ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า BESS ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนไว้ใช้ในภายหลัง เมื่อเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนและโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะก้าวหน้าขึ้น ระบบ BESS จึงมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในการรักษาเสถียรภาพของแหล่งจ่ายพลังงานและเพิ่มมูลค่าของพลังงานสีเขียวให้สูงสุด แล้วระบบเหล่านี้ทำงานอย่างไรกันแน่?
ขั้นตอนที่ 1: แบตเตอรี่แบงค์
รากฐานของระบบ BESS ใดๆ ก็ตามคือสื่อกลางในการกักเก็บพลังงาน นั่นคือ แบตเตอรี่ โมดูลแบตเตอรี่หรือ "เซลล์" หลายโมดูลถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง "แบตเตอรีแบงค์" ที่ให้ความจุในการกักเก็บพลังงานตามที่ต้องการ เซลล์ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือลิเธียมไอออน เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ยังมีการใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด และแบตเตอรี่แบบไหล ในบางการใช้งานอีกด้วย
ขั้นตอนที่ 2: ระบบแปลงพลังงาน
แบตเตอรี่แบงก์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าผ่านระบบแปลงไฟฟ้าหรือ PCS ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้า เช่น อินเวอร์เตอร์ ตัวแปลงไฟฟ้า และตัวกรอง ที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่โครงข่ายไฟฟ้าใช้ และตัวแปลงไฟฟ้าจะแปลงกลับเพื่อชาร์จแบตเตอรี่
ขั้นตอนที่ 3: ระบบการจัดการแบตเตอรี่
ระบบจัดการแบตเตอรี่ หรือ BMS ทำหน้าที่ตรวจสอบและควบคุมเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ภายในชุดแบตเตอรี่ BMS ทำหน้าที่ปรับสมดุลเซลล์ ควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าระหว่างการชาร์จและคายประจุ และป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกิน กระแสเกิน หรือการคายประจุมากเกินไป ระบบจะตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ให้สูงสุด
ขั้นตอนที่ 4: ระบบระบายความร้อน
ระบบระบายความร้อนจะระบายความร้อนส่วนเกินออกจากแบตเตอรี่ในระหว่างการใช้งาน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาอุณหภูมิของเซลล์ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมและยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานที่สุด ระบบระบายความร้อนที่นิยมใช้กันมากที่สุด ได้แก่ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (โดยการหมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านแผ่นที่สัมผัสกับแบตเตอรี่) และ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ (โดยใช้พัดลมเพื่อเป่าลมผ่านฝาครอบแบตเตอรี่)
ขั้นตอนที่ 5: การดำเนินการ
ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำหรือผลิตพลังงานหมุนเวียนได้สูง ระบบ BESS จะดูดซับพลังงานส่วนเกินผ่านระบบแปลงพลังงานและเก็บไว้ในแบตเตอรี่ เมื่อมีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงหรือพลังงานหมุนเวียนไม่พร้อมใช้งาน พลังงานที่เก็บไว้จะถูกปล่อยกลับเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าผ่านอินเวอร์เตอร์ ซึ่งช่วยให้ระบบ BESS สามารถ "เลื่อนเวลา" พลังงานหมุนเวียนที่ไม่สม่ำเสมอ รักษาเสถียรภาพความถี่และแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้า และให้พลังงานสำรองในช่วงที่ไฟฟ้าดับ
ระบบจัดการแบตเตอรี่จะตรวจสอบสถานะการชาร์จของแต่ละเซลล์ และควบคุมอัตราการชาร์จและการคายประจุ เพื่อป้องกันการชาร์จเกิน ความร้อนสูงเกินไป และการคายประจุมากเกินไปของแบตเตอรี่ ช่วยยืดอายุการใช้งาน และระบบระบายความร้อนยังช่วยรักษาอุณหภูมิโดยรวมของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงการทำงานที่ปลอดภัย
โดยสรุป ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่จะใช้ประโยชน์จากแบตเตอรี่ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ระบบควบคุมอัจฉริยะ และการจัดการความร้อนอย่างบูรณาการ เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินและปล่อยพลังงานไฟฟ้าตามความต้องการ ซึ่งช่วยให้เทคโนโลยี BESS สามารถเพิ่มมูลค่าของแหล่งพลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด ทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น และสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านสู่อนาคตพลังงานคาร์บอนต่ำ
ด้วยการเติบโตของแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ (BESS) จึงมีบทบาทสำคัญเพิ่มมากขึ้นในการสร้างเสถียรภาพให้กับโครงข่ายไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้เพื่อกักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายไฟฟ้าหรือจากพลังงานหมุนเวียน และจ่ายพลังงานกลับคืนเมื่อจำเป็น เทคโนโลยี BESS ช่วยเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องให้เกิดประโยชน์สูงสุด และปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความยั่งยืนของโครงข่ายไฟฟ้าโดยรวม
โดยทั่วไป BESS จะประกอบด้วยส่วนประกอบหลายส่วนดังนี้:
1) แบตเตอรี่แบงก์ที่ประกอบด้วยโมดูลหรือเซลล์แบตเตอรี่หลายตัวเพื่อกักเก็บพลังงานตามที่ต้องการ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดเนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสามารถในการชาร์จอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังมีการใช้สารเคมีอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและแบตเตอรี่แบบไหล
2) ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า PCS ประกอบด้วยอินเวอร์เตอร์ ตัวแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ ที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทั้งสองทิศทางระหว่างแบตเตอรี่และโครงข่ายไฟฟ้า
3) ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่คอยตรวจสอบและควบคุมสถานะและประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ BMS ทำหน้าที่ปรับสมดุลเซลล์ ป้องกันความเสียหายจากการชาร์จไฟเกินหรือการคายประจุมากเกินไป และตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิ
4) ระบบระบายความร้อนที่ระบายความร้อนส่วนเกินออกจากแบตเตอรี่ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวหรืออากาศถูกนำมาใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุดและยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานที่สุด
5) ตัวเรือนหรือภาชนะที่ปกป้องและยึดระบบแบตเตอรี่ทั้งหมด กล่องแบตเตอรี่สำหรับใช้งานภายนอกอาคารต้องทนทานต่อสภาพอากาศและทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรง
หน้าที่หลักของ BESS คือ:
• ดูดซับพลังงานส่วนเกินจากระบบกริดในช่วงที่มีความต้องการพลังงานต่ำ และปล่อยพลังงานออกมาเมื่อมีความต้องการพลังงานสูง วิธีนี้ช่วยรักษาเสถียรภาพของแรงดันไฟฟ้าและความผันผวนของความถี่
• จัดเก็บพลังงานหมุนเวียนจากแหล่งพลังงานต่างๆ เช่น โซลาร์เซลล์และฟาร์มพลังงานลม ที่มีผลผลิตผันแปรและไม่ต่อเนื่อง จากนั้นจึงจ่ายพลังงานที่เก็บไว้เมื่อไม่มีแสงแดดหรือไม่มีลมพัด วิธีนี้จะช่วยย้ายพลังงานหมุนเวียนไปยังช่วงเวลาที่จำเป็นที่สุด
• จัดหาพลังงานสำรองในระหว่างที่เกิดไฟฟ้าขัดข้องหรือไฟฟ้าดับ เพื่อให้โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสามารถทำงานได้ ไม่ว่าจะเป็นโหมดเกาะหรือแบบผูกกับระบบไฟฟ้า
• มีส่วนร่วมในการตอบสนองความต้องการและโปรแกรมบริการเสริมโดยเพิ่มหรือลดกำลังไฟฟ้าออกตามความต้องการ จัดทำการควบคุมความถี่และบริการกริดอื่นๆ
สรุปได้ว่า เนื่องจากพลังงานหมุนเวียนยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบกับสัดส่วนของโครงข่ายไฟฟ้าทั่วโลก ระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดใหญ่จึงมีบทบาทสำคัญในการทำให้พลังงานสะอาดมีความน่าเชื่อถือและพร้อมใช้งานตลอดเวลา เทคโนโลยี BESS จะช่วยเพิ่มมูลค่าของพลังงานหมุนเวียนให้สูงสุด สร้างเสถียรภาพให้กับโครงข่ายไฟฟ้า และสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านสู่อนาคตพลังงานคาร์บอนต่ำที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น
เวลาโพสต์: 07 ก.ค. 2566
