ระบบ PV และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเก็บพลังงาน

ปี 2021 จะเป็นปีที่เลวร้ายสำหรับหลายประเทศและภูมิภาค แต่จะเป็นปีที่โชคดีกว่าสำหรับ... การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ และ การเก็บพลังงาน   ในภาคอุตสาหกรรม ผู้ใช้มีความต้องการผลิตภัณฑ์และบริการสูงมาก

กล่าวโดยสรุป การกักเก็บพลังงานคือการเก็บรักษาพลังงานและประหยัดพลังงานส่วนเกินเมื่อไม่จำเป็นต้องใช้ เพื่อไม่ให้สิ้นเปลือง นี่คือคำจำกัดความพื้นฐานของการกักเก็บพลังงาน แต่ความสัมพันธ์ระหว่างการกักเก็บพลังงานกับเซลล์แสงอาทิตย์คืออะไร? เซลล์แสงอาทิตย์จำเป็นต้องมีการกักเก็บพลังงานหรือไม่?

ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา การจัดเก็บพลังงานเป็นส่วนสำคัญที่แยกไม่ออกจากการผลิต การส่ง การจำหน่าย และการใช้ไฟฟ้า ในปัจจุบัน ด้วยปริมาณแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ภาคพลังงานกำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ พลังงานหมุนเวียนคืออนาคต ซึ่งทำให้ความต้องการไฟฟ้าตามความต้องการได้ทุกที่ทุกเวลาเป็นสิ่งที่ท้าทายยิ่งขึ้น

ระบบกักเก็บพลังงานช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายให้กับบริษัทสาธารณูปโภคและผู้บริโภค โดยนำเสนอวิธีการทางเทคโนโลยีที่หลากหลายเพื่อจัดการอุปสงค์และอุปทาน และสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ระบบกักเก็บพลังงานประกอบด้วยสองส่วนหลัก ระบบแปลงพลังงาน (PCS) ทำหน้าที่แปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรงและกระแสตรงเป็นกระแสสลับ โดยพลังงานไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่แบตเตอรี่เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ หรือพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่จะถูกแปลงเป็นพลังงานกระแสสลับและส่งกลับไปยังโครงข่ายไฟฟ้า โซลูชันโรงไฟฟ้าที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและสภาวะการไหลของพลังงานที่รองรับ

ตามประเภทต่างๆ โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ (อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์เก็บพลังงาน) ชุดแบตเตอรี่และอุปกรณ์จัดการแบตเตอรี่ (BMS) ระบบตรวจสอบและจัดการพลังงาน (EMS) และโหลด เป็นต้น

ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ สามารถใช้งานได้โดยลำพังเพื่อจ่ายพลังงานให้กับโหลด DC หรือสามารถใช้งานร่วมกับอินเวอร์เตอร์ และยังสามารถใช้งานร่วมกับเครื่องควบคุมและอินเวอร์เตอร์แบบรวมในตัวเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบได้อีกด้วย ปัจจุบันตัวควบคุมมีสองรูปแบบคือ PWM และ MPPT ซึ่งใช้ในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดทำหน้าที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับโหลด หน้าที่หลักคือการแปลงไฟกระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่ให้เป็นไฟกระแสสลับ (AC) ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริด โดยทั่วไปจะใช้ร่วมกับตัวควบคุม ปัจจุบัน ระบบออฟกริดขนาดเล็กและขนาดกลางส่วนใหญ่ทำเป็นเครื่องรวมอินเวอร์เตอร์และตัวควบคุมไว้ในเครื่องเดียว ซึ่งรวมตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ไว้ในเครื่องเดียว ทำให้สะดวกในการติดตั้ง ปัจจุบันมีอินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดอยู่ 3 รูปแบบ ได้แก่ อินเวอร์เตอร์คลื่นดัดแปลง อินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ความถี่สูง และอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ความถี่กำลัง ซึ่งเหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน

อินเวอร์เตอร์เก็บพลังงานทำหน้าที่เชื่อมต่อแบตเตอรี่กับโครงข่ายไฟฟ้า (หรือโหลด) วงจรฮาร์ดแวร์เหมือนกับอินเวอร์เตอร์แบบออฟกริด ซึ่งทำหน้าที่แปลงกระแสตรงจากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ แต่อินเวอร์เตอร์เก็บพลังงานมีกำลังมากกว่า และพลังงานสามารถไหลได้ทั้งสองทิศทาง ทำให้สามารถแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับเพื่อส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้า หรือเมื่อใช้งานกับโหลดกระแสสลับ ก็สามารถแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรงอีกครั้งเพื่อให้โครงข่ายไฟฟ้าสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ ดังนั้นอินเวอร์เตอร์เก็บพลังงานจึงถูกเรียกว่าตัวแปลงแบบสองทิศทาง PCS (Power Conversion System) ด้วยเช่นกัน

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิมที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงานในครัวเรือนมีต้นทุนสูงขึ้นและการติดตั้งซับซ้อนกว่า แต่มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างกว่าและฟังก์ชันการทำงานที่ทรงพลังกว่า เนื่องจากต้นทุนของระบบกักเก็บพลังงานลดลงอย่างต่อเนื่อง ระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จึงมีความคุ้มค่ามากขึ้นในการเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ ระบบกักเก็บพลังงานในครัวเรือนจะนำไปสู่ยุคแห่งการแข่งขันใหม่เช่นกัน