พลังงานถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่อย่างไร?

การจัดเก็บพลังงาน มีความสำคัญต่อชีวิตยุคใหม่ เนื่องจากธุรกิจจำนวนมากต้องใช้แบตเตอรี่เพื่อเป็นเครื่องมือไฟฟ้า ไฟส่องสว่าง และอุปกรณ์ในไซต์งาน เมื่อไม่มีไฟฟ้าชายฝั่ง พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการดำเนินงานที่สม่ำเสมอในโครงการอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ เรามาสำรวจวิธีการทำงานกัน

พลังงานคืออะไร & มันถูกเก็บไว้อย่างไร?

พลังงานคือความสามารถในการทำงานและมีอยู่ 2 รูปแบบหลัก ได้แก่ พลังงานจลน์และพลังงานศักย์

ตัวอย่างเช่น หินกลิ้งมีพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ ในขณะที่หินที่อยู่ขอบเนินเขามีพลังงานศักย์เนื่องจากความสามารถในการกลิ้ง

พลังงานไฟฟ้าถือเป็นพลังงานจลน์เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา แต่สามารถแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นที่เก็บไว้ได้

ในทำนองเดียวกัน น้ำด้านหลังเขื่อนแสดงถึงพลังงานความโน้มถ่วงที่สะสมไว้

คุณสามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้หรือไม่?

ไม่ได้ คุณไม่สามารถเก็บไฟฟ้าได้โดยตรง แต่สามารถแปลงเป็นรูปแบบที่สามารถจัดเก็บได้ พลังงานนี้สามารถแปลงกลับเป็นไฟฟ้าได้ในภายหลัง วิธีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้า ได้แก่ มู่เล่ (เชิงกล) น้ำหรือตุ้มน้ำหนักที่ลอยสูงขึ้น (แรงโน้มถ่วง) อากาศอัด (ศักย์ไฟฟ้า) ตัวเก็บประจุ (ประจุไฟฟ้า) และวิธีที่พบบ่อยที่สุด: แบตเตอรี่ (สารเคมี)

แบตเตอรี่คืออะไร?

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์จัดเก็บที่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้าเคมีตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป ซึ่งปฏิกิริยาเคมีสร้างการไหลของอิเล็กตรอน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นต่อการทำงาน

แบตเตอรี่ทำหน้าที่เป็นปั๊มอิเล็กตรอน โดยมีด้านบวก (แคโทด) ด้านลบ (แอโนด) และ อิเล็กโทรไลต์ ที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับพวกมัน

แม้ว่ากระบวนการนี้จะพบได้ทั่วไปในแบตเตอรี่ทุกประเภท แต่แบตเตอรี่ประเภทต่างๆ จะกักเก็บพลังงานในลักษณะเฉพาะตัว

ประเภทแบตเตอรี่ทั่วไป & พวกเขาเก็บพลังงานอย่างไร

สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ มีสองประเภทหลัก ๆ ของการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ซึ่งมีประสิทธิภาพแตกต่างกัน

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีอายุมากกว่า 170 ปีถือเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จได้ที่เก่าแก่ที่สุดชนิดหนึ่ง

แบตเตอรี่ 12 โวลต์แต่ละก้อนประกอบด้วยเซลล์ 6 เซลล์ที่มีส่วนผสมของกรดซัลฟิวริกและน้ำ โดยมีขั้วบวก (แคโทด) และขั้วลบ (แอโนด)

เมื่อปล่อยออกมา กรดซัลฟิวริกจะแตกตัวเป็นน้ำ และปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีที่แผ่นขั้วลบคือ: Pb(s) + HSO−4(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e−

ในระหว่างการชาร์จใหม่ พลังงานจะสร้างโมเลกุลของกรดขึ้นใหม่เพื่อใช้ในอนาคต

แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะเชื่อถือได้และใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็มีข้อจำกัด รอบการคายประจุและการชาร์จซ้ำหลายครั้งอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงเนื่องจากการย่อยสลายวัสดุที่ใช้งานอยู่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ก่อนหน้านี้เราคุยกันเรื่อง แคโทดและแอโนด ในแบตเตอรี่ พวกมันสามารถกักเก็บลิเธียมไอออน และพลังงานจะถูกจัดเก็บและปล่อยออกมาเมื่อไอออนเคลื่อนที่จากแคโทดไปยังแอโนดผ่านอิเล็กโทรไลต์

ต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีแบบเดียวกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีสารเคมีหลายชนิด ที่ 6 ประเภทยอดนิยม ได้แก่ ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO), ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LMO), ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (NMC), ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์ (NCA), ลิเธียมไททาเนต (LTO) และลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP)

แบตเตอรี่ลิเธียมมีความหนาแน่นพลังงาน เล็กกว่า เบากว่า ชาร์จเร็วกว่า และมีอายุการใช้งานนานกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เป็นที่รู้จักโดยเฉพาะในด้านอายุการใช้งานที่ยาวนานและความทนทานต่อความร้อน ทำให้ปลอดภัยและทนทานยิ่งขึ้น

ประโยชน์ของการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่

ประโยชน์ของโครงข่ายพลังงานสะอาดที่ยืดหยุ่น

การใช้งานระบบกักเก็บพลังงานกำลังเร่งตัวขึ้นเนื่องจากความสามารถในการเพิ่มความยืดหยุ่นของโครงข่าย ให้บริการที่หลากหลาย และนำไปประยุกต์ใช้กับแอปพลิเคชันต่างๆ ได้

ระบบจัดเก็บข้อมูลสามารถรวมเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าได้ – ตั้งแต่โครงข่ายส่งสัญญาณไปจนถึงอาคารที่พักอาศัย

แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและแสงอาทิตย์มีเอาต์พุตที่แปรผัน ดังนั้นเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลสามารถทำให้การจ่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพโดยการจับคู่การผลิตกับความต้องการ

ด้วยการชาร์จในช่วงเวลาที่มีการผลิตส่วนเกินและการคายประจุในช่วงที่มีความต้องการใช้งานสูงสุด การจัดเก็บพลังงานจึงช่วยเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนให้เกิดประโยชน์สูงสุดและลดของเสียให้เหลือน้อยที่สุด ระบบแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัยช่วยให้ระบบสาธารณูปโภคสามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบแปรผัน

การจัดเก็บยังช่วยในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความต้องการไฟฟ้าอย่างกะทันหัน ทำให้โครงข่ายมีความเสถียรได้รวดเร็วกว่าโรงไฟฟ้าทั่วไป เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่ชนบทหรือไมโครกริดแบบแยกเดี่ยวที่ต้องอาศัยโซลูชันพลังงานในท้องถิ่นเพื่อหลีกเลี่ยงไฟดับ

ประโยชน์ของชุมชน

การจัดเก็บพลังงานสามารถปรับปรุงการเข้าถึงและให้ข้อได้เปรียบสำหรับชุมชนผู้มีรายได้น้อยที่ได้รับผลกระทบจากมลพิษและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างไม่เป็นสัดส่วน มันสามารถทดแทนพืชยอดเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ – มักตั้งอยู่ในละแวกใกล้เคียงที่มีความเสี่ยงซึ่งทำให้ปัญหาคุณภาพอากาศรุนแรงขึ้นในช่วงที่มีความต้องการสูง เช่น คลื่นความร้อน

เนื่องจากการจัดเก็บแบตเตอรี่มีราคาถูกกว่ากังหันแก๊ส การเปลี่ยนจากพีคเกอร์จึงเร่งเร็วขึ้น

นอกจากนี้ การจัดเก็บพลังงานยังช่วยให้ลูกค้าหลีกเลี่ยงการกำหนดราคาสูงสุดโดยการลดความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วคล้ายกับต้นทุนการแชร์รถที่เพิ่มขึ้นในช่วงวันหยุด ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของชุมชนโดยตอบสนองความต้องการสูงสุดโดยไม่ทำให้ตารางตึงเครียดหรือทำให้ราคาพุ่งสูงขึ้นในช่วงสภาพอากาศที่รุนแรง

ด้วยการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนที่สร้างขึ้นในไมโครกริดหรือศูนย์กลางความยืดหยุ่นในพื้นที่ ชุมชนจะได้รับพลังงานสำรองในช่วงภัยพิบัติทางธรรมชาติ ในขณะเดียวกันก็ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ก่อมลพิษ

บทสรุป

หลายๆ คนใช้แบตเตอรี่ในการขับรถบ้านหรือพายเรือเป็นอันดับแรก ซึ่งการจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้และปลอดภัยเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความสะดวกสบาย แบตเตอรี่เก็บพลังงานเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้า ยกระดับชีวิตของเรา และมอบอิสรภาพ อำนาจนี้มีความหมายเหมือนกันกับเสรีภาพนั่นเอง