ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy Storage System: ESS)

ระบบกักเก็บพลังงานมีความจําเป็นสำหรับระบบไฟฟ้าในอนาคตเป็นอย่างมาก ประโยชน์หลักของระบบกักเก็บพลังงาน คือ การสนับสนุนการรักษาสมดุลของระบบไฟฟ้าโดยเฉพาะ ในระบบที่มีพลังงานหมุนเวียนที่มีความไม่แน่นอนในสัดส่วนสูง รวมถึงยังสนับสนุนการตอบสนองด้านโหลดและช่วยรักษาเสถียรภาพและคุณภาพไฟฟ้าของระบบโครงข่ายไฟฟ้า

ในปัจจุบันมีความพยายามในการเพิ่มสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนในการผลิตไฟฟ้ามากขึ้น เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศโดยโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน เชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไรก็ตามการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนบางประเภทมีความไม่แน่นอนสูง เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้าพลังงานลม เป็นต้น ซึ่งกำลังการผลิตไฟฟ้าในแต่ละช่วงเวลาจะเป็นไปตามสภาพภูมิอากาศ ณ เวลานั้น เช่น ความเร็วลม ความเข้มแสงอาทิตย์ เป็นต้น จึงเลี่ยงไม่ได้ที่หน่วยงานด้านการไฟฟ้าหรือผู้บริหารงานโครงข่ายไฟฟ้านั้น มองว่าพลังงานหมุนเวียนที่เข้ามาต่อเชื่อมกับระบบไฟฟ้าจะเพิ่มความซับซ้อนในการรักษาสมดุลระหว่างความต้องการไฟฟ้ากับการผลิตไฟฟ้า

ปัจจุบันผู้ใช้ไฟฟ้าบางส่วนได้เริ่มผันตัวเองมาเป็น โปรซูมเมอร์ (Prosumer) นั่นคือ มีการติดตั้งแหล่งผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กเป็นของตนเอง จึงมีบทบาทเป็นทั้งผู้บริโภคไฟฟ้าและผู้ผลิตไฟฟ้า โดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าของโปรซูเมอร์เหล่านี้จะเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตั้งบนหลังคา เป็นต้น ซึ่งจะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าในเวลาที่ต้องการและในปริมาณที่ต้องการได้อย่างเสมอไป กำลังการผลิตในช่วงเวลาใด ๆ จะขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในช่วงเวลานั้น หากไม่มีแดดหรือลมไม่แรงจะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เต็มที่ตัวอย่าง เช่น การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ทำได้เฉพาะในช่วงเวลากลางวัน โดยมีรูปแบบเฉพาะตัวนั่นคือกำลังการผลิตไฟฟ้า จะเพิ่มขึ้นหลังจากพระอาทิตย์ขึ้นและจะสูงสุดในช่วงเที่ยงวัน ซึ่งมีความเข้มของแสงอาทิตย์สูงสุด หลังจากนั้นจะลดลงจนกระทั่งพระอาทิตย์ตกดิน ทั้งนี้รูปแบบการผลิตไฟฟ้าดังกล่าวอาจจะไม่สอดคล้องกับรูปแบบการใช้ไฟฟ้าของโปรซูเมอร์รายนั้น ตัวอย่างเช่น ในบ้านที่ไม่มีคนอยู่อาศัยในช่วงกลางวันจะไม่มีการใช้เครื่องอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านมากนัก ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงสุดในช่วงเที่ยงวัน แต่จะมีความต้องการไฟฟ้าน้อยมากในช่วงเวลาดังกล่าว จึงทำให้การใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่เป็นไปอย่าง มีประสิทธิภาพเท่าใดนัก อย่างไรก็ตามเมื่อมีการนำระบบกักเก็บพลังงานมาใช้จะสามารถนำไฟฟ้าที่ผลิตได้มากช่วงกลางวันซึ่งมากักเก็บไว้ก่อนในช่วงที่ยังไม่มีความต้องการใช้ไฟฟ้า จากนั้นจึงใช้ไฟฟ้าที่กักเก็บไว้ในช่วงเย็นหรือหัวค่ำ

รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างของการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานประเภทแบตเตอรี่ร่วมกับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แผนภูมิในรูปแสดงกำลังไฟฟ้าในช่วงเวลาต่างๆ ของวันในหน่วยกิโลวัตต์ โดยทั่วไปแล้วรูปแบบกำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแสดงได้โดยเส้นทึบสีแดง ระบบจะเริ่มผลิตไฟฟ้าได้ตั้งแต่ช่วงพระอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า จากนั้นกำลังการผลิตของระบบจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งมีค่าสูงสุดในช่วงเที่ยงวัน หลังจากนั้นกำลังการผลิตจะลดลงจนกระทั่งพระอาทิตย์ตกในช่วงเย็น ซึ่งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะหยุดการผลิตไปในที่สุด อย่างไรก็ตามความต้องการไฟฟ้ามิได้จำกัดอยู่เฉพาะในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น ซึ่งสามารถแสดงให้เห็นได้ดังเส้นสีน้ำเงินทึบ ในช่วงกลางวันเมื่อกำลังการผลิตไฟฟ้าจากระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีมากกว่าความต้องการไฟฟ้า (ช่วงที่เส้นสีแดงทึบอยู่เหนือเส้นสีน้ำเงินทึบ) ไฟฟ้าส่วนเกินจะสามารถนำมาเก็บไว้ในแบตเตอรี่ หลังจากนั้นในช่วงหัวค่ำหลังจากพระอาทิตย์ตกไปแล้วแต่ยังมีความต้องการไฟฟ้าอยู่ (ช่วงที่เส้นสีน้ำเงินทึบอยู่เหนือเส้นสีแดงทึบ) ระบบกักเก็บพลังงานจะจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดทางไฟฟ้าต่าง ๆ ดังนั้น ถึงแม้ว่าจะระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในช่วงเวลานั้น แต่แบตเตอรี่ก็ยังสามารถจ่ายไฟฟ้าแทนได้ ทำให้สามารถใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าบางส่วนได้ตามปกติ

รูปที่ 3 ตัวอย่างการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานประเภทแบตเตอรี่ร่วมกับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์