ระบบกักเก็บพลังงาน

ระบบกักเก็บพลังงานคืออะไร

ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System: ESS) คือ ระบบ อุปกรณ์ วิธีการ หรือเทคโนโลยีที่ใช้ในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า ซึ่งแนวคิดของระบบกักเก็บพลังงานนี้เกิดขึ้นจากการขาดสมดุลระหว่างการผลิต (Supply) และการใช้ไฟฟ้า (Demand) อันเนื่องมาจากความผันผวนของแหล่งพลังงานหมุนเวียน ซึ่งเป็นปัจจัยที่อยู่เหนือการควบคุมของมนุษย์ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถผลิตได้ในช่วงกลางวันที่มีแสงแดด แต่ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในช่วงกลางคืน หรือพลังงานลมที่มีกำลังผลิตสูงในช่วงเช้ามืดที่มีลมพัด แต่กลับเป็นช่วงที่มีความต้องการในการใช้พลังงานต่ำ ทำให้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตมาเสียเปล่า เป็นต้น ระบบกักเก็บพลังงานจึงเข้ามามีบทบาทสำคัญในการบริหารจัดการพลังงานหมุนเวียนที่ยังคงมีข้อจำกัดให้สามารถรองรับความต้องการใช้งานในแต่ละช่วงเวลานั่นเอง

หลักการทำงานของระบบกักเก็บพลังงาน

หลักการทำงานของระบบกักเก็บพลังงาน คือ การกักเก็บพลังงานในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งเพื่อนำไปตอบสนองความต้องการพลังงานในอีกช่วงเวลาหนึ่ง โดยหนึ่งในคุณสมบัติสำคัญของระบบกักเก็บพลังงานก็คือความสามารถในการแปลงพลังงานไฟฟ้าให้อยู่ในรูปพลังงานอื่น ๆ อาทิ โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่แปลงพลังงานไฟฟ้าที่เหลือใช้จากการผลิต และกักเก็บไว้ในรูปของพลังงานศักย์ด้วยการสูบน้ำไปเก็บไว้บนที่สูงเพื่อใช้เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าสำรองในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุด (Peak Load) เป็นต้น โดยส่วนใหญ่จะมีการติดตั้งระบบไว้ ณ โรงไฟฟ้า หรือติดตั้งร่วมกับระบบสายส่งหรือระบบจำหน่าย เป็นต้น ซึ่งระบบกักเก็บพลังงานจะช่วยยกระดับการบริหารจัดการทั้งในฝั่งของอุปสงค์พลังงานและอุปทานพลังงานให้มีความสัมพันธ์กันได้เป็นอย่างดี

ประเภทของระบบกักเก็บพลังงาน

ระบบกักเก็บพลังงานที่ใช้อยู่ในประเทศไทยแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทดังนี้

ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (Battery Energy Storage System: BESS)

เป็นระบบกักเก็บพลังงานที่ใช้แบตเตอรี่มาเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบ โดยแบตเตอรี่จะทำหน้าที่เก็บสะสมพลังงานส่วนเกินจากระบบส่งด้วยการกักเก็บประจุไว้ในแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำเพื่อนำมาใช้จ่ายไฟในช่วงเวลาที่ต้องการ ช่วยลดปัญหาความไม่สม่ำเสมอของการผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน ซึ่งระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่จะช่วยลดความผันผวนของกระแสไฟฟ้าและทำให้ระบบสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มั่นคงและต่อเนื่องยิ่งขึ้น

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ (Pumped Storage Hydro Plant)

เป็นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่มีเครื่องสูบน้ำ มีหลักการทำงานคือการนำกระแสไฟฟ้าจากระบบการผลิตในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าน้อยมาใช้สูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่มีอยู่เดิมขึ้นไปเก็บพักไว้ในอ่างพักน้ำตอนบนที่สร้างขึ้นใหม่ แล้วปล่อยน้ำลงมาผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงในแต่ละวัน ถือเป็นระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้ารูปแบบหนึ่งที่มีต้นทุนต่อหน่วยไฟฟ้าต่ำและปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตไฟฟ้าน้อยกว่าระบบอื่น

ระบบกักเก็บพลังงานด้วยเซลล์เชื้อเพลิงร่วมกับพลังงานลม (Wind-Hydrogen Hybrid System)

เป็นการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบก๊าซไฮโดรเจน โดยเมื่อกังหันลมผลิตไฟฟ้าได้มากเกินความต้องการของระบบ ไฟฟ้าจะถูกนำไปจ่ายให้กับเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolyser) ซึ่งจะทำหน้าที่แยกน้ำออกเป็นก๊าซออกซิเจนและก๊าซไฮโดรเจน โดยที่ก๊าซไฮโดรเจนจะถูกนำไปกักเก็บในถังบรรจุและนำไปผลิตไฟฟ้าโดยผ่านเซลล์เชื้อเพลิง (Hydrogen Fuel Cell) เพื่อจ่ายไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูง

การนำระบบกักเก็บพลังงานไปใช้ประโยชน์

หากไม่มีระบบกักเก็บพลังงาน ระบบผลิตไฟฟ้าจะต้องแบกรับหน้าที่ในการผลิตกระแสไฟฟ้าตามความต้องการใช้งานในช่วงเวลานั้น ๆ ซึ่งหมายความว่า ยิ่งมีความต้องการใช้ไฟฟ้ามากเท่าไร ระบบก็ต้องผลิตไฟฟ้าจ่ายให้เพียงพอต่อความต้องการให้ได้มากเท่านั้น หากขาดสมดุลก็อาจหมายถึงการมีพลังงานไฟฟ้าไม่เพียงพอการใช้งานหรือการสูญเปล่าของพลังงานในส่วนที่ผลิตเกินและจ่ายเข้าไปยังระบบ ดังนั้น ระบบกักเก็บพลังงานจึงเปรียบเสมือนแหล่งพลังงานสำรองที่จะช่วยเสริมกำลังให้ระบบเมื่อมีความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ช่วยให้สามารถตอบสนองความต้องการของการใช้ไฟได้ทันทีตลอด 24 ชั่วโมง อีกทั้งยังช่วยลดการเสียพลังงานไปอย่างสูญเปล่าจากการผลิตไฟฟ้าด้วยการกักเก็บไว้ในระบบกักเก็บพลังงาน และสามารถนำกลับมาจ่ายให้กับระบบในเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงเพื่อสร้างความยืดหยุ่นและเสถียรภาพให้กับระบบไฟฟ้า นอกจากนี้ยังช่วยลดความผันผวนของกระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานทดแทนให้มีความเสถียรมากขึ้น ส่งผลให้ระบบไฟฟ้ายังคงมีความมั่นคง น่าเชื่อถือ และยกระดับความสามารถในการใช้พลังงานได้คุ้มค่า ซึ่งนำไปสู่การบริหารจัดการพลังงานได้ดียิ่งขึ้น จึงอาจถือได้ว่าระบบกักเก็บพลังงานคือกุญแจสำคัญสำหรับระบบไฟฟ้าในอนาคตอย่างแท้จริง

Ref:

http://www.eppo.go.th/index.php/th/component/k2/item/17421-news-241064-01
https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=3275:2020106-01&catid=49&Itemid=251
https://tdri.or.th/wp-content/uploads/2018/03/Battery-storage-seminar.pdf
https://www.ucsusa.org/resources/how-energy-storage-works