แบตเตอรี่ขนาดยักษ์ที่เข้ามาแทนโรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งสุดท้ายของฮาวาย
(canarymedia.com)- โครงข่ายไฟฟ้าของโออาฮู (Oahu) สูญเสียแหล่งจ่ายไฟฟ้าฐานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลขนาด 180MW หลังการปิดโรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งสุดท้ายเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2022 และ Kapolei Energy Storage ของ Plus Power ก็เริ่มเข้ามารับบทบาทสำคัญของโครงข่ายไฟฟ้าเพื่ออุดช่องว่างนี้
- Kapolei เป็นระบบแบตเตอรี่ขนาด 185MW ที่ประกอบด้วย Tesla Megapack จำนวน 158 ชุด ให้กำลังจ่ายฉับพลันในระดับใกล้เคียงกับโรงไฟฟ้าถ่านหิน พร้อมเวลาตอบสนอง 250 มิลลิวินาที
- ความจุในการกักเก็บ 565MWh ยังไม่เพียงพอที่จะทดแทนปริมาณการผลิตทั้งหมดของโรงไฟฟ้าถ่านหินโดยตรง แต่ช่วยกักเก็บพลังงานหมุนเวียนส่วนเกินเพื่อนำมาจ่ายในช่วงความต้องการสูงตอนเย็น และลด การจำกัดกำลังผลิต
- Hawaiian Electric และ Plus Power ออกแบบให้มีฟังก์ชัน synthetic inertia, การตอบสนองความถี่อย่างรวดเร็ว และความสามารถ black start เพื่อรองรับการเดินระบบกลับมาหลังไฟดับ
- Kapolei คิดเป็นราว 17% ของกำลังผลิตช่วงพีกของโออาฮู จึงเป็นกรณีใช้งานจริงของการย้ายบริการโครงข่ายไฟฟ้าที่จำเป็นจากโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลไปสู่แหล่งพลังงานสะอาด
ช่องว่างในโครงข่ายไฟฟ้าที่เกิดจากการปิดโรงไฟฟ้าถ่านหิน
- ฮาวายได้ปิดโรงไฟฟ้าถ่านหินแห่งสุดท้ายเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2022 ส่งผลให้โครงข่ายไฟฟ้าของโออาฮูสูญเสียแหล่งจ่ายไฟฟ้าฐานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลขนาด 180MW
- นี่เป็นอีกขั้นสู่เป้าหมายของฮาวายที่จะยุติการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้าภายในปี 2045
- โจทย์ที่เหลือคือการรักษาความเชื่อถือได้ของโครงข่ายไฟฟ้า ระหว่างเปลี่ยนผ่านไปสู่ พอร์ตโฟลิโอพลังงานหมุนเวียน ทั้งขนาดเล็กและใหญ่ที่มีกำลังผลิตผันผวนตามสภาพอากาศ
โครงสร้างและการดำเนินงานของ Kapolei Energy Storage
- Kapolei Energy Storage ซึ่งพัฒนาและถือครองโดย Plus Power ได้เริ่มเดินระบบเชิงพาณิชย์ก่อนคริสต์มาสในเขตอุตสาหกรรมฝั่งตะวันตกของโออาฮู
- ระบบจะชาร์จและคายประจุตามสัญญาณจาก Hawaiian Electric
- ประกอบด้วย Tesla Megapack จำนวน 158 ชุด
- มีกำลังคายประจุฉับพลัน 185MW เทียบเท่ากับกำลังที่โรงไฟฟ้าถ่านหินเดิมสามารถป้อนเข้าสู่โครงข่ายได้
- เวลาตอบสนองอยู่ที่ 250 มิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าโรงไฟฟ้าฟอสซิลแบบเดิมมาก
- แบตเตอรี่ไม่ได้ผลิตไฟฟ้าใหม่ แต่รับไฟฟ้าจากโครงข่ายมาปล่อยกลับเมื่อจำเป็น
- แนวทางที่เหมาะที่สุดคือชาร์จในช่วงเวลาที่มีการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพียงพอ
- และคืนไฟฟ้าราคาถูกและสะอาดในช่วงเวลาที่ระบบต้องการมาก เช่น ช่วงเย็น
โครงการทดแทนถ่านหินที่ล่าช้า
- เดิมทีแบตเตอรี่ Kapolei มีกำหนดเดินระบบก่อนโรงไฟฟ้าถ่านหินปลดระวาง
- โควิด-19 ทำให้การขนส่งทั่วทั้งอุตสาหกรรมแบตเตอรี่สำหรับโครงข่ายไฟฟ้าสะดุด และตำแหน่งที่ตั้งอันห่างไกลของ Kapolei กลางมหาสมุทรแปซิฟิกก็ยิ่งเพิ่มความยาก
- ในฤดูร้อนปี 2021 Plus Power คาดว่าจะสร้างเสร็จภายในปลายปี 2022 แต่ในความเป็นจริงต้องใช้เวลาเพิ่มอีก 1 ปี
- ถึงอย่างนั้น Kapolei ก็ยังเชื่อมต่อเข้ากับโครงข่ายได้ก่อนโครงการโซลาร์และแบตเตอรี่ขนาดใหญ่อื่น ๆ ที่วางแผนไว้เพื่อทดแทนการผลิตจากโรงไฟฟ้าถ่านหินด้วยไฟฟ้าสะอาด
หน้าที่ของโครงข่ายไฟฟ้าที่แบตเตอรี่รับไปโดยตรง
- คุณค่าหลักที่โรงไฟฟ้าถ่านหินเดิมมอบให้โออาฮูมีอยู่ 3 ด้าน
- พลังงาน: ปริมาณไฟฟ้าโดยรวม
- กำลังผลิต: กำลังจ่ายที่พร้อมส่งได้ทันทีเมื่อจำเป็น
- บริการโครงข่ายไฟฟ้า: ฟังก์ชันที่ช่วยให้โครงข่ายทำงานอย่างเสถียร
- Kapolei เข้ามาทดแทนด้านกำลังผลิตและบริการโครงข่ายโดยตรง
- ให้กำลังการผลิตตามพิกัดในระดับเดียวกับกำลังสูงสุดของโรงไฟฟ้าถ่านหิน
- และถูกโปรแกรมให้ให้บริการที่จำเป็นต่อการรักษาโครงข่ายให้ทำงานอยู่ในช่วงความถี่ที่กำหนด
- หากโรงไฟฟ้าอื่นหยุดทำงานกะทันหัน หรือการผลิตโซลาร์เกินการใช้ไฟ ความถี่ของโครงข่ายอาจหลุดจากช่วงที่กำหนด
- Kapolei รับมือความเบี่ยงเบนแบบเรียลไทม์ด้วย synthetic inertia ซึ่งเป็นแนวป้องกันด่านแรก
- หากสถานการณ์แย่ลงเกินค่าขีดจำกัดที่กำหนดไว้ การตอบสนองความถี่อย่างรวดเร็วจะทำงานเป็นด่านป้องกันชั้นที่สอง
ปริมาณพลังงานเสริมด้วยพลังงานแสงอาทิตย์
- ความจุในการกักเก็บของ Kapolei อยู่ที่ 565MWh ซึ่งยังไม่พอสำหรับทดแทนปริมาณการผลิตพลังงานของโรงไฟฟ้าถ่านหินโดยตรง
- แต่ระบบนี้ทำงานร่วมกับภาคพลังงานแสงอาทิตย์ที่เติบโตอย่างมากของโออาฮู เพื่อเสริมบทบาทด้านพลังงานที่โรงไฟฟ้าถ่านหินเคยทำ
- ตามแบบจำลองของ Hawaiian Electric, Kapolei Energy Storage สามารถลดการจำกัดกำลังผลิตพลังงานหมุนเวียนได้ราว 69% ในช่วง 5 ปีแรก
- การลดการจำกัดกำลังผลิต: {p:69}
- ทำให้ไฟฟ้าสะอาดส่วนเกินที่เดิมอาจต้องทิ้ง สามารถเข้าสู่โครงข่ายได้
บทบาทด้าน black start และการเดินระบบกลับมา
- Hawaiian Electric ยังร้องขอให้ Kapolei มีความสามารถ black start ด้วย
- หากภัยพิบัติอย่างไซโคลนหรือแผ่นดินไหวทำให้โครงข่ายไฟฟ้าดับทั้งระบบ ก็จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานสำหรับเริ่มเดินระบบกลับมา
- แบตเตอรี่ Kapolei จึงถูกโปรแกรมให้เก็บพลังงานส่วนหนึ่งไว้เป็นสำรองสำหรับจุดประสงค์นี้
- Plus Power วางระบบนี้ไว้ใกล้สถานีย่อยที่เชื่อมกับโรงไฟฟ้าอีก 3 แห่ง
- เป็นการจัดวางที่เปิดทางให้แบตเตอรี่ทำหน้าที่ “jump start” โรงไฟฟ้าอื่นได้
บทบาทความรับผิดชอบที่ใหญ่ขึ้นของแบตเตอรี่ในฮาวาย
- ฮาวายสร้างกรณีตัวอย่างการเปลี่ยนผ่านพลังงานมาแล้วจากการติดตั้งโซลาร์ภาคครัวเรือนขนาดใหญ่ และโรงไฟฟ้าโซลาร์-แบตเตอรี่ระดับสาธารณูปโภคแห่งแรกของ Kauai
- เมื่อสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้นและมีการปลดระวางโรงไฟฟ้าฟอสซิลเกินระดับหนึ่ง การเพิ่มกังหันลม โซลาร์ และแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวจะไม่เพียงพอ
- เทคโนโลยีสะอาดที่ทำงานผ่านอินเวอร์เตอร์ควบคุมแบบดิจิทัล ต้องรับหน้าที่ไม่ใช่แค่จ่ายไฟฟ้า แต่รวมถึง การคงสภาพโครงข่ายไฟฟ้า ด้วย
- พื้นที่อื่นก็มีแบตเตอรี่ที่ให้บริการด้านความถี่อยู่แล้ว และบางแห่งก็มีแบตเตอรี่ที่ใหญ่กว่า Kapolei
- อย่างไรก็ตาม กรณีอย่าง Kapolei ที่รวมทั้งกำลังผลิตช่วงพีก การตอบสนองความถี่ synthetic inertia และความสามารถรีบูตโครงข่ายไว้ในระบบแบตเตอรี่ขนาดใหญ่แห่งเดียว ยังพบได้ไม่บ่อย
- Kapolei เพียงแห่งเดียวคิดเป็นราว 17% ของกำลังผลิตช่วงพีกของโออาฮู
- ระบบแบตเตอรี่สำหรับโครงข่ายใน California มีขนาดรวมเกิน 5,000MW แล้ว แต่คิดเป็นเพียง 7.6% ของกำลังการผลิตตามพิกัดทั้งรัฐ
ทำไม synthetic inertia จึงสำคัญ
- โรงไฟฟ้าแบบเดิมให้ inertia เพื่อช่วยรักษาเสถียรภาพความถี่ของโครงข่ายโดยอาศัยมวลการหมุนของกังหัน
- ในอดีต เมื่อเดินโรงไฟฟ้า ก็จะได้ inertia มาพร้อมกันอยู่แล้ว จึงแทบไม่จำเป็นต้องนิยามและชดเชยเป็นบริการแยก
- ปัจจุบันโครงข่ายกำลังเปลี่ยนไปสู่โมเดลที่ใช้พลังงานหมุนเวียนราคาถูกให้ได้มากที่สุดเมื่อมี และเผาเชื้อเพลิงเมื่อพลังงานหมุนเวียนไม่พอ
- โรงไฟฟ้าความร้อนจำเป็นต้องคงสภาพการหมุนไว้หากจะให้ inertia
- บนแผ่นดินใหญ่ บางครั้งมีการจำกัดการผลิตพลังงานหมุนเวียนเพื่อให้โรงไฟฟ้าถ่านหินเก่ายังคงเดินเครื่องต่อไปเพื่อให้บริการโครงข่ายประเภทนี้
- แบตเตอรี่ขั้นสูงสามารถให้ inertia ในรูปแบบสังเคราะห์ผ่านการโปรแกรมอินเวอร์เตอร์
- ซึ่งอาจเป็นทางเลือกที่คุ้มค่ากว่าและหลีกเลี่ยงการปล่อยคาร์บอนที่ไม่จำเป็น
- อีกทั้งยังตอบสนองได้เร็วและแม่นยำกว่า เหมาะกับโครงข่ายที่มีความผันผวนของพลังงานหมุนเวียนสูงขึ้น
ตำแหน่งของมันในการเปลี่ยนผ่านสู่โครงข่ายไฟฟ้าสะอาด
- เป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศระยะยาวของสหรัฐฯ จำเป็นต้องค่อย ๆ ปลดเชื้อเพลิงฟอสซิลออกจากโครงข่ายไฟฟ้า
- พลังน้ำและนิวเคลียร์สามารถให้ inertia ที่มีประโยชน์ต่อโครงข่ายได้โดยไม่ปล่อยคาร์บอน แต่ไม่ได้อยู่บนเส้นทางการเติบโต
- Kapolei เป็นหนึ่งในกรณีใช้งานจริงยุคแรก ๆ ของการย้าย ฟังก์ชันโครงข่ายไฟฟ้าที่สำคัญ ซึ่งเดิมเป็นหน้าที่ของโรงไฟฟ้าฟอสซิล ไปสู่ระบบพลังงานสะอาด
- บริการโครงข่ายไฟฟ้าแบบที่ Kapolei ทำอยู่นี้ จำเป็นต้องขยายออกไปทั่วสหรัฐฯ ในระยะยาว
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
เรื่องน่าสนุกคือ ท่อระบายความร้อนของไอเสีย ของโรงไฟฟ้าเก่าแห่งนั้นต่อออกไปสู่ทะเล ทำให้อุณหภูมิน้ำสูงขึ้นและเกิดสภาพแวดล้อมที่มีสิ่งมีชีวิตทะเลอุดมสมบูรณ์ จนมีชื่อเสียงในฐานะจุดดำน้ำและดำน้ำตื้นด้วย ถึงขั้นถูกเรียกว่า Electric Beach: https://www.snorkeling-report.com/spot/snorkeling-electric-b...
ผมเคยอยู่ที่นั่นหลายปีและพยายามไปดำน้ำตื้น แต่เพราะมีโรคกลัวโครงสร้างมนุษย์สร้างใต้น้ำ เลยลงน้ำไปได้ไม่เกินไม่กี่ฟุต พอเห็นท่อใหญ่ ๆ ชวนหลอนนั่นก็กลัวมากจริง ๆ
https://www.reddit.com/media?url=https%3A%2F%2Fi.redd.it%2Fe...
มีตัวเลขที่น่าสนใจซ่อนอยู่ในบทความนิดหน่อย เลยสรุปเพื่อให้เห็นบริบท: ความจุจัดเก็บคือ 565MWh, กำลังจ่ายทันทีคือ 185MW, และวงเงินจัดหาเงินทุนของโครงการคือ 219 ล้านดอลลาร์
ค่าไฟฟ้าภาคครัวเรือนของ Hawaii อยู่ที่ราว 0.415 ดอลลาร์ต่อ kWh ส่วนค่าเฉลี่ยของสหรัฐฯ อยู่ราว 0.162 ดอลลาร์
https://www.energy-storage.news/global-bess-deployments-to-e...
ถ้าเริ่มจากพื้นที่ที่ไฟฟ้าแพง หรือพื้นที่ที่แบตเตอรี่สามารถดึงรายได้ที่เดิมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อนเคยทำได้มาแทน เศรษฐศาสตร์ก็จะสมเหตุสมผล ฟังก์ชันอย่างบริการเสริมของโครงข่ายไฟฟ้า, synthetic inertia และ black start จัดอยู่ในกลุ่มนี้ และเมื่อราคาแบตเตอรี่ลดลง ก็จะค่อย ๆ ขยายไปยังช่วงต้นทุนที่ต่ำลงได้ ต้องคิดในระดับ ทั้งระบบ เช่น การลดชั่วโมงเดินเครื่องของโรงไฟฟ้าความร้อนจนทำให้ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของมันแย่ลง
ถ้ามีแบตเตอรี่ ก็สามารถนำไปใช้ภายหลัง เช่น ตอนเย็น ทำให้อัตราการใช้ประโยชน์ของกำลังผลิตพลังงานหมุนเวียนเดิมสูงขึ้น หากรวมแบตเตอรี่ในบ้านและแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเข้าไปด้วย ก็ยังสามารถปรับอุปสงค์ได้ เช่น ชาร์จตอนที่การผลิตพลังงานหมุนเวียนพุ่งสูงและราคาต่ำ แม้ยังไม่ได้ใช้งานในวงกว้าง แต่ในเชิงเทคนิค รถยนต์ไฟฟ้าก็สามารถจ่ายไฟกลับเข้าสู่โครงข่ายได้เช่นกัน
แบตเตอรี่แบบนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับการกักเก็บระยะยาว แต่มีเป้าหมายเพื่อรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้า และรับมือกับพีก/ดิปสั้น ๆ ของอุปสงค์และอุปทาน ต่างจากโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซ มันตอบสนองได้ในระดับมิลลิวินาที และคุ้มค่าต้นทุนสำหรับการใช้งานแบบนั้น การเปิดโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือก๊าซนั้นแพงและช้า แถมแม้หยุดเดินเครื่องก็ยังมีต้นทุน
แม้โรงไฟฟ้าถ่านหินหนึ่งแห่งจะสามารถให้สิ่งที่เรียกว่าโหลดฐานได้ แต่ก็เป็นจริงได้ก็ต่อเมื่อมันเดินเครื่องตลอด 24 ชั่วโมง 365 วันเท่านั้น ในความเป็นจริงมันอาจหยุดเป็นสัปดาห์หรือเป็นเดือนเพื่อบำรุงรักษาและซ่อมแซม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็เช่นกัน ดังนั้นการคาดหวังว่าสิ่งนั้นจะไม่เกิดขึ้นจึงไม่ใช่การวางแผนที่ดี
มักสมมติกันว่าการกักเก็บระยะยาวจำเป็นเพื่อชดเชยการขาดโหลดฐาน แต่โหลดฐานเองก็เป็นแนวคิดที่ค่อนข้างพร่ามัว จนกว่าจะถูกแสดงเป็น GWh และ GW ดูเหมือนว่า Hawaii กำลังแสดงให้เห็นว่าปริมาณการกักเก็บระยะยาวที่จำเป็นอาจน้อยกว่าที่บางคนคิดมาก เมื่อเวลาผ่านไปคงเพิ่มพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และแบตเตอรี่มากขึ้น แต่ถ้าการทำแบบจำลองและการตรวจสอบทำมาอย่างถูกต้อง โครงสร้างปัจจุบันก็อาจเพียงพอแล้ว
ระยะยาวน่าจะช่วยลดค่าไฟของเกาะลงได้ไม่น้อย เพราะการเพิ่มกำลังผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ถูกกว่าการเดินโรงไฟฟ้าถ่านหินต่อไปมาก และเมื่อมีแบตเตอรี่นี้ ก็สามารถติดตั้งโซลาร์เพิ่มเพื่อใช้ตอนกลางคืนได้ ผมไม่รู้ว่า Hawaii มีพลังงานลมมากแค่ไหน แต่ดูเหมือนเป็นที่ที่ลมค่อนข้างแรง
ลองค้นแผนของ Netherlands ที่ผมอาศัยอยู่ดูเล่น ๆ รัฐบาลทั่วโลก รวมถึง Netherlands ที่มีประชากร 17 ล้านคน น่าจะเริ่มติดตั้ง แบตเตอรี่ระดับโครงข่ายไฟฟ้า ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เพราะหากไม่มีสิ่งนี้ การเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานหมุนเวียนแทบจะเป็นไปได้ยาก
รัฐบาล Dutch จัดสรรงบไว้ 400 ล้านยูโร และคาดว่าเงินจำนวนนี้จะติดตั้งได้ 160MW~380MW ซึ่งมีขนาดราว 1~2 เท่าของโรงไฟฟ้าแบตเตอรี่ใน Hawaii แต่ผู้ดำเนินการระบบส่งไฟฟ้าระดับประเทศกำลังพยายามลดค่าธรรมเนียมการเชื่อมต่อ เพื่อจูงใจให้มีกำลังการผลิตแบตเตอรี่ใหม่ 2~5GW ภายในปี 2030 ซึ่งถือว่าใหญ่พอสมควร
คิดว่าการติดตั้งใหม่ในลักษณะคล้ายกันจะเกิดขึ้นแทบทุกที่
https://www.pv-magazine.com/2023/10/09/netherlands-allocates...
ใน Netherlands ปัจจัยหลักน่าจะเป็นอุปทานจากพลังงานลม และโดยทั่วไปในกรณีแบบนี้ต้องการการกักเก็บระดับหลายสัปดาห์ ผมไม่แน่ใจว่าตอนนี้เทคโนโลยีใดดีที่สุดสำหรับช่วงเวลานั้น
ดูแล้วน่าจะเป็นอย่างแรกมากกว่า
เมื่อสองวันก่อน พายุทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางส่วนเสียหาย และระดับแบตเตอรี่ก็ลดต่ำมากจนทั้งเกาะมีไฟฟ้าไม่พอ จึงต้องทำ การดับไฟแบบหมุนเวียน
https://www.hawaiianelectric.com/update-rolling-oahu-outages...
ปัญหาสำคัญเมื่อจะแทนที่โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยพลังงานหมุนเวียนและแบตเตอรี่ คือการหา ระบบแบตเตอรี่ ที่เก็บพลังงานได้นานพอ และมีความจุมากพอที่จะทดแทนพลังงานแสงอาทิตย์·ลมในช่วงที่มืดและไม่มีลม
ในงานวิจัยที่ผมเคยเห็น การเลื่อนเวลาการใช้พลังงานที่ต้องการอยู่ในระดับฤดูกาล และความจุที่ต้องการก็แพงจนรับไม่ไหว
รูปแบบสภาพอากาศของ Hawaii อาจเสถียรพอที่จะตัดกำลังผลิตฐานสำรองออกได้ บทความก็เหมือนจะบอกเป็นนัยว่า กำลังผลิตรวมของโรงไฟฟ้าถ่านหินสูงกว่าความจุการกักเก็บของแบตเตอรี่มาก
มีข้อความว่า “ด้วยความจุกักเก็บ 565MWh แบตเตอรี่ไม่สามารถทดแทนการผลิตพลังงานของโรงไฟฟ้าถ่านหินได้โดยตรง…” ดังนั้นจึงยังไม่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนผ่านครั้งนี้ทำให้กำลังผลิตลดลงจริงแค่ไหน อาจมีการเปลี่ยนแปลงพอร์ตโฟลิโอแหล่งผลิตไฟฟ้าอื่น ๆ ที่บทความไม่ได้กล่าวถึงด้วย
ถ้าปิดไฮโดรเจน ก็จะเห็นได้ว่าต้นทุนเพิ่มขึ้นแค่ไหนเมื่อจัดการการกักเก็บด้วยแบตเตอรี่อย่างเดียว บางที่ต้นทุนเพิ่มขึ้นมากอย่างเยอรมนี และบางที่แทบเพิ่มขึ้นน้อยมากอย่าง India
หากไม่พอใจกับสมมติฐานด้านต้นทุน ก็มีการระบุแหล่งที่มาไว้ จึงปรับแล้วตรวจสอบได้ว่าคำตอบที่เหมาะสมที่สุดเปลี่ยนไปอย่างไร
สิ่งที่เข้าใจยากคือท่าทีที่ยังพยายามเกาะความเป็นไปได้แล้วโยนคำว่า “ถ้าเกิดว่า” ทั้งที่โครงการเดินระบบสำเร็จแล้ว จะต้องดูอะไรเพิ่มอีกกันแน่ ต้องเดินไปสัก 50 ปีถึงจะยอมรับหรือ
Tony Seba เคยบรรยายเรื่องนี้อยู่หลายครั้ง และเสนอประเด็นว่าพลังงานหมุนเวียนกำลังถูกลงมากจนสามารถสร้างให้มากพอที่ปริมาณผลิตขั้นต่ำครอบคลุมความต้องการเกือบทุกวันได้ ดูเหมือนจะตั้งสมมติฐานถึงการอัปเกรดโครงข่ายไฟฟ้าอย่างสมเหตุสมผลด้วย
Marc Z Jacobsen ทำงานวิจัยค่อนข้างละเอียดเกี่ยวกับการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานหมุนเวียน 100% และโดยทั่วไปไม่ได้สมมติว่ามีการปรับปรุงเทคโนโลยี จึงเป็นการประเมินที่ค่อนข้างอนุรักษนิยม ผมจำไม่ได้ว่ามีเนื้อหาว่าจำเป็นต้องมีการกักเก็บข้ามฤดูกาล
สำหรับพื้นที่หนาว การเผาขยะกับระบบทำความร้อนรวมศูนย์ ความร้อนใต้พิภพสำหรับทำความร้อนรวมศูนย์ และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สำหรับโหลดฐานเพิ่มเติมบางส่วนอาจเป็นทางออกได้ ใน Scandinavia การเผาขยะกำลังพบได้ทั่วไปมากขึ้น และยังอาจติดการดักจับคาร์บอนเหมือนโรงไฟฟ้าใน Oslo ได้ด้วย UK, Sweden, Finland ก็กำลังสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เช่นกัน
ต้องคำนึงด้วยว่าหากจะไปสู่ระบบไร้คาร์บอน จะต้องผลิตไฮโดรเจน แอมโมเนีย เชื้อเพลิงไฟฟ้า เชื้อเพลิงชีวภาพ·น้ำมันชีวภาพ·ถ่านหินชีวภาพในปริมาณมหาศาล ผมยังเห็นข่าวว่าบริษัท Danish เริ่มเดินเครื่องเชิงพาณิชย์ของเตาปฏิกรณ์ไมโครเวฟขนาดใหญ่ที่ผลิตน้ำมันชีวภาพ·ถ่านหินจากกากตะกอนน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ทางออกเหล่านี้ล้วนแฝงความจุกักเก็บไว้มากพอสมควร หากผลิตไฮโดรเจนจำนวนมหาศาล ก็จะเกิดการกักเก็บแบบกันชนทั้งฝั่งผลิตและฝั่งบริโภค และหากจำเป็นก็สามารถปรับการผลิตได้ด้วย
โรงไฟฟ้าไฮโดรเจนที่มีอยู่ก็น่าจะยังคงเหลือไว้ใช้เป็นระบบสำรอง มีการหารืออย่างจริงจังใน Norway เรื่องการเปลี่ยนท่อส่งก๊าซธรรมชาติไป Europe จากก๊าซเป็นไฮโดรเจน ช่วงแรกใช้ไฮโดรเจนที่ผลิตด้วยการดักจับ·กักเก็บคาร์บอน แล้วภายหลังเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนสีเขียวจากพลังงานลมนอกชายฝั่ง
พลังงานลมนอกชายฝั่งก็กำลังพบเห็นมากขึ้นเรื่อย ๆ หากสร้างกังหันลมนอกชายฝั่งขนาดใหญ่มาก ปริมาณผลิตก็ค่อนข้างเสถียร
ดังนั้นผมมองว่าพลังงานแสงอาทิตย์+ลมในยุโรปเหนือค่อนข้างเป็นทางตัน อย่างที่เห็นใน Germany ฤดูหนาวมีแสงแดดน้อยมาก และช่วงที่แทบไม่มีลมอาจยาวต่อเนื่องหลายสัปดาห์ หากจะใช้กลยุทธ์กำลังผลิตส่วนเกิน อาจต้องติดตั้งโซลาร์ประมาณ 10 เท่า ซึ่งทำให้ต้นทุนรับไม่ไหว
ลองค้นดูเพราะสงสัย ตอนนี้ พลังงานความร้อนใต้พิภพ จ่ายพลังงานให้ Hawaii อยู่ 10~15% ของความต้องการพลังงาน ในเมื่อเป็นพื้นที่ที่มีภูเขาไฟคุกรุ่น ก็น่าจะเพิ่มได้อีก
เมื่อเทียบกัน ที่ Iceland การผลิตไฟฟ้าจากความร้อนใต้พิภพคิดเป็นมากกว่า 50% ของการผลิตไฟฟ้า
สงสัยว่าความแตกต่างนี้เกิดจากเหตุผลทางกายภาพ·ธรณีวิทยา หรือเป็นเพราะเหตุผลอื่น
มีการบอกว่าข้อดี·ฟังก์ชันหนึ่งของระบบแบตเตอรี่นี้คือการทำให้โครงข่ายไฟฟ้าเสถียร กล่าวคือแทนที่ความเฉื่อยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนเพื่อรักษา 60Hz ให้คงที่ สงสัยว่าจะใช้สิ่งนี้ทำให้ความถี่ของสายไฟเสถียรขึ้นได้หรือไม่ [1]
และถ้าเป็นแบบนั้น การใช้เสียงฮัมจากไฟฟ้าเพื่อประมาณเวลาที่บันทึกเสียงอาจยากขึ้นหรือเป็นไปไม่ได้หรือเปล่า [2]
[1]: http://leapsecond.com/pages/mains/
[2]: http://hummingbirdclock.info/about
ยังไม่ชัดเจนทันทีว่าแบตเตอรี่ให้ฟังก์ชันนี้ได้หรือไม่ ผมทราบว่ามีโครงการที่นำฟลายวีลขนาดใหญ่กับมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามาใช้ และบางกรณีก็เดินเครื่องโรงไฟฟ้าที่ปลดระวางแล้วในสภาพเดินเปล่า กรณีหลังอาจเป็นเพราะการควบคุมกำลังไฟฟ้าจริง·กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟก็ได้
สงสัยว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงทางเลือกเทคโนโลยีต่ำกว่าแบตเตอรี่ หรือมีคุณสมบัติที่มีเฉพาะในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนและเลียนแบบได้ยากจริง ๆ
ผมนึกว่า Hawaii ใช้ ดีเซล เป็นส่วนใหญ่
https://www.eia.gov/state/?sid=HI#tabs-4
ดูเหมือนว่าถ่านหินคิดเป็นราว 12% ของการใช้พลังงานในปี 2021 เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ดี แต่ Hawaii ยังมีหนทางอีกยาวไกลกว่าจะกำจัดแหล่งผลิตไฟฟ้าที่สกปรกและแพงมากทั้งหมดออกไปได้
แบตเตอรี่กักเก็บพลังงานระดับโครงข่ายไฟฟ้าไม่เพียงเป็นไปได้แล้วในวันนี้ แต่ยังน่าสนใจมากในแง่ต้นทุนด้วย อย่างไรก็ตาม เหตุผลไม่ใช่อย่างที่คนมักคิดกัน ไม่ใช่เพื่อใช้เป็นที่ทิ้งไฟฟ้าสีเขียวส่วนเกิน แต่เพื่อช่วยลดความจำเป็นของ โรงไฟฟ้าช่วงพีก
การผลิตไฟฟ้ามักมีโรงไฟฟ้าฐานโหลดที่เปิดอยู่ตลอดเวลา และโรงไฟฟ้าช่วงพีกที่เปิดได้เมื่อความต้องการสูง โรงไฟฟ้าช่วงพีกมีต้นทุนต่อหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตสูงกว่ามาก และเผาเชื้อเพลิงมากกว่ามาก ดังนั้นระบบกักเก็บพลังงานในโครงข่ายจึงอาจมีความหมายได้แม้ในโครงข่ายไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล 100%
ข้อยกเว้นใหญ่คือกรณีที่มีไฟฟ้าพลังน้ำมาก พลังน้ำสามารถปล่อยน้ำผ่านกังหันมากขึ้นเพื่อทำงานเหมือนโรงไฟฟ้าช่วงพีกได้ ทำให้ประโยชน์ของการกักเก็บพลังงานในโครงข่ายลดลง อย่างไรก็ตามก็ขึ้นกับลักษณะของโรงไฟฟ้าพลังน้ำและโครงข่ายไฟฟ้า และแม้มีพลังน้ำมากก็ยังมีบางกรณีที่มีความหมายอยู่
https://en.wikipedia.org/wiki/Peaking_power_plant
การควบคุมความถี่เป็นด้านที่แบตเตอรี่กักเก็บพลังงานระดับโครงข่ายทำได้ดีเป็นพิเศษ และหากจะทำให้ได้ด้วยโรงไฟฟ้าแบบเดิมอาจมีค่าใช้จ่ายสูงมาก
https://en.wikipedia.org/wiki/Ancillary_services_(electric_p...
แน่นอนว่าจุดแลกเปลี่ยนคือเงินลงทุนเริ่มต้นจำนวนมากที่ต้องใช้ในการสร้างแหล่งกักเก็บพลังงานระดับโครงข่าย
อาจฟังดูประชดประชัน แต่ผมคิดว่าทุกรัฐควรเดินเครื่อง โรงไฟฟ้าถ่านหิน อย่างถาวรไว้อย่างน้อย 1 แห่ง เพื่อรักษาเทคโนโลยีและซัพพลายเชน ถ่านหินเป็นหนึ่งในทรัพยากรธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในสหรัฐฯ ควรจะพึ่งพาได้ในภาวะฉุกเฉินระดับชาติ แต่ถ้าเราพาตัวเองเข้าไปอยู่ในทางตัน ก็จะทำแบบนั้นไม่ได้
การผลิตไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์มักกระจายตัวมากกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหินขนาดยักษ์จำนวนไม่กี่แห่งมาก
แค่พลังแสงอาทิตย์ก็เป็นเช่นนั้นแล้ว และยังมีวิธีผลิตไฟฟ้าอีกมาก เช่น ลม คลื่น ความร้อนใต้พิภพ เป็นต้น นี่แหละคือการกระจายความเสี่ยง และน่าจะป้องกันได้ง่ายกว่าด้วย
ผมมองว่าการพึ่งพาแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวต่างหากคือการพาตัวเองเข้าไปอยู่ในทางตันแล้วดื่มสีนั้นเสียเอง
นี่อาจไม่ใช่ครั้งแรกที่แผ่นดินใหญ่กำหนดข้อเรียกร้องที่เป็นภาระต่อดินแดนในสังกัด นึกถึง Jones Act ขึ้นมาเลย
https://www.hawaiianelectric.com/clean-energy-hawaii/our-cle...