คุณรู้จัก BESS มากแค่ไหน?

ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) เป็นระบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อผ่านโครงข่ายไฟฟ้า ใช้สำหรับกักเก็บไฟฟ้าและพลังงาน ระบบนี้รวมแบตเตอรี่หลายก้อนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างอุปกรณ์กักเก็บพลังงานแบบบูรณาการ

1. เซลล์แบตเตอรี่: เป็นส่วนหนึ่งของระบบแบตเตอรี่ ทำหน้าที่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า

2. โมดูลแบตเตอรี่: ประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานหลายชุด รวมถึงระบบจัดการแบตเตอรี่โมดูล (MBMS) เพื่อตรวจสอบการทำงานของเซลล์แบตเตอรี่

3. แบตเตอรี่คลัสเตอร์: ใช้เพื่อรองรับโมดูลที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหลายชุดและชุดป้องกันแบตเตอรี่ (BPU) หรือที่รู้จักกันในชื่อตัวควบคุมแบตเตอรี่คลัสเตอร์ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) สำหรับแบตเตอรี่คลัสเตอร์จะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ พร้อมกับควบคุมรอบการชาร์จและการคายประจุ

4. ภาชนะจัดเก็บพลังงาน: สามารถรองรับคลัสเตอร์แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อแบบขนานได้หลายชุด และอาจติดตั้งส่วนประกอบเพิ่มเติมอื่นๆ เพื่อจัดการหรือควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของภาชนะ

5. ระบบแปลงพลังงาน (PCS): กระแสตรง (DC) ที่เกิดจากแบตเตอรี่จะถูกแปลงเป็นกระแสสลับ (AC) ผ่าน PCS หรืออินเวอร์เตอร์แบบสองทิศทางเพื่อส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้า (อาคารหรือผู้ใช้ปลายทาง) เมื่อจำเป็น ระบบนี้ยังสามารถดึงพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้อีกด้วย

หลักการทำงานของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) คืออะไร?

หลักการทำงานของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ประกอบด้วยสามกระบวนการหลัก ได้แก่ การชาร์จ การจัดเก็บ และการคายประจุ ในระหว่างกระบวนการชาร์จ BESS จะกักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ผ่านแหล่งพลังงานภายนอก การใช้งานอาจเป็นไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับ ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบและข้อกำหนดการใช้งาน เมื่อมีพลังงานเพียงพอจากแหล่งพลังงานภายนอก BESS จะแปลงพลังงานส่วนเกินเป็นพลังงานเคมีและเก็บไว้ในแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในรูปแบบหมุนเวียนภายใน ในระหว่างกระบวนการกักเก็บ เมื่อแหล่งพลังงานภายนอกไม่เพียงพอหรือไม่มีเลย BESS จะรักษาพลังงานสะสมที่ชาร์จเต็มและรักษาเสถียรภาพไว้สำหรับการใช้งานในอนาคต ในระหว่างกระบวนการคายประจุ เมื่อมีความจำเป็นต้องใช้พลังงานสะสม BESS จะปล่อยพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมตามความต้องการในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ เครื่องยนต์ หรือโหลดรูปแบบอื่นๆ

การใช้ BESS มีประโยชน์และความท้าทายอะไรบ้าง?

BESS สามารถให้ผลประโยชน์และบริการต่างๆ แก่ระบบไฟฟ้า เช่น:

1. ส่งเสริมการบูรณาการพลังงานหมุนเวียน: BESS สามารถกักเก็บพลังงานหมุนเวียนส่วนเกินในช่วงที่มีการผลิตสูงและมีความต้องการต่ำ และปล่อยพลังงานเหล่านี้ออกมาในช่วงที่มีการผลิตต่ำและมีความต้องการสูง วิธีนี้ช่วยลดการจำกัดการใช้พลังงานลม ปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์ และขจัดปัญหาการหยุดชะงักและความผันแปรของพลังงาน

2. ปรับปรุงคุณภาพและความน่าเชื่อถือของพลังงาน: BESS สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วและยืดหยุ่นต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและความถี่ ฮาร์มอนิก และปัญหาคุณภาพพลังงานอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองและรองรับฟังก์ชัน Black Start ในกรณีไฟฟ้าดับหรือเหตุฉุกเฉินได้อีกด้วย

3. ลดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด: BESS สามารถชาร์จไฟฟ้าในช่วงนอกเวลาพีคเมื่อราคาไฟฟ้าต่ำ และปล่อยไฟฟ้าในช่วงพีคเมื่อราคาไฟฟ้าสูง วิธีนี้ช่วยลดความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด ลดต้นทุนไฟฟ้า และชะลอความจำเป็นในการขยายกำลังการผลิตไฟฟ้ารุ่นใหม่หรือการปรับปรุงระบบส่งไฟฟ้า

4. การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก: ระบบ BESS สามารถลดการพึ่งพาการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยเฉพาะในช่วงเวลาที่มีความต้องการพลังงานสูงสุด ขณะเดียวกันก็เพิ่มสัดส่วนของพลังงานหมุนเวียนในสัดส่วนพลังงานรวม ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

อย่างไรก็ตาม BESS ยังต้องเผชิญกับความท้าทายบางประการ เช่น:

1. ต้นทุนสูง: เมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานอื่นๆ ระบบ BESS ยังคงมีราคาค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของต้นทุนการลงทุน ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ต้นทุนของระบบ BESS ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ประเภทของแบตเตอรี่ ขนาดของระบบ การใช้งาน และสภาวะตลาด เมื่อเทคโนโลยีมีความสมบูรณ์และขยายตัวมากขึ้น คาดว่าต้นทุนของระบบ BESS จะลดลงในอนาคต แต่อาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานอย่างแพร่หลาย

2. ประเด็นด้านความปลอดภัย: BESS เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าสูง และอุณหภูมิสูง ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่างๆ เช่น อันตรายจากไฟไหม้ การระเบิด ไฟฟ้าช็อต เป็นต้น นอกจากนี้ BESS ยังมีสารอันตราย เช่น โลหะ กรด และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพหากไม่ได้รับการจัดการหรือกำจัดอย่างถูกต้อง จำเป็นต้องมีมาตรฐาน กฎระเบียบ และขั้นตอนด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจว่าการใช้งานและการจัดการ BESS เป็นไปอย่างปลอดภัย

5. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: BESS อาจส่งผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงการสูญเสียทรัพยากร ปัญหาการใช้ที่ดิน ปัญหาการใช้น้ำ การเกิดของเสีย และความกังวลเกี่ยวกับมลพิษ BESS ต้องใช้ปริมาณวัตถุดิบจำนวนมาก เช่น ลิเธียม โคบอลต์ นิกเกิล ทองแดง ฯลฯ ซึ่งหายากทั่วโลกและมีการกระจายที่ไม่เท่าเทียมกัน นอกจากนี้ BESS ยังใช้น้ำและที่ดินในการทำเหมือง การผลิต การติดตั้ง และการดำเนินการ BESS ก่อให้เกิดของเสียและการปล่อยมลพิษตลอดวงจรชีวิต ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพอากาศ น้ำ ดิน จำเป็นต้องพิจารณาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยนำแนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืนมาใช้เพื่อลดผลกระทบให้น้อยที่สุด

แอปพลิเคชันหลักและกรณีการใช้งานของ BESS มีอะไรบ้าง?

BESS ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การผลิตไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน สายส่งและสายจำหน่ายไฟฟ้า รวมถึงระบบยานยนต์ไฟฟ้าและระบบขนส่งทางทะเลในภาคขนส่ง นอกจากนี้ยังถูกนำไปใช้ในระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่สำหรับอาคารที่พักอาศัยและอาคารพาณิชย์ ระบบเหล่านี้สามารถตอบสนองความต้องการกักเก็บพลังงานส่วนเกินและให้กำลังสำรองเพื่อบรรเทาภาระไฟฟ้าเกินพิกัดบนสายส่งและสายจำหน่ายไฟฟ้า พร้อมทั้งป้องกันความแออัดของระบบส่งไฟฟ้า BESS มีบทบาทสำคัญในไมโครกริด ซึ่งเป็นเครือข่ายไฟฟ้าแบบกระจายที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายหลักหรือทำงานแยกกัน ไมโครกริดอิสระที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ห่างไกลสามารถใช้ BESS ร่วมกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนแบบไม่ต่อเนื่อง เพื่อให้เกิดการผลิตไฟฟ้าที่เสถียร พร้อมทั้งช่วยหลีกเลี่ยงต้นทุนสูงที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ดีเซลและปัญหามลพิษทางอากาศ BESS มีหลายขนาดและรูปแบบการใช้งาน เหมาะสำหรับทั้งอุปกรณ์ในครัวเรือนขนาดเล็กและระบบสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ สามารถติดตั้งได้ในสถานที่ต่างๆ เช่น บ้านพักอาศัย อาคารพาณิชย์ และสถานีไฟฟ้าย่อย นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรองฉุกเฉินในช่วงไฟฟ้าดับได้อีกด้วย

แบตเตอรี่ที่ใช้ใน BESS มีกี่ประเภท?

1. แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเป็นแบตเตอรี่ชนิดที่นิยมใช้มากที่สุด ประกอบด้วยแผ่นตะกั่วและอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิวริก แบตเตอรี่ชนิดนี้ได้รับการยอมรับอย่างสูงในด้านต้นทุนต่ำ เทคโนโลยีที่ทันสมัย และอายุการใช้งานที่ยาวนาน โดยส่วนใหญ่นำไปใช้งานในด้านต่างๆ เช่น แบตเตอรี่สตาร์ท แหล่งพลังงานสำรอง และระบบกักเก็บพลังงานขนาดเล็ก

2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมและทันสมัยที่สุด ประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบที่ทำจากโลหะลิเธียมหรือวัสดุผสม ร่วมกับตัวทำละลายอินทรีย์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อดีหลายประการ เช่น มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพสูง และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์พกพา ยานยนต์ไฟฟ้า และการใช้งานด้านการจัดเก็บพลังงานอื่นๆ

3. แบตเตอรี่แบบไหลเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานแบบชาร์จไฟได้ ซึ่งทำงานโดยใช้ของเหลวที่เก็บไว้ในถังภายนอก คุณสมบัติของแบตเตอรี่ชนิดนี้คือความหนาแน่นพลังงานต่ำ แต่มีประสิทธิภาพสูงและมีอายุการใช้งานยาวนาน

4. นอกเหนือจากตัวเลือกที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังมี BESS ประเภทอื่นๆ ให้เลือกใช้ เช่น แบตเตอรี่โซเดียม-ซัลเฟอร์ แบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียม และตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์ ซึ่งแต่ละประเภทมีคุณลักษณะและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ต่างๆ