โครงการ

1. แนวโน้มในอนาคต

การวิจัยและพัฒนาพลังงานใหม่และพลังงานหมุนเวียน ตลอดจนการค้นหาวิธีการขั้นสูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ได้กลายเป็นประเด็นหลักของข้อกังวลระดับโลก มีทั้งความต้องการการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ตลอดจนความต้องการการเติบโตของพลังงานเพื่อรองรับการพัฒนาเศรษฐกิจ ซึ่งต้องอาศัยการพัฒนาอย่างแข็งขันของอุตสาหกรรมกักเก็บพลังงาน

รายงานการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างมีนัยสำคัญ เช่น ถ่านหินและน้ำมัน ก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมและสภาพภูมิอากาศโลก ก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อเป้าหมายของการพัฒนามนุษย์ที่ยั่งยืน ตามการคาดการณ์ บนพื้นฐานของเทคโนโลยีที่มีอยู่สำหรับการสกัดพลังงานทดแทนที่ไม่หมุนเวียนและอัตราการบริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้อย่างต่อเนื่องทั้งกลางวันและกลางคืน อายุการใช้งานของถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมัน คาดว่าจะอยู่ที่ 100-120 ปี 30-50 ปี ปี และ 18-30 ปี ตามลำดับ แน่นอนว่าความท้าทายและภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกที่ใหญ่ที่สุดในศตวรรษที่ 21 อาจไม่ใช่สงครามและอาหาร แต่เป็นพลังงาน

เมื่อวันที่ 19 มกราคม 2016 สำนักงานพลังงานโลกประกาศว่าเนื่องจากเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ใหม่และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ทำให้ราคาลดลง ต้นทุนการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่จะลดลง 70% ในอีก 15 ปีข้างหน้า

การจัดเก็บพลังงานนั้นไม่ใช่เทคโนโลยีเกิดใหม่ แต่จากมุมมองของอุตสาหกรรม มันเพิ่งเกิดขึ้นและยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น

2. ความไม่แน่นอนของพลังงานทดแทน

เนื่องจากอิทธิพลของเวลาหรือสภาพอากาศที่แตกต่างกัน พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมจึงไม่ได้ผลิตไฟฟ้าเสมอไปเมื่อพลังงานมีความจำเป็นมากที่สุด การจัดเก็บพลังงานเป็นเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้ในการเร่งการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยพลังงานหมุนเวียน ปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดมักเกิดขึ้นในช่วงบ่ายและเย็นของฤดูร้อน ซึ่งเป็นช่วงที่การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลงแต่อุณหภูมิไม่ลดลง เมื่อผู้คนกลับจากที่ทำงาน พวกเขาจะเริ่มใช้ไฟฟ้าเพื่อทำความเย็น ปรุงอาหาร และใช้งานอุปกรณ์อื่นๆ

3. ส่งเสริมการพัฒนาพลังงานทดแทน

เทคโนโลยีระบบกักเก็บพลังงานมีบทบาทสำคัญในการทำให้แน่ใจว่าบ้านและธุรกิจสามารถใช้พลังงานสีเขียวได้ แม้ว่าแสงแดดจะไม่ส่องแสงหรือลมหยุดพัดก็ตาม

ตัวอย่างเช่น กำลังการผลิตติดตั้งของพลังงานลมนอกชายฝั่งในสหราชอาณาจักรนั้นใหญ่ที่สุดในโลก การรวบรวมพลังงานลมและนำไปใช้อย่างมีจุดมุ่งหมายจะช่วยเพิ่มมูลค่าของพลังงานสะอาด และอาจลดต้นทุนด้วยการขยายขนาด ทุกๆ วัน UK National Grid และวิศวกรไฟฟ้าทั่วโลกจะต้องสร้างสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทาน เมื่อเป้าหมายคือการบรรลุการผลิตคาร์บอนเป็นศูนย์ การจัดการจุดสูงสุดและหุบเขาจะกลายเป็นความท้าทายมากขึ้น ตามเนื้อผ้า การผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินจะใช้สำหรับการควบคุมในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุดและช่วงหุบเขา แต่สถานที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่สามารถค่อยๆ เข้ามาแทนที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงสูงสุดบางรุ่นได้ รัฐบาลสหราชอาณาจักรประมาณการว่าเทคโนโลยีต่างๆ เช่น ระบบกักเก็บพลังงาน ซึ่งสนับสนุนการบูรณาการเทคโนโลยีไฟฟ้าคาร์บอนต่ำ พลังงานความร้อน และเทคโนโลยีการสื่อสาร สามารถช่วยประหยัดเงินได้มากถึง 40 พันล้านปอนด์ (48 พันล้านดอลลาร์) สำหรับระบบพลังงานของสหราชอาณาจักรภายในปี 2593 ซึ่งจะลดลงในท้ายที่สุด ต้นทุนพลังงานของผู้คน

จากมุมมองของการจัดหาพลังงานทั้งเชิงการดำเนินงานและที่มีเสถียรภาพ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานสามารถส่งเสริมการพัฒนาพลังงานทดแทนและขับเคลื่อนการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการเปลี่ยนระบบสาธารณูปโภคไปสู่พลังงานหมุนเวียน

4. สร้างความมั่นคงด้านพลังงาน

ระบบพลังงานในอนาคตจะเป็นระบบพลังงานที่หลากหลายซึ่งประกอบด้วยพลังงานใหม่และพลังงานรูปแบบต่างๆ เป็นหลัก ความผันผวนและความไม่สม่ำเสมอของพลังงานลมและการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เป็นตัวกำหนดว่าความยืดหยุ่นจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบพลังงานใหม่ จากมุมมองทางเทคนิค การจัดเก็บพลังงานสามารถตอบสนองความต้องการด้านความยืดหยุ่นของระบบพลังงานใหม่ได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น เส้นทางเทคโนโลยีในการบรรลุการเข้าถึงพลังงานทดแทนในวงกว้างผ่านเทคโนโลยีกักเก็บพลังงาน และส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงพลังงานคาร์บอนต่ำ จึงเป็นที่คาดหวังอย่างมากจากอุตสาหกรรม

4.1 ลดอัตราการละทิ้งลมและแสง

กำลังการผลิตติดตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานลมและเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากธรรมชาติของการสุ่มและการป้องกันการเกิดจุดสูงสุดของลมและพลังงานแสงอาทิตย์ การเชื่อมต่อโครงข่ายจำนวนมากจะมีผลกระทบอย่างมากต่อโครงข่ายไฟฟ้าที่มีอยู่ ทำให้ยากต่อการปรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่สูงสุดของโครงข่ายหลัก ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ "ลดลม" และ "ลดแสงอาทิตย์" อย่างรุนแรง ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความเสี่ยงต่อการทำงานของโครงข่ายไฟฟ้าที่ปลอดภัยและมั่นคง ในกรณีที่กำลังการผลิตสูงสุดที่จำกัดและหน่วยควบคุมความถี่ในท้องถิ่น การพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ประสบปัญหาคอขวด ภูมิภาคส่วนใหญ่ที่มีแหล่งพลังงานทดแทนมากมายมีปริมาณไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ และการผลิตพลังงานใหม่จำนวนมากไม่สามารถนำมาใช้ในท้องถิ่นได้ หากไม่มีระบบส่งกำลังภายนอกที่สร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์เครือข่ายปริมาณไฟฟ้า "ลม" และ "แสงอาทิตย์" จะสูญเปล่าอย่างเปล่าประโยชน์ การจัดเก็บพลังงานใหม่ที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายได้เทียบเท่ากับการผลิตไฟฟ้าโดยไม่มีค่าใช้จ่าย ตราบใดที่ราคาไฟฟ้ากริดสูงกว่าส่วนแบ่งของต้นทุนการจัดเก็บพลังงานต่อหน่วยและการลงทุนคงที่ และพลังงานที่เก็บไว้ถูกใช้อย่างสมเหตุสมผล องค์กรต่างๆ ก็สามารถทำกำไรได้จากการจัดเก็บพลังงาน "ลม" และ "พลังงานแสงอาทิตย์"

5.ประโยชน์ของการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า

โครงข่ายไฟฟ้าใดๆ จะต้องตรงกับรุ่นและปริมาณการใช้ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเมื่อเวลาผ่านไป การผสมผสานระหว่างการจัดเก็บพลังงานและการตอบสนองความต้องการมีข้อดีดังต่อไปนี้:

5.1โรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิง (เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ พลังงานนิวเคลียร์) สามารถดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและง่ายดายยิ่งขึ้นในระดับการผลิตที่คงที่

5.2ไฟฟ้าที่เกิดจากแหล่งที่ไม่ต่อเนื่องสามารถจัดเก็บและนำไปใช้ได้ในอนาคต ไม่เช่นนั้นจะต้องถ่ายโอนไปยังสถานที่อื่นเพื่อขายหรือปิดเครื่อง

5.3 อัตราการสร้างสูงสุดหรือความสามารถในการส่งข้อมูลสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มศักยภาพรวมของพื้นที่จัดเก็บข้อมูลทั้งหมดให้กับโหลดเวลาแฝง ซึ่งจะช่วยประหยัดต้นทุนของความจุนี้

5.4 ราคาที่มีเสถียรภาพมากขึ้น - ต้นทุนการจัดเก็บหรือการจัดการความต้องการจะรวมอยู่ในราคา ดังนั้นราคาไฟฟ้าที่เรียกเก็บจากลูกค้าจะแตกต่างกันน้อยลง หรือ (หากราคายังคงมีเสถียรภาพทางกฎหมาย) ความสูญเสียที่เกิดขึ้นกับสาธารณูปโภคจากการขายส่งที่มีราคาถึงจุดสูงสุดที่มีราคาแพงจะมีน้อยกว่า ไฟฟ้าขายส่งนำเข้าจะต้องเป็นไปตามราคาไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด

การเตรียมพร้อมในกรณีฉุกเฉิน - แม้ว่าจะไม่มีระบบส่งหรือผลิตไฟฟ้า ความต้องการที่สำคัญก็สามารถตอบสนองได้อย่างน่าเชื่อถือ ในขณะเดียวกันก็ชะลอความต้องการที่ไม่จำเป็นออกไป

5.5 พลังงานจากพลังงานแสงอาทิตย์ น้ำขึ้นน้ำลง และพลังงานลมแปรผันตามธรรมชาติ - ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้แปรผันตามปัจจัยสุ่ม เช่น เวลา ข้างขึ้นข้างแรม ฤดูกาล และสภาพอากาศตลอดทั้งวัน ดังนั้น การขาดแคลนพลังงานหมุนเวียนที่สะสมไว้จึงเป็นความท้าทายพิเศษสำหรับบริษัทพลังงาน แม้ว่าการเชื่อมต่อแหล่งลมแต่ละแหล่งสามารถลดการเปลี่ยนแปลงโดยรวมได้ แต่ก็เชื่อถือได้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถนำมาใช้ในเวลากลางคืนได้ และพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเคลื่อนที่ไปพร้อมกับดวงจันทร์ ส่งผลให้คลื่นน้ำผ่อนคลายสี่ครั้งต่อวัน

สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่ออรรถประโยชน์ที่กำหนดมากน้อยเพียงใด ในช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในฤดูร้อน โดยปกติจะสามารถดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากขึ้นและตรงกับความต้องการ ในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนในฤดูหนาว ลมมีขอบเขตน้อยที่เกี่ยวข้องกับความต้องการให้ความร้อน และสามารถนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการนั้นได้ จากปัจจัยเหล่านี้ แหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งเชื่อมต่อกับโครงข่าย (เช่น แสงอาทิตย์และกังหันลม) ซึ่งเกิน 20% ถึง 40% ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด มักต้องมีการลงทุนในการเชื่อมต่อโครงข่าย การจัดเก็บพลังงานโครงข่าย หรือการจัดการด้านอุปสงค์

ในระบบโครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่มีการจัดเก็บพลังงาน การผลิตไฟฟ้าที่ต้องอาศัยพลังงานที่เก็บไว้ในเชื้อเพลิง (ถ่านหิน ชีวมวล ก๊าซธรรมชาติ พลังงานนิวเคลียร์) จะต้องได้รับการปรับขนาดขึ้นลงตามสัดส่วนเพื่อปรับให้เข้ากับการเพิ่มขึ้นและลดลงของแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ไม่ต่อเนื่อง โรงไฟฟ้าพลังน้ำและก๊าซธรรมชาติสามารถขยายหรือลดขนาดอย่างรวดเร็วเพื่อให้ทันกับลม ในขณะที่โรงไฟฟ้าถ่านหินและนิวเคลียร์ต้องใช้เวลามากในการตอบสนองต่อโหลด ดังนั้น ระบบสาธารณูปโภคที่มีก๊าซธรรมชาติหรือไฟฟ้าพลังน้ำน้อยกว่าจึงต้องอาศัยการจัดการความต้องการ การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า หรือการจัดเก็บแบบสูบที่มีราคาแพงมากกว่า