“การปล่อยก๊าซเรือนกระจก” จากการผลิตความร้อนในภาคอุตสาหกรรม ถือเป็นอุปสรรคใหญ่ที่ทำให้โลกไม่สามารถก้าวสู่สังคมคาร์บอนต่ำได้ เพราะ 80% ของความร้อนในอุตสาหกรรมผลิตจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ทำให้เป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดคาร์บอนที่แก้ไขได้ยากที่สุดในโลก ซึ่งในตอนนี้นักวิจัยกำลังหาวิธีแก้อยู่ ล่าสุดฟินแลนด์ได้ พัฒนานวัตกรรม “แบตเตอรี่ทราย”
สตาร์ทอัปในฟินแลนด์แก้จุดบอดสำคัญของการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานสะอาด ด้วยการพัฒนานวัตกรรม “แบตเตอรี่ทราย” (Sand Battery) เทคโนโลยีที่ใช้ทรายธรรมดามาทำหน้าที่เป็นถังเก็บกักพลังงานความร้อนขนาดใหญ่ เพื่อจัดเก็บพลังงานจากลมและแสงแดดที่มักจะผลิตได้ไม่สม่ำเสมอตามสภาพอากาศ ให้สามารถนำมาใช้งานได้ต่อเนื่องยาวนานและมีประสิทธิภาพสูง
ในปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปมักมีราคาสูงและเก็บพลังงานได้ในระยะสั้นเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น ซึ่งไม่เพียงพอต่อสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการพลังงานต่อเนื่องหลายวัน ทอมมี อีโรเนน ซีอีโอของบริษัท Polar Night Energy กล่าวว่า “ทางออกของเราคือการเก็บพลังงานนี้ไว้ในรูปแบบความร้อนในวัสดุที่เป็นของแข็ง ซึ่งก็คือแบตเตอรี่ทราย”
แนวคิดที่เรียบง่ายแต่ทรงพลังนี้ส่งผลให้บริษัทของเขาได้รับการคัดเลือกจากนิตยสาร TIME ให้เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ดีที่สุดประจำปี 2025
เครดิตภาพ: Polar Night Energy
Polar Night Energy ติดตั้งแบตเตอรี่ทรายขนาดใหญ่ที่สามารถเก็บพลังงานได้สูงถึง 100 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh) ที่เมืองปอร์ไนเนน เพื่อจ่ายน้ำร้อนเข้าสู่ระบบทำความร้อนส่วนกลาง (District Heating) ของเมือง ระบบนี้ใช้ไซโลขนาดมหึมาที่บรรจุวัสดุเก็บความร้อนปริมาณมหาศาล โดยสามารถควบคุมการผลิตและปล่อยความร้อนผ่านซอฟต์แวร์อัจฉริยะเพื่อลดต้นทุนพลังงาน และเข้ามาแทนที่การเผาเศษไม้ในโรงไฟฟ้าแบบเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากประสิทธิภาพในการเก็บความร้อนแล้ว นวัตกรรมนี้ยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในเชิงเศรษฐกิจหมุนเวียนอย่างมาก โดยนำเศษ “หินสบู่” (Soapstone) ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมการผลิตเตาผิงมาใช้แทนทรายแม่น้ำ ที่มีราคาแพงและกำลังขาดแคลนทั่วโลก ดังนั้นการใช้วัสดุเหลือทิ้งนี้ช่วยเพิ่มความยั่งยืนให้กับโครงการ และลดผลกระทบต่อทรัพยากรธรรมชาติไปพร้อมกัน
อีโรเนน ทิ้งท้ายไว้ว่า “ผมมองว่าการลดการปล่อยก๊าซเพื่อบรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศของโลกเป็นความท้าทายส่วนตัว และเราต้องการทำงานให้รวดเร็วเพื่อสร้างผลกระทบเชิงบวกให้กับโลกใบนี้”
เครดิตภาพ: Polar Night Energy
ในขณะเดียวกัน บริษัทสตาร์ทอัพอีกแห่งอย่าง TheStorage ได้ยกระดับเทคโนโลยีนี้ขึ้นไปอีกขั้นด้วยระบบ “Sand-in-Motion” ซึ่งเน้นการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมที่ต้องการความร้อนสูง ระบบนี้ทำงานโดยการหมุนเวียนทรายระหว่างไซโลเย็นและไซโลร้อนผ่านเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่สามารถทำอุณหภูมิได้สูงถึง 800-1,000 องศาเซลเซียส
นวัตกรรมนี้ช่วยให้การถ่ายเทความร้อนมีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบจัดเก็บความร้อนแบบคงที่ทั่วไปถึง 10 เท่า ช่วยให้ภาคอุตสาหกรรมสามารถเข้าถึงพลังงานความร้อนในรูปแบบไอน้ำหรือน้ำมันความร้อนได้ตามต้องการ
จากข้อมูลของ TheStorage ระบุว่า ระบบนี้สามารถตัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้สูงถึง 90% และช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานให้กับโรงงานอุตสาหกรรมได้มากถึง 70% สิ่งนี้ทำให้การเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดไม่ใช่เพียงแค่เป้าหมายด้านสิ่งแวดล้อม แต่ยังเป็นความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจที่จับต้องได้จริง
เพื่อเป็นการยืนยันประสิทธิภาพในระดับอุตสาหกรรม TheStorage ได้เริ่มใช้งานระบบนำร่องที่โรงเบียร์ Nokian Panimo ในประเทศฟินแลนด์ตั้งแต่ต้นปี 2026 เพื่อผลิตไอน้ำที่ปราศจากเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับสายการผลิตเบียร์ โครงการนี้ถือเป็นก้าวสำคัญที่แสดงให้เห็นว่า อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มสามารถเลิกใช้ก๊าซธรรมชาติและเปลี่ยนมาใช้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนที่เก็บสะสมไว้ในทรายได้โดยไม่กระทบต่อกระบวนการผลิต
เวซา เปลโตลา ผู้อำนวยการฝ่ายผลิตของโรงเบียร์ Keisari กล่าวถึงความสำคัญของก้าวนี้ว่า “การผลิตไอน้ำโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ถือเป็นก้าวสำคัญสู่การผลิตที่มีความเป็นกลางทางคาร์บอน เพราะการลดคาร์บอนไม่ได้เป็นเพียงหน้าที่ แต่เป็นส่วนหนึ่งของการสร้างความสามารถในการแข่งขันในตลาดโลก ที่ให้ความสำคัญกับความยั่งยืนมากขึ้นเรื่อย ๆ”
แบตเตอรี่ทรายของ TheStorage นำร่องที่โรงเบียร์
เครดิตภาพ: The Storage
เทคโนโลยีดังกล่าวยังมีความยืดหยุ่นสูง โดยสามารถออกแบบให้มีขนาดการจัดเก็บได้ตั้งแต่ 20 ไปจนถึง 500 เมกะวัตต์ชั่วโมง เพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการของโรงงานแต่ละประเภท ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมเคมี สิ่งทอ ยา หรือแม้แต่อุตสาหกรรมกระดาษ
นอกจากนี้ ระบบยังสามารถปล่อยความร้อนออกมาในรูปแบบไอน้ำหรือน้ำมันความร้อนได้ทันที ช่วยให้ภาคอุตสาหกรรมที่ต้องเดินเครื่องตลอด 24 ชั่วโมงมั่นใจในการใช้พลังงานหมุนเวียนมากขึ้น
ทิโม ซิวก์โคลา ซีอีโอของ TheStorage เน้นย้ำถึงความจำเป็นของเทคโนโลยีนี้ว่า “ในที่สุด พลังงานหมุนเวียนสามารถตอบสนองความต้องการความร้อนในอุตสาหกรรมได้อย่างเหมาะสมทั้งในด้านนิเวศวิทยาและเศรษฐกิจ นวัตกรรมนี้จึงเป็นจิ๊กซอว์ที่หายไป สำหรับการนำพลังงานสะอาดมาใช้อย่างเต็มรูปแบบในภาคส่วนที่ลดคาร์บอนได้ยากที่สุดอย่างการผลิตความร้อน”
สำหรับอนาคตอันใกล้ ทั้งสองบริษัทจะไม่ได้หยุดอยู่แค่การผลิตความร้อน แต่ยังมุ่งพัฒนาเทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนความร้อนที่สะสมอยู่ในทรายกลับไปเป็นไฟฟ้าอีกด้วย หากสำเร็จ แบตเตอรี่ทรายจะสามารถทำหน้าที่เป็นหน่วยเก็บพลังงานแบบครบวงจร (Combined Heat and Power - CHP) ที่สามารถจ่ายได้ทั้งไฟฟ้าสำหรับระบบไฟส่องสว่าง ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า และจ่ายความร้อนไปพร้อมกัน ซึ่งจะช่วยสร้างเสถียรภาพให้กับระบบกริดไฟฟ้าของประเทศได้ในระยะยาว
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ทราย
เครดิตภาพ: The Storage
นวัตกรรมแบตเตอรี่ทรายสอดคล้องกับเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศของสหภาพยุโรป ที่ต้องการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลง 90% ภายในปี 2040 และมุ่งสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนในปี 2050
ทรายเป็นวัสดุที่พูดเห็นได้ทั่วไป กำลังกลายเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดในการพาโลกเข้าสู่ยุคที่ปราศจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ทั้งประหยัด ใช้งานได้ง่าย และประสิทธิภาพที่เหนือชั้นกว่าเทคโนโลยีจัดเก็บพลังงานแบบเดิมอย่างเห็นได้ชัด
ที่มา: Euro News, Heise Online, Interesting Engineering, This is Finland