สำหรับคำว่าเทคโนโลยีกักเก็บพลังงาน สิ่งที่มักจะนึกถึงก็คือแบตเตอรี่! ซึ่งจริงๆแล้วแบตเตอรี่เป็นแค่ประเภทของเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานเท่านั้น
เรามาดูกันดีกว่าเทคโนโลยีกักเก็บโดยเฉพาะแบตเตอรี่มันมีอะไรบ้าง เทคโนโลยีไหนเป็นเทคโนโลยีที่มีสักยภาพที่สูงในอนาคต ผมจะอธิบายให้ฟังในคลิปนี้ครับ
สารบัญ
- ดูคลิป “ประเภทของแบตเตอรี่ และเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานแห่งอนาคต”
- การกักเก็บพลังงานทางกายภาพ
- การกักเก็บพลังงานด้วยความร้อน
- การกักเก็บพลังงานรูปแบบปฎิกิริยาเคมี
- แบตเตอรี่มีกี่ประเภท
- ประเภทของแบตเตอรี่ลิเธียม
- แบตเตอรี่แห่งอนาคต
- สรุป
บทความต่อไปนี้ ผมสรุปมาจากคลิปด้านล่างครับ ใครขี้เกียจอ่านก็ฟังในคลิปเอานะ ใครอยากฟังใน Youtube ไปดูที่ลิงค์นี้ได้เลยครับ “แบตเตอรี่ลิเธียม เทคโนโลยีไหนจะมาแรง”
ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe
ช่อง “Energy for Dummies“ ให้ผมด้วยนะ
เทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานจริงๆแล้วมีอยู่หลายรูปแบบ ซึ่งผมจะแบ่งหลักๆเป็น 3 รูปแบบด้วยกัน ก็คือ แบบกายภาพ ความร้อน และทางเคมีหรือไฮโดรเจน
ในบทความนี้ผมจะเน้นเรื่องของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นหลัก เพราะมีความน่าสนใจเนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ถูกนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า แต่ผมจะเกริ่นเทคโนโลยีกักเก็บให้ฟังก่อนว่ามีรูปแบบไหนบ้าง
การกักเก็บพลังงานทางกายภาพ
การกักเก็บพลังงานทางกายภาพ เราจะเห็นได้ทั่วไปเช่น เขื่อนต่างๆ ซึ่งหลายคนเข้าใจว่ามันคือแหล่งพลังงานนะ แต่ในความเป็นจริงมันไม่ใช่นะครับ สิ่งที่เป็นแหล่งพลังงานจริงๆของเขื่อนคือ แสงอาทิตย์และลม แสงอาทิตย์เป็นตัวทำให้น้ำระเหย ส่วนลมเป็นตัวพัดพาน้ำจากที่ต่างๆมารวมกันอยู่ที่เขื่อนด้านบน
บางประเทศอาจจะไม่ได้แค่รอน้ำระเหยเท่านั้น แต่อาจใช้พลังงานลม หรือพลังงานแสงอาทิตย์ในการสูบน้ำกลับไปในเขื่อนที่อยู่สูงกว่า ซึ่งเป็นการแก้ปัญหาของพลังงานทดแทนเรื่อง “ความสามารถในการจ่ายไฟให้คงที่” หรือที่เราเรียกภาษาอังกฤษว่า “Dispatchability” นั่นเอง การมีเขื่อนจะช่วยอุดจุดอ่อนของพลังงานทดแทนตรงนี้ได้
อีกตัวอย่างนึงเช่น Flywheel หรือลูกตุ้มต่างๆ ซึ่งเรามักจะเห็นพวกนี้อยู่ในชีวิตประจำวัน แต่อาจจะไม่ได้สังเกตุเท่านั้นเอง อย่างเช่น ลูกตุ้มนาฬิกา ที่เราต้องไปดึงมันทุกวันเพื่อนให้นาฬิกามันเดิมต่อ
การกักเก็บพลังงานรูปแบบความร้อน
พลังงานอีกประเภทนึงคือ การกักเก็บพลังงานด้วยความร้อนโดยใช้ตัวกลางต่างๆเช่น น้ำ อากาศ หรือสารเคมีต่างๆที่มีความสามารถในการกักเก็บพลังงานความร้อนสูง โดยเรามักจะใช้การกักเก็บความร้อนกับเทคโนโลยีอย่าง Solar thermal, Concentrated Solar Power หรือ CSP ที่พวกนี้ใช้ความร้อนในการหมุนเครื่องปั่นไฟนั่นเอง
ความร้อนที่ถูกสร้างขึ้นโดยเทคโนโลยีเหล่านี้ เราอาจไม่ต้องใช้ทันที แต่สามารถกักเก็บโดยใช้ เกลือ หรือ สสารที่มีความาสามารถในการกักเก็บความร้อนสูง แล้วค่อยเอาออกมาใช้เมื่อจำเป็น
การกักเก็บรูปแบบปฎิกิริยาเคมี
อีกเทคโนโลยีกักเก็บนึงก็คือ การกักเก็บด้วยปฎิกิริยาเคมี เช่น การกักเก็บด้วยไฮโดรเจน หรือแม้กระทั่งแบตเตอรี่ลิเธียมนี่เอง
คนส่วนมากเค้าใจผิดอีกเช่นกันว่าไฮโดรเจนคือแหล่งพลังงาน แต่จริงๆมันคือการกักเก็บพลังงานนะ เพราะว่ากระบวนการผลิตของมันก็คือการใช้ไฟฟ้าที่เราได้จากแหล่งต่างๆ
ไม่ว่าจะเป็น โซล่าเซลล์ ลม หรือแม้แต่ฟอสซิลโดยการสร้างไฟฟ้ามาแยกน้ำแล้วเก็บไฮโดรเจนในถังอัดความดัน พอต้องการใช้เค้าก็จะเอามารวมกันด้วยเทคโนโลยีที่เรียกว่า Fuel cell ไฮโดรเจนมารวมกับออกซิเจนกลายเป็นน้ำ แล้วคายพลังงานออกมาให้เราได้ใช้กัน
แบตเตอรี่มีกี่ประเภท
เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ซึ่งเป็นเทคโนโลยีพระเอกของเรา โดยจะถูกแบ่งเป็นอีกหลายประเภท ผมจะยกมาพูดแต่ตัวที่สำคัญนะครับ ผมอยากให้ดูกราฟนี้เป็นการประกอบนะครับ จะได้เห็นว่าแบตเตอรี่แต่ละประเภทมันมีจุดแข็งจุดอ่อนยังไงบ้าง (ภาพจาก Battery University)
Lead acid
เป็นแบตที่เราใช้ในการสตาร์ทรถยนต์ ซึ่งแบ่งออกเป็น ignition กับ deep cycle อีกนะครับ ที่เราใช้สตาร์ทรถกันจะเป็นแบบ ignition ซึ่งเหมาะกับการใช้ไฟกระแสสูงในช่วงเวลาสั้นๆอย่างการสตาร์ทรถนั่นเอง หากนำมาใช้กับงานโซล่าร์ แปปเดียวก็เสียครับ ข้อดีข้อเสียของแบตประเภทนี้มีดังนี้ครับ
ข้อดี
- ราคาถูก (ปัจจุบันแบตลิเธียมราคาใกล้เข้ามาทุกที)
- สามารถ recycle ได้ 90%
ข้อเสีย
- พลังงานต่อน้ำหนัก (ไม่เหมาะกับการใช้กับการใช้งานที่ต้องเคลื่อนที่ หรือพื้นที่น้อย)
- กำลังไฟต่อน้ำหนักต่ำ (ไม่เหมาะกับการใช้ไฟกำลังสูงๆเป็นระยะเวลานานเช่น รถยนต์)
NiCd
แบตเตอรี่นิเกิลแคดเมียม หรือพวกแบตแอลคาไลน์ที่เรารู้จักกัน เป็นแบตเตอรี่ประเภท Primary ซึ่งใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้งไป
NiMH
แบตเตอรี่นิเกิลเมทัลไฮไดรท์ เป็นแบบที่ทางโตโยต้านิยมใช้ในรถยนต์ hybrid อย่างพวก Prius หรือ Camry hybrid
Li-Metal
แบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงที่สุด และมีการคลายประจุต่ำ แต่ข้อเสียคือเกิดการเสื่อมอย่างรวดเร็วเมื่อใช้งานเพียงหนเดียว ทำให้ชาร์ทไม่ได้ จึงนิยมใช้กับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ใช้ไฟไม่มาก และไม่นิยมเปลี่ยนแบตบ่อย เช่น นาฬิกา รีโมทย์รถยนต์ เป็นต้น
Li-Ion
แบตเตอรี่พระเอกของเรา เนื่องจากเป็นแบตที่ชาร์ทได้ และมีความหนาแน่นของพลังงานต่อ น้ำหนักและปริมาตรค่อนข้างสูง ทำให้ได้รับความนิยมในการนำมาใช้กับรถยนต์ไฟฟ้า หรือ plug-in hybrid
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็แบ่งออกไปอีกหลายรูปแบบ เช่น LCO LMO NMC LFP ซึ่งแต่ละประเภทจะมีคาแรคเตอร์ที่แตกต่างกัน เช่น แรงดัน ความสามารถในการกักเก็บไฟฟ้า จำนวนรอบในการชาร์ท
ประเภทของแบตเตอรี่ Li-ion
แบตเตอรี่ที่สำคัญคือ NMC NCA (รูปด้านบน) และ LFP โดยแบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ Tesla คือ NCA เนื่องจากเป็นแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง แต่ข้อเสียข้อใหญ่คือ “ความปลอดภัย” ซึ่งมีความสำคัญมากในการใช้กับรถยนต์ NMC ก็เป็นอีกประเภทนึงที่คนนิยมใช้กัน มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับ NCA
และแบตประเภทสุดท้ายที่ได้รับความนิยมสูงมากๆคือ LFP หรือ ลิเธียมฟอสเฟต มีสูตรทางเคมีคือ LifePO4 เป็นแบตเตอรี่ที่มีความาสามารถในการกักเก็บพลังงานค่อนข้างต่ำเทียบกับแบตลิเธียมตัวอื่นๆ (แต่ยังสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับ Lead acid)
ทำให้นิยมใช้กับ การกักเก็บพลังงานจากโซล่าเซลล์ ที่ไม่ต้องเคลื่อนที่มาก ข้อดีหลักของมันเลยคือความปลอดภัยที่สูงมากๆ
แบตเตอรี่แห่งอนาคต
ส่วนเทคโนโลยีอนาคต เช่น Li-Air ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ ความสามารถในการกักเก็บพลังงานสูงเทียบเท่ากับ fossil fuel เลยทีเดียวนะ แต่ความสำคัญมันอยู่ตรงที่พวกมอเตอร์ไฟฟ้ามันมีประสิทธิภาพสูงกว่าพวกเครื่องยนต์สันดาป 3-4 เท่า ดังนั้น หากเทคโนโลยี Li-Air เกิดขึ้นจริง พลังงานที่เรานำมาใช้ได้จะสูงมากเลยทีเดียว
ส่วน Li-Metal ก็เป็นอีกเทคโนโลยีนึงที่กำลังมีการวิจัยว่าจะทำยังไงให้มันสามารถชาร์ทได้จำนวนรอบมากขึ้น ซึ่งเป็นอีกเทคโนโลยีที่มีสักยภาพในอนาคต
Solid State lithium คือแบตที่ใช้ ลิเธียมเพียวๆแทนการใช้แกรไฟต์เป็นแกนแอโนดของแบตเตอรี่ ซึ่งทำให้ความจุของแบตเตอรี่สูงขึ้นอีกหลายเท่า แต่ในปัจจุบันยังมีปัญหาเรื่องของอายุการใช้งานของมัน แต่ปัจจุบันมีการปรับปรุงคุณภาพเรื่อยๆ และปัจจุบันใกล้ถูกนำออกมาใช้ในเชิงพาณิชย์
และสุดท้ายคือ Na-ion เป็นเทคโนโลยีที่มีสักยภาพสูงมากๆเนื่องจากวัตถุดิบหลักๆคือ Na หรือโซเดียมที่แทบจะมีอยู่ทุกแห่งทุกหนบนโลกเราอย่างเช่นน้ำทะเลที่มีเยอะกว่าแผ่นดินเราซะอีก แบตประเภทนี้สามารถปล่อยพลังงานด้วยวัตต์สูงๆได้โดยไม่เป็นอันตราย รวมถึงสามารถขนส่งได้แบบไม่จำเป็นต้องมีการระมัดระวังแบบแบตลิเธียม แต่ปัจจุบันมันก็มีข้อจำกัดอยู่ก็คืออายุการใช้งานของมัน และพลังงานที่สามารถกักเก็บได้ยังต่ำ
ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe
ช่อง “Energy for Dummies” ให้ผมด้วยนะ
สรุป
เทคโนโลยีกักเก็บพลังงานมีอยู่หลายประเภทด้วยกัน ซึ่งแบตเตอรี่เป็นเพียงพาร์ทเล็กๆของเทคโนโลยีนี้เท่านั้น อย่างไรก็ดีแบตเตอรี่ถือเป็นเทคโนโลยีที่มีสักยภาพสูงสุดในปัจจุบัน
โดยประเภทของแบตเตอรี่ที่มีความสำคัญที่สุดคือ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งถูกแบ่งออกไปอีกหลายประเภทที่มีคุณสมบัติและความน่าสนใจที่แตกต่างกัน เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน
หากเราเข้าใจคุณสมบัติของแบตเตอรี่ต่างๆเหล่านี้ เราจะสามารถเลือกใช้แบตเตอรี่ได้ถูกต้อง และมองเห็นโอกาสที่อยู่ข้างหน้าในอนาคตของเราได้อย่างชัดเจน
ถ้าใครคิดว่ามีประโยชน์ อยากสนับสนุน ฟังสาระดีๆ ช่วยกด Like กด Share กด Subscribe
ช่อง “Energy for Dummies” ให้ผมด้วยนะ