เทคโนโลยีกักเก็บพลังงานนี้ได้รับรางวัล EU Best Innovation Award ประจำปี 2022 ซึ่งมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 40 เท่า

การจัดเก็บพลังงานความร้อนโดยใช้ซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอนเป็นตัวกลางสามารถกักเก็บพลังงานได้ในราคาต่ำกว่า 4 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับ 100 เท่า

ราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบคงที่ในปัจจุบันหลังจากเพิ่มภาชนะและชั้นฉนวนแล้ว ค่าใช้จ่ายทั้งหมดอาจอยู่ที่ประมาณ 10 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

ซึ่งมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม 400 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงมาก

การพัฒนาพลังงานทดแทน การสร้างระบบพลังงานใหม่ และการสนับสนุนการจัดเก็บพลังงานเป็นอุปสรรคที่ต้องเอาชนะ

ธรรมชาติของไฟฟ้านอกกรอบและความผันผวนของการผลิตพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ทำให้เกิดอุปสงค์และอุปทาน

ของไฟฟ้าบางครั้งไม่ตรงกันปัจจุบันกฎระเบียบดังกล่าวสามารถปรับได้โดยการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินและก๊าซธรรมชาติหรือไฟฟ้าพลังน้ำเพื่อให้เกิดความมั่นคง

และความยืดหยุ่นของอำนาจแต่ในอนาคตด้วยการเลิกใช้พลังงานฟอสซิลและการเพิ่มขึ้นของพลังงานทดแทน การจัดเก็บพลังงานราคาถูกและมีประสิทธิภาพ

การกำหนดค่าเป็นกุญแจสำคัญ

เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นการจัดเก็บพลังงานทางกายภาพ การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี การจัดเก็บพลังงานความร้อน และการจัดเก็บพลังงานเคมี

เช่นการจัดเก็บพลังงานกลและการจัดเก็บแบบสูบเป็นของเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานทางกายภาพวิธีการกักเก็บพลังงานชนิดนี้มีราคาค่อนข้างต่ำและ

ประสิทธิภาพการแปลงสูง แต่โครงการมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ถูกจำกัดตามที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ และระยะเวลาการก่อสร้างก็ยาวนานมากเช่นกันเป็นเรื่องยากที่จะ

ปรับให้เข้ากับความต้องการพลังงานหมุนเวียนสูงสุดโดยการจัดเก็บแบบสูบเท่านั้น

ปัจจุบันการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีเป็นที่นิยมและยังเป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานใหม่ที่เติบโตเร็วที่สุดในโลกอีกด้วยพลังงานไฟฟ้าเคมี

การจัดเก็บส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายในสิ้นปี 2564 กำลังการผลิตติดตั้งสะสมของการจัดเก็บพลังงานใหม่ในโลกมีเกิน 25 ล้าน

กิโลวัตต์ซึ่งมีส่วนแบ่งตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 90%นี่เป็นเพราะการพัฒนาขนาดใหญ่ของยานพาหนะไฟฟ้าซึ่งให้

สถานการณ์จำลองการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่สำหรับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งเป็นแบตเตอรี่รถยนต์ชนิดหนึ่งไม่ใช่ปัญหาใหญ่ แต่จะมีปัญหามากมายเมื่อพูดถึง

รองรับการจัดเก็บพลังงานระยะยาวระดับกริดประการหนึ่งคือปัญหาด้านความปลอดภัยและต้นทุนหากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซ้อนกันเป็นจำนวนมาก ค่าใช้จ่ายจะทวีคูณ

และความปลอดภัยที่เกิดจากการสะสมความร้อนก็เป็นอันตรายอย่างมากที่ซ่อนอยู่เช่นกันอีกประการหนึ่งคือทรัพยากรลิเธียมมีจำกัดมากและยานพาหนะไฟฟ้ายังไม่เพียงพอ

และไม่สามารถตอบสนองความจำเป็นในการจัดเก็บพลังงานในระยะยาวได้

จะแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นจริงและเร่งด่วนเหล่านี้ได้อย่างไร?ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานความร้อนมีความก้าวหน้าเกิดขึ้นแล้วใน

เทคโนโลยีและการวิจัยที่เกี่ยวข้อง

ในเดือนพฤศจิกายน 2565 คณะกรรมาธิการยุโรปได้ประกาศโครงการที่ได้รับรางวัล “EU 2022 Innovation Radar Award” ซึ่งโครงการ “AMADEUS”

โครงการแบตเตอรี่ที่พัฒนาโดยทีมงานสถาบันเทคโนโลยีมาดริดในสเปน ได้รับรางวัล EU Best Innovation Award ในปี 2022

“Amadeus” คือแบตเตอรี่รุ่นปฏิวัติวงการโครงการนี้ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อกักเก็บพลังงานจำนวนมากจากพลังงานทดแทนได้รับการคัดเลือกจากชาวยุโรป

คอมมิชชั่นเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ดีที่สุดในปี 2022

แบตเตอรี่ชนิดนี้ออกแบบโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวสเปนเพื่อกักเก็บพลังงานส่วนเกินที่เกิดขึ้นเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมอยู่ในรูปของพลังงานความร้อนสูง

ความร้อนนี้ใช้เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ (ซิลิกอนอัลลอยด์ได้รับการศึกษาในโครงการนี้) ให้ร้อนมากกว่า 1,000 องศาเซลเซียสระบบประกอบด้วยคอนเทนเนอร์พิเศษด้วย

แผงเซลล์แสงอาทิตย์หันเข้าด้านในซึ่งสามารถปล่อยพลังงานบางส่วนที่เก็บไว้เมื่อมีความต้องการพลังงานสูง

นักวิจัยใช้การเปรียบเทียบเพื่ออธิบายกระบวนการนี้: “มันเหมือนกับการวางดวงอาทิตย์ไว้ในกล่อง”แผนของพวกเขาอาจปฏิวัติการจัดเก็บพลังงานมันมีศักยภาพที่ดีที่จะ

บรรลุเป้าหมายนี้และกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งทำให้โครงการ “อะมาเดอุส” โดดเด่นจากโครงการที่ส่งเข้ามามากกว่า 300 โครงการ

และได้รับรางวัลนวัตกรรมยอดเยี่ยมแห่งสหภาพยุโรป

ผู้จัดงานรางวัล EU Innovation Radar Award อธิบายว่า “จุดที่มีค่าคือมีระบบราคาถูกที่สามารถกักเก็บพลังงานจำนวนมากสำหรับ

เวลานาน.มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพโดยรวมสูง และใช้วัสดุที่เพียงพอและต้นทุนต่ำเป็นระบบโมดูลาร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถให้บริการได้

ความร้อนและไฟฟ้าที่สะอาดตามความต้องการ”

แล้วเทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไร?สถานการณ์การใช้งานในอนาคตและโอกาสในการขายเชิงพาณิชย์มีอะไรบ้าง

พูดง่ายๆ ก็คือ ระบบนี้ใช้พลังงานส่วนเกินที่เกิดจากพลังงานทดแทนที่ไม่ต่อเนื่อง (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม) เพื่อหลอมโลหะราคาถูก

เช่นซิลิคอนหรือเฟอร์โรซิลิคอนและมีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ℃โลหะผสมซิลิคอนสามารถกักเก็บพลังงานจำนวนมากในกระบวนการฟิวชันได้

พลังงานประเภทนี้เรียกว่า “ความร้อนแฝง”ตัวอย่างเช่น ซิลิคอนหนึ่งลิตร (ประมาณ 2.5 กก.) เก็บพลังงานไว้ในรูปแบบมากกว่า 1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง)

ความร้อนแฝง ซึ่งเป็นพลังงานที่มีอยู่ในไฮโดรเจนหนึ่งลิตรที่ความดัน 500 บาร์อย่างไรก็ตาม ซิลิคอนสามารถเก็บไว้ใต้ชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งต่างจากไฮโดรเจน

แรงกดดันซึ่งทำให้ระบบถูกและปลอดภัยยิ่งขึ้น

หัวใจสำคัญของระบบคือการแปลงความร้อนที่สะสมไว้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไรเมื่อซิลิคอนละลายที่อุณหภูมิมากกว่า 1,000 ºC จะส่องแสงเหมือนดวงอาทิตย์

ดังนั้นเซลล์แสงอาทิตย์จึงสามารถแปลงความร้อนจากการแผ่รังสีเป็นพลังงานไฟฟ้าได้

สิ่งที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ความร้อนนั้นเปรียบเสมือนอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก ซึ่งสามารถสร้างพลังงานได้มากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเดิมถึง 100 เท่า

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากแผงโซลาร์เซลล์หนึ่งตารางเมตรผลิตไฟฟ้าได้ 200 วัตต์ แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนหนึ่งตารางเมตรจะผลิตไฟฟ้าได้ 20 กิโลวัตต์และไม่เพียงเท่านั้น

กำลัง แต่ประสิทธิภาพการแปลงก็สูงขึ้นด้วยประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนอยู่ระหว่าง 30% ถึง 40% ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

ของแหล่งความร้อนในทางตรงกันข้าม ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์อยู่ระหว่าง 15% ถึง 20%

การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แทนเครื่องยนต์ระบายความร้อนแบบดั้งเดิม หลีกเลี่ยงการใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ของเหลว และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ซับซ้อนทางนี้,

ทั้งระบบสามารถประหยัด กะทัดรัด และไม่มีเสียงรบกวน

จากการวิจัยพบว่าเซลล์สุริยะความร้อนแฝงสามารถกักเก็บพลังงานหมุนเวียนที่เหลืออยู่ได้จำนวนมาก

Alejandro Data นักวิจัยที่เป็นผู้นำโครงการกล่าวว่า "ไฟฟ้าส่วนใหญ่เหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นเมื่อมีส่วนเกินในการผลิตพลังงานลมและพลังงานลม

จึงจะขายได้ในราคาที่ต่ำมากในตลาดไฟฟ้ามันสำคัญมากที่จะต้องเก็บไฟฟ้าส่วนเกินเหล่านี้ไว้ในระบบที่ถูกมากมันมีความหมายมากในการ

เก็บไฟฟ้าส่วนเกินในรูปของความร้อน เพราะเป็นวิธีเก็บพลังงานที่ถูกที่สุดวิธีหนึ่ง”

2. ราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 40 เท่า

โดยเฉพาะซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอนสามารถกักเก็บพลังงานได้ในราคาต่ำกว่า 4 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งถูกกว่าลิเธียมไอออนคงที่ในปัจจุบันถึง 100 เท่า

แบตเตอรี่.หลังจากเพิ่มภาชนะและชั้นฉนวนแล้วต้นทุนรวมจะสูงขึ้นอย่างไรก็ตาม จากการศึกษาพบว่า หากระบบมีขนาดใหญ่พอ มักจะมากกว่านั้น

มากกว่า 10 เมกะวัตต์ชั่วโมงก็อาจจะถึงต้นทุนประมาณ 10 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เพราะค่าฉนวนกันความร้อนจะเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของทั้งหมด

ต้นทุนของระบบอย่างไรก็ตาม ราคาแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ประมาณ 400 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

ปัญหาหนึ่งที่ระบบนี้เผชิญคือความร้อนที่เก็บไว้เพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่ถูกแปลงกลับเป็นไฟฟ้าประสิทธิภาพการแปลงในกระบวนการนี้คืออะไร?วิธี

การใช้พลังงานความร้อนที่เหลืออยู่คือปัญหาสำคัญ

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของทีมเชื่อว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ปัญหาหากระบบมีราคาถูกเพียงพอ จะต้องนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่เพียง 30-40% ในรูปของ

ไฟฟ้าซึ่งจะทำให้มีความเหนือกว่าเทคโนโลยีที่มีราคาแพงกว่าอื่น ๆ เช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

นอกจากนี้ความร้อนที่เหลืออีก 60-70% ที่ไม่ได้แปลงเป็นไฟฟ้าสามารถถ่ายโอนโดยตรงไปยังอาคาร โรงงาน หรือเมือง เพื่อลดการใช้ถ่านหินและธรรมชาติ

ปริมาณการใช้ก๊าซ

ความร้อนคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของความต้องการพลังงานทั่วโลก และ 40% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกด้วยวิธีนี้จะกักเก็บพลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบแฝง

เซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนไม่เพียงแต่สามารถประหยัดต้นทุนได้มาก แต่ยังตอบสนองความต้องการความร้อนมหาศาลของตลาดผ่านทรัพยากรหมุนเวียนอีกด้วย

3. ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต

เทคโนโลยีการจัดเก็บความร้อนด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ที่ออกแบบโดยทีมงานของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมาดริด ซึ่งใช้วัสดุโลหะผสมซิลิคอน

ข้อดีของต้นทุนวัสดุ อุณหภูมิการเก็บความร้อน และระยะเวลาการเก็บพลังงานซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลกค่าใช้จ่าย

ทรายซิลิกาต่อตันมีราคาเพียง 30-50 ดอลลาร์ ซึ่งเป็น 1/10 ของวัสดุเกลือหลอมเหลวนอกจากนี้อุณหภูมิการเก็บความร้อนของทรายซิลิกาก็แตกต่างกัน

อนุภาคจะสูงกว่าเกลือหลอมเหลวมากและอุณหภูมิในการทำงานสูงสุดสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 1,000 ℃อุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้นด้วย

ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมของระบบผลิตไฟฟ้าความร้อนใต้พิภพ

ทีมงานของ Datus ไม่ใช่คนเดียวที่มองเห็นศักยภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนพวกเขามีคู่แข่งที่ทรงพลังสองคน: สถาบันแมสซาชูเซตส์อันทรงเกียรติแห่ง

เทคโนโลยีและสตาร์ทอัพแห่งแคลิฟอร์เนีย Antola Energyโดยเน้นการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหนัก (แบตเตอรี่ขนาดใหญ่)

ผู้ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล) และได้รับเงิน 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐเพื่อทำการวิจัยให้เสร็จสิ้นในเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้กองทุน Breakthrough Energy Fund ของ Bill Gates ให้การสนับสนุนบางส่วน

กองทุนรวมที่ลงทุน

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าวว่าแบบจำลองเซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนของพวกเขาสามารถนำพลังงานที่ใช้ในการทำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้ 40%

วัสดุภายในของแบตเตอรี่ต้นแบบพวกเขาอธิบายว่า "นี่เป็นการสร้างเส้นทางสำหรับประสิทธิภาพสูงสุดและการลดต้นทุนในการจัดเก็บพลังงานความร้อน

ทำให้สามารถแยกคาร์บอนออกจากโครงข่ายไฟฟ้าได้”

โครงการของสถาบันเทคโนโลยีมาดริดไม่สามารถวัดเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่สามารถกู้คืนได้ แต่เหนือกว่ารุ่นอเมริกัน

ในด้านหนึ่งAlejandro Data นักวิจัยที่เป็นผู้นำโครงการอธิบายว่า “เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพนี้ โครงการ MIT จะต้องเพิ่มอุณหภูมิเป็น

2400 องศาแบตเตอรี่ของเราทำงานที่อุณหภูมิ 1200 องศาที่อุณหภูมินี้ประสิทธิภาพจะต่ำกว่าของพวกเขา แต่เรามีปัญหาเรื่องฉนวนความร้อนน้อยกว่ามาก

ท้ายที่สุดแล้ว การเก็บวัสดุที่อุณหภูมิ 2,400 องศาโดยไม่ทำให้สูญเสียความร้อนเป็นเรื่องยากมาก”

แน่นอนว่าเทคโนโลยีนี้ยังต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากก่อนเข้าสู่ตลาดต้นแบบห้องปฏิบัติการในปัจจุบันมีพลังงานสะสมน้อยกว่า 1 kWh

แต่เพื่อให้เทคโนโลยีนี้ทำกำไรได้ ต้องใช้ความจุในการกักเก็บพลังงานมากกว่า 10 MWhดังนั้นความท้าทายต่อไปคือการขยายขอบเขตของ

เทคโนโลยีและทดสอบความเป็นไปได้ในวงกว้างเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีมาดริดได้สร้างทีมขึ้นมา

เพื่อให้เป็นไปได้