Flywheel Energy Storage
“…..มู่เล่ที่มีแบริ่งแม่เหล็กด้วยตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวด และห้องสุญญากาศ จะสามารถรักษาประสิทธิภาพเชิงกลได้มากกว่า 97 % และประสิทธิภาพในการเดินทางไปกลับอาจสูงถึง 85 % .. “
การเก็บพลังงานของมู่เล่ หรือล้อช่วยแรง Flywheel Energy Storage ทำงานโดยเร่งใบพัดโรเตอร์ Rotor หรือมู่เล่ Flywheel ให้มีความเร็วสูงมาก ๆ และรักษาระดับพลังงานจลน์ Kinetic Energy ในระบบไว้เพื่อนำกลับมาใช้เป็นพลังงานทดแทน พลังงานหมุนเวียน ในภายหลัง และขณะเมื่อดึงพลังงานออกจากระบบนั้น ความเร็วในการหมุนของมู่เล่ จะลดลงตามหลักการพลังงาน ในทางกลับกันการเพิ่มพลังงานให้กับระบบ จะส่งผลให้ความเร็วของมู่เล่เพิ่มขึ้น ..
ระบบ Flywheel Energy Storage System : FESS ส่วนใหญ่ใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อเร่ง เพิ่ม และลดความเร็วของมู่เล่ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ FES ที่ใช้พลังงานกล Mechanical Energy โดยตรงก็มีใช้งานให้เห็นอยู่ทั่วไปด้วย เช่น ในระบบขนส่ง ยานยนต์ ระบบราง และส่วนหนึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาไปสู่รูปแบบผสมผสาน Hybrid เพื่อตอบโจทย์ความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่หลากหลายมากขึ้นอีก ..
ทั้งนี้ ด้วยความสามารถของตัวล้อมู่เล่ Flywheel เอง มันใช้เวลาในการตอบสนองการกักเก็บพลังงานได้รวดเร็วอย่างยิ่ง วงจรชีวิตที่ยาวนาน ค่าบำรุงรักษาต่ำ และประสิทธิภาพพลังงานสูง ประมาณ 90 – 95 % แต่ต้นทุนเริ่มต้นสูง กับเอาต์พุตพลังงาน Energy Outputs นั้น ถือว่ามีขนาดเล็ก ..
โดยทั่วไป ระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel หรือพลูเล่ย์ Pulley ขั้นสูง จะใช้ใบพัดโรเตอร์ Rotor ที่ผลิตจากวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ Composite Carbon Fiber ที่มีความแข็งแรงสูง แขวนไว้ด้วยตลับลูกปืนแม่เหล็ก และหมุนด้วยความเร็วตั้งแต่ 20,000 ถึงมากกว่า 50,000 รอบต่อนาที ในตู้สุญญากาศ ..
มู่เล่ดังกล่าวสามารถเร่งความเร็วได้ภายในพริบตา หรือในเวลาเพียงไม่กี่นาที จนถึงความจุพลังงานมหาศาลได้อย่างรวดเร็วกว่าระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบใด ๆ จึงเหมาะสมที่จะใช้งานมันในลักษณะแหล่งพลังงานสำรองในมาตรการความปลอดภัย เช่น ระบบ Uninterruptible Power Supply : UPS หรือร่วมเป็นหนึ่งในระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่บนโครงข่ายระบบสายส่ง Grid Scale Energy Storage ..
อย่างไรก็ตาม ในระบบจัดเก็บ หรือสำรองพลังงานที่เล็กลงไป เช่น Flywheel UPS .. อุปกรณ์มู่เล่ หรือล้อช่วยแรง ซึ่งประกอบด้วยมู่เล่ที่หมุนด้วยความเร็ว 37,000 รอบต่อนาที โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานจลน์ที่เก็บไว้ ในแอปพลิเคชันของ UPS .. หากเกิดสถานการณ์กระแสไฟฟ้าดับ ล้อมู่เล่ช่วยแรง จะแปลงพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง DC และส่งไปยัง Uninterruptible Power Supplies : UPS ซึ่งจะจ่ายพลังงานให้กับโรงงานอุตสาหกรรม หรือชุมชน เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ AC ได้อย่างยอดเยี่ยมไม่มีรอยต่อ ..
เนื่องจาก พลังงานจลน์ Kinetic Energy จะถูกเก็บไว้ในการหมุนของล้อมู่เล่ .. ระบบหลักทั่วไป จึงประกอบด้วยมู่เล่ Flywheel ที่รองรับการหมุนจี๋โดยตลับลูกปืน องค์ประกอบกลิ้งที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์ไฟฟ้า ตัวล้อมู่เล่ ตัวเก็บประจุยิ่งยวด และตัวนำยิ่งยวด .. บางครั้งนอกจากจะเชื่อมต่อไว้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้ว มันยังต่อเชื่อมตรงไว้กับเพลาขับเคลื่อน เพื่อให้สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นพลังงานจลน์ Kinetic Energy โดยตรงได้ทันทีที่ต้องการอีกด้วย ..
มันอาจอยู่ในตู้สุญญากาศ เพื่อลดแรงเสียดทาน และลดการสูญเสียพลังงาน .. และนี่คือรูปแบบการเก็บพลังงานจลน์ไว้ใน แบตเตอรี่เครื่องกล หรือแบตเตอรี่พลังงานกล Mechanical Battery ด้วยเทคนิคทางวิศวกรรมเครื่องกล Mechanical Engineering แทนที่จะจัดเก็บพลังงาน หรือการเก็บประจุไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่เซลล์ไฟฟ้าเคมี นั่นเอง ..
ระบบจัดเก็บพลังงานของมู่เล่รุ่นแรก ใช้มู่เล่เหล็กขนาดใหญ่ที่หมุนบนตลับลูกปืน ระบบที่ใหม่กว่าใช้ใบพัดโรเตอร์คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ Composite Fiber Carbon ที่มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเหล็กกล้า และสามารถจัดเก็บพลังงานไว้ได้มากกว่าสำหรับมวลที่เท่ากันเพื่อลดแรงเสียดทาน .. บางครั้งใช้ตลับลูกปืนแม่เหล็กแทนตลับลูกปืนเชิงกลแบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้เกิดแรงเสียดทานน้อยมากอย่างยิ่ง ..
มันเป็นระบบพลังงานกลสำคัญในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษย์ ที่มีการประยุกต์ใช้งานกันมานานแล้วด้วยรูปแบบ และขนาดที่หลากหลายตามลักษณะวัตถุประสงค์การใช้งานตั้งแต่ ล้อช่วยแรงขนาดต่าง ๆ , ระบบ Gyroscope , Flywheel UPS, จักรยาน, ยานยนต์, รถราง รถไฟ ไปจนถึง ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่บนระบบกริดไฟฟ้า หรือโครงข่ายระบบสายส่ง ..
การใช้ตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวดในปัจจุบัน และอนาคต ..
การพิจารณาใช้ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำเพื่อใช้ในตลับลูกปืนแม่เหล็ก มีค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นสูงอยู่ อย่างไรก็ตาม ตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง High – Temperature Superconductivity : HTSC อาจประหยัดกว่า และอาจยืดเวลาพลังงานที่สามารถจัดเก็บได้มากขึ้น และคุ้มค่ากว่าในเชิงเศรษฐกิจ .. ระบบลูกปืนไฮบริด มักจะพบเห็นการใช้งานเป็นอันดับแรก ตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง เคยมีปัญหาในการให้แรงยกที่จำเป็นสำหรับการออกแบบขนาดใหญ่ แต่สามารถควบคุมให้แรงคงที่ได้อย่างง่ายดาย ..
ดังนั้น ในตลับลูกปืนแบบไฮบริด แม่เหล็กถาวร หรือตลับลูกปืนระบบแม่เหล็ก จะสามารถรองรับโหลด และใช้ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงเพื่อทำให้เสถียรได้ .. เหตุผลที่ตัวนำยิ่งยวด สามารถทำงานได้ดีในการทำให้โหลดมีความเสถียร เนื่องจากเป็นวัสดุจำพวกไดอะแมกเนติก Diamagnetic Material ที่สมบูรณ์แบบ ..
หากใบพัดโรเตอร์ พยายามเคลื่อนออกจากศูนย์กลาง แรงเสริมเนื่องจากการตรึงฟลักซ์ จะคืนค่ากลับมานี้ เรียกว่า ค่าความเข้มระบบแม่เหล็กของแบริ่ง Magnetic Bearings .. ทั้งนี้ การสั่นของแกนหมุน อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากความแข็ง และความหน่วงต่ำ ซึ่งเป็นปัญหาโดยธรรมชาติของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ทำให้การใช้ตลับลูกปืนแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอย่างสมบูรณ์สำหรับการใช้งานล้อช่วยผ่อนแรงนั้น ไม่ได้สามารถออกแบบอุปกรณ์ประกอบเครื่องจักรในระบบ FES กันได้ง่ายนัก แต่ปัจจุบัน มันไม่ได้เป็นปัญหาอีกต่อไป ยกเว้นเรื่องราคา ..
เนื่องจากการตรึงฟลักซ์ Flux Pinning เป็นปัจจัยสำคัญในการให้แรงยกคงที่ และเสถียร .. HTSC จึงสามารถใช้กับ Flywheel Energy Storage : FES ได้ง่ายกว่าการใช้งานอื่น ๆ .. ผง HTSC สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงใดก็ได้ตราบเท่าที่การตรึงฟลักซ์นั้นยังแข็งแรง .. ความท้าทายอย่างต่อเนื่องที่ต้องเอาชนะก่อนที่ตัวนำยิ่งยวดจะสามารถให้แรงยกแบบเต็มที่สำหรับระบบ FES ได้ คือ การหาวิธีระงับการลดลงของแรงลอยตัว และการตกของใบพัดโรเตอร์ทีละน้อยระหว่างการทำงานที่เกิดจากการไหลคืบของวัสดุตัวนำยิ่งยวด Superconductor .. มันอาจฟังดูยาก และซับซ้อน แต่มันทำให้แรงเสียดทานเกือบเข้าสู่ศูนย์ หมายถึง ระบบให้ประสิทธิภาพในการคายพลังงานออกมาได้เกือบ 100 % โดยไม่มีการสูญเสียพลังงานในระหว่างการหมุนของมู่เล่ในระบบ ..
ระบบจัดเก็บพลังงาน Flywheel โดยใช้ตลับลูกปืนเชิงกล สามารถทำให้สูญเสียพลังงาน 20 – 50 % ใน 2 ชั่วโมง .. แรงเสียดทานส่วนใหญ่ที่ทำให้สูญเสียพลังงานนี้ เป็นผลมาจากการเปลี่ยนทิศทางมู่เล่ Flywheel เนื่องจากการหมุนของโลก ซึ่งเป็นผลที่คล้ายกับปรากฎการณ์ลูกตุ้ม Foucault .. การเปลี่ยนแปลงทิศทางเหล่านี้ ได้รับการต่อต้านโดยแรงไจโรสโคป Gyroscope ที่กระทำโดยโมเมนตัมเชิงมุมของมู่เล่ที่ออกแรงกระทำกับแบริ่งเชิงกล .. แรงเหล่านี้ จะเพิ่มแรงเสียดทาน แต่ก็พอจะสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการจัดแนวแกนหมุนของมู่เล่ให้ขนานกับแกนหมุนของโลก รวมทั้งการใช้ตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวด ..
ทั้งนี้ มู่เล่ที่มีแบริ่งแม่เหล็กด้วยตลับลูกปืนตัวนำยิ่งยวด และห้องสุญญากาศ จะสามารถรักษาประสิทธิภาพเชิงกลได้มากกว่า 97 % และประสิทธิภาพในการเดินทางไปกลับอาจสูงถึง 85 % .. เทคโนโลยีที่กล่าว ได้ส่งผลให้ ระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel Energy Storage : FES กลับมาเป็นที่นิยมอีกครั้ง นี่ยังไม่ได้นับลูกเล่นทางเทคนิคในอนาคตอื่น ๆ ที่ทำให้ประสิทธิภาพของมันสูงขึ้น และเป็นอิสระจากรูปแบบการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่เซลล์ไฟฟ้าเคมี หรืออาจประยุกต์ใช้งานร่วมกันแบบ Hybrid บนโครงข่ายระบบสายส่งได้อย่างยอดเยี่ยม ..
ระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบไฮบริดมู่เล่ Flywheel Hybrid System ..
ระบบกู้คืนพลังงานจลน์ที่ใช้ระบบล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel Based Kinetic Energy Recovery Systems : KERS สามารถกู้คืนพลังงานได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยอัตรากำลังสูงในรอบการทำงานที่ต้องใช้การเร่งความเร็ว และการชะลอตัวของยานยนต์ .. เทคโนโลยีล้อมู่เล่ช่วยแรงของ PUNCH ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นสำหรับการแข่งขัน Formula One นั้น ได้รับการคุ้มครองโดยสิทธิบัตรมากกว่า 80 ฉบับ และได้นำไปใช้กับยานยนต์ ยานพาหนะ และรถราง รถไฟบนระบบราง เพื่อการพาณิชย์ เครื่องจักรนอกระบบขนส่ง และแม้แต่ข้อไขในการจ่ายไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ในสถานการณ์ที่มีการกระชากกำลังไฟฟ้า .. ระบบไฮบริดของล้อช่วยเสริมแรง สามารถรวมเข้ากับระบบขับเคลื่อนของรถยนต์ และยานพาหนะในรูปแบบต่าง ๆ ได้ ..
การประยุกต์ใช้งาน Flywheel Hybrid System ร่วมกับตัวนำยิ่งยวด Superconductor ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitor และชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Ion Battery Packs กลายเป็นเรื่องน่าสนใจมากขึ้นอีกครั้ง เนื่องเพราะมันอาจเป็นหนึ่งในคำตอบสำคัญสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานในอนาคตจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ที่สามารถปิดจุดอ่อนของชุดแบตเตอรี่ Battery Packs ได้ทั้งหมด ทั้งขนาดความจุ ความเร็วในการเก็บ และคายพลังงาน ความประหยัด และความคุ้มค่า รวมทั้งการรักษ์โลกมากขึ้น ..
ตัวอย่างระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบผสมผสานที่น่าสนใจของสองเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานซึ่งได้รับการยอมรับอย่างมาก .. ชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery Packs ที่เชื่อมโยงกับล้อมู่เล่ Flywheel เพิ่งเปิดให้บริการในเมืองอัลเมโล เนเธอร์แลนด์ .. ผู้ให้บริการระบบจัดเก็บพลังงาน และชุดแบตเตอรี่ใน Leclanché สวิตเซอร์แลนด์ ได้พัฒนาโครงการในระบบสาธารณูปโภคซึ่งรวมชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ขนาด 8.8 MW / 7.12 MWh กับล้อมู่เล่ช่วยแรง 6 ล้อ เพิ่มกำลังไฟฟ้าสูงสุด 3 MW .. ซึ่งจะให้ความถี่สูงถึง 9 MW ที่สามารถช่วยรักษาเสถียรภาพของพลังงานไว้ให้อยู่ในความควบคุมหลักสำหรับการจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ดำเนินการโดยผู้ให้บริการระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าระดับชาติ ..
ระบบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยบูรณาการพลังงานหมุนเวียนผันแปรที่เพิ่มมากขึ้นในโครงข่ายระบบสายส่ง .. เนเธอร์แลนด์ มีเป้าหมายแรงกล้าสำหรับการผลิตพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ทดแทนแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่สิ่งนี้จะต้องมีระบบจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ และประหยัด .. มู่เล่ Flywheel สามารถเก็บพลังงานมหาศาลได้ในเวลาสั้น ๆ ขณะที่ชุดแบตเตอรี่ ค่อย ๆ ทะยอยจัดเก็บได้อึด และนานกว่า มันทำงานร่วมกันได้อย่างดีเยี่ยม .. ดังนั้น ระบบไฮบริด Flybrid จึงมีความยืดหยุ่นมากขึ้น .. มู่เล่ KINEXT ขนาด 11,000 Lb หรือ 5,000 Kg ทำงานที่ประสิทธิภาพมากกว่า 92 % ซึ่งถือว่าเป็นตัวอย่างระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบ Hybrid ที่น่าสนใจอย่างยิ่ง ..
ตัวอย่างการใช้งานอื่น เช่น การใช้งานในระบบขนส่ง และยานยนต์ นั้น ก่อนหน้านี้ มีการใช้รถประจำทางที่ขับเคลื่อนด้วยล้อช่วยแรง ซึ่งเรียกว่า ไจโรบัส Gyrobus : Electric Bus that uses Flywheel Energy Storage ใน Yverdon สวิตเซอร์แลนด์ และ Ghent เบลเยี่ยม และมีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างระบบมู่เล่ที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ราคาถูก และมีความจุมากขึ้น ด้วยความคาดหวังว่า ระบบล้อมู่เล่ จะสามารถแทนที่แบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีทั่วไปในหลายแง่มุม หรือสามารถใช้งานร่วมกันรูปแบบผสมผสาน Hybrid ได้เป็นอย่างดี สำหรับการใช้งานแบบเคลื่อนที่ในระบบขนส่ง เช่น สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า EV .. ระบบมู่เล่ Flywheel ได้นำเสนอข้อไขในการขจัดข้อเสียของระบบพลังงานแบตเตอรี่ที่มีอยู่ เช่น ความจุต่ำ ใช้เวลาในการชาร์จกำลังไฟฟ้านาน น้ำหนักมาก และอายุการใช้งานสั้น ..
Rosen Motors พัฒนาเครื่องยนต์กังหันก๊าซขับเคลื่อนชุดไฮบริดยานยนต์ Powertrain ใช้มู่เล่ 55,000 รอบต่อนาที เพื่อศักยภาพในการกระชากตัวรถด้วยความเร่งที่น่าประทับใจ ขณะที่เครื่องยนต์กังหันก๊าซขนาดเล็กไม่สามารถทำได้ .. ล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel จะรับพลังงานมหาศาลมาเก็บไว้จากการใช้เบรค .. ตัวมู่เล่ประกอบด้วยดุมไทเทเนียมพร้อมกระบอกสูบคาร์บอนไฟเบอร์ และติดตั้ง Gimbal เพื่อลดผลกระทบจากไจโรสโคปที่ไม่พึงประสงค์ในการควบคุมยานพาหนะ รถต้นแบบนี้ ประสบความสำเร็จในการทดสอบบนท้องถนนมานานแล้ว แต่ไม่สามารถทำตลาดได้ และไม่เคยมีการผลิตจำนวนมาก เนื่องจากผลลัพธ์สุดท้ายเป็นเพียงแค่การประหยัดน้ำมัน และอัตราเร่งที่เพิ่มขึ้นมากมาย ยังไม่จูงใจลูกค้าในตลาดได้มากพอ .
.
อีกตัวอย่างในระบบ Flywheel Hybrid สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ .. Volvo ได้ประกาศใช้ระบบมู่เล่ที่ติดตั้งเข้ากับเพลาหลังของรถยนต์นั่ง S60 ซีดาน .. การเบรค จะหมุนมู่เล่ที่ความเร็วสูงสุด 60,000 รอบต่อนาที และหยุดเครื่องยนต์ที่ติดตั้งด้านหน้า พลังงานมู่เล่ถูกนำไปใช้ผ่านระบบส่งกำลังพิเศษเพื่อให้กำลังแก่รถบางส่วน หรือทั้งหมด มู่เล่คาร์บอนไฟเบอร์ขนาด 20 Cm หรือ 7.9 นิ้ว น้ำหนัก 6 กิโลกรัม หรือ 13 ปอนด์ หมุนในห้องสุญญากาศ เพื่อขจัดแรงเสียดทาน เมื่อทำงานร่วมกับเครื่องยนต์สี่สูบ จะช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้ถึง 25 % เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เทอร์โบหกสูบที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากัน โดยให้กำลังเพิ่ม 80 แรงม้า หรือ 60 KW และสามารถเร่งเข้าถึงความเร็ว 100 Km/Hr หรือ 62 ไมล์ต่อชั่วโมง ในเพียง 5.5 วินาที .. อย่างไรก็ตาม บริษัท Volvo ไม่ได้ประกาศแผนการเฉพาะที่จะรวมเทคโนโลยีนี้ไว้ในสายการผลิต เป็นต้น ..
คาดการณ์ตลาดการจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ Flywheel Energy Storage ทั่วโลกปี 2563 – 2571 ..
อ้างอิงข้อมูลการวิจัยของ Inkwood Research คาดการณ์ไว้ว่า ตลาดโลกสำหรับการจัดเก็บพลังงาน Flywheel Energy Storage : FES มีแนวโน้มเติบโตที่ค่า CAGR 7.50 % ในแง่ของรายได้ และ 8.32 % ในแง่ของปริมาณสำหรับช่วงระยะเวลาคาดการณ์ โดยมีรายได้ถึง 570.74 ล้านเหรียญสหรัฐฯ และในแง่ของปริมาณ 310.06 KW ภายในปี 2571 ปี ด้วยฐานสำหรับการศึกษาตลาด คือ ปี 2562 ในขณะที่ช่วงเวลาที่คาดการณ์ไว้ คือ ระหว่างปี 2563 ถึงปี 2571 ..
ความต้องการในตลาดระบบจัดเก็บพลังงานชนิดมู่เล่ Flywheel รูปแบบผสม Hybrid ทั่วโลกขับเคลื่อนจากการใช้พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนบนโครงข่ายระบบสายส่งที่เพิ่มขึ้นในรูปแบบ Grid Scale Energy Storage .. ความต้องการแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรองอย่างต่อเนื่องในลักษณะ UPS ขนาดใหญ่ที่เพิ่มขึ้น และความนิยมในการใช้มู่เล่ Flywheel Technology ในภาคสาธารณูปโภค และการบริการสาธารณะที่กำลังเพิ่มขึ้นด้วย ..
การจัดเก็บพลังงานมีความสำคัญในการผลิตพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์นั้น ขึ้นอยู่กับสภาวะในธรรมชาติ .. พลังงานที่เกิดจากลม แปรผันตามความเร็วของมัน ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องจัดเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ แต่อย่าทำให้ระบบสายส่งต้องทำงานหนักเกินไป หรือทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างน่าสียดาย ..
เทคโนโลยีมู่เล่ Flywheel สามารถตอบสนองต่อการแปรผันในระบบควบคุมในทันทีได้ และเร็วกว่าระบบจัดเก็บ หรือผลิตกำลังไฟฟ้ารูปแบบเดิม ๆ ถึง 100 เท่า ตัวอย่างเช่น Beacon Power ได้ออกแบบระบบมู่เล่ Flywheel Systems เพื่อให้พลังงาน 20 MW และเวลาตอบสนองน้อยกว่า 4 Seconds .. หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญ คือ การจัดการความน่าเชื่อถือของโครงข่ายระบบสายส่ง การจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ มีการใช้งานมากขึ้นในภาคสาธารณูปโภค เพื่อปรับสมดุลของระบบสายส่งกริดไฟฟ้า เช่น ควบคุมแรงดันไฟฟ้าขึ้น หรือลง สำรองการหมุนรองรับแรงดันไฟฟ้าให้เกิดความเสถียร ..
ประเทศกำลังพัฒนาหลายประเทศ กำลังลงทุนในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า และเพิ่มความน่าเชื่อถือ ความยืดหยุ่น และประสิทธิภาพ ดังนั้น ระบบจัดเก็บพลังงานขั้นสูงที่ทำงานร่วมกับ Flywheel ด้วยนั้น ได้รับการคาดหมายว่ากำลังจะแสดงบทบาทสำคัญในภาคสาธารณูปโภคจากนี้ไป ..
การผลิตพลังงานแบบกระจาย Distributed Energy Generation : DEG เป็นส่วนที่เร็วที่สุด และเป็นผู้นำในแง่ของรายได้ในตลาดการจัดเก็บพลังงานชนิดล้อมู่เล่ช่วยแรงในระดับโลก โดยมีส่วนแบ่งตลาดประมาณ 21.6 % ในปี 2562 .. การผลิตพลังงานแบบกระจายโดยใช้ล้อมู่เล่ช่วยแรงนั้น คาดว่าจะลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล และเพิ่มการใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน สำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐฯ ..
Beacon Power เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีมู่เล่ Flywheel สำหรับการควบคุมระบบจ่ายกำลังไฟฟ้าด้วยโรงไฟฟ้าขนาด 20 MW .. นอกจากนี้ เกือบ 10 % ของความต้องการการควบคุมพลังงานโดยรวมในนิวยอร์กนั้น มาจากโรงงาน Stephentown ซึ่งเป็น โรงไฟฟ้าที่ใช้ล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel – Based Power Plant ..
อย่างไรก็ตาม การเติบโตของตลาดการจัดเก็บพลังงานมู่เล่ทั่วโลก Global Flywheel Energy Storage Market ถูกจำกัดโดยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของการจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ Battery Packs .. ต้นทุนเริ่มต้นที่สูง และความต้านทานแรงดึงต่ำ .. ทั้งนี้ นอกเหนือจากมู่เล่ Flywheel แล้ว ระบบจัดเก็บพลังงานรูปแบบอื่น ๆ ที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ แบตเตอรี่โซเดียม – ซัลเฟอร์ Na – S , แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Batteries และแบตเตอรี่กรด – ตะกั่ว ..
แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน มีน้ำหนักเบา เนื่องจากลิเธี่ยมเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดเป็นอันดับสามของโลก นอกจากนี้ การใช้อิเล็กโทรไลท์ที่ไม่ใช่น้ำช่วยให้แบตเตอรี่เหล่านี้ มีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูง เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่รูปแบบอื่น ๆ .. นอกจากนี้ เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้ มีขนาดกะทัดรัด จึงพกพาไปได้ทุกที่ แต่แบตเตอรี่เหล่านี้มักจะมีต้นทุนการบำรุงรักษาสูง และอายุการใช้งานสั้น .. อย่างไรก็ตาม ด้วยนวัตกรรมแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น และอายุการใช้งานยาวนานขึ้นถึง 3 ถึง 4 ปี ..
ดังนั้น ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ตลาด FES ต้องเผชิญ คือ การเอาชนะการแข่งขันกับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่เหล่านี้นั่นเอง หรือการแผนแบบให้มันทำงานร่วมกันในรูปแบบผสมผสาน Hybrid เพื่อช่วยทำในสิ่งซึ่งแบตเตอรี่ลิเธี่ยมทั่วไปทำไม่ได้ เช่น ในสภาวะที่มีการกระชากกำลังไฟฟ้า หรือการสำรองกำลังไฟฟ้าความจุมหาศาลไว้เพื่อใช้ในช่วงเวลาสั้น ๆ เป็นต้น ..
ตลาดการจัดเก็บพลังงานล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel Energy Storage เฉพาะในเอเชียแปซิฟิกคาดว่าค่า CAGR อยู่ที่ 7.51 % ในแง่ของรายได้ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ของปี 2563 – 2571 ซึ่งสูงกว่าการคาดการณ์ตลาดโลกเล็กน้อย .. นอกจากนี้ ตลาดจะได้รับการประเมินเพื่อให้ถึง CAGR ที่ 8.21 % ในแง่ของปริมาณของช่วงเวลานี้ ในภูมิภาค ..
นวัตกรรมทางเทคโนโลยี และการวิจัยพัฒนาเพื่อพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานที่มีอยู่ เป็นปัจจัยสำคัญที่ขับเคลื่อนการเติบโตของตลาด นอกจากนี้ การเติบโตของอุตสาหกรรม และสาธารณูปโภค คาดว่าจะเพิ่มความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage ให้เพิ่มสูงขึ้นได้ ..
ตลาดการจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ Flywheel Energy Storage ในเอเชียแปซิฟิก ได้รับการสำรวจเพิ่มเติมโดยแบ่งกลุ่มภูมิภาคออกเป็นประเทศต่าง ๆ เช่น ญี่ปุ่น อินโดนีเซีย เกาหลีใต้ เวียดนาม อินเดีย ออสเตรเลีย และนิวซีแลนด์ ไทย จีน และส่วนที่เหลือในเอเชียแปซิฟิก .. อินโดนีเซีย ตั้งเป้าหมายที่จะผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนให้ได้ 23 % ภายในปี 2566 ซึ่งนำไปสู่การลงทุนขนาดใหญ่ในภาคพลังงานหมุนเวียนจากประเทศอื่น ๆ ซึ่งจะส่งผลให้ตลาดเติบโต ..
ในประเทศไทย การประยุกต์ใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน นอกเหนือจากพลังน้ำ ให้พลังงานรวมประมาณ 15 % ของการใช้พลังงานทั้งหมดในปีที่ผ่านมา ภาครัฐ และบริษัทเอกชน ต่างให้การสนับสนุนอย่างเต็มที่ในการบรรลุแผนของประเทศไทยในการเป็นฐานการผลิตระดับโลกสำหรับเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงาน .. ในประเทศอย่างเวียดนาม เนื่องจากอุตสาหกรรมที่กำลังเติบโต ความต้องการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ภาคพลังงานหมุนเวียน ยังไม่ได้สำรวจในขณะนี้ .. ดังนั้น เวียดนาม จึงวางแผนที่จะเพิ่มส่วนแบ่งของพลังงานหมุนเวียนจากน้อยกว่า 1 % ในปี 2560 เป็น 10 % ในปี 2573 ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการเติบโตของตลาดได้ ..
ออสเตรเลีย กำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงาน และราคาชุดแบตเตอรี่ลดลง 80 % และตั้งแต่ทศวรรษที่ผ่านมาแล้ว ออสเตรเลียกำลังอยู่ในภาวะเฟื่องฟูของการวางระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ Utility – Scale Energy Storage ไปทั่วทั้งประเทศ .. ทั้งนี้ ระบบจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ Flywheel Energy Storage รูปแบบผสมผสาน Hybrid ร่วมกับชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Ion Battery Packs ได้กลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ และโอกาสทางธุรกิจจากนี้ไป .. Flywheel กำลังจะกลับมาเป็นที่นิยมอีกครั้งในหลากหลายรูปแบบ และผลิตภัณฑ์ ในอีกไม่นาน ..
สรุปส่งท้าย ..
กว่า 100 ปีที่ผ่านมา ระบบพลังงานไฟฟ้าที่ผลิต และถูกนำมาใช้ทั่วโลกนั้น ประกอบด้วย 3 เสาหลัก ซึ่งหมายถึง ระบบผลิตกำลังไฟฟ้า Generation ระบบสายส่ง Transmission และการกระจายไฟฟ้า Distribution .. ทุกหลังคาเรือน และอุตสาหกรรมบนโลกใบนี้ ถูกขับเคลื่อนโดย 3 เสาหลักนี้เรื่อยมา ..
จนกระทั่งนวัตกรรมที่เรียกว่า ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ถูกเริ่มนำมาใช้อย่างเป็นรูปธรรม เนื่องมาจากเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากขึ้น และราคาของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium Ion Battery ถูกลงอย่างมาก นับว่าเป็นเสาหลักใหม่ที่ 4 ของระบบพลังงานไฟฟ้าของโลกปัจจุบัน ..
อย่างไรก็ตาม โลกกำลังปรับเปลี่ยนจากการใช้แหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล มาเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เพื่อให้เกิดการปล่อยคาร์บอนต่ำ และรักษาระดับราคาที่ถูกลงอีก .. ปริมาณการใช้กำลังไฟฟ้า และการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้นทั่วโลกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา .. ในปี 2561 ทั่วโลก การใช้พลังงานสูงถึงเกือบ 25,000 TWh อย่างไรก็ตาม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม รวมกันคิดเป็นเพียง 1,827.8 TWh หรือสัดส่วนประมาณเพียง 5% ของการผลิตกำลังไฟฟ้าทั้งหมดในโลกเท่านั้น ..
เนื่องจากพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และลม ไม่พร้อมใช้งานตลอด 24 ชั่วโมง และไม่สามารถเปิด และปิดได้ตลอดเวลา จึงต้องมีการลงทุนวางระบบจัดเก็บพลังงานขนาดที่เหมาะสมเพิ่มเติมไว้พร้อมด้วยร่วมกับแหล่งพลังงาน เช่น ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ และกังหันลม เพื่อให้สามารถใช้งานในวงกว้างด้วยความเสถียรได้บนระบบสายส่ง .. แต่ทำไมการติดตั้งชุดแบตเตอรี่เคมีไฟฟ้า ถึงได้รับกระแสตอบรับมากมายในช่วงนี้ .. ทำไมไม่เป็นมู่เล่ Flywheel .. หรือมันอาจจะมีใช้งานกันอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว แต่มิค่อยได้เป็นที่สังเกตนัก เนื่องเพราะ มันยังมิได้แสดงบทบาทนำ .. และจริง ๆ แล้ว “มู่เล่ Flywheel คืออะไรกันแน่” ..
ด้วยความจริงในประวัติศาสตร์มนุษยชาตินั้น มู่เล่ ล้อช่วยแรง Flywheel หรือพลูเล่ย์ Pulley ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานกันมานานมากแล้วในหลากหลายรูปแบบ .. ปัจจุบัน มู่เล่ ประกอบด้วย มอเตอร์ไฟฟ้าสองฟังก์ชั่นสำหรับเก็บ และสร้างพลังงาน .. มันทำงานเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้าใน EV เพื่อเร่งความเร็วของมู่เล่โดยใช้กำลังไฟฟ้า เพื่อให้พลังงานจลน์สะสมอยู่ในล้อหมุน ..
จากนั้นเมื่อมีการหมุน มอเตอร์ไฟฟ้าแบบสองฟังก์ชันจะทำงานเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และพลังงานกลที่เก็บไว้ในมวลที่หมุนอยู่จะหมุนโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า .. คล้ายกับการเบรกแบบรีเจน Regenerative Brake ในรถยนต์ไฟฟ้า .. เมื่อพูดถึงเรื่องนี้ มู่เล่ถือได้ว่า เป็นแบตเตอรี่พลังงานกล Mechanical Battery ขนาดใหญ่ ..
ในทางปฏิบัติ มู่เล่ Flywheel มีการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ ทำให้เป็นทางออกที่ดีในการทำให้ความถี่ในระบบกริดไฟฟ้าเสถียร เมื่อเกิดการแปรผันขึ้น ..นอกจากนี้ ยังสามารถชาร์จพลังงานจนเต็มได้ภายในเสี้ยววินาที อายุการใช้งานยาวนานกว่ามากประมาณ 20 ปี เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ประสิทธิภาพของมันสูงถึงประมาณ 95 % หรือมากกว่า และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า จึงสามารถจัดเก็บพลังงานได้มากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กลง ..
ข้อดีทั้งหมดนี้ ทำให้มู่เล่ ได้กลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานหลายประเภท .. มันถูกใช้เป็นอุปกรณ์จ่ายไฟฟ้าสำรองแบบต่อเนื่อง Uninterruptible Power Supply : UPS ในอุตสาหกรรม และเชิงพาณิชย์ เพื่อสำรองพลังงานสำหรับการโหลดที่จำเป็น .. มู่เล่ Flywheel ยังถูกใช้เป็น Control Moment Gyros : CMG ในยานอวกาศ เช่น ในสถานีอวกาศนานาชาติ International Space Station : ISS เพื่อให้สถานีอวกาศอยู่ในท่าทางคงที่ เมื่อเทียบกับพื้นผิวโลก ..
ในกีฬามอเตอร์สปอร์ต มีการใช้ระบบขับเคลื่อนไฮบริดสำหรับการเบรคแบบสร้างพลังงานใหม่ Regenerative Brake เช่น ใน Audi R18 e – Tron LMP1s ที่ชนะที่ Le Mans ในปี 2012, 2013 และ 2014 .. และยังถูกใช้ในระบบสายส่งกริดไฟฟ้า เพื่อรองรับการจัดเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน รูปแบบกระจายที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในท้องถิ่น ..
นอกจากนี้ FESS ยังถูกนิยมใช้ในแอพพลิเคชั่นบนโครงข่ายระบบสายส่ง หรือระบบกริดไฟฟ้า เพื่อให้บริการเสริมด้วย เช่น การควบคุมความถี่ และรองรับความผันผวนของพลังงาน .. คล้ายกับการใช้ Hornsdale Power Reserve ของ Tesla ในออสเตรเลีย .. ตัวอย่างบางส่วนคือ FESS Beacon Power ขนาด 20 MW ที่ติดตั้งใน Stephentown, New York และ Hazle Township, Pennsylvania เพื่อรองรับความไม่สมดุลของความถี่ในระบบกริดไฟฟ้า ..
โรงงานเหล่านี้ ได้รับหน้าที่ทำให้ระบบไฟฟ้าในพื้นที่เกิดความเสถียรมานานกว่า 10 ปีแล้ว .. โรเตอร์มู่เล่ของ Beacon ทำจากขอบล้อคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ .. มู่เล่หมุนได้ถึง 16,000 รอบต่อนาที และสามารถชาร์จ และคายประจุจนเต็มได้ที่รอบ 175,000 Cycles .. มันยอดเยี่ยมมากด้วยค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงที่ต่ำอย่างยิ่ง ..
บริษัทฯ อื่นที่เล่นเกมนี้ เพื่อกระจายระบบล้อช่วยแรงเหนือแอพพลิเคชั่นการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ คือ Amber Kinetics .. อุปกรณ์ รุ่น M32 ที่ทำจากเหล็กทั้งหมดของพวกเขาสามารถให้พลังงาน 8 KW เป็นเวลา 4 ชั่วโมง บรรลุประสิทธิภาพมากกว่า 86 % และให้รอบ 11,000 Cycles .. ในปี 2561 บริษัทฯ ร่วมมือกับ West Boylston Municipal Lighting Plant : WBMLP ได้ว่าจ้างวางระบบจัดเก็บพลังงานล้อมู่เล่ช่วยแรง FESS ขนาด 128 KW / 512 KWh ในรัฐแมสซาชูเซตส์ Massachusetts ..
โครงการนี้ถูกรวมเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์ Solar PV ที่เชื่อมต่อกับระบบสายส่งกริดไฟฟ้า และได้ปล่อยพลังงานไปแล้วกว่า 116 MW Hr .. Amber Kinetics ยังได้ติดตั้งระบบการจัดเก็บงานพลังงานมู่เล่แบบผสมผสานในอีกหลายแห่งด้วยเช่นกัน .. ปัจจุบันในประเทศจีน FESS ถูกใช้เพื่อทำงานกับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ 60 MW การจัดเก็บพลังงาน และปรับปรุงเสถียรภาพของระบบกริดไฟฟ้า .. นับตั้งแต่ปี 2561 เป็นต้นมา จีนได้ใช้งานระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ไปแล้วกว่า 75.6 MWh โดยไม่มีการปล่อยมลพิษ หรือก๊าซเรือนกระจกใด ๆ ออกมาทั้งสิ้น ..
เมื่อเปรียบเทียบกับชุดแบตเตอรี่แล้ว มู่เล่ Flywheel ทำจากวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และอาจมีความจุสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน Lithium – Ion Batteries และ Flow Batteries .. นอกจากนั้น แบตเตอรี่จำเป็นต้องรีไซเคิล และเปลี่ยนบ่อยกว่า Flywheel ที่มีวงจรชีวิตยาวนานกว่ามาก .. เมื่อเปรียบเทียบกับระบบจัดเก็บพลังงานกลอื่น ๆ เช่น ลมอัด และพลังน้ำสูบกลับแล้ว ระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage มีประสิทธิภาพสูงกว่า ..
อย่างไรก็ตาม มันกำลังเริ่มกลับมาได้รับความนิยมอีกครั้ง แม้จะยังไม่ค่อยได้พบเห็นในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ และกังหันลม ทั่วไป แต่ระบบ Flywheel รูปแบบผสมผสานกับชุดแบตเตอรี่ ได้รับการคาดหมายว่า จะเติบโตอย่างมากจากนี้ไปด้วยหลายเหตุผลที่อธิบายได้ โดยเฉพาะเมื่อมนุษยชาติกำลังมุ่งมั่นไปสู่การใช้แหล่งพลังงานสะอาดที่ผันแปร ..
ทั้งนี้ เทคโนโลยีล่าสุดให้พลังงานได้เพียงไม่กี่ชั่วโมง และล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel ก็มีต้นทุนการติดตั้งเริ่มต้นสูงเกินไป .. ต้นทุน และตลาดการจัดเก็บกำลังไฟฟ้า และพลังงานหมุนเวียน ถึงปี 2573 .. รายงานในปี 2559 นั้น ต้นทุน FESS อยู่ระหว่าง $1,500 / KWh ถึง $6,000 / KWh และค่าติดตั้งที่คาดการณ์ไว้ภายในปี 2573 จะลดลงอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1,000 เหรียญสหรัฐฯ / KWh ถึง 3,900 เหรียญสหรัฐฯ / KWh ในทางกลับกัน ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนสำหรับแอพพลิเคชั่นยูทิลิตี้ Utility ขนาดต่าง ๆ ตั้งแต่ 200 เหรียญสหรัฐฯ / KWh และ 1,260 เหรียญสหรัฐฯ / KWh ในปี 2559 และคาดการณ์โดย ปี 2573 จะเห็นการลดลงอยู่ระหว่าง $77 / KWh และ $574 / KWh .. มู่เล่ ยังคงถูกเอาชนะโดยเทคโนโลยี Flow Batteries ซึ่งอาจมีต้นทุนอยู่ระหว่าง $108 / KWh ถึง $576 / KWh ในปีเดียวกัน ..
การวิเคราะห์ที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งคือ Levelized Cost of Storage : LCOS ซึ่งเทียบได้โดยตรงกับ LCOE แต่สำหรับระบบจัดเก็บข้อมูล .. บทความ Projecting the Future Levelized Cost of Electricity Storage Technologies แสดงให้เห็นว่าสำหรับระยะเวลาการคายประจุที่สั้น และรอบบ่อยครั้ง ค่า LCOS เฉลี่ย สำหรับระบบล้อช่วยแรง Flywheel System อาจสูงถึง $520 / MWh ในปี 2573 ในขณะที่แบตเตอรี่ Li – ion และ Vanadium Redox – Flow อาจมี LCOS เฉลี่ยที่ $280 / MWh และ $220 / MWH ตามลำดับ ..
มู่เล่ Flywheel ต้องลดต้นทุนลงอีก และจะต้องเพิ่มประสิทธิภาพให้มากขึ้น ควบคู่ไปกับการพัฒนาวัสดุใหม่ที่เป็นใบพัดโรเตอร์ที่มีความแข็งแรงสูง และความหนาแน่นต่ำ ตลอดจนการปรับปรุงมอเตอร์ไฟฟ้า/เครื่องกำเนิดไฟฟ้า .. ซึ่งหมายถึง เงิน และเวลาที่จะต้องใช้ไปอีกเป็นจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนา ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel ถูกมองข้ามไป เพราะพัฒนาการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ล่าสุดที่รุดหน้านั่นเอง ..
อย่างไรก็ตาม แนวทางใช้งานรูปแบบ Hybrid .. การศึกษา และโครงการล่าสุดบางโครงการได้รับการพัฒนาเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ในการหลอมรวมล้อมู่เล่ช่วยแรง Flywheel เข้ากับชุดแบตเตอรี่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานแบบไฮบริด ตัวอย่างหนึ่งคือ โครงการ AdDHyStor ที่ดำเนินการโดย Schwungrad Energie ซึ่งได้รับเงินสนับสนุนจากสหภาพยุโรป ประมาณ 3 ล้านยูโร เงินทุนสำหรับการเดินสายแบตเตอรี่ 1.0 MW และระบบจัดเก็บพลังงานไฮบริดของล้อช่วยแรงเพื่อสนับสนุนการรักษาความเสถียรภาพของระบบกริดไฟฟ้าแบบไดนามิกใน Rhode, Co. Offaly ..
อีกรายการล่าสุด ตัวอย่างคือ ชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออนขนาด 8.8 MW ที่ทำงานผสมผสานรวมกับระบบมู่เล่ 3 MW ในอัลเมโล ในเนเธอร์แลนด์ ซึ่งจะช่วยผสานรวมแหล่งพลังงานสีเขียวเข้ากับระบบกริดไฟฟ้า .. นี่ดูเหมือนจะเป็นทางออกที่ดีกว่า และอาจจะทำให้ระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel Energy Storage System : FESS กลับมาเป็นที่นิยมได้สำเร็จได้อีกครั้งในที่สุด ..
สำหรับในประเทศไทย การประยุกต์ใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน นอกเหนือจากไฟฟ้าพลังน้ำ ให้พลังงานรวมประมาณ 15 % ของการใช้พลังงานทั้งหมดในปีที่ผ่านมา และกำลังเพิ่มขึ้นให้ถึงเป้าหมาย 30 % ก่อนปี 2579 ตามแผนชาติ .. ทั้งนี้ เพื่อให้แผนงานภาพรวมตามนโยบายภาครัฐของไทยในการเปลี่ยนผ่านจากการพึ่งพาแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก ไปสู่การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานงานหมุนเวียนเป็นหลัก รวมทั้งลดการปล่อยมลพิษ และก๊าซเรือนกระจก ที่เป้าหมายศูนย์สุทธิ Net Zero ให้สำเร็จได้ในที่สุดนั้น จำเป็นต้องได้รับสนับสนุนอย่างเต็มที่จากความร่วมมือภาครัฐ และบริษัทเอกชน ในการบรรลุแผนงานความมั่นคงทางพลังงานของประเทศไทยเพื่อเป็นฐานการผลิตระดับโลกสำหรับเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงานในอนาคตได้ต่อไป ..
ระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage System ไม่ใช่เรื่องใหม่ของไทย แต่หากจะนับระบบที่มีขนาดใหญ่ Large Scale or Utility Scale บนโครงข่ายระบบสายส่งที่มิใช่ระบบสูบกลับ เช่น ระบบที่เขื่อนลำตะคองนั้น ถือว่าพึ่งจะมีเกิดขึ้นในประเทศไทยเมื่อไม่นานมานี้เอง .. และเพราะต้นทุนของระบบได้ลดลงไปมาก เมื่อเทียบกับหลายปีก่อนที่ผ่านมา เราจึงเริ่มเห็นโครงการใหม่ ๆ ถูกพัฒนาขึ้น จากทั้งส่วนการไฟฟ้าฝ่ายผลิตฯ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และการไฟฟ้านครหลวง รวมไปถึงภาคเอกชนที่มุ่งมั่นลงทุน และพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงาน โดยเฉพาะตัวอย่างการลงทุนของบริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน) Energy Absolute : EA เพื่อให้เทคโนโลยีพลังงานสะอาด และการผลิตลิเธี่ยมแบตเตอรี่ Lithium Ion Batteries เกิดขึ้นในประเทศ ..
ส่งผลให้ไทย สามารถแสดงบทบาทหลักสำหรับการควบคุมต้นทุนของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ในภูมิภาคไปอีกนานอย่างน้อย 10 ปี .. ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้ระบบจัดเก็บพลังงานมู่เล่ Flywheel ร่วมด้วยในรูปแบบผสมผสาน Hybrid กลายเป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจ ซึ่งจะทำให้การนำกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนที่ผันแปร เข้าสู่โครงข่ายระบบสายส่งหลัก มีต้นทุนลดลง และระบบมีความเสถียรมากขึ้น .. สิ่งเหล่านี้ ได้กลายเป็นความจำเป็นที่จะทำให้การบรรลุความสำเร็จตามแผนงานของไทยเพื่อเป็นฐานการผลิตระดับโลกสำหรับเทคโนโลยีระบบจัดเก็บพลังงานในอนาคตนั้น เป็นไปได้ในที่สุด ..
คอลัมน์ Energy Key
By… โลกสีฟ้า
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Concrete Flywheel Storage System for Residential PV | PV Magazine France :-
Global Flywheel Energy Storage Market | Global Trends, Size :-
Flywheel Energy Storage Systems Market Report 2021 – 2031 | ASD Report :-
Asia Pacific Flywheel Energy Storage Market Forecast 2020-2028 | ASD Report :-
Flywheel Energy Storage Systems Market Worth $552.1 Million By 2027 :-
Future Energy Storage Turns on Flywheel Technology | University of Alberta :-
A Review of Flywheel Energy Storage Systems .. State of the Art and Opportunities :-
https://drive.google.com/file/d/1f2ukvzPk5QgPLmf-0dG6tbxt4DNLxaW1/view?usp=sharing
Flywheel – Lithium Battery Hybrid Energy Storage System Joining Dutch Grid Services Markets :-
Flywheel Hybrid Systems | KERS :-
Flywheel Hybrid System | Punch Powerglide :-
‘Recycling’ Grid Energy with Flywheel Technology | US DOE :-
