เราสามารถเร่งการเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าที่สะอาดได้โดยการเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่ แต่ปัญหาคือลิเธียมไอออนมีราคาแพง ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเข้าถึง น่ายินดีที่มีการวิจัยแบตเตอรี่ต้นทุนต่ำชนิดใหม่ที่จะช่วยแก้ปัญหาการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน ทำให้เรามีวิธีการที่ดีกว่าและต้นทุนต่ำกว่าการใช้ลิเธียมไอออน ในการเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมไว้ใช้ในยามที่ดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสงและลมไม่พัด
ความท้าทายที่มนุษย์เราต้องรับมือและผ่านพ้นไปให้ได้ด้วยหนทางที่ชาญฉลาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมนั่นคือ ปัญหาการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกมากถึง 30% เกิดจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน และการลดคาร์บอนในโครงข่ายไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ส่อเค้ารุนแรงมากขึ้นทุกวัน
แม้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมจะมีราคาถูกลงอย่างมากในช่วง 2-3 ทศวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาเหล่านี้ยังคงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม เช่น หากไม่มีลม กังหันจะไม่สามารถหมุนได้ และหากดวงอาทิตย์ไม่สาดส่อง แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบปกติหรือโดยทั่วไป จะไม่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานได้ ทำให้แหล่งที่มาของพลังงานหมุนเวียนดังกล่าวมีความสม่ำเสมอน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งสามารถนำมาใช้ได้ตามต้องการ และต่อให้พลังงานแสงอาทิตย์และลมจะยังคงเติบโตต่อไป ระบบสาธารณูปโภคยังคงพึ่งพาก๊าซอยู่ดี เพื่อเติมเต็มช่องว่างที่ยังขาดหายไปอยู่ และทำให้โครงข่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพ
ในด้านการจัดเก็บพลังงาน เราสามารถเร่งการเปลี่ยนไปสู่พลังงานหมุนเวียนได้โดยการเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่ แล้วนำไปใช้เมื่อแสงแดดและลมไม่สอดคล้องกับความต้องการ ปัจจุบันเราพบว่ามีโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนยุคใหม่หลายแห่งใช้ประโยชน์จากแบตเตอรีลิเธียมไอออนขนาดใหญ่ แต่ลิเธียมก็มีราคาแพง เพราะแร่ลิเธียมมีอยู่อย่างจำกัด อีกทั้งกระบวนการขุดเจาะเพื่อนำมันขึ้นมาใช้ ส่งผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงยังมีประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยต่ำ
แบตเตอรี่โซเดียม-ซัลเฟอร์ที่อุณหภูมิห้อง (RT Na-S) จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน เพราะมันอาศัยปฏิกิริยาเคมีระหว่างแคโทดกำมะถันและโซเดียมแอโนดเพื่อเก็บและใช้พลังงานไฟฟ้า โดยใช้วัสดุต้นทุนต่ำซึ่งสามารถสกัดได้ง่ายจากน้ำเค็ม
Shenlong Zhao นักวิจัยด้านการกักเก็บพลังงานแห่งมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลีย กล่าวว่า “โซลูชันการจัดเก็บที่ผลิตขึ้นโดยใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างมากมาย เช่น โซเดียม ซึ่งมีศักยภาพในการรับประกันความมั่นคงด้านพลังงานในวงกว้างมากขึ้น และช่วยให้ประเทศต่างๆ ทั่วโลก สามารถเข้าร่วมการเปลี่ยนแปลงสู่การลดคาร์บอนมากขึ้น”
แต่คำถามคือมีอะไรใหม่ เพราะในแบตเตอรี่ RT Na-S ที่มีอยู่นั้น มีความจุจำกัดและมีวงจรชีวิตสั้น ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ คำตอบคือขณะนี้มีแบตเตอรี่ RT Na-S ชนิดใหม่ที่พัฒนาโดยทีมของ Zhao
ตามรายงานวิจัยของ Zhao และทีมระบุว่า อุปกรณ์ดังกล่าวมีความจุมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 4 เท่าและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ เพราะหลังจากใช้งาน 1,000 รอบ อุปกรณ์ยังคงรักษาความจุไว้ได้ประมาณครึ่งหนึ่ง ซึ่งเขาอ้างว่านี่คือผลลัพธ์ที่เป็นประวัติการณ์
ศักยภาพที่ก้าวกระโดดนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการรวมตัวกันของอิเล็กโทรดที่มีคาร์บอนและการใช้กระบวนการที่เรียกว่า “ไพโรไลซิส” (กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยใช้ความร้อนสลายองค์ประกอบทางเคมีของชีวมวลเพื่อเพิ่มมูลค่าโดยเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์) เพื่อปรับปรุงปฏิกิริยาของกำมะถันและปฏิกิริยาระหว่างกำมะถันและโซเดียม
“นี่จึงเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับการพัฒนาพลังงานหมุนเวียน ซึ่งแม้ว่าจะช่วยลดต้นทุนในระยะยาว แต่ก็มีอุปสรรคทางการเงินหลายประการ เช่น ต้นทุนของลิเธียมที่แพง” Zhao กล่าว
กระนั้นจนถึงตอนนี้ ทีมนักวิจัยในซิดนีย์ได้สร้างและทดสอบแบตเตอรี่ RT Na-S ในเวอร์ชันระดับห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่พวกเขาได้วางแผนที่จะมุ่งเน้นไปที่การปรับขนาดและประสิทธิภาพของเทคโนโลยีซึ่งอาจใช้เวลาหลายปีจกกว่าจะสามารถดำเนินการในเชิงพาณิชย์ได้
ทั้งนี้ ปัจจุบันมีทางเลือกอื่นๆ มากมาย เพื่อจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน แทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เช่น แบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน แบตเตอรี่น้ำขนาดใหญ่ และแบตเตอรี่ที่เก็บไฟฟ้าในรูปของความร้อนในก้อนอิฐ ทราย และวัสดุแข็งอื่นๆ เป็นต้น
เพราะฉะนั้นยิ่งเราเพิ่มปริมาณการใช้พลังงานหมุนเวียนและใช้แบตเตอรี่เหล่านี้มากขึ้น กอปรกับการเร่งนวัตกรรมต่างๆ เช่น การสร้างสรรค์ของมหาวิทยาลัยซิดนีย์ได้เร็วเท่าไร โอกาสที่โลกเราจะหลีกเลี่ยงผลกระทบอันเลวร้ายที่สุดที่เป็นไปได้จากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ที่มา : New battery is cheaper than lithium-ion with four times the capacity
