นวัตกรรมและวิทย์น่ารู้ ตอนที่ 9 : เทคโนโลยีเก็บพลังงานหมุนเวียนด้วยน้ำ

หลายปีมานี้ คนไทยเริ่มให้ความสนใจเกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น และมีแนวโน้มว่าจะมากขึ้นเรื่อย ๆ น่าจะเป็นเพราะ ผลกระทบจากปัญหาโลกร้อน และปัญหามลพิษในสิ่งแวดล้อม ที่มีผลมาจากการใช้พลังงานจากน้ำมันและถ่านหิน พลังงานหมุนเวียนที่เป็นที่พูดถึงมากที่สุด คือ พลังงานจากแสงอาทิตย์ และพลังงานลม

อย่างไรก็ตาม ปัญหาสำคัญของการใช้พลังงานหมุนเวียน คือ ความจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ในการเก็บพลังงาน ซึ่งแบตเตอรี่ที่เหมาะสมมักจะมีราคาสูงมากและมีอายุการใช้งานที่จำกัด และเมื่อแบตเตอรี่หมดอายุการใช้งาน เราก็ต้องมีวิธีบริหารจัดการอย่างเหมาะสม ไม่ให้มีการทิ้งรวมกับขยะอื่น ๆ เพราะสารเคมีที่อยู่ในแบตเตอรี่สามารถส่งผลเสียอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อมีปริมาณมาก ๆ นี่เป็นปัญหาที่น่าเป็นห่วงมาก เพราะประเทศไทยยังมีปัญหากับระบบจัดการขยะและของเสียอยู่มาก

เทคโนโลยีการเก็บพลังงานด้วยน้ำ ปกติแล้วจะมีใช้กับเขื่อนไฟฟ้าต่าง ๆ โดยเขื่อนจะมีที่เก็บน้ำที่อยู่ด้านล่าง เมื่อต้องการที่จะเก็บพลังงาน ก็จะทำการปั้มน้ำจากที่เก็บน้ำด้านล่างขึ้นไปเก็บไว้ที่เก็บน้ำด้านบน เพื่อให้น้ำกลับมาขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกครั้ง

ในปี 2015 บริษัท Citibank ได้ประมาณค่าใช้จ่ายในการเก็บพลังงานด้วยน้ำว่า มีเพียงแค่ 5% ของค่าใช้จ่ายที่ใช้แบตเตอรี่เป็นตัวเก็บพลังงานเท่านั้น แต่ปัญหาของระบบเก็บพลังงานด้วยน้ำ คือสถานที่ที่เหมาะสมสำหรับการสร้างระบบเก็บพลังงานด้วยน้ำซึ่งมีขนาดใหญ่มีไม่มาก

บริษัท Fraunhofer ประเทศเยอรมัน ได้พัฒนาเทคโนโลยีเก็บพลังงานด้วยน้ำให้สามารถนำไปใช้งานได้ง่ายขึ้น เรียกว่า StEnSea (Stored Energy in the Sea) ประกอบไปด้วย ถังคอนกรีตทรงกลมที่มีปั้มกังหันติดตั้งอยู่ข้างใน ซึ่งจะถูกนำไปติดตั้งที่ใต้ทะเล เมื่อต้องการเก็บพลังงาน ระบบจะปั้มน้ำที่อยู่ในถังคอนกรีตออกไปสู่ทะเลโดยใช้พลังงานไฟฟ้า และเมื่อต้องการสร้างพลังงานไฟฟ้า ระบบจะเปิดให้น้ำทะเลไหลเข้าไปในถังคอนกรีต เพื่อขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าขึ้น

ระบบ StEnSea เคยถูกนำไปทดลองติดตั้งใน Lake Konstanz ที่ความลึกประมาณ 100 เมตร ระบบทำงานได้อย่างดีเยี่ยมตลอด 4 สัปดาห์ และขณะนี้ระบบกำลังถูกทดลองเป็นระยะเวลา 1 ปี โดยระบบจะสามารถให้พลังงานที่ 5 MWh ถึง 20 MWh เมื่อทำงานเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ระบบนี้มีข้อจำกัดที่ต้องติดตั้งในระดับน้ำที่ลึกถึง 600 ถึง 800 เมตร และพื้นผิวที่ติดตั้งจะต้องเรียบ เพื่อป้องการการล้มของถังคอนกรีต จุดที่มีความเป็นไปได้ในการติดตั้ง คือ ใต้ทะเลเมดิเตอเรเนียน ทะเลแอตแลนติก และ ร่องทะเลนอร์เวย์ (Norwegian trench)

ในความเห็นของผู้เขียน เทคโนโลยีนี้อาจจะเป็นทางออกอย่างหนึ่งที่เหมาะสม ของปัญหาการพัฒนาระบบพลังงานหมุนเวียนในภาคใต้ของประเทศไทย เนื่องจากภาคใต้ของเรามีพื้นที่ติดทะเลทั้งสองฝั่ง และมีกระแสความไม่ต้องการโรงงานไฟฟ้าถ่านหินอยู่มาก รวมทั้งประชาชนมีความต้องการใช้พลังงานสะอาดเป็นจำนวนมาก การลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าในระบบ StEnSea น่าจะตอบสนองความต้องการของประชาชนกลุ่มที่ต้องการใช้พลังงานสะอาดได้มากกว่า นอกจากนั้นยังมีค่าใช้จ่ายในน้อยกว่าระบบสำรองพลังงานแบบแบตเตอรี่มาก และไม่มีของเสียที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเหมือนแบตเตอรี่

ณัฐชนน อมรธำมรงค์
CIMAS/AOML, NOAA, Miami, FL

รูปภาพทั้งหมดจาก https://www.energiesystemtechnik.iwes.fraunhofer.de/en/projekte/search/laufende/stensea.html