เทคโนโลยีการเก็บพลังงานนี้ได้รับรางวัลนวัตกรรมยอดเยี่ยมของสหภาพยุโรปประจำปี 2565 โดยมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 40 เท่า

การเก็บพลังงานความร้อนโดยใช้ซิลิกอนและเฟอร์โรซิลิคอนเป็นสื่อกลางสามารถเก็บพลังงานได้ในราคาต่ำกว่า 4 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับ 100 เท่า

ราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคงที่ในปัจจุบันหลังจากเพิ่มภาชนะและชั้นฉนวนแล้ว ราคารวมอาจประมาณ 10 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

ซึ่งมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมถึง 400 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

การพัฒนาพลังงานหมุนเวียน การสร้างระบบไฟฟ้าใหม่ และการสนับสนุนการจัดเก็บพลังงานเป็นอุปสรรคที่ต้องเอาชนะ

ธรรมชาติของไฟฟ้าที่ไม่อยู่ในกรอบและความผันผวนของการผลิตพลังงานหมุนเวียน เช่น ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และพลังงานลมทำให้อุปสงค์และอุปทาน

ของไฟฟ้าบางครั้งไม่ตรงกันปัจจุบันกฎระเบียบดังกล่าวสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินและก๊าซธรรมชาติหรือไฟฟ้าพลังน้ำเพื่อให้เกิดความมั่นคง

และความยืดหยุ่นของพลังงานแต่ในอนาคตด้วยการถอนพลังงานฟอสซิลและการเพิ่มขึ้นของพลังงานหมุนเวียน การจัดเก็บพลังงานราคาถูกและมีประสิทธิภาพ

การกำหนดค่าเป็นกุญแจสำคัญ

เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานแบ่งออกเป็นการจัดเก็บพลังงานทางกายภาพ การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี การจัดเก็บพลังงานความร้อน และการจัดเก็บพลังงานเคมี

เช่น การจัดเก็บพลังงานเชิงกลและการจัดเก็บแบบสูบเป็นของเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานทางกายภาพวิธีการกักเก็บพลังงานนี้มีราคาค่อนข้างต่ำและ

ประสิทธิภาพการแปลงสูง แต่โครงการมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ถูกจำกัดด้วยที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ และระยะเวลาก่อสร้างก็ยาวนานมากเช่นกันเป็นการยากที่จะ

ปรับให้เข้ากับความต้องการในการโกนสูงสุดของพลังงานหมุนเวียนโดยการจัดเก็บแบบปั๊มเท่านั้น

ในปัจจุบัน การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีเป็นที่นิยม และยังเป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานใหม่ที่เติบโตเร็วที่สุดในโลกอีกด้วยพลังงานไฟฟ้าเคมี

การจัดเก็บจะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นหลักภายในสิ้นปี พ.ศ. 2564 กำลังการผลิตติดตั้งสะสมของแหล่งกักเก็บพลังงานใหม่ในโลกมีมากกว่า 25 ล้าน

กิโลวัตต์ซึ่งส่วนแบ่งการตลาดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสูงถึง 90%นี่เป็นเพราะการพัฒนาขนาดใหญ่ของรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งให้

สถานการณ์การใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่สำหรับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งเหมือนกับแบตเตอรี่รถยนต์นั้นไม่ใช่ปัญหาใหญ่ แต่จะมีปัญหามากมายเมื่อพูดถึง

รองรับการจัดเก็บพลังงานระยะยาวในระดับกริดหนึ่งคือปัญหาด้านความปลอดภัยและค่าใช้จ่ายหากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวางซ้อนกันเป็นจำนวนมาก ค่าใช้จ่ายจะทวีคูณ

และความปลอดภัยที่เกิดจากความร้อนสะสมก็มีอันตรายแอบแฝงอยู่มากเช่นกันอีกประการหนึ่งคือทรัพยากรลิเธียมมีจำกัดมาก และยานพาหนะไฟฟ้ายังไม่เพียงพอ

และไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการจัดเก็บพลังงานในระยะยาวได้

จะแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงและเร่งด่วนเหล่านี้ได้อย่างไร?ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานความร้อนมีความก้าวหน้าใน

เทคโนโลยีและการวิจัยที่เกี่ยวข้อง

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2565 คณะกรรมาธิการยุโรปได้ประกาศโครงการที่ได้รับรางวัล “EU 2022 Innovation Radar Award” ซึ่งรางวัล “AMADEUS”

โครงการแบตเตอรี่ที่พัฒนาโดยทีมงานของ Madrid Institute of Technology ในสเปน ได้รับรางวัล EU Best Innovation Award ในปี 2565

“อะมาดิอุส” คือแบตเตอรี่รุ่นปฏิวัติวงการโครงการนี้ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อจัดเก็บพลังงานจำนวนมากจากพลังงานหมุนเวียน ได้รับเลือกจากยุโรป

คณะกรรมการเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ดีที่สุดในปี 2565

แบตเตอรี่ชนิดนี้ออกแบบโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน เก็บพลังงานส่วนเกินที่เกิดขึ้นเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมสูงในรูปของพลังงานความร้อน

ความร้อนนี้ใช้เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ (มีการศึกษาโลหะผสมซิลิกอนในโครงการนี้) ถึงมากกว่า 1,000 องศาเซลเซียสระบบประกอบด้วยคอนเทนเนอร์พิเศษที่มี

แผ่นเซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนหันเข้าด้านในซึ่งสามารถปล่อยพลังงานที่เก็บไว้บางส่วนเมื่อความต้องการพลังงานสูง

นักวิจัยใช้การเปรียบเทียบเพื่ออธิบายกระบวนการ: "มันเหมือนกับการใส่ดวงอาทิตย์ไว้ในกล่อง"แผนของพวกเขาอาจปฏิวัติการจัดเก็บพลังงานมันมีศักยภาพที่ดีที่จะ

บรรลุเป้าหมายนี้และกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งทำให้โครงการ “อะมาดิอุส” โดดเด่นกว่า 300 โครงการที่ส่งเข้าประกวด

และได้รับรางวัลนวัตกรรมยอดเยี่ยมของสหภาพยุโรป

ผู้จัดงานรางวัล EU Innovation Radar Award อธิบายว่า “ประเด็นสำคัญคือระบบดังกล่าวมีระบบราคาถูกที่สามารถเก็บพลังงานจำนวนมากสำหรับ

เวลานาน.มีความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพโดยรวมสูง และใช้วัสดุที่เพียงพอและต้นทุนต่ำเป็นระบบโมดูลาร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถให้

ทำความสะอาดความร้อนและไฟฟ้าตามต้องการ”

แล้วเทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไร?สถานการณ์การใช้งานในอนาคตและโอกาสในการขายเป็นอย่างไร

พูดง่ายๆ ก็คือ ระบบนี้ใช้พลังงานส่วนเกินที่เกิดจากพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง (เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม) เพื่อหลอมโลหะราคาถูก

เช่นซิลิคอนหรือเฟอร์โรซิลิคอน และอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ℃โลหะผสมซิลิกอนสามารถเก็บพลังงานจำนวนมากในกระบวนการฟิวชัน

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

ของความร้อนแฝง ซึ่งเป็นพลังงานที่มีอยู่ในไฮโดรเจนหนึ่งลิตรที่ความดัน 500 บาร์อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนสามารถเก็บไว้ภายใต้ชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งไม่เหมือนกับไฮโดรเจน

ความดันซึ่งทำให้ระบบมีราคาถูกลงและปลอดภัยขึ้น

กุญแจสำคัญของระบบคือวิธีเปลี่ยนความร้อนที่เก็บไว้เป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อซิลิคอนละลายที่อุณหภูมิมากกว่า 1,000 º C จะส่องแสงเหมือนดวงอาทิตย์

ดังนั้นจึงสามารถใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแปลงความร้อนจากการแผ่รังสีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนนี้เปรียบเสมือนอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดจิ๋ว ซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมถึง 100 เท่า

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าแผงโซลาร์เซลล์หนึ่งตารางเมตรผลิตไฟฟ้าได้ 200 วัตต์ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ความร้อนหนึ่งตารางเมตรจะผลิตไฟฟ้าได้ 20 กิโลวัตต์และไม่เพียงเท่านั้น

พลังงาน แต่ประสิทธิภาพการแปลงก็สูงขึ้นเช่นกันประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนอยู่ระหว่าง 30% ถึง 40% ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

ของแหล่งความร้อนในทางตรงกันข้าม ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์อยู่ระหว่าง 15% ถึง 20%

การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนแทนเครื่องยนต์ระบายความร้อนแบบเดิมจะหลีกเลี่ยงการใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ของไหล และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ซับซ้อนทางนี้,

ทั้งระบบสามารถประหยัด กะทัดรัด และไม่มีเสียงรบกวน

จากการวิจัยพบว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนแฝงสามารถกักเก็บพลังงานหมุนเวียนที่เหลืออยู่ได้เป็นจำนวนมาก

Alejandro Data นักวิจัยที่เป็นผู้นำโครงการกล่าวว่า “ไฟฟ้าส่วนใหญ่เหล่านี้จะถูกผลิตขึ้นเมื่อมีพลังงานลมและพลังงานลมเหลือใช้

ดังนั้นจะขายในราคาต่ำมากในตลาดไฟฟ้าสิ่งสำคัญคือต้องเก็บไฟฟ้าส่วนเกินเหล่านี้ไว้ในระบบที่มีราคาถูกมากมีความหมายมากกับ

เก็บไฟฟ้าส่วนเกินในรูปของความร้อน เพราะเป็นวิธีเก็บพลังงานที่ถูกที่สุดวิธีหนึ่ง”

2. มีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 40 เท่า

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ซิลิคอนและเฟอร์โรซิลิคอนสามารถกักเก็บพลังงานได้ในราคาต่ำกว่า 4 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งถูกกว่าลิเธียมไอออนคงที่ในปัจจุบันถึง 100 เท่า

แบตเตอรี่.หลังจากเพิ่มภาชนะและชั้นฉนวนแล้ว ต้นทุนรวมจะสูงขึ้นอย่างไรก็ตาม จากการศึกษา หากระบบมีขนาดใหญ่พอ มักจะมากกว่านั้น

มากกว่า 10 เมกะวัตต์ชั่วโมง อาจจะมีราคาถึงประมาณ 10 ยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เนื่องจากค่าฉนวนกันความร้อนจะเป็นส่วนน้อยของทั้งหมด

ค่าใช้จ่ายของระบบอย่างไรก็ตาม ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ประมาณ 400 ยูโรต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง

ปัญหาหนึ่งที่ระบบนี้เผชิญคือความร้อนที่เก็บไว้เพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่จะถูกเปลี่ยนกลับไปเป็นไฟฟ้าประสิทธิภาพการแปลงในกระบวนการนี้คืออะไร?วิธี

การใช้พลังงานความร้อนที่เหลืออยู่คือปัญหาสำคัญ

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของทีมเชื่อว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ปัญหาหากระบบมีราคาถูกเพียงพอ พลังงานเพียง 30-40% จะต้องได้รับการกู้คืนในรูปของ

ซึ่งจะทำให้เหนือกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ ที่มีราคาแพงกว่า เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

นอกจากนี้ ส่วนที่เหลืออีก 60-70% ของความร้อนที่ไม่ได้เปลี่ยนเป็นไฟฟ้าสามารถถ่ายโอนไปยังอาคาร โรงงาน หรือเมืองได้โดยตรง เพื่อลดการใช้ถ่านหินและธรรมชาติ

ปริมาณการใช้ก๊าซ

ความร้อนคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ของความต้องการพลังงานทั่วโลก และ 40% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกด้วยวิธีนี้ การเก็บพลังงานลมหรือพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในแฝง

เซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนไม่เพียงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากเท่านั้น แต่ยังตอบสนองความต้องการด้านความร้อนจำนวนมหาศาลของตลาดด้วยทรัพยากรหมุนเวียน

3. ความท้าทายและโอกาสในอนาคต

เทคโนโลยีการจัดเก็บความร้อนด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ที่ออกแบบโดยทีมงานของ Madrid University of Technology ซึ่งใช้วัสดุโลหะผสมซิลิกอนมี

ข้อดีในด้านต้นทุนวัสดุ อุณหภูมิการเก็บความร้อน และระยะเวลาการเก็บพลังงานซิลิคอนเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลกค่าใช้จ่าย

ทรายซิลิกาต่อตันมีราคาเพียง 30-50 ดอลลาร์ ซึ่งคิดเป็น 1/10 ของวัสดุเกลือที่หลอมละลายนอกจากนี้ ความแตกต่างของอุณหภูมิการเก็บความร้อนของทรายซิลิกา

อนุภาคจะสูงกว่าเกลือที่หลอมละลายมาก และอุณหภูมิในการทำงานสูงสุดจะสูงถึงมากกว่า 1,000 ℃อุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้นด้วย

ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมของระบบผลิตไฟฟ้าจากความร้อนจากแสงอาทิตย์

ทีมงานของ Datus ไม่ใช่คนเดียวที่มองเห็นศักยภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนพวกเขามีคู่แข่งที่แข็งแกร่งสองคน: สถาบันแมสซาชูเซตส์อันทรงเกียรติ

เทคโนโลยีและบริษัทสตาร์ทอัพ Antola Energy ในแคลิฟอร์เนียโดยมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมหนัก (a large

ผู้บริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิล) และได้รับ 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐเพื่อทำการวิจัยให้เสร็จสิ้นในเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้กองทุน Breakthrough Energy Fund ของ Bill Gates มอบให้บางส่วน

กองทุนรวมการลงทุน

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าวว่าแบบจำลองเซลล์แสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนสามารถนำพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้ 40%

วัสดุภายในของแบตเตอรี่ต้นแบบพวกเขาอธิบายว่า: "สิ่งนี้สร้างเส้นทางสู่ประสิทธิภาพสูงสุดและการลดต้นทุนของการจัดเก็บพลังงานความร้อน

ทำให้สามารถแยกคาร์บอนออกจากกริดไฟฟ้าได้”

โครงการของ Madrid Institute of Technology ยังไม่สามารถวัดเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่สามารถกู้คืนได้ แต่ดีกว่าแบบจำลองของอเมริกา

ในแง่มุมหนึ่งAlejandro Data นักวิจัยที่เป็นผู้นำโครงการอธิบายว่า "เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพนี้ โครงการของ MIT จะต้องเพิ่มอุณหภูมิเป็น

2400 องศาแบตเตอรี่ของเราทำงานที่ 1200 องศาที่อุณหภูมินี้ประสิทธิภาพจะต่ำกว่าของพวกเขา แต่เรามีปัญหาเรื่องฉนวนความร้อนน้อยกว่ามาก

ท้ายที่สุดแล้ว การเก็บวัสดุที่อุณหภูมิ 2,400 องศาโดยไม่ทำให้สูญเสียความร้อนนั้นเป็นเรื่องยากมาก”

แน่นอนว่าเทคโนโลยีนี้ยังต้องการการลงทุนอีกมากก่อนที่จะเข้าสู่ตลาดต้นแบบห้องปฏิบัติการปัจจุบันมีที่เก็บพลังงานน้อยกว่า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง

ความจุ แต่เพื่อให้เทคโนโลยีนี้มีกำไร จำเป็นต้องมีความจุเก็บพลังงานมากกว่า 10 เมกะวัตต์ชั่วโมงดังนั้นความท้าทายต่อไปคือการขยายขนาดของ

เทคโนโลยีและทดสอบความเป็นไปได้ในวงกว้างเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ นักวิจัยจาก Madrid Institute of Technology ได้สร้างทีมขึ้นมา

เพื่อให้เป็นไปได้