ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) คืออะไร?

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) คืออุปกรณ์ที่ใช้จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่เพื่อนำไปใช้งานในภายหลัง โดยระบบจะชาร์จพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า แผงโซลาร์เซลล์ หรือแหล่งผลิตไฟฟ้าอื่นๆ ในช่วงเวลาที่ความต้องการต่ำหรือมีการผลิตไฟฟ้าสูง และปล่อยพลังงานออกใช้งานในช่วงเวลาที่ความต้องการสูงสุดหรือเมื่อไม่มีแหล่งผลิตไฟฟ้าพร้อมใช้งาน สำหรับผู้ซื้อเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม การเข้าใจสถาปัตยกรรมของ BESS ทางเลือกของเคมีแบตเตอรี่ และการจัดจำแนกตามขนาดเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการตัดสินใจจัดซื้ออย่างมีข้อมูล

องค์ประกอบหลักของ BESS

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักห้าส่วน โมดูลแบตเตอรี่ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้เซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) หรือเซลล์นิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์ (NMC) ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ทำหน้าที่ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และกระแสไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ โดยให้การป้องกันแบบหลายชั้นเพื่อป้องกันการชาร์จเกิน การคายประจุเกิน และเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อน ระบบแปลงพลังงาน (PCS) หรืออินเวอร์เตอร์ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าแบบตรง (DC) จากแบตเตอรี่ให้เป็นกระแสไฟฟ้าแบบสลับ (AC) เพื่อเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าหรือโหลด โครงสร้างหุ้ม (Enclosure) ทำหน้าที่ป้องกันสิ่งแวดล้อม โดยมีค่ามาตรฐาน IP65 ซึ่งเหมาะสมสำหรับการติดตั้งภายนอกอาคาร ระบบจัดการความร้อนควบคุมอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพื่อรักษาประสิทธิภาพและความปลอดภัย โมดูล LiFePO4 ที่มีขนาด 651.5 มม. x 445 มม. x 235 มม. และมีค่าแรงดัน 51.2 โวลต์ ความจุ 100 แอมแปร์-ชั่วโมง (AH) รวมส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกันในรูปแบบที่กะทัดรัดและสามารถติดตั้งบนผนังได้

การเปรียบเทียบองค์ประกอบของแบตเตอรี่

การเลือกเคมีของแบตเตอรี่กำหนดโปรไฟล์ความปลอดภัย จำนวนรอบการใช้งาน และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) แบตเตอรี่ชนิด LiFePO4 มีความต้านทานต่อภาวะร้อนล้น (thermal runaway) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส ในขณะที่เซลล์แบตเตอรี่ชนิด NMC จะเข้าสู่ภาวะร้อนล้นที่ประมาณ 200 องศาเซลเซียส แบตเตอรี่ LiFePO4 สามารถให้จำนวนรอบการชาร์จได้ 6,000 รอบขึ้นไป เมื่อเทียบกับ 2,000–3,000 รอบสำหรับ NMC สำหรับการใช้งานที่ต้องการอายุการใช้งาน 10 ปีขึ้นไป ความยาวนานของรอบการใช้งานของ LiFePO4 จะช่วยลดความถี่ในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ และลดต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของลง ใบรับรองต่างๆ เช่น CE, RoHS และ UN38.3 ยืนยันว่าระบบแบตเตอรี่สอดคล้องตามมาตรฐานสากลว่าด้วยความปลอดภัย สิ่งแวดล้อม และการขนส่ง

การจัดหมวดหมู่ขนาดของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS)

ระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่จัดจำแนกตามความจุและการใช้งานออกเป็นสามระดับ ระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่สำหรับที่อยู่อาศัย (Residential BESS) ใช้โมดูลแบบติดผนังที่มีความจุ 5.12 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อหน่วย โดยทั่วไปจะจัดวางให้มีความจุรวม 5–20 กิโลวัตต์-ชั่วโมง เพื่อใช้สำรองพลังงานในบ้านและเพิ่มการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตเอง ระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่สำหรับภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม (Commercial and Industrial: C&I BESS) มีความจุตั้งแต่ 20 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ไปจนถึงหลายเมกะวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งสนับสนุนการลดพีคโหลด การลดค่าธรรมเนียมความต้องการสูงสุด และการสำรองพลังงานสำหรับสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ ส่วนระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ระดับสาธารณูปโภค (Utility-scale BESS) มีความจุเกิน 1 เมกะวัตต์-ชั่วโมง ทำหน้าที่ให้บริการแก่ระบบสายส่ง เช่น การควบคุมความถี่ การผสานพลังงานหมุนเวียนเข้ากับระบบ และการเสริมกำลังการผลิต โครงการโรงจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 1.5 เมกะวัตต์ในประเทศบราซิล เป็นตัวอย่างการผสานระบบจัดเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ระดับภาคธุรกิจและอุตสาหกรรมเข้ากับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์

การใช้งานหลัก

การประยุกต์ใช้ระบบเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ครอบคลุมทั้งภาคครัวเรือน ภาคธุรกิจ และภาคสาธารณูปโภค สำหรับบ้านเรือน BESS ให้พลังงานสำรองในช่วงที่เกิดไฟฟ้าดับ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตเองสูงสุด สำหรับสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ ระบบดังกล่าวช่วยลดค่าธรรมเนียมการใช้พลังงานสูงสุด (peak demand charges) ให้แหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบไม่ขาดตอน (uninterruptible power supply) และสนับสนุนการบริหารจัดการต้นทุนพลังงาน สำหรับพื้นที่นอกเครือข่าย (off-grid) และพื้นที่ห่างไกล BESS ทำให้สามารถพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนได้อย่างอิสระ ตัวอย่างการติดตั้งในมัลดีฟส์ ซึ่งผลิตไฟฟ้าได้ปีละ 15 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง และลดการใช้น้ำมันดีเซลลง 50 ตันต่อปี แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ BESS ในการแทนที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลในสภาพแวดล้อมเกาะและพื้นที่นอกเครือข่าย ระบบเก็บพลังงานแบบผสานกับหลังคาจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์ มีความจุหลายระดับ ได้แก่ 3.84 กิโลวัตต์-ชั่วโมง 7.68 กิโลวัตต์-ชั่วโมง 11.52 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และ 15.36 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเหมาะสำหรับสถานที่ที่รวมโครงสร้างพื้นฐานสำหรับจอดรถเข้ากับการผลิตพลังงาน

ความปลอดภัยและประวัติการติดตั้งใช้งานจริง

ประวัติความปลอดภัยของเทคโนโลยีระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ถือเป็นเกณฑ์สำคัญในการจัดซื้อ ปัจจุบันมีการติดตั้งหน่วยจัดเก็บพลังงานลิเทียมเฟอโรฟอสเฟต (LiFePO4) แบบติดผนังแล้วกว่า 30,000 หน่วยทั่วประเทศเยอรมนี ออสเตรเลีย และญี่ปุ่น โดยไม่มีรายงานเหตุการณ์ด้านความปลอดภัยใดๆ เลย ประวัติการติดตั้งดังกล่าว ร่วมกับจุดเริ่มต้นของการเกิดภาวะร้อนล้น (thermal runaway) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส และมาตรฐานการป้องกันสิ่งแวดล้อมระดับ IP65 แสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของระบบ BESS ที่ใช้ LiFePO4 ภายใต้สภาพภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมการติดตั้งที่หลากหลาย ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่มีการคุ้มครองหลายชั้น ซึ่งรวมถึงการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป การป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน การป้องกันวงจรลัด และการป้องกันอุณหภูมิสูงเกินไป ช่วยรับประกันความปลอดภัยในการปฏิบัติงานตลอดอายุการใช้งานของระบบ

การผสานรวมกับพลังงานหมุนเวียน

ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) สามารถผสานรวมเข้ากับแผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม และระบบพลังงานไฮบริด เพื่อปรับสมดุลการผลิตพลังงานที่ไม่สม่ำเสมอและให้กำลังไฟฟ้าที่มีเสถียรภาพ เมื่อนำมาใช้ร่วมกับหลังคาที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เหนือที่จอดรถ ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่จะเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินในช่วงกลางวันไว้เพื่อนำมาใช้ในเวลากลางคืน ซึ่งช่วยเพิ่มระดับความพอเพียงด้านพลังงานหมุนเวียนของสถานที่นั้น แบตเตอรี่จัดเก็บพลังงานแบบเลื่อนโต๊ะได้ ซึ่งมีความจุตั้งแต่ 2–20 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ให้ความสามารถในการจัดเก็บพลังงานแบบพกพา ซึ่งสามารถย้ายตำแหน่งได้ตามการเปลี่ยนแปลงของแหล่งผลิตพลังงาน อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และโครงยึดติดตามดวงอาทิตย์ รวมถึงแบบแกนเดียวและแบบสองแกน ทำงานร่วมกับระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรับพลังงานแสงอาทิตย์และควบคุมช่วงเวลาการจ่ายพลังงาน

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: BESS ย่อมาจากอะไรในด้านการจัดเก็บพลังงาน

คำตอบ: BESS ย่อมาจาก Battery Energy Storage System หรือระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นระบบที่ใช้เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่เพื่อนำไปใช้ในภายหลัง โดยประกอบด้วยโมดูลแบตเตอรี่ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (Battery Management System) ระบบแปลงกำลังไฟฟ้า (Power Conversion System) ตู้ครอบ และระบบจัดการอุณหภูมิ

คำถาม: ความแตกต่างระหว่าง LiFePO4 กับ NMC สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) คืออะไร

A: แบตเตอรี่ชนิด LiFePO4 มีความต้านทานต่อการเกิด thermal runaway ที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส และสามารถชาร์จได้มากกว่า 6,000 รอบ ในขณะที่แบตเตอรี่ชนิด NMC จะเกิด thermal runaway ที่ประมาณ 200 องศาเซลเซียส และมีอายุการใช้งานเพียง 2,000–3,000 รอบ LiFePO4 จึงให้อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าและมีขอบเขตความปลอดภัยที่สูงกว่าสำหรับการใช้งานในระบบ BESS

Q: ฉันควรเลือกระบบ BESS ขนาดเท่าใดสำหรับการใช้งานของฉัน

A: สำหรับการใช้งานในครัวเรือน มักใช้ระบบติดผนังขนาด 5–20 กิโลวัตต์-ชั่วโมง สำหรับสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ มีขนาดตั้งแต่ 20 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ไปจนถึงหลายเมกะวัตต์-ชั่วโมง ส่วนระบบระดับสาธารณูปโภคจะมีขนาดเกิน 1 เมกะวัตต์-ชั่วโมง สำหรับระบบเก็บพลังงานแบบบูรณาการกับหลังคาที่จอดรถสำหรับรถยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ จะมีให้เลือกในช่วงขนาด 3.84–15.36 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเหมาะสำหรับสถานที่ที่รวมการจอดรถเข้ากับการผลิตพลังงาน