การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน และระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS)

ในขณะที่การนำใช้พลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้น ปัญหาความผันผวนของกำลังการผลิตที่ส่งผลต่อเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าก็เริ่มปรากฏชัดเจนขึ้น กุญแจสำคัญในการแก้ไขปัญหานี้คือ BESS (Battery Energy Storage System) หรือระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่
บทความนี้จะอธิบายโดยละเอียดว่า BESS ช่วยส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียน และมีส่วนช่วยในการทำให้การจ่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพได้อย่างไร รวมถึงกลไก กรณีศึกษาการนำไปใช้ ความท้าทายทางเทคนิค และแนวโน้มในอนาคต

BESS คืออะไร? ความสำคัญในการใช้พลังงานหมุนเวียน

BESS (Battery Energy Storage System) คือระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ ระบบที่สามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าและปล่อยออกมาเมื่อต้องการ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา BESS นั้นมีความสำคัญเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สอดคล้องไปกับการแพร่หลายของพลังงานหมุนเวียน

ความท้าทายของพลังงานหมุนเวียนและบทบาทของ BESS

การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมมีความผันผวนสูงขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและช่วงเวลา ความผันผวนนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบไฟฟ้าและอาจทำให้การจ่ายไฟฟ้าไม่มีเสถียรภาพ

ผลกระทบของความผันผวนในการผลิตพลังงานหมุนเวียนต่อระบบไฟฟ้า

ความผันผวนของพลังงานหมุนเวียนอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความถี่และแรงดันไฟฟ้าในระบบ ซึ่งในกรณีที่รุนแรงที่สุดอาจนำไปสู่ไฟฟ้าดับได้ ปัญหานี้มีความรุนแรงมากขึ้นโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีการใช้พลังงานหมุนเวียนในปริมาณมาก

การแก้ปัญหาความไม่มีเสถียรภาพของการจ่ายไฟฟ้าด้วย BESS

BESS ช่วยรักษาเสถียรภาพของการจ่ายไฟฟ้าโดยการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากพลังงานหมุนเวียนและปล่อยออกมาในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง ซึ่งช่วยรักษาสมดุลของระบบไฟฟ้าและส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียน

องค์ประกอบพื้นฐานและหลักการทำงานของ BESS

BESS ประกอบด้วยระบบแบตเตอรี่ ระบบแปลงไฟฟ้า (PCS) และระบบควบคุม องค์ประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้เกิดการกักเก็บและปล่อยพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

องค์ประกอบหลักของ BESS

BESS ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้

• ระบบแบตเตอรี่: อุปกรณ์สำหรับเก็บพลังงานไฟฟ้า โดยส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และมีการพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นถัดไปอย่างต่อเนื่อง
• ระบบแปลงไฟฟ้า (PCS): อุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ หรือในทางกลับกัน   ซึ่งจำเป็นสำหรับการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างแบตเตอรี่กับระบบไฟฟ้า
• ระบบควบคุม: ระบบที่ตรวจสอบและควบคุมการทำงานทั้งหมดของ BESS เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่ และรักษาการทำงานที่ปลอดภัย

กลไกการเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า

BESS เก็บพลังงานไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าในแบตเตอรี่และปล่อยกลับเข้าสู่ระบบตามความต้องการ กระบวนการชาร์จและคายประจุนี้ถูกควบคุมอย่างแม่นยำโดย PCS และระบบควบคุม ทำให้เกิดการจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ประโยชน์ของการติดตั้ง BESS สำหรับบริษัทไฟฟ้า

บริษัทไฟฟ้าสามารถได้รับประโยชน์หลายประการจากการติดตั้ง BESS เช่น การเพิ่มเสถียรภาพการจ่ายไฟและการลดต้นทุน

• การเพิ่มเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟ

BESS มีส่วนสำคัญในการเพิ่มเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของพลังงาน

• การปรับสมดุลภาระไฟฟ้าด้วยการเลื่อนช่วงเวลาการใช้ไฟฟ้าสูงสุด

การจ่ายไฟจาก BESS ในช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดช่วยปรับสมดุลภาระไฟฟ้า ซึ่งช่วยลดภาระของระบบไฟฟ้าและรักษาการจ่ายไฟที่มีเสถียรภาพ

• การใช้ประโยชน์จากพลังงานหมุนเวียนและการเพิ่มเสถียรภาพของระบบ

BESS ช่วยรองรับความผันผวนของการผลิตพลังงานหมุนเวียนและสร้างเสถียรภาพให้กับระบบไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้สามารถเพิ่มสัดส่วนของพลังงานหมุนเวียนและก้าวไปสู่สังคมพลังงานที่ยั่งยืน

• การลดต้นทุนและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

การติดตั้ง BESS นำไปสู่การลดต้นทุนการดำเนินงานและสร้างโอกาสในการสร้างรายได้ใหม่สำหรับบริษัทไฟฟ้า

• การลดค่าเชื้อเพลิงและการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนการดำเนินงาน

BESS สามารถลดการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนที่ใช้ในการจ่ายไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการสูง ส่งผลให้ลดค่าเชื้อเพลิงและเพิ่มประสิทธิภาพของต้นทุนการดำเนินงาน

• การสร้างโอกาสทางรายได้ในตลาดพลังงาน

BESS สามารถสร้างโอกาสในการสร้างรายได้ใหม่ผ่านการซื้อขายไฟฟ้าในตลาดพลังงาน โดยเฉพาะการจ่ายไฟฟ้าจาก BESS ในช่วงที่ราคาไฟฟ้าสูงเพื่อเพิ่มผลกำไรให้สูงสุด

‍

กรณีศึกษาการติดตั้ง BESS: แนวโน้มในประเทศและต่างประเทศ

มีการดำเนินการติดตั้ง BESS อย่างจริงจังทั้งในประเทศและต่างประเทศ ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วน

• กรณีศึกษาการติดตั้ง BESS ของบริษัท Nidec

บริษัท Nidec กำลังดำเนินการติดตั้ง BESS ในพื้นที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนแบบเก่าเพื่อรองรับการขยายตัวของพลังงานหมุนเวียน

• การติดตั้ง BESS ในพื้นที่อดีตโรงงานไฟฟ้าเก่า

พื้นที่อดีตโรงงานไฟฟ้าเก่าเหมาะสำหรับการติดตั้ง BESS เนื่องจากมีความสะดวกในการเชื่อมต่อกับระบบส่งไฟฟ้า บริษัท Nidec ใช้ประโยชน์จากการปรับใช้โรงงานไฟฟ้าเก่า ในการขยายการเพื่อส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียน

• แผนการเพิ่มความจุแบตเตอรี่ BESS ในสหราชอาณาจักร

สหราชอาณาจักรมีความต้องการระบบกักเก็บพลังงาน 13 กิกะวัตต์ภายในปี 2030 และคาดว่าความจุแบตเตอรี่ของ BESS จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของ BESS ในการรองรับการขยายตัวของพลังงานหมุนเวียน

• การแพร่หลายของแบตเตอรี่สำหรับบ้านพักอาศัยในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนี

ในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนี มีการติดตั้งระบบแบตเตอรี่ขนาดเล็กร่วมกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับครัวเรือนอย่างแพร่หลาย ระบบเหล่านี้มีราคาที่แข่งขันได้ ทำให้ BESS กลายเป็นเทคโนโลยีที่เข้าถึงได้สำหรับครัวเรือนทั่วไป

ผู้ให้บริการหลักที่สนับสนุนการติดตั้ง BESS

ขณะนี้มีผู้ให้บริการจำนวนมากทั้งในประเทศและต่างประเทศที่สนับสนุนการติดตั้ง BESS  โดยจะยกตัวอย่างผู้ให้บริการหลักบางรายดังนี้

• บริษัท มิตซูบิชิ เฮฟวี่ อินดัสตรีส์ จำกัด: โซลูชั่นการกักเก็บพลังงานและแบตเตอรี่

มิตซูบิชิ เฮฟวี่ อินดัสตรีส์ นำเสนอโซลูชั่นการกักเก็บพลังงานและแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของลูกค้า ระบบนี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำรองสำหรับพลังงานหมุนเวียน และเมื่อใช้ร่วมกับกังหันก๊าซจะช่วยให้สามารถจ่ายพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

‍https://solutions.mhi.com/jp/natural-gas/bess-battery-energy-storage-system/‍

‍

• บริษัท มอกซา จำกัด: ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบบูรณาการ

มอกซานำเสนอระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบบูรณาการ (BESS) ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ระบบนี้ช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าด้วยการกักเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและจ่ายพลังงานในเวลาที่ต้องการ

https://www.moxa.com/jp/spotlight-jp/integrated-solutions/power/battery-energy-storage-system/index

‍

• บริษัท เดลต้า ประเทศญี่ปุ่น จำกัด: โซลูชั่นการกักเก็บพลังงาน

เดลต้า ประเทศญี่ปุ่น นำเสนอโซลูชั่นการกักเก็บพลังงานรวมถึงระบบ BESS ที่ช่วยรักษาสมดุลระหว่างการผลิตและความต้องการใช้พลังงาน ด้วยวิธีนี้ จึงช่วยลดความผันผวนของโครงข่ายไฟฟ้าและเหตุขัดข้องที่ไม่คาดคิด พร้อมทั้งทำให้การจ่ายพลังงานหมุนเวียนมีความเสถียรมากขึ้น

https://www.delta-japan.jp/ja-JP/solutions/Energy-Storage-Solutions/ALL/‍

‍

• บริษัท เท็กซ์ จำกัด: โซลูชั่นระบบ BESS

เท็กซ์ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการผลิตและกักเก็บพลังงานหมุนเวียน ช่วยสนับสนุนการจ่ายไฟฟ้าอย่างมีเสถียรภาพด้วยการลดความผันผวนและเหตุขัดข้องในโครงข่ายไฟฟ้า

https://www.te.com/ja/industries/automation-control/applications/bess-solutions.html

‍

• บริษัท ลิตเติลฟิวส์ จำกัด: ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่

ลิตเติลฟิวส์นำเสนอโซลูชั่นการป้องกันวงจรไฟฟ้าแบบครบวงจรสำหรับระบบ BESS ที่ช่วยกักเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้สามารถนำมาใช้ได้ตามความต้องการ

https://www.littelfuse.com/ja-jp/applications/renewable-energy/battery-energy-storage

‍

• บริษัท แอดแวนเทค จำกัด: ระบบ BESS บนพื้นฐาน IoT

แอดแวนเทคนำเสนอโซลูชั่นการกักเก็บพลังงานรวมถึงระบบ BESS และกำลังพัฒนาระบบจัดการพลังงานเพื่อรองรับการเติบโตของพลังงานหมุนเวียนและไมโครกริด

‍

ความท้าทายทางเทคนิคและวิธีแก้ปัญหาในการติดตั้งระบบ BESS

ในการติดตั้งระบบ BESS ยังมีความท้าทายทางเทคนิคหลายประการ ต่อไปนี้คือความท้าทายหลักและวิธีแก้ไข

• วิวัฒนาการของเทคโนโลยีแบตเตอรี่และการปรับปรุงประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีแบตเตอรี่เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบ BESS

• แนวโน้มล่าสุดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน แต่ยังต้องการนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมในด้านความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งาน และความปลอดภัย

• การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นถัดไป

กำลังมีการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่รุ่นถัดไป เช่น  แบตเตอรี่โซลิดสเตตและแบตเตอรี่โลหะอากาศ เมื่อเทคโนโลยีเหล่านี้พร้อมใช้งาน คาดว่าจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ BESS อย่างมาก

• ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบ BESS

ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือนั้น เป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาติดตั้งระบบ BESS

• การจัดการความร้อนและมาตรการความปลอดภัย

ความร้อนที่สูงเกินไปของแบตเตอรี่อาจนำไปสู่อัคคีภัยและการระเบิดได้ ดังนั้นการจัดการความร้อนและมาตรการความปลอดภัยที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งจำเป็น

• การเฝ้าระวังระบบและการวินิจฉัยความผิดปกติ

การเฝ้าระวังระบบและการวินิจฉัยความผิดปกติของระบบ BESS มีความสำคัญต่อการรักษาการทำงานที่มีเสถียรภาพ การตรวจพบความผิดปกติในระยะแรกและการตอบสนองที่เหมาะสมช่วยป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้

• มุมมองในอนาคตสำหรับการติดตั้งระบบ BESS

ระบบ BESS คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการเร่งการใช้พลังงานหมุนเวียน

• การขยายตัวของพลังงานหมุนเวียนและการตลาดของ ระบบ BESS

การตลาดของระบบ BESS กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานหมุนเวียน คาดว่าความต้องการระบบ BESS จะเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

• บทบาทของระบบ BESS ในสมาร์ทกริด

ระบบ BESS มีบทบาทสำคัญในสมาร์ทกริด ซึ่งเป็นระบบที่ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า ระบบ BESS ช่วยปรับสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทานของไฟฟ้า และสนับสนุนเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า

• มุ่งสู่สังคมพลังงานที่ยั่งยืน

ระบบ BESS เป็นเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับการส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนและการสร้างสังคมพลังงานที่ยั่งยืน คาดว่าการใช้ระบบ BESS จะเพิ่มขึ้นผ่านการพัฒนาเทคโนโลยีและการสะสมกรณีศึกษาการติดตั้ง

‍

จากข้อมูลของกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรม คาดว่าต้นทุนการผลิตไฟฟ้าในปี 2030 จะลดลงสำหรับพลังงานหมุนเวียน การศึกษาของ McKinsey ชี้ว่าการติดตั้งระบบ BESS อาจช่วยลดต้นทุนพลังงาน รายงานของ EY ได้นำเสนอแนวทางการลงทุนในระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการพิจารณาติดตั้งระบบ BESS

จีนกำลังดำเนินการอย่างแข็งขันในการลดต้นทุนระบบ BESS โดยตั้งเป้าลดต้นทุนลง 30% ต้นทุนสะสมที่เกี่ยวข้องกับระบบ BESS มีการประมาณการระหว่าง 13 ถึง 25 ล้านล้านเยน ข้อมูลเหล่านี้เป็นดัชนีสำคัญในการประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของการติดตั้งระบบ BESS

หมายเหตุ: ข้อมูลราคาตลาด (รวมชื่อบริษัทและตัวเลข)

• จีนมีแผนลดต้นทุนระบบ BESS ลง 30%
• ต้นทุนสะสม 13 ล้านล้านเยนและ 25 ล้านล้านเยน

จากข้อมูลของกระทรวงสิ่งแวดล้อม ต้นทุนการปรับสมดุลสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ คือค่าใช้จ่ายที่จำเป็นในการรักษาสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทานไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายเหล่านี้ส่งผลต่อราคาไฟฟ้า

ระบบ BESS เป็นเทคโนโลยีที่มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการส่งเสริมการใช้พลังงานหมุนเวียนและการรักษาเสถียรภาพของการจ่ายไฟฟ้า คาดว่าการใช้ระบบ BESS จะเพิ่มขึ้นผ่านนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการสะสมกรณีศึกษาการติดตั้ง เมื่อพิจารณาติดตั้งระบบ BESS สิ่งสำคัญคือต้องเลือกระบบที่เหมาะสมกับความต้องการขององค์กรนั้นๆ โดยอ้างอิงจากข้อมูลที่นำเสนอในบทความนี้