ด้วยการเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานหมุนเวียน การพัฒนาระบบกักเก็บพลังงานระยะยาวจึงกลายเป็นกระแสหลัก และวิธีการทางเทคนิคสำหรับการกักเก็บพลังงานระยะยาวขนาดใหญ่ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น 5 ประเภทหลัก ได้แก่ การกักเก็บพลังงานด้วยปั๊มน้ำ การกักเก็บความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว การกักเก็บด้วยกระแสไฟฟ้า การกักเก็บด้วยอากาศอัด และการกักเก็บด้วยไฮโดรเจน ในขณะนี้ การกักเก็บพลังงานด้วยปั๊มน้ำเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนามากที่สุด แต่ข้อดีของการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดคือ ขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพสูง ต้นทุนต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสะอาด และสามารถขจัดข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์ได้ จึงคาดว่าจะเข้ามาเสริมการกักเก็บพลังงานด้วยปั๊มน้ำในอนาคต
ระบบกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดจัดเป็นระบบกักเก็บพลังงานระยะยาว สามารถใช้งานได้นานกว่า 4 ชั่วโมง หรือหลายวัน หลายเดือน โดยมีวงจรการชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมีข้อดีที่โดดเด่นในการควบคุมความผันผวนของการผลิตพลังงานใหม่
ตามคำกล่าวของศาสตราจารย์ XuYuJie ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยและพัฒนาการจัดเก็บพลังงานเทอร์โมฟิสิกส์ สถาบันวิศวกรรมศาสตร์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ในอนาคต ระบบไฟฟ้าของประเทศจีนจะใช้พลังงานรูปแบบใหม่เป็นระบบไฟฟ้าหลัก โดยพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ ที่มีความผันผวนและไม่ต่อเนื่อง หากนำมาใช้งานในวงกว้างจะก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องมีระบบจัดเก็บพลังงานเป็นแหล่งทรัพยากรควบคุมที่ยืดหยุ่นเพื่อควบคุมระบบไฟฟ้า โดยระบบจัดเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดถือเป็นเทคโนโลยีที่โดดเด่น
“เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดไม่ใช่เรื่องใหม่ เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดแบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้ในเยอรมนีและสหรัฐอเมริกามานานหลายปีแล้ว แต่เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดแบบดั้งเดิมนั้นต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ต้องใช้ถ้ำธรรมชาติขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพการกักเก็บพลังงานต่ำ และมีปัญหาอื่นๆ ทำให้การส่งเสริมการใช้งานในวงกว้างนั้นมีข้อจำกัด” นายซู ยู่เจี๋ย กล่าวว่า ระบบกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดขั้นสูงของจีนนั้นใช้ความร้อนที่ถูกอัดแล้วกลับมาใช้ใหม่ ไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอีกต่อไป และสามารถนำไปใช้ได้หลายรูปแบบ เช่น อุปกรณ์กักเก็บพลังงานบนพื้นดิน ห้องกักเก็บพลังงานที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ และถ้ำธรรมชาติใต้ดิน นอกจากนี้ ระบบยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกักเก็บพลังงานได้อย่างมาก
ปัจจุบัน จีนได้สร้างโรงไฟฟ้าสาธิตระบบกักเก็บพลังงานอากาศอัดขั้นสูงขนาด 100 เมกะวัตต์แห่งแรกของโลก โดยใช้เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานอากาศอัดขั้นสูงขนาด 100 เมกะวัตต์ และเชื่อมต่อเข้ากับระบบส่งไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้สำเร็จ โรงไฟฟ้าแห่งนี้ตั้งอยู่ในอำเภอจางเป่ย มณฑลเหอเป่ย เป็นโครงการโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานอากาศอัดแบบใหม่ที่ใหญ่ที่สุดและมีประสิทธิภาพดีที่สุดในโลกที่สร้างและดำเนินการแล้ว สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากถึง 132 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ช่วยสำรองไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดสำหรับผู้ใช้ประมาณ 50,000 ราย ในขณะเดียวกันก็สามารถประหยัดถ่านหินมาตรฐานได้ 42,000 ตัน และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 109,000 ตันต่อปี
ข้อดีของการกักเก็บพลังงานด้วยก๊าซอัดเมื่อเทียบกับการกักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ประเภทอื่น ๆ คืออะไร? โดยรวมแล้ว สามารถสรุปได้ว่า ปลอดภัย อายุการใช้งานยาวนาน และมีศักยภาพในการระเบิดสูง ประการแรก การกักเก็บพลังงานด้วยก๊าซอัดมีความปลอดภัยสูง ยกตัวอย่างเช่น โครงการกักเก็บพลังงานด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหลว เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์สามารถทำให้เป็นของเหลวได้ง่ายมาก ดังนั้นการกักเก็บจึงต้องการความดันเพียงไม่กี่เมกะปาสคาลเท่านั้น ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับอันตรายแฝงที่เกิดจากการจัดเก็บก๊าซภายใต้ความดันสูง ในขณะเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์ก็ไม่เป็นพิษ ไม่ติดไฟ และไม่ระเบิด ความปลอดภัยจึงดีมาก นอกจากนี้ เนื่องจากเป็นอุปกรณ์เชิงกลทั้งหมด อายุการใช้งานของระบบกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดจึงสามารถยาวนานถึง 30-50 ปีภายใต้การบำรุงรักษาปกติ “การกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดเป็นกระบวนการทางกายภาพที่อาศัยวัฏจักรความร้อน ซึ่งมีข้อดีโดยธรรมชาติในแง่ของความปลอดภัยและการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ และถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่มีแนวโน้มดีที่สุด” จากข้อดีเหล่านี้ เฉิน ไห่เซิง นักวิจัยจากสถาบันวิศวกรรมเทอร์โมฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน กล่าวว่า การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์อย่างยิ่งและมีความต้องการในตลาดสูงมากสำหรับการบรรลุเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ด้านคาร์บอนคู่ของประเทศและการปรับปรุงสิ่งแวดล้อม
เป็นที่น่ากล่าวถึงว่า พลังงานที่ได้จากการเก็บพลังงานด้วยอากาศอัดนั้นค่อนข้างแรง สามารถนำไปใช้ได้โดยตรงในบางแอปพลิเคชันพิเศษ เช่น ในกรณีของเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้ในเรือขนาดใหญ่ โดยปกติแล้วอากาศอัดจะถูกเก็บไว้ในถังแรงดันและส่งตรงไปยังลูกสูบผ่านวาล์วสตาร์ทพิเศษเพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยงก่อนที่จะเริ่มฉีดเชื้อเพลิง การจัดเรียงแบบนี้มีขนาดกะทัดรัดและราคาถูกกว่ามอเตอร์สตาร์ทไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากัน และสามารถให้พลังงานสูงมากได้โดยไม่ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบจ่ายไฟของเรือทำงานหนักเกินไป
สำหรับระบบกักเก็บพลังงานด้วยอากาศอัด จีนกำลังเสริมสร้างการสาธิตและการใช้งานขนาดใหญ่ให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น สะสมประสบการณ์ด้านการออกแบบและก่อสร้างทางวิศวกรรม และพัฒนาระบบอุตสาหกรรมที่ครบวงจรและสมบูรณ์เพื่อเร่งการก่อสร้างและการใช้งานให้เร็วขึ้น
วันที่โพสต์: 14 กันยายน 2023
