ทางการจีนเตรียมเปิดใช้งานระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบอากาศอัดที่มีขนาดใหญ๋ที่สุดในโลกด้วยความจุพลังงาน 400 MWh มีกำลังการจ่ายไฟ 100 Mw

ระบบกักเก็บพลังงานแบบอากาศอัดเรียกกันโดยย่อว่า CAES (ย่อมาจาก Compressed-Air Energy Storage) หมายถึงระบบที่นำเอาพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินของระบบ มาเดินเครื่องอัดอากาศเพื่อสูบอากาศลงไปกักเก็บในโพรงใต้ดินที่มีลักษณะทึบสามารถกักเก็บอากาศไว้ได้ (ส่วนใหญ่นิยมใช้โพรงเก่าจากการทำเหมืองเกลือ) จนภายในโพรงดังกล่าวเต็มไปด้วยอากาศที่มีแรงดันสูง โดยในระหว่างการอัดอากาศเพื่อเพิ่มความดันนั้นจะมีการปลดปล่อยความร้อนออกมาทำให้ในท้ายสุดแล้วอากาศที่ถูกอัดเก็บไว้จะมีอุณหภูมิต่ำลง กระบวนการนี้อาจเรียกได้ว่าเป็นการทำงานใน “โหมดอัดอากาศ”

และเมื่อต้องการดึงเอาพลังงานไฟฟ้าจากระบบนี้มาใช้หรือเรียกว่าเข้าสู่ “โหมดปั่นไฟ” ก็จะมีการปล่อยอากาศที่อยู่โพรงใต้ดินที่เก็บไว้ก่อนหน้ากลับขึ้นมาเหนือดินและมีการให้ความร้อนแก่อากาศที่ถูกปล่อยมานี้เพื่อให้มันขยายตัวและเกิดแรงไปขับใบพัดเครื่องปั่นไฟ ทั้งนี้โดยมากแล้วจะมีการใช้ระบบเผาไหม้ด้วยเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศที่ถูกปล่อยมาจากโพรง (ดูคลิปอธิบายหลักการทำงานของระบบ CAES ได้ด้านล่าง)

ระบบ CAES นี้เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่นิยมในใช้การจัดเก็บพลังงานส่วนเกินจากฟาร์มผลิตไฟฟ้าพลังงานลม ซึ่งลมอาจพัดมาปั่นไฟตลอดเวลาทั้งวันแม้ในยามกลางคืนที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยจนทำให้มีพลังงานส่วนเกินในระบบจ่ายไฟ การนำเอาพลังงานส่วนเกินนี้มาอัดอากาศเอาไว้ก่อนจะปล่อยอากาศออกมาปั่นไฟในช่วงกลางวันที่มีผู้ใช้ไฟเยอะทำให้ระบบจ่ายไฟโดยรวมมีเสถียรภาพและประสิทธิภาพในการจัดการด้านพลังงานที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม CAES สามารถใช้เพื่อจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่มาจากการผลิตไฟด้วยระบบใดก็ได้ไม่จำกัดเฉพาะไฟฟ้าจากฟาร์มพลังงานลมเท่านั้น

อย่างไรก็ตามแม้ระบบ CAES จะมีประโยชน์อย่างมากต่อการออกแบบระบบจัดเก็บพลังงานสำรองในเครือข่ายระบบไฟฟ้า แต่ก็มีข้อจำกัดในการก่อสร้างและใช้งานที่สำคัญ นั่นก็คือทำเลที่ตั้งซึ่งจะต้องหาตำแหน่งที่มีโพรงทึบใต้ดินเหมาะสำหรับใช้เป็นที่กักเก็บอากาศที่ถูกอัดลงไปนั่นเอง

อย่างไรก็ตามทาง Institute of Engineering Thermophysics (IET) ซึ่งเป็นสถาบันหนึ่งของวิทยาลัย Chinese Academy of Sciences ได้พยายามทลายข้อจำกัดที่ว่านี้ด้วยการคิดค้นสร้างถังเก็บอากาศขนาดใหญ่ขึ้นมาแทนการใช้โพรงใต้ดิน จนได้มาเป็นโครงการ CAES ที่กำลังจะเปิดใช้งานในเมือง Zhangjiakou

โดยระบบ CAES ของ IET นี้มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลกด้วยความจุพลังงาน 400 MWh หรือหากนับรอบการใช้งานทั้งปีก็จะสามารถกักเก็บพลังงานได้ 132 GWh เพียงพอต่อการจ่ายไฟให้กับบ้านพักอาศัยของประชาชนราว 40,000-60,000 หลังคาเรือน การเปิดใช้งานระบบนี้ทำให้ลดการเผาถ่านหินของโรงไฟฟ้าถ่านหินได้ 4,000 ตันต่อปี และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศได้ปีละ 109,000 ตัน

นอกจากนี้ทาง IET ระบุว่าระบบ CAES ของพวกเขามีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงถึง 70.4% ซึ่งถือว่าสูงมากเมื่อเทียบกับระบบ CAES ทั่วไปซึ่งมีประสิทธิภาพด้านพลังงานราว 40-52% เท่านั้น และแม้แต่โครงการ CAES ที่ใหญ่กว่าซึ่งอยู่ในระหว่างการก่อสร้างและพัฒนาเพื่อเปิดใช้งานในปี 2026 ก็ยังมีค่าประสิทธิภาพเพียงแค่ 60% น้อยกว่าโครงการของ IET

หนึ่งในเทคนิคที่ IET ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานของระบบ CAES ของตนเอง คือการนำเอาพลังงานความร้อนที่ถูกปล่อยออกมาในขั้นตอนการทำงานโหมดอัดอากาศ นำกลับมาใช้อุ่นอากาศตอนทำงานในโหมดปั่นไฟแทนการใช้ความร้อนจากระบบเผาไหม้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้ทำให้ความร้อนที่ปกติจะสูญเสียไปเปล่ากลับมามีประโยชน์มากขึ้นและทำให้ประสิทธิภาพด้านพลังงานโดยรวมดีกว่าระบบที่เคยพัฒนามา อีกทั้งหลักการนี้ยังช่วยลดการใช้ก๊าซธรรมชาติลงด้วย

ระบบ CAES ที่ใหญ่ที่สุดในโลกของ IET

ทางการจีนเล็งที่จะใช้ระบบ CAES มาเป็นหนึ่งในระบบหลักเพื่อการกับเก็บพลังงานไฟฟ้าในระบบ โดยจะทยอยสร้างเพื่อการใช้งานจนมีสัดส่วน 25% ของระบบจัดเก็บพลังงานทั้งหมดภายในปี 2030

ที่มา – Chinese Academy of Sciences ผ่าน New Atlas