เจาะลึกระบบกักเก็บพลังงาน พร้อมการประยุกต์ใช้เพื่อพลิกโฉมอนาคต

ระบบกักเก็บพลังงาน เป็นคำที่คนส่วนใหญ่เข้าใจได้ไม่ยาก แต่น้อยคนที่จะเห็นความสำคัญของสิ่งนี้ แถมในอนาคตอันใกล้มันยังมีบทบาทต่อการใช้ชีวิตของผู้คนอย่างมาก เนื่องจากพลังงานทดแทนและยานยนต์ไฟฟ้ากำลังเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ เป็นไปได้ที่ระบบกักเก็บพลังงานอาจกลายเป็นสิ่งจำเป็นที่คนทั่วไปไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้

ระบบกักเก็บพลังงานคืออะไร

ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System: ESS) คือ ระบบ วิธีการ อุปกรณ์ หรือเทคโนโลยีที่ใช้ในการเก็บพลังงานไฟฟ้า เพื่อทำให้ผลผลิตและความต้องการใช้ไฟฟ้าสมดุลกัน เนื่องจากบางช่วงมีการผลิตไฟฟ้าได้ปริมาณมาก (High Production) แต่ความต้องการใช้น้อย (Low Demand) ทำให้ต้องสูญเสียพลังงานที่เหลือไปอย่างน่าเสียดาย

ในทางกลับกัน หากช่วงเวลาหนึ่งมีความต้องการใช้ไฟฟ้ามาก (High Demand) จนไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอต่อความต้องการ (Low Production) ระบบกักเก็บพลังงานก็จะทำหน้าที่เหมือนแบตเตอรีสำรองให้กับเรานั่นเอง โดยจะแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปแบบอื่น เช่น พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ หรือพลังงานเคมี เป็นต้น เมื่อถึงเวลาใช้ก็จะแปลงพลังงานเหล่านี้ไปเป็นกระแสไฟฟ้าอีกครั้ง

ตัวอย่างระบบกักเก็บพลังงานในปัจจุบัน

1. การปั๊มหรือสูบน้ำ

ช่วงหลังเที่ยงคืนถึงเช้าที่คนส่วนใหญ่ใช้ไฟน้อย โรงไฟฟ้าพลังน้ำจะแปลงพลังงานไฟฟ้าที่เหลือใช้ให้เป็นพลังงานศักย์โดยการสูบน้ำจากอ่างข้างล่างขึ้นไปเก็บไว้ที่อ่างข้างบน เมื่อถึงช่วงที่ความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงขึ้น โรงไฟฟ้าก็จะปล่อยน้ำลงมาที่อ่างเก็บน้ำข้างล่าง ซึ่งระหว่างนั้นน้ำจะไหลผ่านกังหันจนเกิดเป็นกระแสไฟฟ้านั่นเอง

2. การใช้แบตเตอรี

ระบบกักเก็บพลังงานวิธีนี้จะคล้ายกับแบตเตอรีสำรอง (Power Bank) ที่เก็บพลังงานเอาไว้ให้ชาร์จในภายหลัง โดยจะมีการกักเก็บประจุไฟฟ้าเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการจ่ายไฟช่วงที่ความต้องการไฟฟ้าสูง

ปัจจุบันประเภทของแบตเตอรีที่ได้รับความนิยมสูงสุดจะเป็น ‘ลิเธียมไอออน’ (Li-ion) เนื่องจากชาร์จเร็ว น้ำหนักเบา ค่าบำรุงรักษาต่ำ และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน อีกทั้งอัตราการคายประจุต่ำ (Low Self-Discharge Rate) จึงเก็บไฟได้นาน เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดอื่น ความจุและความหนาแน่นของพลังงานถือว่าสูงกว่า

3. การใช้เซลล์เชื้อเพลิงร่วมกับกังหันลม

ในช่วงที่กังหันลมผลิตพลังงานเกินความต้องการ พลังงานที่เหลือจะถูกส่งไปยังเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าหรือ Electrolyzer เพื่อแยกน้ำ (H2O) ออกเป็นออกซิเจน (O2) และไฮโดรเจน (H2) หลังจากนั้นจะนำก๊าซไฮโดรเจนมาเก็บไว้ในถังบรรจุ

เมื่อถึงเวลาที่คนส่วนใหญ่ต้องการใช้พลังงาน ก๊าซไฮโดรเจนก็จะถูกส่งไปที่เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) เพื่อผลิตไฟฟ้าออกมาในรูปแบบกระแสตรง (DC) ผ่านกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าก่อนที่ Inverter จะแปลงเป็นกระแสสลับ (AC) แล้วจ่ายไฟให้ผู้คนได้ใช้งานอีกที

4. การใช้ล้อตุนกำลัง (Flywheel)

ล้อตุนกำลัง (Flywheel) เป็นอุปกรณ์เชิงกลที่หมุนได้ เมื่อไรที่มีการหมุน พลังงานก็จะถูกเก็บสะสมไว้ในล้อ ยิ่งมีแรงเสียดทานน้อยเท่าไร ความเร็วก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น ระบบก็จะกักเก็บพลังงานได้มาก จึงเป็นเหตุผลที่ Flywheel ส่วนใหญ่ต้องหมุนในสภาพสุญญากาศเพื่อลดแรงเสียดทานนั่นเอง หากเป็นรุ่นที่ทำจากวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์และแบริ่งแม่เหล็กสามารถหมุนด้วยความเร็วสูงสุดถึง 60,000 รอบต่อนาทีเลย

สามารถนำระบบกักเก็บพลังงานไปประยุกต์ใช้ได้อย่างไร

1. การนำระบบกักเก็บพลังงานมาใช้ในการสำรองไฟฟ้าเพื่อรองรับเหตุฉุกเฉิน โดยเฉพาะโรงพยาบาลที่ไฟฟ้ามีผลต่อการรอดชีวิตของผู้ป่วย หรือโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องผลิตสินค้าอย่างต่อเนื่อง

2. การกักเก็บพลังงานหมุนเวียนภายในภาคครัวเรือน ที่อาจกระตุ้นให้คนหันมาใช้พลังงานสะอาดมากขึ้นเพราะไม่ต้องเสียพลังงานที่ผลิตไปฟรี ๆ ประชาชนไม่ต้องเดือดร้อนเมื่อไฟดับ และมีแนวโน้มจ่ายค่าไฟถูกลง อีกทั้งยังเป็นการส่งเสริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้าทางอ้อมอีกด้วย

3. การสร้างเสถียรภาพในการใช้ไฟฟ้าทุกพื้นที่ให้เท่ากัน ไม่ว่าจะเป็นในเมือง พื้นที่ห่างไกล หรือบนเกาะ ทุกพื้นที่จะเข้าถึงไฟฟ้าได้โดยไม่มีพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งเสี่ยงไฟดับบ่อย ๆ หรือไฟฟ้าไม่พอใช้

สรุป

ระบบกักเก็บพลังงานมีความสำคัญอย่างมากในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเพื่อส่งต่อให้ผู้คน ซึ่งปัจจุบันโรงไฟฟ้าและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องยังคงทำหน้าที่กักเก็บพลังงานเสียส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะด้วยวิธีการปั๊มหรือสูบน้ำ การใช้แบตเตอรี การใช้เซลล์เชื้อเพลิงร่วมกับกังหันลม หรือการใช้ล้อตุนกำลัง เป็นต้น

แต่ในอนาคตอันใกล้เราอาจเห็นโรงพยาบาล โรงงานอุตสาหกรรม โรงเรียน หรือแม้กระทั่งบ้านของตัวเองมีระบบกักเก็บพลังงานก็เป็นได้ เพราะนอกจากข้อดีในด้านการสำรองพลังงาน ระบบนี้ยังส่งเสริมการใช้พลังงานสะอาดและสามารถทำให้ทุกพื้นที่มีเสถียรภาพในการใช้ไฟฟ้าเท่า ๆ กันอีกด้วย

ติดตามข่าวสารและคอนเทนต์ดี ๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยี ธุรกิจ และสิ่งแวดล้อมที่คุณไม่ควรพลาด ได้ที่ Facebook PTT ExpresSo