แบตเตอรี่กักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ประหยัดและปลอดภัยขนาดเท่าตู้คอนเทนเนอร์

เอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) บริษัทสตาร์ตอัปด้านการผลิตและจัดจำหน่ายแบตเตอรี่เพื่อใช้ในงานแบบพิเศษ เช่น การติดตั้งแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้านอกสถานที่ กำลังสร้างความฮือฮาในวงการพลังงานด้วยแนวทางการพัฒนาแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานรูปแบบใหม่ 

โดยอาศัยโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เดิมในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ทำให้มีต้นทุนที่ลดลง เพื่อใช้จัดเก็บพลังงานที่ผลิตได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ความเคลื่อนไหวดังกล่าวเกิดขึ้นท่ามกลางความพยายามอย่างต่อเนื่องในการค้นหาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ทางเลือก ที่จะสามารถทดแทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งครองตลาดอยู่ในปัจจุบัน

การพัฒนาเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries)

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ทำการทดลองกับวัสดุหลากหลายชนิด ตั้งแต่กำมะถัน โซเดียม แมงกานีส ไปจนถึงโมเลกุลอินทรีย์ เพื่อหวังที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม ความพยายามเหล่านั้นยังไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร 

โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่อินทรีย์ ซึ่งมีศักยภาพในการผลิตจากสารเคมีที่มีอยู่มากมายบนโลก เช่น คาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจน แต่กลับไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากปัจจุบันยังไม่สามารถพัฒนาแบตเตอรี่อินทรีย์ให้ใช้งานได้จริง แม้ว่าตามหลักการแล้วจะมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าแบตเตอรี่ที่ใช้โลหะในปัจจุบัน

สถานการณ์ดังกล่าวอาจกำลังเปลี่ยนแปลงไป เมื่อเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) บริษัทสตาร์ตอัปรุ่นใหม่ ได้นำเสนอแนวคิดทางเคมีที่แตกต่างออกไป ซึ่งบริษัทเชื่อว่าจะสามารถผลิตแบตเตอรี่อินทรีย์ที่มีราคาถูกกว่า ปลอดภัยกว่า และมีความทนทานมากกว่าแบตเตอรี่อินทรีย์รุ่นก่อน ๆ และที่สำคัญคือสามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้

ทอม ซิสโต (Tom Sisto) ผู้ร่วมก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) ให้สัมภาษณ์กับสำนักข่าว TechCrunch ว่า "ต้นทุนเริ่มต้นของเทคโนโลยีแบตเตอรี่นี้ควรจะต่ำมาก"

อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่รูปแบบใหม่นี้ยังมีข้อจำกัดอยู่ เนื่องจากของเหลวที่บริษัทใช้ในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้านั้นมีขนาดและน้ำหนักมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน บริษัทจึงมุ่งเน้นไปที่การใช้งานในระบบกักเก็บพลังงานระดับโครงข่าย ซึ่งให้ความสำคัญกับขนาด ความคุ้มค่า และความปลอดภัย 

ทำความรู้จักเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries)

เทคโนโลยีที่ใช้ในเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) มีลักษณะเป็นแบตเตอรี่ไหล (Flow Batteries) ส่วนประกอบพื้นฐานประกอบด้วยถังเก็บของเหลวสองถังที่เชื่อมต่อกับปั๊ม ซึ่งจะทำหน้าที่สูบของเหลวสองชนิดให้ไหลผ่านเมมเบรน ในขั้นตอนการชาร์จพลังงาน ไอออนจะถูกผลักดันให้เคลื่อนที่ไปยังของเหลวชนิดหนึ่ง และเมื่อมีการจ่ายพลังงาน ไอออนเหล่านั้นจะไหลกลับไปยังอีกด้านหนึ่ง พร้อมทั้งปล่อยอิเล็กตรอนออกมาในกระบวนการ

แม้จะมีโมเลกุลที่มีความเสถียรมากขึ้น ดร.โธมัส ซิสโต (Dr. Thomas Sisto) ทีมงานผู้พัฒนาตระหนักดีว่าเทคโนโลยีเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) จำเป็นต้องมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า หากต้องการประสบความสำเร็จ เขาได้รับแรงบันดาลใจในระหว่างการวิจัยที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เมื่อสารประกอบอินทรีย์ที่เขากำลังศึกษาอยู่ทำลายสถิติการรับอิเล็กตรอนได้มากที่สุดในโมเลกุลเดียว ในขณะนั้น โมเลกุลดังกล่าวจำเป็นต้องถูกแขวนลอยอยู่ในตัวทำละลายอินทรีย์ ซึ่งมีราคาแพงและติดไฟได้ในที่สุด เขากับทีมงานวิจัยก็สามารถทำให้โมเลกุลดังกล่าวมีความเสถียรในน้ำที่มีค่า pH เป็นกลางได้ ณ จุดนั้น เขาจึงมั่นใจว่าพวกเขาสามารถสร้างธุรกิจจากเทคโนโลยีนี้ได้

ระบบกักเก็บพลังงานของเอ็กซ์-แอล แบตเตอรี่ (XL Batteries) ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่ ตู้คอนเทนเนอร์ขนส่งขนาด 40 ฟุตหนึ่งตู้ และถังเก็บสองถัง เมมเบรนที่เป็นกรรมสิทธิ์ของบริษัทและส่วนประกอบอื่นๆ จะถูกติดตั้งภายในตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งจะเชื่อมต่อกับถังเก็บอย่างน้อยหนึ่งถัง ขนาดของถังเก็บจะเป็นตัวกำหนดความจุของแบตเตอรี่ ในขณะที่จำนวนตู้คอนเทนเนอร์จะเป็นตัวกำหนดอัตราการชาร์จและคายประจุพลังงานของแบตเตอรี่ 

แม้แบตเตอรี่ไหล (Flow Batteries) เป็นเทคโนโลยีที่มีมานานแล้ว โดยถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม ด้วยขนาดที่ใหญ่และประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงานที่ค่อนข้างต่ำ ทำให้เทคโนโลยีนี้ไม่ได้รับความนิยมเท่าที่ควร แม้ว่าแบตเตอรี่ไหลรุ่นใหม่ ๆ จะได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการกักเก็บพลังงานสูงขึ้น แต่ก็ยังมีต้นทุนที่ค่อนข้างสูง เนื่องจากของเหลวที่ใช้มีฤทธิ์กัดกร่อน ทำให้จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีราคาแพงสำหรับปั๊มและอุปกรณ์อื่น ๆ