ปัญหาของพลังงานสะอาดอย่างแสงอาทิตย์และลม คือ ให้พลังงานไม่สม่ำเสมอในแต่ละช่วงเวลา เพราะต้องพึ่งพาแดดส่องและลมพัด
แม้เรื่องนี้เข้าใจได้ แต่ในเชิงโครงสร้างพื้นฐานทางพลังงานมันไม่เพียงพอ เนื่องจากเราต้องใช้พลังงานตลอดทั้งวัน อีกทั้งประเด็นว่าบางช่วงเวลา เรากลับผลิตพลังงานสะอาดได้ล้นเกินมากกว่าที่ต้องการ ถ้าไม่ทำอะไร ปล่อยทิ้งไปก็น่าเสียดาย
โลกพลังงานจึงมีระบบกักเก็บพลังงานหรือ energy storage ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วคือใช้แบตเตอรี่ (หลักการใหญ่คือ แปลงพลังงานไฟฟ้ามาเป็นพลังงานเคมี) การที่แบตเตอรี่พัฒนาขึ้นเรื่อยๆ มีต้นทุนต่อกิโลวัตต์ถูกลงเรื่อยๆ ทำให้ battery energy storage ได้รับความนิยมขึ้นมาก (ซึ่งจะเขียนถึงเรื่องนี้ต่อไป)
แต่ถ้าเราไม่เก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ล่ะ มีทางเลือกอะไรอีกบ้าง?
เจอคลิปของ Vox ที่อธิบายเรื่องนี้แบบเข้าใจง่ายดี สรุปคร่าวๆ ดังนี้
เก็บเป็นพลังงานกล (Mechanical Energy Storage)
พลังงานกลในที่นี้คือ พลังงานศักย์ (potential energy)
ตัวอย่างที่เข้าใจง่ายที่สุดคือ เอาไปสูบน้ำขึ้นที่สูงๆ ตอนที่มีไฟเหลือ แล้วถ้าต้องการใช้ไฟ (เช่น กลางคืน) ปล่อยน้ำลงมาหมุนกังหันผลิตไฟฟ้าอีกที เรียกว่า Pumped Hydropower Storage (PHS) ตัวอย่างที่จับต้องได้ในชีวิตจริงคือ โรงไฟฟ้าพลังงานสูบกลับที่ลำตะคอง
ข้อดีของแนวทาง PHS คือค่อนข้างมีประสิทธิภาพสูง (efficiency 70-90%) กักเก็บพลังงานได้มาก (ตามปริมาณน้ำที่รองรับได้) ค่าบำรุงรักษาในระยะยาวต่ำ ใช้งานได้หลายสิบปี
ข้อเสียคือ การลงทุนครั้งแรกต้องลงทุนสูง และไม่ใช่ทุกที่ที่มีภูเขาให้สูบน้ำขึ้นไปเก็บได้ (555) แต่ผมคิดว่าถ้าออกแบบเป็น micro PHS แบบหอคอยถังเก็บน้ำเพื่อการเกษตรแบบคลาสสิค แล้วเพิ่มเรื่องการปั่นไฟเข้ามา น่าจะพลิกแพลงได้เหมือนกัน
อีกท่าหนึ่งในวิดีโอคือ เอาพลังไฟฟ้าล้นเกินไปยกหินให้ลอยขึ้น พอจะใช้ก็หย่อนหินลงมาเพื่อปั่นไฟ หลักการเดียวกันคือ Gravity Energy Storage ตัวประสิทธิภาพอาจต่ำกว่าน้ำสักหน่อย (efficiency 80%) แต่ทำง่ายกว่า เพราะไม่ต้องมีภูเขา สร้างในสภาพแวดล้อมที่ยืดหยุ่นได้มากกว่า
อีกท่าหนึ่งที่เป็นไปได้คือ เรียกว่า Geomechanical Pumped Storage ปั๊มน้ำลงไปเก็บไว้ใต้ดิน เอาไปอัดไว้ให้มีแรงดันสะสม พอจะใช้ไฟฟ้าก็เปิดให้น้ำพุ่งขึ้นมาปั่นไฟ
วิธีการนี้มี efficiency ประมาณ 65-75% แต่ใช้เงินลงทุนต่ำกว่าการสูบน้ำไปเก็บบนภูเขา และยืดหยุ่นต่อสภาพพื้นที่มากกว่า บริษัทที่ทำเรื่องนี้คือ Quidnet Energy
ลองหาข้อมูลเพิ่มเติมดู ยังมีวิธีการอื่นๆ คล้ายกัน เช่น เก็บเป็นอากาศอัดไว้ใต้ดิน (compressed air energy storage)
เก็บเป็นพลังงานความร้อน (Thermal Energy Storage)
หลักการตามชื่อเลยคือ เปลี่ยนไฟฟ้าเป็นความร้อน (หรือความเย็น) เก็บพลังงานความร้อนนี้ไว้ แล้วจะใช้เมื่อไรค่อยแปลงมันกลับมาเป็นไฟฟ้าอีกที
แนวคิดสำคัญคือการเก็บพลังความร้อนให้ได้นานๆ ตัวกลางอันหนึ่งที่ใช้กันคือ เกลือที่ละลายเป็นของเหลว (molten salt) เอาไฟไปสร้างความร้อนเก็บไว้ในเกลือ แล้วนำความร้อนไปต้มน้ำ หมุนกังหันปั่นไฟต่อ
ข้อเสียของวิธีการนี้คือ loss เยอะหน่อย เพราะความร้อนหายไปตอนแปลงทั้งขาไปและขากลับ รวมถึงความร้อนรั่วไหลตอนเก็บด้วย ข้อดีคือราคาถูกและเก็บพลังงานได้มาก
เก็บเป็นพลังงานเคมี (Chemical Energy Storage) ที่ไม่ใช่แบตเตอรี่
ตัวอย่างคือ เก็บเป็นไฮโดรเจนเหลว แล้วนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าพลังไฮโดรเจนอีกที
อีกไอเดียหนึ่งคือ เก็บลงสนิม (rust) ของโลหะ อาศัยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนประจุของโลหะ แนวทางนี้เรียกว่า iron-air battery (จะเรียกว่าเป็นแบตเตอรี่อีกแบบก็ว่าได้) บริษัทที่ทำเรื่องนี้ชื่อว่า Form Energy
ค้นข้อมูลเรื่องนี้แล้วเจอตารางเปรียบเทียบ energy storage แบบต่างๆ ทำโดยบริษัทชื่อ GlobalSpec เลยจดเก็บไว้สักหน่อย
