ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมามีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของการใช้ไฟฟ้าทั่วโลกโดยมีการใช้งานประมาณ 25,300 terawatt ชั่วโมงในปี 2564 ด้วยการเปลี่ยนผ่านไปสู่อุตสาหกรรม 4.0 มีความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นทั่วโลก ตัวเลขเหล่านี้เพิ่มขึ้นในแต่ละปีไม่รวมถึงความต้องการพลังงานของภาคอุตสาหกรรมและภาคเศรษฐกิจอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงทางอุตสาหกรรมและการบริโภคพลังงานสูงนี้ควบคู่ไปกับผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่จับต้องได้มากขึ้นเนื่องจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากเกินไป ปัจจุบันโรงไฟฟ้าและโรงงานผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมันและก๊าซ) เป็นอย่างมากเพื่อตอบสนองความต้องการดังกล่าว สภาพภูมิอากาศเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานเพิ่มเติมโดยใช้วิธีการทั่วไป ดังนั้นการพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้จึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณพลังงานอย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ภาคพลังงานได้ตอบสนองโดยการเปลี่ยนไปสู่พลังงานหมุนเวียนหรือโซลูชั่น "สีเขียว" การเปลี่ยนแปลงได้รับการช่วยเหลือจากเทคนิคการผลิตที่ดีขึ้นซึ่งนำไปสู่การผลิตใบมีดกังหันลมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้นักวิจัยยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์เซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งนำไปสู่การผลิตพลังงานที่ดีขึ้นต่อพื้นที่การใช้งาน ในปี 2021 การผลิตกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ (PV) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญถึงสถิติ 179 TWH และเพิ่มการเติบโต 22% เมื่อเทียบกับ 2020 เทคโนโลยีโซลาร์ PV ปัจจุบันคิดเป็น 3.6% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก แหล่งพลังงานหลังจากไฟฟ้าพลังน้ำและลม

อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าเหล่านี้ไม่ได้แก้ปัญหาบางอย่างของระบบพลังงานหมุนเวียนซึ่งส่วนใหญ่เป็นส่วนใหญ่ วิธีการเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ผลิตพลังงานตามความต้องการเป็นโรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงไฟฟ้าน้ำมัน ตัวอย่างเช่นพลังงานแสงอาทิตย์มีให้บริการตลอดทั้งวันโดยมีการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับมุมการฉายรังสีของดวงอาทิตย์และการวางตำแหน่งแผง PV มันไม่สามารถผลิตพลังงานใด ๆ ในตอนกลางคืนในขณะที่ผลผลิตลดลงอย่างมากในช่วงฤดูหนาวและในวันที่มีเมฆมาก พลังงานลมได้รับความทุกข์ทรมานจากความผันผวนขึ้นอยู่กับความเร็วลม ดังนั้นโซลูชันเหล่านี้จะต้องควบคู่ไปกับระบบจัดเก็บพลังงานเพื่อรักษาพลังงานในช่วงเวลาที่ส่งออกต่ำ

ระบบจัดเก็บพลังงานคืออะไร?

ระบบจัดเก็บพลังงานสามารถเก็บพลังงานเพื่อใช้ในระยะต่อมา ในบางกรณีจะมีรูปแบบของการแปลงพลังงานระหว่างพลังงานที่เก็บไว้และพลังงานที่ให้ ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือแบตเตอรี่ไฟฟ้าเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่ตะกั่วกรด พวกเขาให้พลังงานไฟฟ้าโดยวิธีการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์

แบตเตอรี่หรือ BESS (ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่) เป็นตัวแทนของวิธีการจัดเก็บพลังงานที่ใช้กันมากที่สุดที่ใช้ในการใช้งานชีวิตประจำวัน มีระบบจัดเก็บข้อมูลอื่น ๆ เช่นโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่แปลงพลังงานที่อาจเกิดขึ้นของน้ำที่เก็บไว้ในเขื่อนเป็นพลังงานไฟฟ้า น้ำที่ตกลงมาจะเปลี่ยนมู่เล่ของกังหันที่ผลิตพลังงานไฟฟ้า อีกตัวอย่างหนึ่งคือก๊าซบีบอัดเมื่อปล่อยก๊าซจะเปลี่ยนล้อของกำลังผลิตกังหัน

สิ่งที่แยกแบตเตอรี่ออกจากวิธีการจัดเก็บอื่น ๆ คือพื้นที่การทำงานที่มีศักยภาพ ตั้งแต่อุปกรณ์ขนาดเล็กและแหล่งจ่ายไฟรถยนต์ไปจนถึงแอพพลิเคชั่นในครัวเรือนและฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่แบตเตอรี่สามารถรวมเข้ากับแอปพลิเคชันที่เก็บของนอกตารางได้อย่างราบรื่น ในทางกลับกันวิธีการไฟฟ้าพลังน้ำและวิธีการอัดอากาศต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่และซับซ้อนมากสำหรับการจัดเก็บ สิ่งนี้นำไปสู่ค่าใช้จ่ายที่สูงมากซึ่งต้องใช้แอพพลิเคชั่นที่มีขนาดใหญ่มากเพื่อให้เป็นธรรม

ใช้เคสสำหรับระบบจัดเก็บข้อมูลนอกกริด

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ระบบจัดเก็บข้อมูลนอกกริดสามารถอำนวยความสะดวกในการใช้งานและการพึ่งพาวิธีการพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม อย่างไรก็ตามมีแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่สามารถได้รับประโยชน์อย่างมากจากระบบดังกล่าว

กริดพลังงานของเมืองมุ่งมั่นที่จะให้พลังงานในปริมาณที่เหมาะสมตามอุปสงค์และอุปทานของแต่ละเมือง พลังที่ต้องการสามารถผันผวนได้ตลอดทั้งวัน ระบบจัดเก็บข้อมูลนอกกริดถูกนำมาใช้เพื่อลดทอนความผันผวนและให้ความมั่นคงมากขึ้นในกรณีที่มีความต้องการสูงสุด จากมุมมองที่แตกต่างกันระบบการจัดเก็บข้อมูลกริดจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการชดเชยความผิดพลาดทางเทคนิคที่ไม่คาดฝันใด ๆ ในกริดพลังงานหลักหรือในช่วงระยะเวลาการบำรุงรักษาตามกำหนด พวกเขาสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานโดยไม่ต้องค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือก หนึ่งสามารถอ้างถึงตัวอย่างพายุน้ำแข็งเท็กซัสในต้นเดือนกุมภาพันธ์ 2566 ที่เหลือประมาณ 262,000 คนที่ไม่มีอำนาจในขณะที่การซ่อมแซมล่าช้าเนื่องจากสภาพอากาศที่ยากลำบาก

ยานพาหนะไฟฟ้าเป็นอีกแอปพลิเคชั่น นักวิจัยได้เพิ่มความพยายามอย่างมากในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแบตเตอรี่และกลยุทธ์การชาร์จ/การคายประจุเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของอายุการใช้งานและความหนาแน่นของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ในระดับแนวหน้าของการปฏิวัติขนาดเล็กนี้และถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในรถยนต์ไฟฟ้าใหม่ แต่ยังมีรถบัสไฟฟ้า แบตเตอรี่ที่ดีกว่าในกรณีนี้สามารถนำไปสู่ระยะทางที่ใหญ่กว่า แต่ยังลดเวลาชาร์จด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ชอบ UAVs และหุ่นยนต์มือถือได้รับประโยชน์อย่างมากจากการพัฒนาแบตเตอรี่ มีกลยุทธ์การเคลื่อนไหวและกลยุทธ์การควบคุมขึ้นอยู่กับความจุของแบตเตอรี่และพลังงานที่ให้ไว้

เบสคืออะไร

ระบบจัดเก็บพลังงาน Bess หรือแบตเตอรี่เป็นระบบจัดเก็บพลังงานที่สามารถใช้ในการเก็บพลังงาน พลังงานนี้มาจากกริดหลักหรือจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ มันประกอบด้วยแบตเตอรี่หลายแบตเตอรี่ที่จัดเรียงในการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน (ชุด/ขนาน) และขนาดตามข้อกำหนด พวกเขาเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ในการแปลงพลังงาน DC เป็นพลังงาน AC สำหรับการใช้งาน ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ใช้เพื่อตรวจสอบสภาพแบตเตอรี่และการชาร์จ/การดำเนินการ

เมื่อเทียบกับระบบจัดเก็บพลังงานอื่น ๆ พวกเขามีความยืดหยุ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวาง/เชื่อมต่อและไม่ต้องการโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพง แต่พวกเขายังคงมีค่าใช้จ่ายมากและต้องการการบำรุงรักษาตามปกติมากขึ้นตามการใช้งาน

Bess ปรับขนาดและนิสัยการใช้งาน

จุดสำคัญในการจัดการเมื่อติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่กำลังปรับขนาด จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่กี่ก้อน? ในการกำหนดค่าอะไร? ในบางกรณีประเภทของแบตเตอรี่สามารถมีบทบาทสำคัญในระยะยาวในแง่ของการประหยัดต้นทุนและประสิทธิภาพ

สิ่งนี้ทำในแต่ละกรณีเนื่องจากการใช้งานอาจมีตั้งแต่ครัวเรือนขนาดเล็กไปจนถึงโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับครัวเรือนขนาดเล็กโดยเฉพาะในเขตเมืองคือพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ โดยทั่วไปแล้ววิศวกรจะพิจารณาการใช้พลังงานเฉลี่ยของครัวเรือนและประเมินการฉายรังสีแสงอาทิตย์ตลอดทั้งปีสำหรับสถานที่เฉพาะ จำนวนแบตเตอรี่และการกำหนดค่ากริดของพวกเขาจะถูกเลือกให้ตรงกับความต้องการของครัวเรือนในช่วงจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ต่ำสุดของปีในขณะที่ไม่ได้ระบายแบตเตอรี่ทั้งหมด นี่คือการแก้ปัญหาที่จะมีความเป็นอิสระจากพลังงานที่สมบูรณ์จากกริดหลัก

การรักษาสถานะค่อนข้างปานกลางหรือไม่ปล่อยแบตเตอรี่อย่างสมบูรณ์เป็นสิ่งที่อาจตอบโต้ได้ง่ายในตอนแรก ท้ายที่สุดทำไมต้องใช้ระบบจัดเก็บข้อมูลหากเราไม่สามารถแยกศักยภาพได้อย่างเต็มที่? ในทางทฤษฎีมันเป็นไปได้ แต่อาจไม่ใช่กลยุทธ์ที่เพิ่มผลตอบแทนจากการลงทุน

หนึ่งในข้อเสียหลักของ Bess คือแบตเตอรี่ที่ค่อนข้างสูง ดังนั้นการเลือกนิสัยการใช้งานหรือกลยุทธ์การชาร์จ/การปลดปล่อยที่เพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่เป็นสิ่งจำเป็น ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดไม่สามารถปล่อยต่ำกว่าความจุ 50% โดยไม่ต้องทนทุกข์ทรมานจากความเสียหายที่กลับไม่ได้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้นอายุการใช้งานที่ยาวนาน พวกเขายังสามารถถูกปล่อยออกมาโดยใช้ช่วงที่ใหญ่กว่า แต่สิ่งนี้มาในราคาที่เพิ่มขึ้น มีความแปรปรวนสูงในค่าใช้จ่ายระหว่างเคมีที่แตกต่างกันแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอาจมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหลายร้อยถึงหลายพันดอลลาร์ นี่คือเหตุผลที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นส่วนใหญ่ที่ใช้ในการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศโลกที่ 3 และชุมชนที่ยากจน

ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้รับผลกระทบอย่างมากจากการเสื่อมสภาพในช่วงอายุการใช้งานมันไม่มีประสิทธิภาพที่มั่นคงซึ่งจบลงด้วยความล้มเหลวอย่างฉับพลัน ความสามารถและความสามารถที่ให้ไว้สามารถจางหายไปได้อย่างต่อเนื่อง ในทางปฏิบัติอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้รับการพิจารณาว่าหมดลงเมื่อความจุสูงถึง 80% ของความจุดั้งเดิม กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อมันประสบความจุ 20% จางหายไป ในทางปฏิบัตินี่หมายถึงปริมาณพลังงานที่ต่ำกว่าสามารถให้ได้ สิ่งนี้สามารถส่งผลกระทบต่อระยะเวลาการใช้งานสำหรับระบบอิสระอย่างเต็มที่และจำนวนไมล์สะสมที่ EV สามารถครอบคลุมได้

อีกประเด็นที่ต้องพิจารณาคือความปลอดภัย ด้วยความก้าวหน้าในการผลิตและเทคโนโลยีแบตเตอรี่ล่าสุดมีความเสถียรทางเคมีมากขึ้น อย่างไรก็ตามเนื่องจากประวัติความเสื่อมโทรมและการละเมิดเซลล์สามารถเข้าสู่การหลบหนีความร้อนซึ่งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่หายนะและในบางกรณีทำให้ชีวิตของผู้บริโภคตกอยู่ในอันตราย

นี่คือเหตุผลที่ บริษัท ได้พัฒนาซอฟต์แวร์การตรวจสอบแบตเตอรี่ที่ดีขึ้น (BMS) เพื่อควบคุมการใช้แบตเตอรี่ แต่ยังตรวจสอบสถานะของสุขภาพเพื่อให้การบำรุงรักษาที่ทันเวลาและหลีกเลี่ยงผลที่ตามมา

บทสรุป

ของระบบจัดเก็บข้อมูลพลังงานกริดให้โอกาสที่ดีในการบรรลุความเป็นอิสระจากพลังงานจากกริดหลัก แต่ยังให้แหล่งพลังงานสำรองในช่วงเวลาหยุดทำงานและช่วงเวลาการโหลดสูงสุด การพัฒนาจะช่วยให้การเปลี่ยนแปลงไปสู่แหล่งพลังงานสีเขียวซึ่ง จำกัด ผลกระทบของการผลิตพลังงานต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในขณะที่ยังคงตอบสนองความต้องการพลังงานที่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องในการบริโภค

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เป็นระบบที่ใช้กันมากที่สุดและง่ายที่สุดในการกำหนดค่าสำหรับแอพพลิเคชั่นในชีวิตประจำวันที่แตกต่างกัน ความยืดหยุ่นสูงของพวกเขาถูกตอบโต้ด้วยค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูงซึ่งนำไปสู่การพัฒนากลยุทธ์การตรวจสอบเพื่อยืดอายุการใช้งานที่เกี่ยวข้องให้มากที่สุด ปัจจุบันอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษามีความพยายามอย่างมากในการตรวจสอบและทำความเข้าใจการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน