อัพเดต...เทคโนฯ กักเก็บพลังงานแห่งอนาคต

จากปัญหาการเพิ่มขึ้นของราคาเชื้อเพลิง มลภาวะสิ่งแวดล้อม และปัญหาสภาวะโลกร้อน เป็นปัญหาที่เกี่ยวเนื่องมาจากการใช้เชื้อเพลิงจากฟอสซิลที่มากเกินไป ดั้งนั้น การที่จะลดปัญหาดังกล่าวจำเป็นที่จะต้องค้นหาและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตและกักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อให้เพียงพอต่อความต้องการ ระบบกักเก็บพลังงาน (Energy storage system) เป็นหัวใจสำคัญที่สามารถกักเก็บพลังงานทางเลือกจากธรรมชาติที่มีอย่างไม่จำกัด แต่ไม่ได้มีคงที่ ตลอดเวลา เช่น พลังงานลม และ พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น

นอกจากนี้การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าให้สามารถใช้พลังงานทางเลือกได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่มีความสามารถสูงเพียงพอต่อการใช้งาน เพื่อป้องกันไม่ให้ยานพาหนะนั้นมีความเร็วที่ช้าลงหรือหยุดกลางคันขณะใช้งานจริง ถึงแม้ว่าในปัจจุบัน ได้มีการใช้เทคโนโลยียานพาหนะใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่แต่เพียงอย่างเดียว หรือ Battery Electric Vihicle (BEV) แต่ข้อเสียของแบตเตอรี่นั้นคือมีข้อจำกัดในด้านการดูดซับพลังงานในอัตราที่ต่ำ จึงใช้ระยะเวลายาวนานในการอัดประจุไฟฟ้า ซึ่งเกิดข้อจำกัดในการใช้งานจริงในอนาคต

ดังนั้น จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องหาอุปกรณ์กักเก็บพลังงานเสริม ที่สามารถเก็บพลังงานสูงว่าแบตเตอรี่ ซึ่งนักวิจัยทั่วโลกต่างมุ่งค้นหาอุปกรณ์ที่สามารถเก็บพลังงานได้อย่างรวดเร็ว นั้นคือ ตัวเก็บประจุยิ่งยวด (Supercapacitor) ซึ่งตัวเก็บประจุนี้มีความสามารถในการกักเก็บประจุมากกว่าแบตเตอรี่ และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ตัวเก็บประจุยิ่งยวด (Supercapacitor) เป็นอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟฟ้าสูงกว่าแบตเตอรี่ประมาณ 100 – 1000 เท่า แต่มีพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ประมาณ 3 – 30 เท่า ถึงแม้ว่า ตัวเก็บประจุยิ่งยวดจะให้กำลังไฟฟ้าที่ต่ำกว่าตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโตรไลท์ (Electrolytic capacitor) แต่ยังมีข้อดีคือให้กำลังไฟฟ้าได้สูงถึง 10 กิโลวัตต์ต่อกิโลกรัม

ถ้าพิจารณาในด้านพลังงานที่ผลิตออกมา ตัวเก็บประจุยิ่งยวดจึงเป็นอุปกรณ์ที่น่าสนใจอย่างมาก โดยเหตุที่มีกำลังไฟฟ้าสูงกว่ามาก จึงทำให้ตัวเก็บประจุยิ่งยวดถูกนำมาประยุกต์ใช้งานร่วมกับแบตเตอรี่ เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งด้านพลังงาน กำลังไฟฟ้า และเพิ่มอายุการใช้งานให้ยาวนานขึ้น โดยไม่นานมานี้ มีการนำตัวเก็บประจุยิ่งยวดมาช่วยเสริมกับแบตเตอรี่ โดยเรียกว่าระบบไฮบริดของอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน (Hybrid energy storage system) ทำให้เราสามารถอัดประจุระบบกักเก็บพลังงานไฮบริดนี้ได้อย่างรวดเร็ว เพียงไม่กี่นาที และไม่ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมอย่างรวดเร็ว เหมือนวิธีการอัดประจุด้วยอัตราอัดประจุที่สูง (high C-rating) ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน แต่สามารถคายประจุให้พลังงานออกมายาวนานเช่นเดียวกับแบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออนทั่วไป

คราวนี้รถยนต์ไฟฟ้าก็จะมาทดแทนรถยนต์ที่ใช้ระบบเติมน้ำมันทั่วไปได้อย่างไม่สะดุด เพราะพฤติกรรมผู้ขับขี่รถยนต์ก็จะยังคงเหมือนเดิม คือ เข้าไปสถานีน้ำมัน แต่เพื่อไปชาร์จประจุแบตเตอรี่ และใช้เวลาไม่นานก็สามารถเติมไฟฟ้าจนเต็มได้และพร้อมจะเดินทางไปได้อีกหลายร้อยกิโลเมตร นอกจากนี้แบตเตอรี่ที่มีอายุยาวนานเพียงพอ เช่น 8-10 ปี ที่จะใช้รถยนต์หนึ่งคันโดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เลยหรือเปลี่ยนก็มีราคาไม่แพง ก็จะยิ่งทำให้รถยนต์ไฟฟ้าเป็นที่นิยม ทั้งหมดนี้จะเป็นจริงได้ก็ด้วยระบบกักเก็บพลังงานแห่งอนาคตที่เรารอคอย

บทความโดย *ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยวิจัย ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ