EN
ลิงก์ด่วน
โซลูชันการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่สำหรับบ้าน จะช่วยกักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินจากระบบสายส่งไฟฟ้า หรือแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น แผงโซลาร์เซลล์ เพื่อนำมาใช้ในเวลาที่ต้องการ การติดตั้งระบบนี้มักประกอบด้วยหลายส่วนที่ทำงานร่วมกัน ได้แก่ ชุดแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ที่ทำหน้าที่แปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรักษาความปลอดภัยและทำให้ระบบทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกลายเป็นทางเลือกหลักสำหรับการติดตั้งใหม่ๆ เนื่องจากใช้พื้นที่น้อยกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบเดิม โดยทั่วไปสามารถชาร์จ-คายประจุได้มากกว่าถึงสามถึงห้าเท่า ก่อนต้องเปลี่ยนใหม่ ทำให้มีต้นทุนที่คุ้มค่ากว่าในระยะยาว แม้จะมีราคาเริ่มต้นที่สูงกว่า
เมื่อระบบไฟฟ้าจากโครงข่ายหยุดทำงาน แบตเตอรี่สำรองในบ้านจะเริ่มทำงานเกือบจะทันที โดยทั่วไปเร็วกว่าเครื่องปั่นไฟพกพาแบบเก่าที่ผู้คนยังคงพึ่งพาอยู่ ระบบขนาด 10 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ส่วนใหญ่สามารถจ่ายไฟได้นานประมาณ 12 ถึง 24 ชั่วโมง ครอบคลุมความจำเป็นพื้นฐาน เช่น การทำงานของตู้เย็น อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่จำเป็น และความต้องการแสงสว่างขั้นพื้นฐาน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก โดยมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานรอบเดินทาง (round trip efficiency) ประมาณ 90 ถึง 95% เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดซึ่งมีเพียง 70 ถึง 85% ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับบ้านที่ต้องการพลังงานที่เชื่อถือได้ในช่วงฉุกเฉิน โดยเฉพาะในพื้นที่ที่เกิดไฟฟ้าดับบ่อยครั้งตลอดปี
บ้านส่วนใหญ่ที่ติดตั้งแบตเตอรี่มักเลือกใช้เทคโนโลยีลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP หรือ LiFePO4) เพราะแบตเตอรี่ประเภทนี้ครองส่วนแบ่งตลาดประมาณ 90% พวกมันมีความหนาแน่นพลังงานสูงถึง 150 ถึง 200 วัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัม ทำงานร่วมกับอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์แบบมาตรฐานได้ดีเยี่ยม และมีอายุการใช้งานยาวนานมาก โดยสามารถชาร์จได้ประมาณ 6,000 รอบ ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้งานทุกวันเป็นเวลา 10 ถึง 15 ปี สิ่งที่ทำให้ LFP น่าสนใจคือความปลอดภัยเมื่อเทียบกับตัวเลือกอื่นๆ เนื่องจากสารเคมีของมันไม่ติดไฟได้ง่ายเหมือนทางเลือกอื่น นอกจากนี้ยังทนต่ออุณหภูมิต่ำจัดได้ดีกว่าผลิตภัณฑ์หลายชนิด และไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนขั้นสูงที่ต้องทำงานตลอดเวลา ซึ่งช่วยประหยัดทั้งต้นทุนและพื้นที่ติดตั้ง ในสถานที่พักอาศัยที่พื้นที่ติดตั้งอาจมีจำกัด
ถึงแม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นต่ำกว่า 50—70% ($200—$400/กิโลวัตต์ชั่วโมง) แต่กลับมีอายุการใช้งานเพียง 500—1,000 รอบ และมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานต่ำกว่า (70—80%) นอกจากนี้ยังต้องได้รับการดูแลรักษาระยะเวลาหนึ่ง และเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วหากปล่อยประจุต่ำกว่า 50% ซึ่งจำกัดความเหมาะสมในการใช้งานร่วมกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต้องชาร์จ-ปล่อยทุกวัน และทำให้เหมาะสำหรับบทบาทสำรองในบางโอกาสเท่านั้น
แบตเตอรี่โซเดียมซัลเฟอร์ทำงานที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 300 ถึง 350 องศาเซลเซียส ซึ่งร้อนมากเมื่อเทียบกับเกณฑ์ปกติ พวกมันมีประสิทธิภาพประมาณ 80 ถึง 85 เปอร์เซ็นต์ และยังคงความเสถียรทางความร้อนได้ดี แต่คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันถูกจำกัดอยู่ในห้องปฏิบัติการเป็นส่วนใหญ่ แทนที่จะใช้ในครัวเรือน สำหรับแบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์ จุดเด่นคืออายุการใช้งานยาวนานกว่า 20,000 รอบการชาร์จ และสามารถปล่อยประจุได้นานตั้งแต่ 6 ถึง 12 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม ราคาอยู่ระหว่าง 500 ถึง 1,000 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง และยังต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่ ทำให้เหมาะสมกับการใช้งานในระดับใหญ่ เช่น สถานที่เชิงพาณิชย์หรือไมโครกริด มากกว่าการติดตั้งในบ้านเดี่ยว
| เมตริก | ลิเธียมไอออน (LFP) | แบตเตอรี่ตะกั่วกรด | รีดอกซ์โฟลว์ |
|---|---|---|---|
| ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานรอบวงจร (Round-trip Efficiency) | 95—98% | 70—80% | 75—85% |
| วงจรชีวิต | 6,000+ | 500—1,000 | 20,000+ |
| การบำรุงรักษา | ไม่มี | การตรวจสอบรายเดือน | เปลี่ยนของเหลวรายไตรมาส |
| ความเสี่ยงจากไฟไหม้ | ต่ํา | ปานกลาง | น้อยมาก |
แบตเตอรี่ LFP ให้สมดุลที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานในบ้าน—ทำงานโดยไม่ต้องดูแลรักษา มีประสิทธิภาพสูง และมีอายุการใช้งานยาวนานเป็นสองเท่าของระบบตะกั่วกรด
การบริโภคพลังงานของครัวเรือนเป็นตัวกำหนดความจุของแบตเตอรี่ที่เหมาะสม บ้านเฉลี่ยในสหรัฐอเมริกาใช้ไฟฟ้า 25—35 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน แต่ความจุในการจัดเก็บที่ต้องการขึ้นอยู่กับเป้าหมายการใช้งาน:
| สถานการณ์การใช้งาน | ความจุที่แนะนำ | การใช้งานหลัก |
|---|---|---|
| สิ่งจำเป็นสำรอง | 5—10 กิโลวัตต์-ชั่วโมง | ตู้เย็น ไฟฟ้า อินเทอร์เน็ต |
| การเปลี่ยนผ่านพลังงานบางส่วน | 10—15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง | ความต้องการพลังงานในช่วงเย็น เครื่องปรับอากาศและระบบทำความร้อน |
| การจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์แบบเต็มรูปแบบ | 15+ กิโลวัตต์-ชั่วโมง | บ้านทั้งหลัง สำรองไฟได้หลายวัน |
ระบบลิเธียมไอออนเป็นที่นิยมเนื่องจากสามารถปรับขนาดได้และมีประสิทธิภาพสูง
ความจุของแบตเตอรี่ (กิโลวัตต์-ชั่วโมง) กำหนดระยะเวลาที่คุณสามารถใช้อุปกรณ์ได้ ในขณะที่อัตราการจ่ายพลังงาน (กิโลวัตต์) ระบุจำนวนอุปกรณ์ที่สามารถใช้งานพร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 5 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ที่มีกำลังขับ 5 กิโลวัตต์ สามารถจ่ายพลังงานแบบทันทีได้มากกว่าแบตเตอรี่ 10 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ที่ให้แรงขับ 3 กิโลวัตต์ ควรเลือกอัตราการคายประจุต่อเนื่องให้สอดคล้องกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานสูงสุด:
เพื่อกำหนดขนาดระบบอย่างแม่นยำ:
บ้านที่ใช้พลังงาน 30 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน โดยมีความต้องการสูงสุด 8 กิโลวัตต์ จะได้รับประโยชน์จากระบบที่มีแบตเตอรี่ขนาด 15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และผลิตไฟฟ้าได้ 10 กิโลวัตต์ ระบบแบบโมดูลาร์ช่วยให้สามารถขยายเพิ่มเติมในอนาคตเมื่อความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้น
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมแบตเตอรี่รวมแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งบนหลังคาและหน่วยจัดเก็บพลังงานสำหรับครัวเรือนไว้ด้วยกัน ทำให้ผู้คนสามารถเก็บพลังงานแสงแดดส่วนเกินไว้ใช้เองได้ แทนที่จะส่งพลังงานทั้งหมดกลับไปยังบริษัทไฟฟ้า ส่วนใหญ่การติดตั้งในปัจจุบันจะใช้แบตเตอรี่ LiFePO4 ร่วมกับอินเวอร์เตอร์แบบไฮบริดพิเศษที่สามารถจัดการงานทั้งสองอย่างพร้อมกัน อุปกรณ์เหล่านี้จะนำกระแสไฟฟ้าตรง (DC) จากแผงโซลาร์เซลล์มาแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) สำหรับใช้ในบ้านโดยทั่วไป ในขณะเดียวกันก็เก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่ การลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากกริดลงนั้นจะแตกต่างกันออกไปมาก ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย การศึกษาบางชิ้นระบุว่าเจ้าของบ้านอาจลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานภายนอกได้ตั้งแต่ร้อยละสี่สิบ ไปจนถึงร้อยละแปดสิบในช่วงเวลาที่ค่าไฟฟ้าสูงที่สุด แน่นอนว่าผลลัพธ์จริงๆ จะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในพื้นที่และคุณภาพของอุปกรณ์ด้วย
การติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งแต่ปี 2015 เป็นต้นมา โดยทั่วไปสามารถทำงานร่วมกับแบตเตอรี่ได้ดีเมื่อเชื่อมต่อผ่านระบบ AC coupling ซึ่งโดยพื้นฐานหมายถึงการเสียบแบตเตอรี่เข้ากับแผงไฟฟ้าหลักโดยตรง อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบรุ่นเก่าที่ใช้อินเวอร์เตอร์แบบสตริง การติดตั้งจะซับซ้อนกว่าเล็กน้อย เจ้าของบ้านอาจจำเป็นต้องติดตั้งอินเวอร์เตอร์เพิ่มเติมอีกตัว หรือเปลี่ยนไปใช้โมเดลไฮบริดรุ่นใหม่ที่สามารถจัดการการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ทั้งสองทิศทาง ข่าวดีคือ ส่วนใหญ่พบว่าการลงทุนนี้ให้ผลตอบแทนที่ค่อนข้างดี การศึกษาชี้ว่าประมาณครึ่งหนึ่งถึงสามในสี่ของต้นทุนจะได้รับคืนภายในระยะเวลาประมาณ 8 ถึง 12 ปี จากค่าไฟฟ้าที่ลดลงและการมีแหล่งจ่ายไฟสำรองในช่วงที่ไฟดับ ถือว่าไม่เลวเลยสำหรับการทำให้บ้านสามารถพึ่งพาตนเองได้มากขึ้น
เมื่อพูดถึงการตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกอย่างทำงานร่วมกันได้อย่างเหมาะสม มีสิ่งพื้นฐานบางประการที่ควรตรวจสอบก่อน สิ่งหนึ่งคือแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต้องสอดคล้องกัน โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 48 โวลต์ ซึ่งถือเป็นมาตรฐาน อีกทั้งค่ากำลังไฟฟ้าก็จำเป็นต้องสอดคล้องกันอย่างถูกต้องระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อมีการติดตั้งระบบแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 10 กิโลวัตต์ พร้อมกับระบบจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานได้ประมาณ 13.5 กิโลวัตต์-ชั่วโมง อินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสมในกรณีนี้ควรสามารถจัดการกับภาระงานได้ต่อเนื่องระหว่างเจ็ดถึงสิบกิโลวัตต์ โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไปหรือขัดข้อง ในปัจจุบันหลายคนนิยมใช้อินเวอร์เตอร์แบบไฮบริด เพราะสามารถทำหน้าที่หลายอย่างพร้อมกัน ทั้งการแปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า การควบคุมปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ และแม้แต่การสื่อสารกับโครงข่ายไฟฟ้าท้องถิ่นทั้งหมดจากอุปกรณ์เดียว นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานการสื่อสารแบบเปิด เช่น เทคโนโลยี CAN bus ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ จากผู้ผลิตหลากหลายรายสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่น แทนที่จะก่อให้เกิดปัญหาในภายหลัง
ครอบครัวหนึ่งได้ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 10 กิโลวัตต์ พร้อมหน่วยกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ 15 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และพบว่าการพึ่งพาไฟฟ้าจากกริดลดลงอย่างมาก เหลือเพียง 17% ต่อปี ในช่วงฤดูร้อนที่อากาศร้อนจัด พวกเขาสามารถกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินที่ผลิตได้ในช่วงเที่ยงวัน และนำมาใช้ในเวลาเย็นเมื่อเปิดเครื่องปรับอากาศ ซึ่งช่วยประหยัดค่าไฟได้ประมาณ 220 ดอลลาร์สหรัฐต่อเดือนจากค่าไฟอัตราพีคที่สูง ในช่วงฤดูหนาวก็มีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนเช่นกัน โดยการสำรองพลังงานในแบตเตอรี่ไว้ใช้กับความต้องการด้านการให้ความร้อนในตอนเช้า ทำให้ความสามารถในการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตเองเพิ่มขึ้นจากประมาณ 30% เป็นเกือบ 70% แพ็กเกจนี้มีค่าใช้จ่ายเริ่มต้น 18,000 ดอลลาร์สหรัฐ แต่ขณะนี้เริ่มคุ้มทุนแล้ว เนื่องจากการประหยัดค่าสาธารณูปโภคอย่างชาญฉลาด รวมถึงสิทธิประโยชน์ด้านภาษีระดับรัฐบาลกลางที่มีให้สำหรับการลงทุนด้านสิ่งแวดล้อมแบบนี้
ระบบแบตเตอรี่สำหรับบ้านมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นระหว่าง 10,000 ถึง 20,000 ดอลลาร์สหรัฐ ขึ้นอยู่กับความจุและเทคโนโลยี ราคาลดลง 40% ตั้งแต่ปี 2020 เนื่องจากความก้าวหน้าในการผลิตลิเธียมไอออนและการนำไปใช้งานที่เพิ่มขึ้น ภาษีเครดิตระดับรัฐบาลกลางและเงินอุดหนุนท้องถิ่นสามารถครอบคลุมได้ 30—50% ของค่าติดตั้งในหลายพื้นที่ ช่วยลดค่าใช้จ่ายสุทธิอย่างมีนัยสำคัญ
เจ้าของบ้านที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์พร้อมระบบกักเก็บพลังงานสามารถหลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าจากกริดในช่วงเวลาเรียกเก็บสูงสุดได้ 60—90% ทำให้ค่าไฟรายเดือนลดลง 100 ถึง 300 ดอลลาร์สหรัฐในพื้นที่ที่มีอัตราค่าไฟสูง โดยการเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงเวลากลางวันและใช้ในช่วงเย็นซึ่งมีอัตราค่าไฟแพงกว่า กลยุทธ์นี้เรียกว่า การเก็งกำไรด้านพลังงาน (energy arbitrage) ทำให้ครัวเรือนสามารถควบคุมค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ดียิ่งขึ้น
ระบบทั่วไปจะคืนทุนภายใน 7 ถึง 12 ปี ขึ้นอยู่กับ:
การศึกษาในปี 2024 พบว่า 68% ของผู้ที่เป็นเจ้าของแบตเตอรี่สามารถคืนทุนได้เร็วกว่าที่คาดไว้ โดยมาจากผลของการประหยัดเงินและการเพิ่มความมั่นคงในการใช้งานร่วมกัน
เจ้าของบ้านที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีอัตราค่าไฟฟ้าตามช่วงเวลา หรือระบบกริดไฟฟ้าที่ไม่เสถียร พบว่าการติดตั้งระบบเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ให้ผลตอบแทนทั้งในด้านการเงินและประโยชน์ใช้สอยในระยะยาว ประมาณ 72% ของผู้ที่ใช้งานระบบนี้มาประมาณสามปีกล่าวว่าพวกเขารู้สึกพึงพอใจ เนื่องจากค่าไฟรายเดือนคงที่ และไม่ต้องกังวลมากเมื่อไฟฟ้าดับ แน่นอนว่าเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น แบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตอาจทำให้สิ่งต่างๆ ดีขึ้นในอนาคต แต่ในตอนนี้คนส่วนใหญ่ก็ได้รับผลลัพธ์ที่ดีจากระบบที่ใช้ลิเธียมไอออน ระบบนี้ทำงานได้ดีพอในปัจจุบัน ที่จะช่วยให้ครัวเรือนลดการพึ่งพากริดไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้จ่ายเกินงบประมาณ