาดพลังงาน กำลังค่อย ๆ เพิ่มสูงขึ้นจากมาตรการเปลี่ยนผ่านระบบพลังงานโลก Energy Transition ไปสู่โครงสร้างระบบพลังงานสะอาด และได้รับการคาดหมายว่า มันจะกลายเป็นกระแสหลักระบบพลังงานของนานาชาติ มุ่งสู่สังคมคาร์บอนต่ำ ลดการปล่อยคาร์บอนให้ไปสู่ศูนย์สุทธิ Net Zero ..
‘การจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวกว่า Longer Duration Storage’ และบทบาทในอนาคตของระบบพลังงาน ..
เมื่อพูดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม คำถามทั่วไปที่ผู้คนถามกัน คือ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อลมไม่พัด และดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสง เช่น ช่วงเวลากลางคืน ..
คำตอบอยู่ในชุดแบตเตอรี่ และการจัดเก็บพลังงานในรูปแบบต่าง ๆ ..
การจัดเก็บพลังงาน มีความสำคัญต่อเป้าหมายของผู้คนในการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Transition เมื่อเราเพิ่มแหล่งพลังงานสะอาดลงในระบบสายส่งกริดไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อย ๆ เราก็สามารถลดความเสี่ยงของการหยุดชะงักโดยการเพิ่มความจุในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าบนระบบกริดที่มีระยะเวลาส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ทนนาน ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันยังมีความสำคัญต่อการสร้างไมโครกริดที่ชาญฉลาด และมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถทำงานแยกออกจากระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าหลักที่ใหญ่กว่าของประเทศ และปรับปรุงความยืดหยุ่นโดยรวมของระบบพลังงาน รวมทั้งช่วยให้เราสร้างแหล่งพลังงานรูปแบบ Stand Alone สำหรับอาคารแต่ละหลังได้อย่างมั่นใจ ..
ตัวอย่างเทคโนโลยีต้นแบบในสหรัฐฯ .. กระทรวงพลังงานมีส่วนร่วมในการวิจัย และพัฒนาการจัดเก็บพลังงานมานานหลายทศวรรษด้วยการลงทุน และการริเริ่มอย่างต่อเนื่อง เช่น โครงการ Energy Storage Grand Challenge ของ US DOE ซึ่งใช้ความสามารถในการวิจัยอย่างกว้างขวางของ DOE National Laboratories, มหาวิทยาลัย และภาคอุตสาหกรรมเอกชน .. ด้วยแรงขับเคลื่อนของนโยบายภาครัฐ พวกเขาได้ทำให้เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานมีราคาถูกลง และมีความพร้อมในเชิงพาณิชย์มากขึ้น ส่วนหนึ่งจากความพยายามที่ทำให้ต้นทุนของชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนลดลงจาก 900 เหรียญสหรัฐฯ / KWh ในปี 2554 เหลือน้อยกว่า 140 เหรียญสหรัฐฯ / KWh ในปี 2563 ..
พวกเขากำลังมองหาการสร้างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปีต่อ ๆ ไปด้วย โดยเฉพาะ การจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวกว่าบนโครงข่ายระบบสายส่งในลักษณะ Grid Scale Long Duration Energy Storage ซึ่งมันเป็นประเด็นที่ท้าทายไปสู่อนาคตอย่างยิ่งจากนี้ไป ..
ในเดือนมีนาคม 2564 ที่ผ่านมา US DOE ได้ประกาศขั้นตอนแรกสู่การสร้าง Grid Storage Launchpad : GSL มูลค่า 75 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ Pacific Northwest National Laboratory : PNNL ในเมืองริชแลนด์ รัฐวอชิงตัน ซึ่งจะแล้วเสร็จภายในปี 2568 ซึ่งหมายรวมถึงห้องปฏิบัติการวิจัยอีก 30 แห่ง โดยบางแห่งจะใช้เป็นสถานที่ทดสอบสำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้ารูปแบบใหม่ ๆ ..
ด้วยมูลค่าการลงทุนภาครัฐ 119 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่บนระบบกริดไฟฟ้า Grid Scale Energy Storage ซึ่งรวมไว้อยู่ในคำของบประมาณสำหรับสำนักงานการไฟฟ้าประจำปีงบประมาณ 2565 ของประธานาธิบดีสหรัฐฯ ด้วยความมุ่งมั่นที่จะทำงานเพื่อพัฒนา และสาธิตเทคโนโลยีใหม่ ๆ สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานที่ทนยาว ในขณะที่การแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับการวางแผน การปรับขนาด ตำแหน่ง การประเมินมูลค่า และประเด็นทางสังคม รวมทั้งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เป้าหมายของพวกเขา คือ ทำให้สหรัฐฯ กลายเป็นผู้นำในการพัฒนา และผลิตระบบจัดเก็บพลังงานทั่วโลก ..
และด้วยวาระ Build Back Better ของประธานาธิบดี Biden นั้น ถือเป็นแรงผลักสำคัญประการหนึ่งที่จะทำให้สหรัฐฯ สามารถทุ่มเทความพยายามมากยิ่งขึ้นอีกในการค้นคว้า พัฒนา และปรับใช้ชุดแบตเตอรี่ และการจัดเก็บพลังงานในระดับกริดไฟฟ้า Grid Scale Energy Storage .. ทั้งนี้ Bipartisan Infrastructure Framework จะเปิดตัวความมุ่งมั่นของทุกภาคส่วนในการอัพเกรดระบบส่งกำลัง และการปรับปรุงร่างกฎหมายสำคัญที่อาจกระทบต่อโอกาสทางธุรกิจของภาคเอกชน รวมถึงการลงทุนที่สำคัญในเทคโนโลยีพลังงานสะอาดที่หลากหลายยิ่งขึ้น ..
สหรัฐฯ เชื่อมั่นว่า ความเฉลียวฉลาดของนักวิทยาศาสตร์ นักวิจัยของ Department of Energy และความชาญฉลาดของผู้ประกอบการในสหรัฐฯ จะสามารถทำลายขีดจำกัดของวันนี้เกี่ยวกับการจัดเก็บพลังงานขนาดกริดด้วยระยะเวลาทนยาวกว่า Longer Duration Storage ได้ ส่งผลถึงความเป็นไปได้ในการก่อสร้างระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวรูปแบบใหม่ ๆ บนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าที่จะขับเคลื่อนเศรษฐกิจพลังงานสะอาดให้บรรลุผลสำเร็จตามนโยบายของประธานาธิบดี ไปสู่เป้าหมายการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สุทธิ Net Zero ได้สำเร็จภายในปี 2593 ในที่สุด ..
เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวที่มีแนวโน้มมากสุดที่ยังเหลืออยู่ ..
โครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าคาร์บอนต่ำ ต้องการระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวกว่า Longer – Duration Storage แต่มีเทคโนโลยีเพียงไม่กี่ประเภทเท่านั้น ที่ประสบความสำเร็จในระดับขนาดที่ตรงตามความต้องการ และนี่คือรายการที่มีเดิมพันท้าทายที่สุดในปัจจุบัน ..
ตัวเลือกมากมายในทางเทคนิค “ใช้งานได้” อย่างเดียวอาจยังไม่พอ คำถาม คือ พวกเขาต้องทำงานกับจุดราคาคุ้มทุนที่ยอมรับได้ และวัฏจักรการพัฒนาทางธุรกิจให้เอกชนคงอยู่ได้นานพอที่จะพิสูจน์ความสำเร็จให้ได้จริง .. ทั้งนี้ ขั้นตอนสุดท้ายนั้นเป็นเรื่องยากสำหรับบริษัทเอกชนต่าง ๆ ที่จะดำเนินการได้โดยปราศจากการอุดหนุนจากภาครัฐ ตราบเท่าที่ผ่านมาในปีก่อน ๆ แทบไม่มีระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวบนโครงข่ายระบบสายส่งใด ๆ นอกจากระบบสูบกลับไฟฟ้าพลังน้ำ และระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้าเท่านั้นที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ ..
ในที่สุด สถานการณ์กำลังเริ่มเปลี่ยนไปด้วยสองแนวโน้มที่เชื่อมโยงกัน ประการแรก พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม กำลังแข่งขันกันอย่างมีประสิทธิภาพในการเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าในสหรัฐฯ และประเทศที่พัฒนาแล้วอื่น ๆ .. การเพิ่มจำนวนทรัพยากรเหล่านี้ สร้างแรงผลักในการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวในสถานที่ที่มีลมแรง และแสงแดดเข้มข้น .. ตลาดช่วงแรก ๆ ที่น่าดึงดูดใจเป็นพิเศษ คือ ตลาดจัดเก็บพลังงานสำหรับพื้นที่ห่างไกล เขาสูง ชนบท หรือบนเกาะ ซึ่งแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน และระบบจัดเก็บพลังงาน สามารถแซงหน้าราคาน้ำมันดีเซลที่นำเข้าได้อย่างชัดเจน ..
ประการที่สอง จากความสำเร็จนี้ บริษัทสาธารณูปโภคหลายแห่ง ภาครัฐ เอกชน และประเทศต่าง ๆ กำลังเพิ่มเป้าหมายด้านพลังงานสะอาด และให้คำมั่นว่าจะใช้พลังงานสะอาดที่ปราศจากคาร์บอน 100 % อย่างเป็นทางการแล้ว จึงต้องเริ่มคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับวิธีเปลี่ยนโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งในปัจจุบันมีการจัดหาแหล่งพลังงานทดแทนที่ยืดหยุ่น เพื่อรองรับการขึ้นลง ผันแปรของพลังงานหมุนเวียน นโยบายเหล่านี้ มักจะมีการอุดหนุนเงินทุนจากงบประมาณของภาครัฐสำหรับการพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาด และรวมถึงการจัดวางระบบกักเก็บพลังงานไว้พร้อมด้วย แต่ก็ถือได้ว่าเป็นเครื่องมือในการสร้างตลาดสำหรับประเภทสินทรัพย์สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวด้วยเช่นกัน ..
ระบบพลังน้ำสูบกลับด้วยปั๊มไฮโดร Pumped Hydro หรือ Pumped Storage Hydropower ..
การออกแบบที่ทันสมัยสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งด้วยระบบสูบกลับบนแหล่งน้ำขนาดใหญ่ในช่วงกลางศตวรรษกำลังมาแรงอีกครั้ง แนวความคิดที่ใช้แรงโน้มถ่วงรูปแบบนี้ จะช่วยเคลื่อนย้ายน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่อยู่ต่ำไปเก็บไว้ยังอ่างเก็บน้ำที่สูงกว่าด้วยพลังงานส่วนเหลือเกิน ซึ่งน้ำด้านบนจะถูกปล่อยให้ไหลลงมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อต้องการ หรือจำเป็น สิ่งนี้เกิดขึ้นก่อนความมั่งคั่งของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery และยังคงให้พื้นที่จัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งกริดไฟฟ้าของสหรัฐฯ ประมาณ 95 % ตามข้อมูลของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ..
เมื่อก่อสร้างแล้วเสร็จ ระบบเหล่านี้จะมีต้นทุนการจัดเก็บพลังงานที่ต่ำมาก และสามารถสะสมพลังงานปริมาณมหาศาลเก็บไว้ได้อย่างแท้จริง เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ปัญหา คือ มันยากมากที่จะก่อสร้างแหล่งกักเก็บพลังน้ำแห่งใหม่บนพื้นที่สูง เนื่องจากผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้แหล่งน้ำขนาดใหญ่ และความยากลำบากในการดำเนินโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่โดยทั่วไปนั่นเอง ..
ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยพลังน้ำแบบสูบกลับ มุ่งเน้นไปที่อ่างเก็บน้ำที่แยกตัวออกไปไม่ให้กระทบต่อระบบนิเวศของแม่น้ำ สิ่งนี้ทำให้การอนุญาตง่ายขึ้น แต่โครงการยังคงเผชิญกับระยะเวลาการพัฒนาที่ยาวนานกว่าทศวรรษ และต้นทุนเริ่มต้นสูงพร้อมกับภาษีหลายพันล้านเหรียญสหรัฐฯ ที่แพงลิ่ว ..
อย่างไรก็ตาม โครงการลักษณะที่กล่าวจำนวนหนึ่งกำลังเดินหน้าไป ตัวอย่างในสหรัฐฯ เช่น โครงการ Gordon Butte ขนาด 400 MW ใน Montana ได้รับใบอนุญาต และการสนับสนุนทางการเงิน .. Eagle Mountain ขนาด 1,300 MW ใน California ได้รับใบอนุญาตจากรัฐบาลกลางในการก่อสร้าง และการสนับสนุนจาก NextEra Energy และยูทิลิตี้ Dominion Energy มันทำงานด้วยระบบสูบกลับขนาด 800 MW จ่ายกำลังไฟฟ้าระยะเวลาต่อเนื่อง 10 ชั่วโมงได้อย่างสบาย ในเวอร์จิเนียตะวันตกเฉียงใต้ Southwestern Virginia ..
การเพิ่มขึ้นของพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ได้บังคับให้ระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวมีรูปลักษณ์ใหม่ด้วยเทคโนโลยีเก่านี้ กลับมาแสดงบทบาทสำคัญอีกครั้ง .. พวกมันเปรียบเสมือนแบตเตอรี่ระบบสูบน้ำกลับบนแหล่งน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งกำลังเป็นที่นิยมไปทั่วโลกอีกครั้งโดยเฉพาะในประเทศกำลังพัฒนาจากนี้ไป ..
หินบล็อกซ้อน Stacked Blocks หรือ Stacked Concrete Blocks Energy Storage ..
แทนที่จะใช้ชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้า หรือระบบสูบน้ำกลับ .. ยังมีอีกแนวคิดใหม่ที่น่าสนใจ ได้แก่ การจัดเก็บพลังงานส่วนเกินไว้โดยทำให้ปั้นจั่น Cranes หกแขนทำงานอัตโนมัติเพื่อยกซ้อนวางท่อนเหล็ก หรือเสาหินขนาด 35 เมตริกตันที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์จำนวนหลายพันชิ้นลงในหอคอยที่มีลักษณะคล้ายบาเบลเพื่อจัดเก็บพลังงาน แล้ววางพวกมันลงอีกครั้งเมื่อต้องการปล่อยพลังงานออกมา ..
นั่นเป็นคำถามที่ท้าทายโดยการเริ่มต้นจาก Energy Vault ซึ่งเป็นบริษัทลูกของผู้ประกอบการซอฟต์แวร์ Bill Gross ‘Idealab Incubator ..
แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการทำซ้ำในการจัดเก็บแรงโน้มถ่วงของพลังน้ำ แต่ปรับให้เข้ากับความหลากหลายทางภูมิศาสตร์ที่มากขึ้น และเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดที่อธิบายไว้ข้างต้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เติบโตเต็มที่ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น Machine Vision, Concrete Fabrication, ปั้นจั่น Cranes และส่วนผสมสำหรับการจัดเก็บพลังงานบนระบบกริดที่เป็นต้นฉบับทั้งหมด ..
วิสัยทัศน์ดังกล่าวทำให้เกิดการลงทุนครั้งใหญ่ที่สุดในการเริ่มต้นเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลแบบอยู่กับที่ 110 ล้านเหรียญสหรัฐฯ จาก SoftBank เมื่อปีที่ผ่านมา และ Tata Power ได้ลงทะเบียนเพื่อติดตั้งระบบจัดเก็บกำลังไฟฟ้าขนาด 35 MWh ในช่วงต้นปี 2562 ซึ่งส่งสัญญาณถึงความสนใจจากลูกค้าที่จริงจัง ..
หากระบบลักษณะนี้เริ่มทำงาน Energy Vault ชี้ว่า การใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเทคโนโลยีใหม่ทั้งหมดในพื้นที่นี้ และในภาคอุตสาหกรรมที่มีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากแนวทางปฏิบัติมาตรฐานเดิม อาจทำให้ลูกค้า และนักลงทุนตกใจกลัว .. บริษัท Energy Vault จึงมีภาระในการสร้างความไว้วางใจให้มากขึ้นเพื่อให้เกิดความมั่นใจไปพร้อมด้วย ..
การจัดเก็บพลังงานรูปแบบอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage or Cryogenic Energy Storage ..
Highview Power ไม่ถือว่าตัวเองเป็นสตาร์ทอัพอีกต่อไป หลังจาก 15 ปีแห่งการพัฒนาเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage .. บริษัทเอกชนในอังกฤษแห่งนี้ ได้เปลี่ยนจากการดำเนินงานนำร่องไปสู่การพัฒนาธุรกิจด้วยโรงงานขนาดใหญ่ ..
ระบบจัดเก็บพลังงานของบริษัท Highview จะทำให้อากาศเย็นลงกลายเป็นของเหลว และกักเก็บไว้ในถังแรงดันสูงเหนือพื้นดิน อุปกรณ์บีบอัด และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามาจากห่วงโซ่อุปทานที่มีอยู่ในภาคอุตสาหกรรมที่เติบโตมาก่อนแล้ว นวัตกรรมทางเทคโนโลยีนี้ ใช้สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าที่ทนยาวกว่า ..
Render of a Highview LAES plant .. The air is cleaned, liquefied in the tower, and stored in the white tanks .. The blue tanks hold waste cold which is reused in the liquefaction process | Credit : Highview Power
ผู้บริหารของ Highview ตระหนักดีว่า พวกเขาจำเป็นต้องจัดหาเงินทุนด้วยตนเองสำหรับโครงการแรกเริ่มเพื่อแสดงให้ตลาดเห็นว่าพวกมันทำงานได้เป็นอย่างดี .. พวกเขาระดมทุนกว่า 46 ล้านเหรียญสหรัฐฯ จาก Sumitomo Heavy Industries ในเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมาเพื่อทำสิ่งที่พวกเขาเชื่อมั่น ..
อากาศจะเปลี่ยนเป็นของเหลวเมื่อทำให้เย็นลงที่ -196°C หรือ -320˚F และสามารถจัดเก็บในภาชนะฉนวนแรงดันต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ การสัมผัสกับอุณหภูมิแวดล้อมทำให้เกิดการแปรสภาพกลับมาเป็นแก๊สอย่างรวดเร็วด้วยปริมาตรเพิ่มขึ้น 700 เท่า ซึ่งกระบวนการนี้จะถูกนำไปใช้ขับเคลื่อน และหมุนกังหันใบพัดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องมีการเผาไหม้ใด ๆ ต่อไป .. ทั้งนี้ พวกมัน คือ เทคโนโลยีที่สามารถส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องยาวนาน Long Duration Energy Storage Technology ตั้งแต่ 4 ชั่วโมง ไปจนถึง 4 สัปดาห์ ในครั้งเดียวได้อย่างมั่นใจ ..
อากาศอัดใต้ดิน Underground Compressed Air หรือ Compressed Air Energy Storage : CAES ..
มนุษย์กักเก็บพลังงานไว้ในถ้ำใต้ดินมานานหลายทศวรรษ โดยโรงงานแห่งหนึ่งในเมืองฮันทอร์ฟ ประเทศเยอรมนี Huntorf, Germany ก่อตั้งเมื่อปี 2521 และโรงงานแมคอินทอชในรัฐแอละแบมา Alabama’s McIntosh Plant เปิดดำเนินการในปี 2534 แต่โครงการบุกเบิกเหล่านี้ กลับไม่ก่อให้เกิดกระแสความนิยม .. บริษัทสตาร์ทอัพหลายรายได้ใช้พยายามมาหลายครั้งแล้ว แต่ก็ล้มเหลวในการปรับปรุงเทคนิคการจัดเก็บพลังงานลักษณะนี้ ..
แนวคิดพื้นฐาน คือ การใช้กำลังไฟฟ้าส่วนเกินเพื่อสูบลมอัดไปเก็บไว้ชั้นใต้ดินที่เหมาะสม ซึ่งพวกมันจะทำหน้าที่เหมือนถังเก็บอากาศความดันสูงขนาดใหญ่ การปล่อยอากาศที่มีแรงดันสูงออกมาจะทำให้โรงงานสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ใหม่เมื่อต้องการได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน ..
แต่ไม่ใช่ทุกครัวเรือนที่จะมีโดมเกลือที่มีโครงสร้างเป็นเลิศในสวนหลังบ้านของตัวเอง .. บริษัท Hydrostor ของแคนาดาใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป .. พวกเขาสูบลมอัดอากาศเข้าไปในถ้ำที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ หรือในถ้ำที่มีอยู่ก่อนแล้ว เช่น ปล่องเหมืองที่ถูกทิ้งร้าง และการใช้น้ำเพื่อรักษาแรงดัน น้ำทำให้สิ่งต่าง ๆ อยู่ในแรงดันคงที่ และอนุญาตให้ใช้โพรงที่เล็กกว่าปกติในเทคนิคดั้งเดิม เป้าหมาย คือ การปลดปล่อยการจัดเก็บอากาศอัด Compressed Air จากข้อจำกัดทางธรณีวิทยาที่รั้งไว้ ในขณะเดียวกันก็ลดความเสี่ยงด้านเทคโนโลยีด้วยอุปกรณ์จากภาคอุตสาหกรรมอื่นที่มีอยู่แล้ว ..
Hydrostor มีระบบธุรกิจในแคนาดา และกำลังปิดระบบสาธิตทดลองในออสเตรเลีย ในฤดูใบไม้ร่วงที่แล้วเพื่อเดินหน้าธุรกิจจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งรูปแบบทนยาวนี้อย่างจริงจังต่อไป พวกเขาได้ระดมเงินอีก 37 ล้านเหรียญสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาท่อส่งอากาศอัดความดันสูงที่ก้าวหน้า และปลอดภัยกว่าอีกด้วย ..
Compressed Air Energy Storage : CAES เป็นโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงานรูปแบบอากาศอัดที่มีระยะเวลายาวนาน ไม่มีการคายประจุ และคุ้มค่า ซึ่งสามารถจัดวางได้อย่างยืดหยุ่น ณ ตำแหน่งของโครงข่ายไฟฟ้าแรงสูงที่ต้องการการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว และส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าขนาดหลายร้อย MW ได้ต่อเนื่อง 4 ถึง 24 ชั่วโมงขึ้นไป ..
Hydrostor มีโครงการต่าง ๆ ที่กำลังดำเนินการอยู่ หรืออยู่ระหว่างการพัฒนา รวมทั้งท่อส่งโครงการ CAES ขนาดใหญ่ซึ่งมีศักยภาพในการปรับใช้มากกว่า 6 GW และ 65+ GWh ในสหรัฐฯ แคนาดา ชิลี และออสเตรเลีย พร้อมศักยภาพโครงการระดับโลกที่มีนัยสำคัญ ในตลาดอื่น ๆ อีกมากมายด้วย ..
ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Battery หรือ Redox Flow Battery และเซลล์ไฟฟ้าเคมีโลหะอากาศ Metal – Air Electrochemical Cell ..
ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries และเซลล์ไฟฟ้าเคมีโลหะอากาศ Metal – Air Electrochemical Cell รุ่นล่าสุด ได้รับการพิจารณาว่ามีแนวโน้มที่ดี ตราบเท่าที่ผู้คนยังนิยมเลือกที่จะใช้ระบบจัดเก็บพลังงานที่มีระยะเวลานานด้วยชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้า หรือเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cell แต่พวกมันเองก็มิได้ให้ข้อได้เปรียบในตลาดเชิงพาณิชย์มากนัก ..
บริษัทฯ ประกอบธุรกิจ Flow Battery Company รูปแบบมาตรฐาน หลายบริษัทฯ กำลังล้มละลาย แต่ก็ยังมีอีกหลายบริษัทฯ ที่มุ่งมั่นที่จะปรับใช้ Flow Battery ในระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ต่อไป เนื่องจากกระแสความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่ทนยาวสำหรับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนที่กำลังเพิ่มขึ้นด้วยต้นทุนที่กำลังลดลง ..
นักวิทยาศาสตร์ Flow Battery จำนวนมากก็เช่นกัน ส่วนใหญ่ยังคงเชื่อมั่นต่อเทคโนโลยีเหล่านี้ ซึ่งจะหมุนเวียนอิเล็กโทรไลท์เหลว หรือใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์ผ่านการไหลของอากาศ เพื่อเก็บประจุ หรือคายประจุอิเล็กตรอนผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์ Redox Reaction ซึ่งมีแนวโน้มกำลังทำตลาดได้มากขึ้น เช่น ชุดแบตเตอรี่ไหลวาเนเดียม Vanadium Flow Batteries และชุดแบตเตอรี่เหล็กอากาศ Iron Air Batteries เป็นต้น
บริษัท ESS ยังคงดำเนินการก่อสร้างโครงการจัดเก็บพลังงานระดับสาธารณูปโภคขนาดใหญ่โครงการแรก สามารถระดมทุนได้อีก 30 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในเดือนพฤศจิกายนปีที่ผ่านมาจากความแข็งแกร่งของเทคโนโลยีเหล่านี้ด้วยการประยุกต์ใช้ธาตุเหล็ก และสนิมเหล็ก หรือโลหะอื่นอีกหลายตัว .. ความภาคภูมิใจในการใช้วัสดุโลหะราคาถูก และอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ Redox Reaction ซึ่งต่างไปจาก Vanadium Flow Batteries ที่ราคาสูงแต่ได้รับความนิยมในตลาดมาก่อนเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ..
Avalon Batteries ซึ่งเป็นผู้ผลิต Vanadium Flow Batteries ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในแง่ของจำนวนระบบจัดเก็บพลังงานที่ปรับใช้ พบวิธีแก้ไขปัญหาความท้าทายด้านต้นทุนวัสดุ .. ข้อตกลงสำหรับการเช่าวาเนเดียมจากบริษัทเหมืองแร่ ซึ่งต้องการเห็นตลาดใหม่สำหรับผลิตภัณฑ์ของตน ด้วยระบบการผลิตแบบเบ็ดเสร็จจำนวนมากในโรงงาน Avalon ได้จัดส่งชุดแบตเตอรี่โฟลว์ Flow Battery Packs จำนวน 160 ชุดสำหรับระบบสาธารณูปโภค .. ระบบจัดเก็บพลังงานเหล่านี้ยังไม่ใช่ระบบที่มีระยะเวลาทนยาวเท่าไรนัก แต่สามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนในวงจรชีวิตในแอปพลิเคชันที่มีปริมาณงานสูงได้ ..
จากจุดแข็งดังกล่าว Avalon ได้เข้าควบรวมกิจการบริษัท RedT แห่งสหราชอาณาจักรเมื่อเร็ว ๆ นี้ ซึ่งบริษัทฯ ดังกล่าวคิดค้นนวัตกรรมในเชิงพาณิชย์ที่ยอดเยี่ยมแต่ได้รับผลกระทบจากราคาหุ้นที่ตกต่ำเรื้อรัง และความต้องการเงินทุนเพิ่มเติมที่ใกล้เข้ามา ..
ข้อตกลงดังกล่าวนำมาซึ่งการลงทุนใหม่ ๆ และถือเป็นการพัฒนาในเชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญสำหรับภาคธุรกิจจัดเก็บพลังงานที่ทนยาวกว่า โดยแสดงให้เห็นว่า กิจกรรมการควบรวมกิจการ Mergers & Acquisitions : M&A ในธุรกิจการผลิตแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries สามารถเกิดขึ้น ซึ่งส่งผลดีต่อความเชื่อมั่นทางธุรกิจด้วยต้นทุนที่ลดลงได้อย่างมั่นคงจากนี้ไป ..
ตลาดจัดเก็บพลังงานระดับกริดบนระบบสายส่งทั่วโลก Global Market for Grid – Scale Energy Storage ..
ตลาดโลกสำหรับเทคโนโลยีการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าขนาดกริด Grid – Scale Electricity Storage บนโครงข่ายระบบสายส่ง ได้รับการคาดหมายว่า จะเติบโตจาก 2.11 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2562 เพิ่มขึ้นเป็น 10.51 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการจัดเก็บไฟฟ้าขนาดกริด Grid – Scale Electricity Storage ทั่วโลกที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 15.7 % ในช่วงเวลาที่คาดการณ์ ปี 2563 – 2573 ..
อย่างไรก็ตาม การคาดหมายอัตราการเติบโตต่อปีของตลาดจัดเก็บไฟฟ้าขนาดกริด Grid Scale ที่กล่าวถึงด้านบนนี้ อาจยังไม่ครอบคลุมระบบกักเก็บพลังงานรูปแบบทนยาวนานจริงทั้งหมดได้ ส่วนใหญ่จะเน้นไปที่ระบบสูบกลับไฟฟ้าพลังน้ำ Pumped Hydroelectric, การจัดเก็บพลังงานกล Mechanical Energy Storage, แบตเตอรี่ไหล Flow Redox Battery, แบตเตอรี่โลหะอากาศ Iron or Metal – Air Battery และการจัดเก็บพลังงานอัดอากาศ Compressed Air Energy Storage เท่านั้น มิได้ผนวกเทคโนโลยีนิวเคลียร์ Nuclear Technology และเทคโนโลยีไฮโดรเจน Hydrogen Technology หรือเทคโนโลยี Power to X Technology ซึ่งมีศักยภาพในการสำรองพลังงานสะอาดสีเขียวในอนาคตได้อย่างยอดเยี่ยมเช่นกันไว้ด้วย ..
ทั้งนี้ Market Research Future : MRFR คาดหมายว่า ตลาดทั่วโลกสำหรับการจัดเก็บไฟฟ้าพลังน้ำระบบสูบกลับ Pumped Hydroelectric Storage จะเพิ่มขึ้นอยู่ที่ CAGR 5.01 % จนถึงปี 2570 .. อย่างไรก็ตาม ภาพรวมตลาดการจัดเก็บพลังงานกล Mechanical Energy Storage ทั่วโลก ซึ่งรวมระบบสูบกลับไฟฟ้าพลังน้ำไว้ด้วยนั้น คาดว่า จะเติบโตขึ้นมากกว่า 58.27 GW ในช่วงปี 2563 – 2568 อยู่ที่ค่า CAGR 6 % ..
นอกจากนี้ Visiongain Research Inc. คาดหมายไว้ว่า ตลาดการจัดเก็บพลังงานอัดอากาศทั่วโลก Global Compressed Air Energy Storage Market ปัจจุบันมีมูลค่าประมาณ 995 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ด้วยอัตราเติบโตอยู่ที่ CAGR 18.5 % จนถึงปี 2574 ซึ่งแม้ว่าปริมาณความจุการจัดเก็บพลังงานโดยภาพรวมจะเทียบไม่ได้กับระบบสูบกลับไฟฟ้าพลังน้ำ แต่อัตราเติบโตขนาดธุรกิจจากนี้ไปดูน่าสนใจอย่างมาก ..
รายงานล่าสุดโดย Evolve Business Intelligence เกี่ยวกับ Redox Flow Battery Market ให้การประเมินอย่างละเอียดของขนาดตลาด และการคาดการณ์ตั้งแต่ปี 2563 – 2571 ขนาดตลาด Redox Flow Battery ทั่วโลก ซึ่งหมายรวมตลาดแบตเตอรี่โลหะอากาศ Metal – Air Battery ไว้ด้วยแล้ว ได้รับการคาดหมายว่า พวกมันจะพุ่งสูงแตะระดับมากกว่า 1,200 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2571 ด้วยอัตราเติบโตอยู่ที่ค่า CAGR 16.2 % ในช่วงคาดการณ์ ปี 2564 – 2571 ..
ปัจจัยขับเคลื่อนหลักสำหรับการเติบโตของตลาด Redox Flow Battery ทั่วโลก คือ การปรับปรุงเทคโนโลยีด้วยวัสดุต้นทุนต่ำที่มีปริมาณสำรองในธรรมชาติจำนวนมาก ความกระตือรือร้นที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน และความต้องการข้อไขการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนรูปแบบทนยาวกว่าที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ..
สรุปส่งท้าย ..
การประยุกต์ใช้ พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน หรือ Renewable Energy ของมนุษยชาติทั่วโลก เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และสามารถเติบโตต่อเนื่องได้ถึง 50 % ของการบริโภคพลังงานทั้งหมด ในอีกห้าปีข้างหน้า .. แนวโน้มการเติบโตของพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนที่เป็นกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ Solar PV เพียงอย่างเดียว ได้รับการคาดหมายว่า กำลังการผลิตกำลังไฟฟ้า Solar PV ที่ติดตั้งทั่วโลกทั้งหมด จะพุ่งทะลุผ่านเป้าหมายตามเกณฑ์พิจารณาที่ขนาด 900 GW ในปี 2564, 1.1 TW ในปี 2565, 1.3 TW ในปี 2566, 1.6 TW ในปี 2567 และ 1.8 TW ใน 2568 ..
แต่สิ่งหนึ่งที่ขัดขวางไม่ให้พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เข้ามาแทนที่แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยสิ้นเชิง คือ เรื่องของการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว .. เนื่องจากเราไม่สามารถพึ่งพาสภาพอากาศได้ตลอดเวลา เราจึงต้องการวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงานให้เพียงพอสำหรับเวลาที่ดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสง หรือลมไม่พัดแรง และเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นในกรณีเผชิญภัยธรรมชาติ ..
แม้ว่าชุดแบตเตอรี่ จะสามารถช่วยให้ระบบสายส่งกำลังไฟฟ้ารับมือได้ดีขึ้นในช่วงเวลาความต้องการสูงสุด แต่หากเราต้องเลิกใช้แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมด เราก็ต้องสร้างชุดแบตเตอรี่ที่สามารถเก็บพลังงานได้มากพอที่จะสามารถส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้แก่เมืองทั้งเมืองเป็นระยะเวลายาวนานขึ้นอีก .. แล้วเราจะบรรลุเป้าหมายนี้ได้อย่างไร และเรากำลังยืนอยู่ตรงไหนกับเทคโนโลยีในปัจจุบัน ยังเป็นที่สงสัย ..
ผู้คนต่างคุ้นเคยกับแบตเตอรี่ ตั้งแต่ AA ธรรมดา ๆ ที่ทำให้ TV Remotes และไฟฉายของเราทำงาน ไปจนถึงแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ที่จ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์พกพาของเรา .. พวกมัน คือ รูปแบบการจัดเก็บพลังงานที่สะดวกซึ่งเราใช้ทุกวัน .. พวกมันได้กลายเป็นส่วนสำคัญของชีวิตสมัยใหม่ และการพึ่งพาเทคโนโลยีนี้ จะเติบโตขึ้นอีกเมื่อเราเปลี่ยนผ่านไปสู่ยานยนต์ไฟฟ้า และยังคงมุ่งใช้ระบบพลังงานคาร์บอนต่ำ ..
ในขณะนี้ พลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Storage Hydropower เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งคิดเป็น 99 % ของความจุในการจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งทั่วโลก .. แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นสากลมากนัก เพราะเราสามารถสร้างเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำได้ในสถานที่เฉพาะเท่านั้น ขณะที่ เราต้องการโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวที่สามารถจัดวางไว้ได้ทุกที่ และปรับขนาดได้ตามความต้องการ และนั่นคือ ที่มาของความต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ประยุกต์ที่เหนือกว่า หรือ เทคโนโลยีจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวรูปแบบใหม่ ๆ นั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ยังห่างไกลจากราคาถูกแม้จะใช้ระบบการผลิตแบบมวลรวม Mass Production ซึ่งเป็นสิ่งที่เราจะต้องแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับระบบพลังงานในอนาคตของเรา .. และนั่นไม่ใช่ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียว .. การผลิตเซลล์เคมีไฟฟ้านับล้านเซลล์ที่จำเป็นระดับกริดบนระบบสายส่งนั้น ระบบการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าเป็นงานที่หนักหน่วง และผู้ผลิตต่างก็ดิ้นรนเพื่อรับมือกับความต้องการชุดแบตเตอรี่จากภาคส่วนอื่น ๆ ด้วย เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา และยานยนต์ไฟฟ้า ..
แต่ประเด็นสำคัญที่สุด ได้แก่ พวกมันสามารถทำงานได้ในระยะเวลาอันสั้นเท่านั้น จึงอาจไม่เหมาะเมื่อเราต้องการแบตเตอรี่ขนาดกริดไฟฟ้าบนโครงข่ายระบบสายส่งเพื่อคายประจุส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเป็นเวลา 10 ชั่วโมง หรือมากกว่านั้นเป็นวัน เป็นเดือนได้ด้วยกำลังไฟฟ้าสูงสุดต่อเนื่อง .. นอกจากนั้น ยังมีข้อกังวลเกี่ยวกับวัสดุบางอย่างที่ใช้ทำชุดแบตเตอรี่เหล่านี้ด้วย เช่น ลิเธี่ยม และโคบอลต์ .. ในบางพื้นที่ที่ปัญหาสิทธิมนุษยชนเป็นเรื่องสำคัญ ปัญหาเกี่ยวกับการทำเหมือง และยิ่งบริโภคพวกมันมากเท่าไหร่ ราคาก็อาจสูงขึ้นเช่นกัน นี่ยังไม่ได้ผนวกปัญหาปริมาณสำรองในธรรมชาติซึ่งคาดว่ามันจะหมดลงใน 10 – 15 ปีเท่านั้น ขณะที่การ Recycle นำกลับมาใช้ใหม่ก็ทำให้พวกมันมีราคาต้นทุนสูงขึ้นไปอีก ..
ผู้เชี่ยวชาญหลายคนมองว่า Flow Battery มีข้อดีหลายประการมากกว่าแบตเตอรี่ เช่น ลิเธี่ยมไอออน .. ตัวอย่างเช่น เมื่อต้องการพื้นที่จัดเก็บเพิ่มขึ้น ก็เพียงแค่เพิ่มขนาดของถังเก็บ และปริมาณของอิเล็กโทรไลต์ .. วิธีการแก้ปัญหาที่ง่ายกว่า และคุ้มค่ากว่าการต้องเพิ่มจำนวนเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูง .. พวกเขายังสามารถ ใช้งานได้นานขึ้นในแต่ละครั้งของการคายประจุ ซึ่งโดยทั่วไปประมาณ 10 – 12 ชั่วโมงต่อวัน โดยมีการเสื่อมสภาพน้อยมาก จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนส่วนใหญ่ รวมถึงระดับความปลอดภัยที่สูงขึ้นเนื่องจากไม่มีวัสดุที่ติดไฟได้ ..
อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ยังมีประเด็นเรื่องราคา เนื่องจากส่วนผสมหลายอย่างที่ใช้ทำสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั้นหายาก และมีราคาแพง รวมทั้งบางชนิดมีพิษสูง .. ราคาพวกมันอาจจะไม่ถูก แต่ Flow Battery ถูกมองว่า มีแนวโน้มสำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากสามารถดึงพลังงานปริมาณมากเมื่อมีแหล่งพลังงานเพียงพอมาเก็บไว้ก่อนได้ดี เช่น ในวันที่มีแดดจัด แล้วปล่อยเป็นกำลังไฟฟ้าเมื่อจำเป็นได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน ..
ตัวอย่างผู้เล่นรายใหม่ คือ Form Energy ซึ่งได้พัฒนาระบบแบตเตอรี่เหล็กอากาศ Iron Air Battery ขนาด 1 MW ที่รับประกันระยะเวลาในการจัดเก็บพลังงาน และส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ต่อเนื่อง 150 ชั่วโมง .. แน่นอนว่าวิธีที่พวกเขาใช้คือ ปฏิกิริยารีดอกซ์ Redox Reaction ของเหล็กกับสนิมเหล็กผ่านอากาศ .. ชนิดของสารละลาย “น้ำ – อากาศ” รวมทั้งสนิมเหล็กที่บริษัทฯ ใช้นั้น เป็นวัสดุที่มีราคาถูกที่สุด ปลอดภัยที่สุด และมีมากที่สุดในโลก ..
บริษัทได้ร่วมมือกับ Great River Energy ซึ่งเป็นบริษัทสาธารณูปโภคในรัฐมินนิโซตา ที่มองหาการเปลี่ยนจากการใช้พลังงานถ่านหินไปเป็นการใช้แหล่งพลังงานผสมผสานกับแหล่งพลังงานอื่นที่ส่วนใหญ่มาจากพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียนในพื้นที่ เพื่อดำเนินโครงการนำร่องโดยใช้นวัตกรรมใหม่ Iron Air Battery ของ Form Energy ซึ่งจะแล้วเสร็จภายในปี 2566 ..
ความสามารถในการจัดเก็บพลังงานปริมาณมาก และส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าออกไปด้วยระยะเวลาที่นานขึ้นนั้น มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากการพึ่งพาแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนของมนุษยชาติที่เพิ่มมากขึ้น แต่การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่สมบูรณ์แบบซึ่งช่วยให้เราทำเช่นนั้นได้ จะต้องดำเนินการให้เร็วกว่าที่เห็นในอดีต .. ใช้เวลาประมาณ 40 ปีกว่าที่แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนจะมาถึงขั้นที่เป็นอยู่ตอนนี้ แต่เราอาจไม่มีเวลาแบบนั้นที่จะรอให้เทคโนโลยีจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวขนาดกริดบนโครงข่ายระบบสายส่งเติบโตก้าวหน้าเต็มที่ ..
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะต้องใช้เวลาอยู่บ้าง การก้าวไปข้างหน้าอย่างมีนัยสำคัญ การเสร็จสิ้นขั้นตอนการพัฒนาสำคัญต่อไปควรจะทำให้ได้ในกรอบเวลาที่สั้นลงอีก ทั้งนี้ เทคโนโลยีที่ดีกว่าปัจจุบันสำหรับการจัดเก็บพลังงานรูปแบบยืนระยะที่ทนยาวกว่า Longer – Duration Energy Storage Technology ได้กลายเป็นเทคโนโลยีจำเป็นที่ขาดไม่ได้ .. มันหมายถึง ความท้าทาย และโอกาสที่น่าตื่นเต้น เพื่อไปสู่อนาคตระบบพลังงานโลกที่สะอาด และไร้ขีดจำกัดได้สำเร็จในที่สุด ..
คอลัมน์ Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Long – Duration Energy Storage to Support the Grid of the Future | US DOE :-
https://www.energy.gov/articles/long-duration-energy-storage-support-grid-future
Storing Energy in the Freezer: Long – Duration Thermal Storage Comes of Age | GTM :-
‘Longer – Duration Storage’ and its Role in the Future of Energy :-
Contenders: Long duration energy storage technologies, and who’s behind them :-
Thermal Energy Storage Outlook | IRENA :-
NREL Awarded $2.8 Million to Develop a Long – Duration Thermal Energy Storage Technology | NREL :-
How Pumped Hydro Storage Can Help Save The Planet | The Engineer :-
What is Pumped Hydro and How does it Work? | ARENA: Australian Renewable Energy Agency :-
Big Money Flows into Long – Duration Energy Storage | GreenBiz :-
https://www.greenbiz.com/article/big-money-flows-long-duration-energy-storage
DOE Invests $27 Million in Battery Storage Technology and to Increase Storage Access | US DOE :-
Iron Battery Breakthrough Could Eat Lithium’s Lunch | Bloomberg :-
Grid – Scale Battery Storage Technologies Market | Businesswire :-
Energy Storage Grand Challenge: Energy Storage Market Report | US DOE :-
https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/12/f81/Energy%20Storage%20Market%20Report%202020_0.pdf
Long – Duration Energy Storage Technologies :-
https://photos.app.goo.gl/pTBnnVx21uvVvZEV6
Iron Flow Battery Tech Shows Promise for Mid – Duration Energy Storage | PV Magazine :-
