Energy Storage : Key Factor for Future Sustainability
“…..การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage คือการกักเก็บพลังงานที่ผลิตในคราวเดียวไว้สำหรับการนำไปใช้ในภายหลัง เพื่อลดความไม่สมดุลระหว่างความต้องการพลังงาน Energy Demand และการผลิตพลังงาน Energy Production ..”
ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่งระยะทนยาว Long-Duration Grid-Scale Battery Energy Storage เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources สามารถทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ตกยุคไปได้อย่างเฉียบขาด ..
การถือกำเนิดของเทคโนโลยี “แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ Big Battery หรือระบบจัดเก็บพลังงานความจุสูงระยะทนยาว High Capacity & Long-Duration Energy Storage Systems” ทำให้การจัดการกับความท้าทายสำคัญสาหรับการใช้งานพลังงานสีเขียว Green Energy ที่ผันแปรไม่สม่ำเสมอของแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power Sources, พลังงานคลื่น Tidal Power Sources และพลังงานลม Wind Power Sources เป็นต้นนั้น เป็นไปได้ ..
การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage คือการกักเก็บพลังงานที่ผลิตในคราวเดียวไว้สำหรับการนำไปใช้ในภายหลัง เพื่อลดความไม่สมดุลระหว่างความต้องการพลังงาน Energy Demand และการผลิตพลังงาน Energy Production .. ชุดอุปกรณ์ที่ใช้จัดเก็บพลังงานโดยทั่วไป เรียกว่า เครื่องสะสมพลังงาน Accumulators หรือแบตเตอรี่ Batteries .. พลังงาน Energy มีหลากหลายรูปแบบ Multiple Forms ซึ่งจัดเก็บไว้ได้ด้วยวิธีที่ต่างกันไป เช่น การแผ่รังสี Radiation, สารเคมี Chemical, ศักย์โน้มถ่วง Gravitational Potential, ความต่างศักย์ไฟฟ้า Electrical Potential, ไฟฟ้า Electricity, อุณหภูมิที่สูงขึ้น Elevated Temperature, ความร้อนแฝง Latent Heat และพลังงานจลน์ Kinetic เป็นต้น .. การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage เกี่ยวข้องกับการแปลงพลังงานจากรูปแบบที่ยากต่อการจัดเก็บ Converting Energy from Forms that are Difficult to Store ไปเป็นรูปแบบที่สะดวกกว่า หรือสามารถจัดเก็บได้ในเชิงเศรษฐกิจ More Conveniently or Economically Storable Forms ..
เทคโนโลยีบางอย่าง Some Technologies ให้การจัดเก็บพลังงานในระยะสั้น Short-Term Energy Storage ในขณะที่มีเทคโนโลยีอีกมาก ที่สามารถจัดเก็บพลังงานไว้ได้ทนทานได้นานกว่ามาก Endure for Much Longer Energy Storage .. ปัจจุบันการจัดเก็บพลังงานจำนวนมาก ที่แสดงบทบาทหลักในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ จนถึงวันนี้ ได้แก่ เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ Hydroelectric Dams ทั้งแบบธรรมดา Conventional และไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydroelectricity .. การจัดเก็บพลังงานบนระบบกริดกำลังไฟฟ้า Grid Energy Storage คือ ชุดของวิธีการที่ใช้สำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะทนยาวภายในโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Large Scale Energy Storage within an Electrical Power Grid ..
ตัวอย่างทั่วไปของการจัดเก็บพลังงาน Common Examples of Energy Storage คือ แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ Rechargeable Batteries ซึ่งเก็บพลังงานเคมีที่สามารถแปลงเป็นกำลังไฟฟ้า เพื่อใช้งานโทรศัพท์มือถือได้ Electricity to Operate a Mobile Phones .. เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ Hydroelectric Dams ซึ่งเก็บพลังงานไว้ในอ่างเก็บน้ำเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง Reservoir as Gravitational Potential Energy และถังเก็บน้ำแข็ง Ice Storage Tanks ซึ่งเก็บน้ำแข็งที่แช่แข็งไว้ด้วยพลังงานที่ถูกกว่าในเวลากลางคืน เพื่อตอบสนองความต้องการทำความเย็นในเวลากลางวันสูงสุด Cheaper Energy at Night to Meet Peak Daytime Demand for Cooling ..
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen : H2 จากการอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ Electrolysis of Water : H2O คือ วิธีการที่ประหยัดกว่าในการจัดเก็บพลังงานทดแทนในระยะยาว Long-Term Renewable Energy Storage ในแง่ของรายจ่ายลงทุนมากกว่าไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydroelectricity หรือแบตเตอรี่ Batteries ที่ใช้จัดเก็บ .. เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels เช่น ถ่านหิน Coal, น้ำมันดิบ Crude Oil, ก๊าซธรรมชาติ Natural Gas และน้ำมันเบนซิน Gasoline เป็นต้นนั้น กักเก็บพลังงานไว้มาแต่โบราณหลายล้านปีที่ได้มาจากแสงแดดโดยสิ่งมีชีวิตซึ่งต่อมาเสียชีวิต ถูกฝังไว้ และเมื่อเวลาผ่านไปก็ถูกเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหล่านี้ .. อาหาร Food ซึ่งผลิตโดยกระบวนการเดียวกับเชื้อเพลิงฟอสซิล Same Process as Fossil Fuels นั้น เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่สะสมอยู่ในรูปทางเคมี Energy Stored in Chemical Form มาพร้อมด้วยเช่นกันนั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม หากกล่าวถึงในภาพกว้าง ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs คือระบบที่ใช้กักเก็บพลังงานไว้ในช่วงเวลาที่มีพลังงานส่วนเกินเหลือเฟือ และปล่อยคายพลังงานออกเมื่อจำเป็นสำหรับการใช้งาน .. ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs กลายเป็นประเด็นหัวข้อยอดนิยมสำหรับนวัตกรรมด้านพลังงาน Energy Innovations มาตั้งแต่ ปี 2566 และอนาคตจากนี้ไป เนื่องจากพวกมันช่วยอำนวยความสะดวกในการหลอมรวมแหล่งพลังงานหมุนเวียน Integration of Renewable Energy Sources, ส่งเสริมระบบพลังงานรูปแบบกระจายบนโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Promote the Decentralization of the Electrical Grid และมีความสำคัญยิ่งสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่กาลังจะกลายเป็นมาตรฐานสำหรับผู้บริโภค Becoming Standard for Consumers เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา Portable Electronic Devices และ e-Mobility เป็นต้น ..
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 ประเภทต่าง ๆ 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 คือวิธีกักเก็บพลังงานกล 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 กำลังค่อยๆ 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 เหรียญสหรัฐฯ ต่อ MWh และกำลังลดลงอีกจากนี้ไป .. นี่ยังไม่ได้นับรวมระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบอื่นๆ ที่น่าสนใจอีกมากมายด้วยซ้ำไป ..
การจัดเก็บพลังงานประสิทธิภาพสูง High Efficient Energy Storage ในปี 2567 และสำหรับอนาคตที่ยั่งยืนจากนี้ไป ..
การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีสำหรับอนาคตที่ยั่งยืน Technologies for Sustainable Future และการเลือกการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด Most Efficient Energy Storage ซึ่งเหมาะสมที่สุดในภูมิสังคมที่หลากหลายแตกต่างกันไปนั้น มีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิทัศน์พลังงาน Shaping the Energy Landscape .. ทั้งนี้ การนำเสนอรายการที่ครอบคลุม และการอภิปรายเกี่ยวกับคุณลักษณะข้อดี และแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง จะเป็นการเจาะลึกว่า ระบบจัดเก็บพลังงานเหล่านี้เชื่อมต่อกับพลังงานหมุนเวียนได้อย่างไร How These Energy Storage Systems Interface with Renewable Energy, ประโยชน์ที่พวกมันนำมา และวิธีที่อาจกำหนดอนาคตของการจัดเก็บพลังงาน Benefits They Bring, and How They Might Shape the Future of Energy Storage จากนี้ไป ..
นี่คือ ระบบและอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด Most Efficient Energy Storage Systems & Devices ในปี 2567 และสำหรับอนาคตที่ยั่งยืนจากนี้ไป ได้แก่ :-
ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries ..
ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries คือ หนึ่งในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดปัจจุบัน One of the Most Popular Energy Storage Technologies in Today’s Market .. ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries นั้น โดดเด่นในแง่ของความหนาแน่นของพลังงาน Energy Density และประสิทธิภาพการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Efficiency ทำให้พวกมันสามารถให้พลังงานกลับมาได้สูงอย่างน่าทึ่ง Remarkably High Return of Energy .. ขนาดของพวกมันกะทัดรัด Compact Size, น้ำหนักเบา Light Weight และอายุยืน Longevity ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronics, ยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles : EVs และระบบพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Systems .. อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่สำคัญของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries เช่น แนวโน้มความร้อนสูงเกิน Overheating และค่าใช้จ่ายสูง High Cost เป็นต้นนั้น ยังคงเป็นข้อกังวลที่เป็นอุปสรรคสำคัญอยู่ในปัจจุบัน ..
การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ..
วิธีการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage Methods กักเก็บพลังงานโดยการให้ความร้อน หรือระบายความร้อน ด้วยวัสดุที่เป็นสื่อการจัดเก็บ Storage Medium ซึ่งต่อมาถูกใช้สำหรับการผลิตพลังงาน หรือความร้อน / ความเย็น ตัวอย่างรวมถึง ระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ที่เป็นระบบสัมผัสด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Material : PCMs, ความร้อนแฝง Latent และเทอร์โมเคมี Thermochemical TES ซึ่งแต่ละวิธีการมีประสิทธิภาพ และการใช้งานที่แตกต่างกัน หมายถึง Thermal Energy Storage : TES สามารถทำงานได้ในระดับที่แตกต่างกัน ทำให้มีความยืดหยุ่น และเหมาะสำหรับการใช้งานตั้งแต่ในภาคอุตสาหกรรมไปจนถึงที่อยู่อาศัย ..
ระบบจัดเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage : PHS ..
ระบบไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydroelectricity หรือ Pumped Hydro Storage : PHS คือ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะทนยาว Large-Scale, Long-Duration Energy Storage Technology ซึ่งพลังงานจะถูกเก็บไว้ในแหล่งน้ำด้านบน ในช่วงเวลา และจังหวะของความต้องการไฟฟ้าต่ำ Low Electricity Demand .. พลังงานส่วนเกิน Excess Energy จะถูกนำไปใช้ในการสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำส่วนบน เมื่อความต้องการไฟฟ้าเพิ่มขึ้นน้ำที่เก็บไว้นี้จะถูกปล่อยออกมาเพื่อผลิตพลังงาน ประสิทธิภาพสูงของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage : PHS อยู่ที่ 70-85% ทำให้เป็นหนึ่งในโซลูชั่นข้อไขการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบัน One of the Most Efficient Large-Scale Energy Storage Solutions Currently Available ..
การจัดเก็บพลังงานอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage : LAES ..
การจัดเก็บพลังงานอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage : LAES จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโดยการระบายความร้อน และการทำให้อากาศกลายเป็นของเหลว Stores Electric Energy by Cooling & Liquifying Air จากนั้นจัดเก็บไว้ภายใต้ความกดดัน Storing it Under Pressure .. เมื่อต้องการใช้พลังงาน การเปลี่ยนแปลงความดัน จะทำให้อากาศเหลวขยายตัว และขับเคลื่อนกังหันใบพัด Liquified Air to Expand & Drive a Turbine เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า .. จัดเก็บพลังงานอากาศเหลว Liquid Air Energy Storage : LAES นั้น สามารถปรับขนาดได้ และมีศักยภาพการจัดเก็บพลังงานระยะยาว Long-Duration Energy Storage ได้โดยมีประสิทธิภาพไปกลับสูงแตะระดับ 60-70% Round Trip Efficiency ..
การจัดเก็บพลังงานอากาศอัด Compressed Air Energy Storage : CAES ..
เช่นเดียวกับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Hydro Storage : PHS การจัดเก็บพลังงานอากาศอัด Compressed Air Energy Storage : CAES ใช้กำลังไฟฟ้าส่วนเกินจุดสูงสุดเพื่อจัดเก็บพลังงานไว้ใช้ในภายหลัง .. อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้พลังงานจะใช้ในการบีบอัดอากาศ และเก็บไว้ใต้ดิน ตามความต้องการ อากาศอัดนี้จะถูกขยายไปหมุนกังหันใบพัดเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า .. แม้จะมีการตั้งค่าที่ซับซ้อน แต่ระบบจัดเก็บพลังงานอากาศอัด Compressed Air Energy Storage : CAES ก็มีประโยชน์ และข้อได้เปรียบหลายประการสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะยาว Large-Scale, Long-Duration Energy Storage Systems ด้วยประสิทธิภาพ อยู่ที่ประมาณ 40-70% Efficiencies ..
แบตเตอรี่ไหล Flow Batteries ..
แบตเตอรี่ไหล Flow Batteries ใช้หลักการของปฏิกิริยารีดักชัน และออกซิเดชัน Reduction & Oxidation Reactions เพื่อกักเก็บ และปล่อยคายพลังงาน .. ภาชนะเก็บพลังงาน Energy Storage Containers เหล่านี้ มีความโดดเด่นด้วยความสามารถในการจัดเก็บพลังงานไว้ได้เกือบไม่จำกัด Almost Unlimited Energy Storage .. การแยกส่วนพลังงาน และกำลังไฟฟ้า รวมทั้งอายุการใช้งานที่ยาวนาน แม้ว่าประสิทธิภาพในการไปกลับ Round-Trip Efficiency จะอยู่ที่เพียง 65-75% ซึ่งต่ำกว่าชุดแบตเตอรี่รูปแบบทั่วไปเล็กน้อย แต่อายุการใช้งานที่ยาวนาน Long Cycle Life และความสามารถในการปรับขนาด สำหรับการจัดเก็บบนระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Extensive Longevity & Scalability for Grid Storage ทำให้พวกมันให้ประสิทธิภาพที่โดดเด่นสำหรับการใช้งานบางประเภทได้อย่างยอดเยี่ยม ..
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ..
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen : H2 หรือที่รู้จักกันในชื่อ ไฮโดรเจนหมุนเวียน Renewable Hydrogen : H2 ถือเป็นโซลูชันข้อไขการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System : ESS Solution หมายถึงไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากกระบวนอิเล็กโทรลิซิส Hydrogen : H2 Produced through Electrolysis ที่ขับเคลื่อนโดยแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน Sustainable Energy Sources เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Power .. กระบวนการนี้ แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และออกซิเจน Oxygen : O2 โดยน้ำจะถูกเก็บไว้ และใช้ตามความจำเป็น .. พวกมันปล่อยคายก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์ Zero Greenhouse Gases และเมื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงจะปล่อยคายออกมาเพียงน้ำเท่านั้น .. ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen มีศักยภาพที่จะนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่เซลล์เชื้อเพลิงในยานพาหนะ Fuel Cells in Vehicles ไปจนถึงโซลูชันข้อไขการจัดเก็บพลังงานระดับสาธารณูปโภค Utility-Scale Energy Storage Solution .. ทั้งนี้เนื่องจากพวกมันสามารถผลิตขึ้นได้ในช่วงที่มีการผลิตพลังงานหมุนเวียนส่วนเกิน จึงช่วยแก้ไขปัญหาที่ไม่ต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..
การจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage ..
การจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage เป็นแบตเตอรี่พลังงานกล Mechanical Batteries ที่จัดเก็บพลังงานจลน์ Stores Kinetic Energy ไว้ในมวลที่หมุนได้ Rotating Mass .. มู่เล่ Flywheels จะหมุนอย่างรวดเร็ว และพลังงานจะถูกกักเก็บไว้ในระบบเป็นพลังงานในการหมุน Rotational Energy .. การจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage เป็นที่รู้จักในด้านประสิทธิภาพสูง High Efficiency, อายุการใช้งานยาวนาน Long Operational Life และความสามารถในการส่งจ่ายพลังงานได้อย่างรวดเร็ว Ability to Deliver Power Quickly .. โซลูชันข้อไขการจัดเก็บพลังงานนี้ แปลง และจัดเก็บพลังงานที่อาจสูญเปล่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ และฟังก์ชันหลักเกี่ยวข้องกับการปรับระดับโหลดเพื่อทำให้การส่งพลังงานราบรื่น .. มู่เล่ Flywheels ยังสามารถส่งจ่ายพลังงานที่เก็บไว้ได้ในทันทีทันใด ซึ่งเป็นประโยชน์ในกรณีที่ต้องใช้พลังงานทันที เช่น การใช้งานด้านคุณภาพกำลังไฟฟ้า Power Quality Applications และการรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายระบบไฟฟ้า Grid Stabilization เป็นต้น ..
ระบบส่งกำลังเป็นแก๊ส Power-to-Gas Systems : P2G ..
ระบบส่งกำลังเป็นก๊าซ Power-to-Gas Systems : P2G ถือเป็นอีกแนวทางการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่โดยการแปลงกำลังไฟฟ้าให้เป็นก๊าซ และจัดเก็บไว้ โดยปกติ คือ ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 หรือมีเทน Methane : CH4 ซึ่งสามารถกักเก็บไว้ในโครงข่ายระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติ Natural Gas Grids ที่มีอยู่ได้ .. พลังงานจะถูกเก็บไว้ในรูปของก๊าซ Energy is Stored in the Gas Form เพื่อนำมาใช้ในภายหลังเมื่อมีความต้องการกำลังไฟฟ้าส่วนเกินจากอุปทาน Demand for Electricity Exceeds the Supply .. ระบบส่งกำลังเป็นก๊าซ Power-to-Gas Systems : P2G มีประโยชน์อย่างมากต่อการจัดเก็บพลังงานด้วยความจุขนาดใหญ่ Large Capacity Energy Storage และความสามารถในการจัดเก็บพลังงานในระยะทนยาว Long-Duration Energy Storage Capabilities ..
ระบบจัดเก็บพลังงานแรงโน้มถ่วง Gravity Energy Storage Systems ..
ระบบจัดเก็บพลังงานแรงโน้มถ่วง Gravity Energy Storage Systems เป็นรูปแบบหนึ่งของการจัดเก็บพลังงานศักย์โน้มถ่วง Gravitational Potential Energy Storage โดยพื้นฐานแล้วทำงานบนหลักการกักเก็บพลังงานในวัตถุที่อยู่สูงเหนือพื้นดิน เมื่อมีพลังงานส่วนเกิน เช่น ในระหว่างวันที่มีพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานจะถูกนำมาใช้เพื่อยกวัตถุขนาดใหญ่ขึ้น เมื่อต้องการใช้พลังงาน วัตถุน้ำหนักมากเหล่านี้ จะถูกปล่อยให้ตกลงมา และพลังงานจลน์ Kinetic Energy ที่สร้างขึ้น จะถูกแปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้า Converted Back into Electrical Energy .. เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานขั้นสูงเหล่านี้ มีข้อได้เปรียบเนื่องจากสามารถกักเก็บพลังงานได้เป็นระยะเวลานานโดยมีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด Long Durations with Minimal Losses, มีข้อกำหนดในการบำรุงรักษาต่ำ Low Maintenance Requirements และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม Environmentally Friendly ..
แบตเตอรี่ตะกั่วกรด Lead – Acid Batteries ..
แบตเตอรี่ตะกั่วกรด Lead-Acid Batteries คือ แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่เก่าแก่ที่สุด ประกอบด้วยตะกั่ว Lead : 82Pb ขั้ว Anode และตะกั่วไดออกไซด์ Lead Dioxide ที่ขั้วแคโทด cathode โดยมีสารละลายกรดซัลฟิวริก Sulfuric Acid : H2SO4 ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ Electrolyte .. ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างส่วนประกอบเหล่านี้ ทำให้สามารถจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า Storage of Electrical Energy ได้เป็นอย่างดี .. พวกมัน มักถูกใช้ในยานพาหนะ และในระบบจัดเก็บพลังงานสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels และกังหันลม Wind Turbines แม้ว่าจะไม่มีประสิทธิภาพ หรือมีอายุการใช้งานยาวนานเท่ากับเทคโนโลยีแบตเตอรี่สมัยใหม่บางประเภท เช่น ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries แต่ก็ยังคงได้รับความนิยม เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ Low Cost, ความน่าเชื่อถือ Reliability รวมทั้งกระบวนการรีไซเคิลที่ง่าย เข้าใจเป็นอย่างดี และคุ้นเคย Well-Understood Easy Recycling & Familiar Process ..
ทั้งภาพรวมระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ กำลังก้าวหน้าขึ้นไปอีกระดับหนึ่ง และพัฒนาการของพวกมัน เป็นลักษณะเฉพาะของภูมิทัศน์ของการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด Landscape of the Most Efficient Energy Storage อย่างลึกซึ้ง .. ศักยภาพของเทคโนโลยีเหล่านี้ ไม่เพียงแต่รับประกันอนาคตที่ยั่งยืน Sustainable Future แต่ยังเน้นย้ำวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับจัดการต่อข้อกังวลด้านพลังงานที่มนุษยชาติเผชิญอยู่ในปัจจุบัน ยืนยันอีกครั้งได้ว่า บทบาทที่สำคัญสำหรับการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด จะปูทางไปสู่นวัตกรรมใหม่ๆ Further Innovations ซึ่งจะช่วยปลูกฝังการมองโลกในแง่ดีต่อเป้าหมายพลังงานสีเขียวทั่วโลก Global Green Energy Goals ของมนุษยชาติในระดับแนวหน้าในการกำหนดอนาคตการจัดเก็บพลังงาน Future of Energy Storage และความยั่งยืน Sustainability ให้บรรลุความสำเร็จได้จากนี้ไป ..
คาดการณ์ตลาดการจัดเก็บพลังงานทั่วโลก Global Energy Storage Market ..
ความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานในตลาดทั่วโลก Global Demand of Energy Storage Systems in Market ได้รับการบันทึกไว้ อยู่ที่ 222.79 GW ในปี 2565 และคาดว่าจะสูงถึง 512.41 GW ภายในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตของความจุต่อปีในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs อยู่ที่ 11.6% ตั้งแต่ปี 2566-2573 ..
ทั้งนี้ ขนาดธุรกิจในตลาดการจัดเก็บพลังงานทั่วโลก Global Energy Storage Market คาดว่าจะมูลค่าอยู่ที่ประมาณ 51.10 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2567 และคาดหมายอีกด้วยว่าจะพุ่งสูงขึ้นถึง 99.72 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2572 โดยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการจัดเก็บพลังงานทั่วโลก Global Energy Storage Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 14.31% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2567-2572 ..
พัฒนาการในภาคส่วนพลังงานทดแทน Development of the Renewable Energy Sector, นโยบาย และโครงการภาครัฐ Government Policies & Programs ของแต่ละประเทศทั่วโลกที่เอื้ออำนวยสำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs และการปรับปรุงเศรษฐศาสตร์การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Economics ล้วนมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบเป็นแรงผลักต่อตลาดการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Market ในปีต่อๆ ไป ..
แต่ความไม่สอดคล้องกันระหว่างอุปสงค์ และอุปทานของวัตถุดิบ เช่น โคบอลต์ Cobalt : 27Co, ลิเธี่ยม Lithium : 3Li และกราไฟท์ Graphite มีแนวโน้มที่จะชะลอการเติบโตของตลาดในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ..
ภาคการค้า และภาคอุตสาหกรรม Commercial & Industrial : C&I ใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น กำลังไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และลม Solar & Wind Power มากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อใช้เป็นพลังงานให้กับอาคารสถานที่ และโรงงานของพวกเขา แต่พลังงานหมุนเวียน Renewable Energy อาจไม่ใช่แหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้เสมอไป และภาคส่วน Commercial & Industrial : C&I ก็ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากทรัพยากรเหล่านี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด .. ดังนั้น จึงมีแนวโน้มที่ C&I จะใช้ระบบจัดเก็บพลังงานมากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อเพิ่มปริมาณพลังงานหมุนเวียนที่ใช้ สิ่งนี้จะสร้างโอกาสที่ยิ่งใหญ่ให้กับผู้ให้บริการระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems : ESSs ในอนาคต ..
เอเชียแปซิฟิก Asia Pacific คือ ตลาดที่ใหญ่ที่สุดในโลกมาตั้งแต่ปี 2564 ด้วยสัดส่วนมากกว่า 46.87% ของส่วนแบ่งตลาดโดยรวมเนื่องจากประเทศต่างๆ เช่น จีน เกาหลีใต้ และอินเดีย ต้องการระบบจัดเก็บพลังงานมากขึ้น ..
สำหรับตลาดการจัดเก็บพลังงานของสหรัฐฯ U.S. Energy Storage Market นั้น พบว่า มีมูลคาเกินกว่า 68.6 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2566 และคาดว่าจะเติบโต อยู่ที่ค่า CAGR 15.5% จากปี 2567-2575 .. ตลาดการจัดเก็บพลังงานทั่วสหรัฐฯ คาดว่าจะเติบโตอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปรับปรุงให้ทันสมัย และฉลาดขึ้นของโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าที่มีอยู่แล้ว Refurbishment & Modernization of the Existing Grid Network ..
ตลาดการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ในยุโรป European Large Energy Storage Market ก็มีลักษณะเช่นเดียวกัน .. พวกมันกำลังเริ่มพัฒนาขึ้นใหม่ ตามข้อมูลจาก European Energy Storage Association : EASE ด้วยความจุการติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานใหม่ในยุโรปสูงถึงประมาณ 4.5 GW ตั้งแต่ปี 2565 เป็นต้นมา ในจำนวนนี้ การติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานระดับสาธารณูปโภค Utility-Scale Energy Storage Systems : ESSs ขนาด 2 GW คิดเป็น 44% ของกำลังไฟฟ้าทั้งหมดในยุโรป ..
ทั้งนี้ ภูมิภาคอเมริกาเหนือ North America ได้รับการคาดหมายว่าจะขยายตัว อยู่ที่ค่า CAGR ที่เร็วที่สุดระหว่างปี 2566-2575 .. และหากแบ่งตามประเภทของการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage แล้ว ส่วนของระบบไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped-Storage Hydroelectricity: PSH มีส่วนแบ่งการตลาดทั่วโลกที่ใหญ่ที่สุด อยู่ที่ 35% ในปี 2565 และส่วนประเภทอื่นๆ ในภาพรวม คาดว่าจะเติบโตด้วยอัตราเติบโตต่อปีที่น่าทึ่ง อยู่ที่ค่า CAGR 15.1% ระหว่างปี 2566-2575 .. ในส่วนประเภทของการใช้งาน Application Use นั้น พบว่า กลุ่มการค้าและภาคอุตสาหกรรม Commercial & Industrial Segment : C&I สร้างส่วนแบ่งรายได้มากกว่า 56% ในปี 2565 รวมทั้งกลุ่มที่อยู่อาศัย Residential Segment คาดว่าจะขยายตัวต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR ที่เร็วที่สุดตลอดระยะเวลาที่คาดการณ์ ..
สรุปส่งท้าย ..
ภาคส่วนของแบตเตอรี่ Battery Sector กำลังคึกคักไปด้วยนวัตกรรมที่หลากหลาย .. การวิจัยพัฒนาเกี่ยวกับเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System Technologies เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากขึ้น Increasingly Efficient และสมรรถนะสูงขึ้น Higher Performance ซึ่งสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับตลาด Added Value to the Market ได้นั้น ไม่เคยหยุดนิ่ง ..
เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage or Storing Energy Technologies คือหนึ่งในปัจจัยความสำเร็จสำคัญต่ออนาคตระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติที่สะอาดกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น Cleaner & Greener Future .. แม้ว่าพลังงานที่ไม่หมุนเวียน Non-Renewable Energy Powers จะยังคงขับเคลื่อนโลกส่วนใหญ่อยู่ในปัจจุบัน 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 คำถามคือ พวกเขาต้องทำงานกับจุดราคาคุ้มทุนที่ยอมรับได้ และวัฏจักรการพัฒนาทางธุรกิจให้เอกชนคงอยู่ได้นานพอที่จะพิสูจน์ความสำเร็จให้ได้จริง .. ทั้งนี้ ขั้นตอนสุดท้ายนั้นเป็นเรื่องยากสำหรับบริษัทเอกชนต่างๆ ที่จะดำเนินการได้โดยปราศจากการอุดหนุนจากภาครัฐ 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 สามารถแซงหน้าราคาน้ำมันดีเซลที่นำเข้าได้อย่างชัดเจน ..
ประการที่สอง จากความสำเร็จนี้ บริษัทสาธารณูปโภคหลายแห่ง ภาครัฐ เอกชน และประเทศต่างๆ กำลังเพิ่มเป้าหมายด้านพลังงานสะอาด และให้คำมั่นว่าจะใช้พลังงานสะอาดที่ปราศจากคาร์บอน 100% อย่างเป็นทางการแล้ว จึงต้องเริ่มคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับวิธีเปลี่ยนโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิล และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งในปัจจุบันมีการจัดหาแหล่งพลังงานทดแทนที่ยืดหยุ่น เพื่อรองรับการขึ้นลง ผันแปรของพลังงานหมุนเวียน นโยบายเหล่านี้ มักจะมีการอุดหนุนเงินทุนจากงบประมาณของภาครัฐสำหรับการพัฒนาแหล่งพลังงานสะอาด และรวมถึงการจัดวางระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ไว้พร้อมด้วย ซึ่งถือได้ว่า นโยบายภาครัฐ คือเครื่องมือในการสร้างตลาดที่สำคัญยิ่งสำหรับประเภทสินทรัพย์ระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวที่แตกต่างไปจากเดิมด้วยเช่นกัน ..
ในขณะนี้ พลังน้ำแบบสูบกลับ Pumped Storage Hydropower เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งคิดเป็น 99% ของความจุในการจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งทั่วโลก .. แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับวิธีแก้ปัญหาที่เป็นสากลมากนัก เพราะเราสามารถสร้างเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำได้ในสถานที่เฉพาะเท่านั้น ขณะที่เราต้องการโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวที่สามารถจัดวางไว้ได้ทุกที่ และปรับขนาดได้ตามความต้องการ และนั่นคือ ที่มาของความต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ประยุกต์ที่เหนือกว่า หรือเทคโนโลยีจัดเก็บพลังงานระยะทนยาวรูปแบบใหม่ ๆ นั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ยังห่างไกลจากราคาถูกแม้จะใช้ระบบการผลิตแบบมวลรวม Mass Production ซึ่งเป็นสิ่งที่เราจะต้องแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับระบบพลังงานในอนาคตของเรา .. และนั่นไม่ใช่ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียว .. การผลิตเซลล์เคมีไฟฟ้านับล้านเซลล์ที่จำเป็นระดับกริดบนระบบสายส่งนั้น ระบบการจัดเก็บกำลังไฟฟ้าเป็นงานที่หนักหน่วง และผู้ผลิตต่างก็ดิ้นรนเพื่อรับมือกับความต้องการชุดแบตเตอรี่จากภาคส่วนอื่นๆ 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 ชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries บนสมาร์ทกริด และโครงข่ายระบบสายส่ง Smart Grids & Power Grids นั้น คือหนึ่งในระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems ที่มีข้อดีหลายประการมากกว่าชุดแบตเตอรี่ เช่น ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium-Ion Batteries .. ตัวอย่างเช่น เมื่อต้องการพื้นที่จัดเก็บเพื่อให้ความจุเพิ่มขึ้นสำหรับชุดแบตเตอรี่ไหล Flow Batteries บนระบบสายส่งไฟฟ้า Power Grids ก็เพียงแค่เพิ่มขนาด หรือจำนวนของถังเก็บ และปริมาณของอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ง่ายกว่า และคุ้มค่ากว่าการต้องเพิ่มจำนวนเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูงลิ่ว .. พวกมันยังสามารถใช้งานได้นานขึ้นในแต่ละครั้งของการคายประจุ ซึ่งโดยทั่วไปประมาณ 10-12 ชั่วโมงต่อวัน โดยมีการเสื่อมสภาพน้อยมาก จึงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium Ion Batteries ส่วนใหญ่ รวมถึงระดับความปลอดภัยที่สูงขึ้นเนื่องจากไม่มีวัสดุที่ติดไฟได้ ..
ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Systems ในรูปแบบต่างๆ มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่โลกกำลังเปลี่ยนผ่านไปสู่อนาคตพลังงานที่ยั่งยืนมากขึ้น World Transitions to a More Sustainable Energy Future .. นวัตกรรมในระบบจัดเก็บพลังงาน Innovation in Energy Storage Systems สามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก Reduce Greenhouse Gas Emissions, ปรับปรุงความเสถียร และความน่าเชื่อถือของโครงข่ายระบบสายส่งกาลังไฟฟ้า Improve Grid Stability & Reliability รวมถึงการเพิ่มขนาดความจุการจัดเก็บ Increase Storage Capacity ..
อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้ยังมีประเด็นเรื่องราคา เนื่องจากส่วนผสมหลายอย่างที่ใช้ทำสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั้นหายาก ลอาจมีราคาแพง รวมทั้งบางชนิดมีพิษสูง .. ราคาพวกมันอาจจะไม่ถูกนัก แต่ Flow Battery ถูกมองว่า มีแนวโน้มสำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ เนื่องจากสามารถดึงพลังงานปริมาณมากเมื่อมีแหล่งพลังงานเพียงพอมาเก็บไว้ก่อนได้ดี เช่น ในวันที่มีแดดจัด แล้วปล่อยเป็นกำลังไฟฟ้าเมื่อจำเป็นได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน ..
ทั้งนี้ การเพิ่มขนาดความจุบนระบบจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่ง ยังทำให้พลังงานหมุนเวียน สามารถสร้างรายได้ และกำไรได้มากขึ้น .. นักวิเคราะห์ด้านพลังงานของ National Renewable Energy Laboratory : NREL ชี้ว่า “ความท้าทายประการหนึ่งของระบบพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy System คือ การจัดวางระบบจัดเก็บพลังงานบนระบบสายส่งกริดไฟฟ้า Grid Scale Energy Storage ยิ่งมากเท่าไร ราคาพลังงานก็จะยิ่งลดลงมากขึ้นเท่านั้น” .. การดูดซับพลังงานส่วนเกินที่อาจสูญเสียไปในช่วงกลางวัน จัดเก็บไว้เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าลดลง และย้ายไปใช้กำลังไฟฟ้าส่วนเกินที่จัดเก็บไว้ในช่วงเวลาที่มีคุณค่ามากกว่า คือประเด็นที่โดดเด่น และคุ้มค่า ..
การจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว Long-Duration Energy Storage คือ ศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับระบบพลังงานโลกซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy และพลังงานลม Wind Energy จะสามารถแสดงบทบาท และมีอิทธิพลเหนือการเพิ่มขึ้นของโรงไฟฟ้าใหม่ และค่อย ๆ 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 เหรียญสหรัฐฯ ต่อ 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 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 Storage เป็นต้นนั้น ประเด็นสำคัญคือไม่มีรูปแบบใดเป็นผู้ชนะที่ชัดเจนสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว ..
มันอาจคล้ายการท้าทายกฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์ ไปจนถึงความคิดทางวิทยาศาสตร์ในหลากหลายสาขา .. ทั้งนี้ ที่ผ่านมา รายการรูปแบบระบบจัดเก็บพลังงานที่ทำงานได้ด้วยระยะเวลายาวนานเหล่านี้ ผันผวนไปตามจังหวะของการล้มละลายทางธุรกิจ และการลงทุนครั้งใหม่ในตลาด จนถึงเมื่อในปัจจุบัน ขณะที่ความต้องการพวกมันในตลาดพลังงาน กำลังค่อย ๆ เพิ่มสูงขึ้นจากมาตรการเปลี่ยนผ่านระบบพลังงานโลก Energy Transition ไปสู่โครงสร้างระบบพลังงานสะอาด Clean Energy Infrastructures และได้รับการคาดหมายว่า ระบบจัดเก็บพลังงานระยะทนยาว Long-Duration Energy Storage ได้กลายเป็นกระแสหลักในระบบพลังงานของโลก Global Energy System ที่มุ่งไปสู่สังคมคาร์บอนต่ำ ลดการปล่อยคาร์บอนให้ไปสู่ศูนย์สุทธิ Net Zero ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
……………………………………….
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Energy Storage | Wikipedia :-
https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_storage
The Importance of Energy Storage in Future Energy Supply | AZO :-
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=22526
Beyond Batteries: Most Efficient Energy Storage 2023 | Huawei :-
https://solar.huawei.com/za/blog/za/2023/most-efficient-energy-storage
Energy Storage Market Size 2023 To 2032 | Precedence Research :-
https://www.precedenceresearch.com/energy-storage-market
Energy Storage Systems Market | Grand View Research :-
https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/energy-storage-systems-market
New Battery Technologies That Could Change Everything :-
https://photos.app.goo.gl/fr4TAJbn8HB4tZny8
Lithium – Ion Batteries and The Next Generation Battery Documentaries :-
https://goo.gl/photos/ndFuBVGT1z7gemix7
City – Sized Batteries & Batteries Power Station :-
https://photos.app.goo.gl/biWp3RbDwuWcyJfD8
Long – Duration Energy Storage Technologies :-
