การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแบบกระจายศูนย์ด้วยบล็อกเชน ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ และเครือข่ายชาร์จ EV

ลองจินตนาการถึงนิคมอุตสาหกรรมแห่งหนึ่งในเยอรมนีในช่วงบ่ายของฤดูร้อนที่มีแสงแดดสดใส

ระบบโซลาร์บนหลังคากำลังผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าที่โรงงานจะใช้ได้ ขณะเดียวกัน รถยนต์ไฟฟ้าหลายสิบคันจอดอยู่บริเวณสถานีชาร์จ และระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ขนาด 500kWh ก็เกือบเต็มแล้ว

ตามแนวทางแบบเดิม ไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกขายกลับเข้าระบบโครงข่ายด้วยอัตรารับซื้อที่ต่ำ หรือถูกจำกัดการผลิตบางส่วน ในขณะเดียวกัน โรงงานใกล้เคียงอีกแห่งอาจยังต้องซื้อไฟฟ้าจากผู้ให้บริการสาธารณูปโภคในราคาที่สูงกว่ามาก

ความไม่สมดุลระหว่างการผลิตและความต้องการพลังงานนี้ได้กลายเป็นหนึ่งในความท้าทายสำคัญของการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานในยุโรป

วิศวกรจำนวนมากขึ้นจึงเริ่มตั้งคำถามในอีกมุมหนึ่งว่า:

แทนที่จะพึ่งพาผู้ให้บริการสาธารณูปโภคแบบรวมศูนย์ให้ประสานทุกธุรกรรม ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ สถานีชาร์จ EV แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ และผู้ใช้ไฟฟ้า สามารถเจรจาแลกเปลี่ยนพลังงานกันโดยอัตโนมัติได้หรือไม่?

นี่คือจุดที่การจัดการพลังงานด้วยบล็อกเชนเริ่มได้รับความสนใจมากขึ้น

เหตุใดการจัดการพลังงานแบบดั้งเดิมจึงเริ่มถึงขีดจำกัด

ระบบพลังงานแบบกระจายส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงพึ่งพาแพลตฟอร์มควบคุมแบบรวมศูนย์

ไม่ว่าจะเป็นการจัดการโซลาร์ฟาร์ม ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ (BESS) เครือข่ายชาร์จ EV หรือไมโครกริด การตัดสินใจมักดำเนินการผ่านแพลตฟอร์มควบคุมส่วนกลางเพียงระบบเดียว

แนวทางนี้ทำงานได้ค่อนข้างดีเมื่อจำนวนสินทรัพย์ด้านพลังงานยังมีจำกัด

อย่างไรก็ตาม ภูมิทัศน์พลังงานของยุโรปกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว:

• มีระบบโซลาร์ PV บนหลังคาหลายพันระบบเชื่อมต่อเข้าระบบทุกเดือน
• การติดตั้งแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ยังคงเพิ่มขึ้น
• เครือข่ายชาร์จ EV ทั้งภาครัฐและเอกชนกำลังขยายตัว
• เทคโนโลยี Vehicle-to-Grid (V2G) กำลังเข้าสู่ขั้นตอนการทดลองใช้งาน
• ชุมชนพลังงานกำลังเกิดขึ้นในประเทศสมาชิกสหภาพยุโรป

เมื่อทรัพยากรพลังงานแบบกระจายมีจำนวนมากขึ้น การประสานงานแบบรวมศูนย์ก็ยิ่งซับซ้อนและมีต้นทุนสูงขึ้น

บล็อกเชนเพิ่มอะไรให้กับระบบพลังงาน?

ในงานพลังงานจริง บล็อกเชนไม่ได้มีจุดประสงค์หลักเกี่ยวกับสกุลเงินดิจิทัล

คุณค่าของบล็อกเชนอยู่ที่การสร้างชั้นธุรกรรมที่โปร่งใสและน่าเชื่อถือระหว่างผู้มีส่วนร่วมด้านพลังงานหลายฝ่าย

ทุกกิโลวัตต์ชั่วโมงที่ผลิต กักเก็บ ซื้อ ขาย หรือจ่ายออก สามารถบันทึกและตรวจสอบโดยอัตโนมัติผ่านสมาร์ตคอนแทรกต์

สำหรับไมโครกริดและนิคมพลังงานเชิงพาณิชย์ แนวทางนี้เปิดโอกาสให้เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างยืดหยุ่นมากขึ้น

สถาปัตยกรรมเชิงปฏิบัติสำหรับระบบพลังงานแบบกระจายศูนย์

ระบบพลังงานแบบกระจายศูนย์สมัยใหม่โดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสี่ส่วน:

ชั้นบล็อกเชนทำงานอยู่เหนือสินทรัพย์ทางกายภาพเหล่านี้

แทนที่จะสั่งการอุปกรณ์แต่ละตัวจากส่วนกลาง ระบบจะเผยแพร่ข้อมูลความพร้อมของพลังงาน สัญญาณราคา สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ (SOC) ความต้องการชาร์จ และสภาวะของโครงข่ายไฟฟ้า

จากนั้นสมาร์ตคอนแทรกต์จะกำหนดว่าควรจัดสรรพลังงานอย่างไร

ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่กลายเป็นผู้เล่นในตลาดได้อย่างไร

ในอดีต ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ ทำหน้าที่เพียงชาร์จและคายประจุตามตารางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

ภายใต้กรอบการทำงานแบบกระจายศูนย์ สินทรัพย์กักเก็บพลังงานจะกลายเป็นผู้มีส่วนร่วมทางเศรษฐกิจเชิงรุก

ลองพิจารณาแบตเตอรี่ LiFePO4 ขนาด 1MWh ที่ทำงานด้วย:

• สถาปัตยกรรม 512V DC
• สถาปัตยกรรม 600V DC
• สถาปัตยกรรม 768V DC
• PCS 100kW
• PCS 250kW
• PCS 500kW

แทนที่จะทำตามช่วงเวลาชาร์จแบบตายตัว ตัวควบคุมระบบกักเก็บจะประเมิน:

• ราคาไฟฟ้าในพื้นที่
• การคาดการณ์การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์
• การคาดการณ์ความต้องการชาร์จ EV
• สัญญาณความแออัดของโครงข่าย
• โอกาสในการตอบสนองด้านอุปสงค์

จากนั้นแบตเตอรี่สามารถตัดสินใจได้ว่าในเชิงเศรษฐกิจควร:

• กักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกิน
• จ่ายไฟให้เครื่องชาร์จ EV ในบริเวณใกล้เคียง
• สนับสนุนโหลดของไมโครกริดในพื้นที่
• ส่งไฟฟ้าเข้าสู่โครงข่ายสาธารณะ
• เข้าร่วมตลาดบริการเสริมระบบไฟฟ้า

เหตุใดเครือข่ายชาร์จ EV จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญ

รถยนต์ไฟฟ้าเป็นหนึ่งในโหลดที่มีความยืดหยุ่นสูงและมีขนาดใหญ่ที่สุดที่กำลังเข้าสู่ระบบพลังงานสมัยใหม่

ต่างจากเครื่องจักรอุตสาหกรรม การชาร์จ EV มักสามารถเลื่อนเวลาออกไปได้หลายชั่วโมงโดยไม่กระทบประสบการณ์ของผู้ใช้

ความยืดหยุ่นนี้สร้างโอกาสที่มีมูลค่าสูง

ในอนาคต EV ที่เชื่อมต่อกันหลายพันคันอาจทำงานร่วมกันเสมือนเป็นเครือข่ายกักเก็บพลังงานแบบกระจาย

แบตเตอรี่รถยนต์ที่มีความจุตั้งแต่ 40kWh ถึง 120kWh อาจกลายเป็นทรัพยากรพลังงานชั่วคราวที่ชุมชนพลังงานในพื้นที่สามารถนำมาใช้ได้

โอกาสในยุโรป

ยุโรปมีสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการจัดการพลังงานแบบกระจายศูนย์เป็นพิเศษ

แนวโน้มตลาดหลายด้านกำลังมาบรรจบกัน:

• การใช้ EV เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
• สัดส่วนพลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้น
• อัตราค่าไฟตามช่วงเวลาใช้งาน
• กฎระเบียบเกี่ยวกับชุมชนพลังงาน
• แรงจูงใจด้านความยืดหยุ่นของโครงข่าย
• เป้าหมายลดการปล่อยคาร์บอน

ประเทศต่าง ๆ เช่น เยอรมนี เนเธอร์แลนด์ เดนมาร์ก สเปน อิตาลี และฝรั่งเศส กำลังดำเนินโครงการนำร่องที่ผสานระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ การผลิตพลังงานหมุนเวียน และโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จอัจฉริยะ

สำหรับบริษัท EPC ผู้รวมระบบ และผู้พัฒนาโครงการพลังงาน การทำความเข้าใจว่าสถาปัตยกรรมพลังงานแบบกระจายศูนย์อาจพัฒนาไปอย่างไร มีความสำคัญมากขึ้นต่อการออกแบบโครงการที่รองรับอนาคต

จากการติดตั้งฮาร์ดแวร์สู่การประสานงานด้านพลังงาน

ระยะต่อไปของการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานอาจไม่ได้ถูกกำหนดเพียงด้วยแบตเตอรี่ที่ใหญ่ขึ้นหรือแผงโซลาร์ที่มากขึ้น

ความท้าทายที่แท้จริงคือการประสานงาน

ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ เครือข่ายชาร์จ EV อินเวอร์เตอร์ไฮบริด และระบบโซลาร์บนหลังคา มีฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่ที่จำเป็นสำหรับระบบนิเวศพลังงานที่ยืดหยุ่นอยู่แล้ว

การจัดการพลังงานด้วยบล็อกเชนเพิ่มกรอบดิจิทัลที่ช่วยให้สินทรัพย์เหล่านี้ทำงานร่วมกันได้โดยอัตโนมัติ เพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนและลดความซับซ้อนในการดำเนินงานไปพร้อมกัน

สำหรับวิศวกรที่ออกแบบไมโครกริดและระบบพลังงานแบบกระจายในอนาคตของยุโรป คำถามไม่ใช่อีกต่อไปว่าเครือข่ายพลังงานแบบกระจายศูนย์เป็นไปได้ทางเทคนิคหรือไม่ แต่คือ ตลาดจะนำมาใช้ได้เร็วเพียงใด

คำถามที่พบบ่อย

1. การจัดการพลังงานด้วยบล็อกเชนคืออะไร?

การจัดการพลังงานด้วยบล็อกเชนใช้เทคโนโลยีบัญชีแยกประเภทแบบกระจายและสมาร์ตคอนแทรกต์ เพื่อทำธุรกรรมพลังงานระหว่างทรัพยากรพลังงานแบบกระจาย ระบบกักเก็บ และผู้บริโภคโดยอัตโนมัติ

2. ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่สามารถเข้าร่วมการซื้อขายพลังงานผ่านบล็อกเชนได้หรือไม่?

ได้ ระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่สมัยใหม่สามารถซื้อ ขาย กักเก็บ หรือจ่ายไฟฟ้าโดยอัตโนมัติตามกฎของสมาร์ตคอนแทรกต์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

3. บล็อกเชนช่วยปรับปรุงเครือข่ายชาร์จ EV อย่างไร?

ช่วยให้คิดค่าบริการได้อย่างโปร่งใส ซื้อขายพลังงานแบบเพียร์ทูเพียร์ เข้าร่วมโครงการตอบสนองด้านอุปสงค์ และชำระบัญชีอัตโนมัติระหว่างผู้ให้บริการชาร์จกับผู้ให้บริการพลังงาน

4. เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบใดเหมาะสำหรับระบบพลังงานแบบกระจายศูนย์?

ระบบกักเก็บด้วยแบตเตอรี่ LiFePO4 เป็นตัวเลือกที่มีการใช้งานแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากมีความปลอดภัย อายุการใช้งานเป็นรอบสูง และขยายระบบได้ง่าย

5. ระบบพลังงานแบบกระจายศูนย์สามารถทำงานระหว่างที่โครงข่ายไฟฟ้าดับได้หรือไม่?

ได้ เมื่อใช้ร่วมกับตัวควบคุมไมโครกริด อินเวอร์เตอร์ไฮบริด และระบบกักเก็บแบตเตอรี่ ระบบแบบกระจายศูนย์สามารถจ่ายไฟให้โหลดที่สำคัญต่อไปได้ในช่วงไฟฟ้าดับ

6. โครงการเชิงพาณิชย์มักใช้แบตเตอรี่ขนาดใด?

การติดตั้งทั่วไปมีตั้งแต่ระบบ 100kWh และ 215kWh ไปจนถึงโรงงานกักเก็บพลังงานระดับหลายเมกะวัตต์ชั่วโมงที่มีความจุมากกว่า 5MWh หรือ 10MWh

7. โครงการกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ทุกโครงการจำเป็นต้องใช้บล็อกเชนหรือไม่?

ไม่จำเป็น อย่างไรก็ตาม บล็อกเชนจะมีคุณค่ามากขึ้นเมื่อมีสินทรัพย์แบบกระจายและผู้เข้าร่วมตลาดพลังงานหลายฝ่ายที่ต้องการการประสานงานอย่างปลอดภัยและอัตโนมัติ