รายงานจาก StartUs Insights บริษัทข่าวกรองด้านนวัตกรรมจากออสเตรีย เกี่ยวกับการวิจัยเชิงลึกในกลุ่มอุตสาหกรรมสตาร์ทอัพและบริษัทที่มีการเติบโตด้านพลังงานทดแทนกว่า 5,152 ราย ผลการวิจัยเผยให้เห็นถึงนวัตกรรมด้านข้อมูลที่ช่วยปรับปรุงการตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ รวมถึงเทคโนโลยีเกิดใหม่ในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียนที่ทำให้เห็นถึงภาพรวมของแนวโน้มและนวัตกรรมพลังงานหมุนเวียน 10 อันดับแรก ที่ส่งผลกระทบต่อบริษัทพลังงานหมุนเวียนทั่วโลก
ข้อมูลจากงานวิจัยแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มพลังงานหมุนเวียน 10 อันดับแรกที่จะส่งผลกระทบต่อบริษัทต่าง ๆ ในปี ค.ศ. 2022 อาทิ นวัตกรรมแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูงมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีที่ให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น การใช้บิ๊กดาต้าและ AI เข้ามาช่วยในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน เช่น การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และการจัดการที่ชาญฉลาด ระบบจัดเก็บพลังงานแบบกระจาย (DESS) ให้ความยืดหยุ่นและเสถียรภาพในการผลิตพลังงานหมุนเวียน เทคโนโลยีการรวมกริดทำให้กริดมีเสถียรภาพด้วยการควบคุมการสูญเสียการส่งสัญญาณ ส่งผลให้มีการใช้แหล่งพลังงานนอกระบบอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น พลังงานลมและพลังน้ำ ซึ่งอยู่ห่างจากจุดที่ต้องใช้พลังงาน โดยทางอ้อมไฮโดรเจนสีเขียวจะกักเก็บพลังงานที่ได้รับจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ และยังอำนวยความสะดวกในการใช้พลังงานไฟฟ้าอีกด้วย
ด้านพลังงานชีวภาพยังคงเป็นเทรนด์ที่ได้รับความนิยมเนื่องจากการพัฒนาที่สามารถทำได้ด้วยแนวทางที่หลากหลาย บล็อกเชนจะเข้ามามีส่วนร่วมในภาคพลังงานหมุนเวียนในด้านการรักษาความปลอดภัย ตลอดจนวิทยาการหุ่นยนต์จะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง เพื่อทำให้พลังงานหมุนเวียนเข้าสู่ระบบอัตโนมัติ รวมถึงการใช้เทคโนโลยีอื่น ๆ
10 อันดับแนวโน้มพลังงานหมุนเวียนในปี 2022
1. แผงโซล่าเซลล์ขั้นสูง (Advanced Photovoltaics: PV )
บริษัทพลังงานแสงอาทิตย์พัฒนาระบบ PV ที่สามารถติดตั้งได้สะดวกมากขึ้นในทุกสภาพแวดล้อม ในขณะที่ช่วยลดพื้นที่ในการติดตั้งลง ซึ่งเป็นผลมาจากการพัฒนา PV, Floatovoltaics และAgrivoltaics ที่ผสานรวมเข้าด้วยกัน
นอกจากนี้ สตาร์ทอัพยังพัฒนาเซลล์แบบฟิล์มบางเพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์มีความยืดหยุ่น คุ้มทุน น้ำหนักเบา และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ PV โดยเริ่มมีการคิดค้นเทคโนโลยี ด้วยนวัตกรรมวัสดุ PV เพื่อรวบรวมพลังงานแสดงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปแบบของกระจกและเลนส์ได้ เช่น การใช้เซลแสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ (Perovskite) ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานได้หลายเท่า
นวัตกรรมเหล่านี้ถูกพัฒนาควบคู่ไปกับการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดและผลผลิตสูงขึ้น อีกทั้งโซลูชั่นเหล่านี้ยังร่วมกันส่งเสริมความยั่งยืนผ่านการรีไซเคิล การใช้ทรัพยากรน้อยที่สุดและการใช้วัสดุทางเลือก
2. ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และบิ๊กดาต้า (Big Data)
กริดเป็นระบบโครงสร้างพื้นที่ฐานที่ซับซ้อน และต้องการการตัดสินใจที่รวดเร็วในแบบเรียลไทม์ ซึ่งข้อมูลจากบิ๊กดาต้า และอัลกอริทึมของ AI สามารถตอบสนอง วิเคราะห์และจัดการกริดได้อย่างรวดเร็ว
นอกเหนือจากการวิเคราะห์และการจัดการกริด แอพลิเคชั่น AI ในภาคพลังงานหมุนเวียนยังสามารถวิเคราะห์ คาดการณ์การใช้พลังงาน และช่วยในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของแหล่งพลังงานงานหมุนเวียน แอปพลิเคชั่นด้านพลังงานยังสามารถคาดการณ์ปริมาณพลังงานของกริด กำหนดราคาและดำเนินการซื้อขายได้ตามเวลาโดยอัตโนมัติ
ด้านนวัตกรรมในคราวด์คอมพิวติ้งและโรงไฟฟ้าเสมือน (VPP) ช่วยเข้ามาสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าให้เพียงพอต่อการบริโภคตามที่คาดการณ์ไว้
นอกจากนี้ สตาร์ทอัพยังใช้การวิเคราะห์ข้อมูล (Data Analytics) และ Machine Learning สำหรับการออกแบบแบบจำลองพลังงานหมุนเวียนและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ
3. ระบบจัดเก็บพลังงานแบบกระจาย (Distributed Energy Storage Systems: DESS)
DESS กำหนดการผลิตและการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนเพื่อเอาชนะความผิดปกติในการผลิต ตามข้อกำหนดด้านเศรษฐกิจและข้อกำหนดอื่น ๆ สตาร์ทอัพมีแบตเตอรี่และโซลูชั่นไร้แบตเตอรี่ที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่เหลว ใช้พลังงานต่ำและสม่ำเสมอ ในขณะที่แบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตมีน้ำหนักเบาและมีความหนาแน่นของพลังงานสูง สำหรับการใช้งานที่ต้องการพลังงานจำนวนมาก ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก็ใช้ตัวเก็บประจุและตัวเก็บประจุยิ่งยวด
เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการคายประจุ ความปลอดภัย และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม จึงมีการคิดค้นทางเลือกในการจัดเก็บแบบไม่ใช้แบตเตอรี่ เช่น เทคโนโลยีสูบน้ำ (Pumped hydro) และเทคโนโลยีอากาศอัด (Compressed Air) ในทางกลับกัน พลังงานส่วนเกินจะถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น เช่น ความร้อนหรือมีเทนสำหรับการจัดเก็บและการแปลงสภาพผ่านเทคโนโลยี Power-to-X (P2X)
4. พลังน้ำ (Hydro Power)
พลังงานน้ำคือ พลังงานที่ได้มาจากการเคลื่อนที่ของน้ำ พลังงานน้ำสามารถคาดการณ์ได้ไม่เหมือนกับแสงอาทิตย์และลม ดังนั้น จึงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ เช่นเดียวกับพลังงานจากมหาสมุทรที่ควบคุมจากกระแสน้ำและคลื่นให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงในขณะที่ลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานแบบเดิม
นวัตกรรมในแหล่งพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่เครื่องแปลงพลังงานและการปรับปรุงส่วนประกอบเพื่อการเก็บเกี่ยวพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ภายในพลังน้ำ เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและเขื่อนกั้นน้ำทำให้เกิดพลังงานแบบกระจายอำนาจ การแปลงพลังงานความร้อนจากมหาสมุทร (OETC) ใช้ประโยชน์จากพลังงานผ่านการไล่ระดับความร้อนที่สร้างขึ้นระหว่างพื้นผิวและน้ำลึก มีบริษัทสตาร์ทอัพเพียงไม่กี่รายที่เปลี่ยนความลาดชันของความเค็มที่เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของแรงดันออสโมติกระหว่างน้ำทะเลและแม่น้ำสามารถแปลงให้เป็นพลังงานที่ใช้งานได้
5. พลังงานลม (Wind Energy)
แม้จะเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่เก่าแก่ที่สุด แต่ธรรมชาติของภาคพลังงานลมที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วทำให้เป็นหนึ่งในแนวโน้มหลัก สตาร์ทอัพกำลังคิดค้นกังหันลมนอกชายฝั่งและในอากาศเพื่อลดความต้องการพลังงานลมบนบก นวัตกรรมในสาขานี้มักจะรวมเข้ากับแหล่งพลังงานอื่น ๆ เช่น กังหันลมแบบลอยน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการออกแบบใบพัดตามหลักอากาศพลศาสตร์ สตาร์ทอัพยังพัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและกังหันที่มีประสิทธิภาพสำหรับการแปลงพลังงานสูง การพัฒนาวัสดุใบพัดของกังหันลมให้ตอบโจทย์ความยั่งยืนเป็นหนึ่งในความท้าทายที่อุตสาหกรรมต้องเผชิญในปัจจุบัน เพื่อแก้ไขปัญหานี้สตาร์ทอัพกำลังสร้างเทคโนโลยีไร้ใบพัดและวัสดุเทอร์โมพลาสติกเพื่อผลิตใบพัดกังหันลมที่รีไซเคิลได้
6. พลังงานชีวภาพ (Bioenergy)
พลังงานชีวภาพเป็นพลังงานหมุนเวียนชนิดหนึ่งที่ได้มาจากแหล่งชีวมวล เชื้อเพลิงชีวภาพเหลวที่มีคุณภาพเทียบเท่าน้ำมันเบนซินจะถูกผสมโดยตรงเพื่อใช้ในยานยนต์ เพื่อให้บรรลุคุณภาพนี้ บริษัทต่าง ๆ ได้ปรับปรุงกระบวนการเชื้อเพลิงชีวภาพและเทคนิคการอัพเกรด กระบวนการแปลงเชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่ เช่น ไฮโดรเทอร์มอลเหลว (HTL) ไพโรไลซิส เทคโนโลยีพลาสมา การทำให้เป็นผงและการแปรสภาพเป็นแก๊ส ใช้การแปลงความร้อนเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพ
นอกจากนี้ เทคนิคการอัปเกรด เช่น การแยกสารด้วยความเย็น ไฮเดรต ในแหล่งกำเนิดและเมมเบรน ใช้สำหรับกำจัดปริมาณกำมะถันและไนโตรเจน ในทำนองเดียวกัน กระบวนการหมักทำให้เกิดไบโอเอทานอลซึ่งง่ายต่อการผสมกับน้ำมันเบนซินโดยตรง การหมักยังมีความสามารถในการแปลงของเสีย เมล็ดพืช อาหารและพืช ให้เป็นเอทานอลชีวภาพ ซึ่งทำให้สามารถใช้วิธีการและวัตถุดิบได้หลากหลาย แต่วัสดุตั้งต้นที่มีพลังงานหนาแน่นทำให้ได้คุณภาพเชื้อเพลิงที่เหมาะสมที่สุด ด้วยเหตุนี้ บริษัทสตาร์ทอัพและบริษัทขนาดใหญ่ จึงพิจารณาวัตถุดิบจากสาหร่ายและสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อใช้ในกระบวนการแปลงดังกล่าว
7. การรวมกริด (Grid Integration)
เทคโนโลยีการรวมกริดส่วนใหญ่รวมถึงการส่ง การกระจาย และการรักษาเสถียรภาพของพลังงานหมุนเวียน การขยายขนาดการผลิตพลังงานหมุนเวียนแบบผันแปรมักจะห่างไกลจากจุดที่ต้องใช้พลังงาน ซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสียการส่งและการกระจายเพื่อเอาชนะสิ่งนี้ เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์แบบกริดที่ประหยัดพลังงาน เช่น แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) และเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ถูกนำมาใช้ ความท้าทายของความผันผวนของความถี่และแรงดันไฟฟ้าอันเนื่องมาจากการผลิตพลังงานหมุนเวียนแบบแปรผันได้รับการแก้ไขโดยใช้โซลูชันที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์
แม้จะมีเทคโนโลยีเหล่านี้ การรักษาเสถียรภาพของกริดก็เป็นความท้าทายอย่างมาก เนื่องจากการใช้พลังงานเป็นช่วง ๆ ยานพาหนะสู่กริด (V2G) เทคโนโลยีช่วยเพิ่มเสถียรภาพของกริดในช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูงสุด ในขณะที่โซลูชันกริดสู่รถยนต์ (G2V) ใช้ประโยชน์จากยานพาหนะเป็นหน่วยจัดเก็บ ส่งผลให้ทั้งอุตสาหกรรมพลังงานและการขนส่งได้รับประโยชน์
8. ไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen)
ก๊าซไฮโดรเจนมีความหนาแน่นพลังงานสูงสุดของเชื้อเพลิงทั้งหมดและปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ใกล้ศูนย์ (GHG) อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ได้มาจากแหล่งที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ในรูปของไฮโดรเจนสีเทาและสีน้ำตาล ในทศวรรษที่ผ่านมา การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนและเซลล์เชื้อเพลิงได้ผลักดันให้เปลี่ยนไปใช้ไฮโดรเจนสีเขียว ซึ่งแม้จะเป็นพลังงานที่สะอาดกว่า แต่ยังมีอุปสรรคและปัญหาประสิทธิภาพด้านการแปลงพลังงานที่ยังผลิตได้ในปริมาณที่ต่ำ และยังมีความท้าทายในการขนส่ง ด้วยเหตุผลเหล่านี้ การพัฒนาไฮโดรเจนสีเขียวจึงมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงการจัดเก็บ การขนส่ง และการกระจายไฮโดรเจน
9. วิทยาการหุ่นยนต์ขั้นสูง (Advanced Robotics)
ประสิทธิภาพการผลิตและกระบวนการผลิตพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเป็นอุปสรรคสำคัญในการควบคุมพลังงานหมุนเวียน วิทยาการหุ่นยนต์สามารถเข้ามาช่วยให้เกิดความแม่นยำและการใช้ทรัพยากรอย่างเหมาะสม เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์ปรับทิศทางตัวเองอัตโนมัติเพื่อเพิ่มการแปลงพลังงานให้สูงสุด ระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์ยังช่วยเร่งกระบวนการบำรุงรักษา ในขณะที่ลดความจำเป็นในการทำงานของมนุษย์ การตรวจสอบด้วยโดรนและการทำงานอัตโนมัติและการบำรุงรักษา (O&M) ที่ใช้หุ่นยนต์เป็นฐานรองรับการทำงานซ้ำ ๆ ที่เป็นอันตราย ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพการทำงาน
ตัวอย่างที่ใช้ในปัจจุบันคือการใช้ข้อมูลจากโดรน ซึ่งอิงจากการสร้างภาพอัลตราโซนิกแบบค่อยเป็นค่อยไปเพื่อตรวจจับความเสียหายภายในหรือภายนอกของกังหันลมขนาดใหญ่อย่างเร่งด่วนได้ โดรนยังช่วยให้สามารถสร้างไซต์จำลองเสมือนจริงในรูปแบบดิจิทัล พร้อมแผนที่ 3 มิติ ผ่านการคำนวณข้อมูลภาพและระดับความสูง
10. บล็อคเชน (Blockchain)
สตาร์ทอัพด้านพลังงานใช้เทคโนโลยีบล็อคเชนเพื่อพัฒนาธุรกรรมที่เชื่อถือได้ในภาคพลังงานหมุนเวียน ตัวอย่างเช่น สัญญาอัจฉริยะทำให้การซื้อขายไฟฟ้าแบบ Peer-to-Peer ล่วงหน้า สำหรับพลังงานทรานส์แอคทีฟ กริดมีความเสี่ยงต่อภัยคุกคามทางไซเบอร์และบล็อคเชนถูกใช้เพื่อเข้ารหัสข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานกริดและการตรวจสอบ ด้วยการเข้ารหัสข้อมูล บล็อคเชนช่วยอำนวยความสะดวกในการทำธุรกรรมทางดิจิทัล ผู้ให้บริการพลังงานหมุนเวียนยังใช้ประโยชน์จากบล็อคเชนเพื่อติดตามห่วงโซ่การดูแลวัสดุกริด นอกจากนี้ยังช่วยให้หน่วยงานกำกับดูแลสามารถเข้าถึงข้อมูลเพื่อการปฏิบัติตามกฎระเบียบได้อย่างง่ายดาย
| ข้อมูลที่คุณอาจสนใจ |
ที่มา: Top 10 Renewable Energy Trends & Innovations in 2022
www.startus-insights.com/innovators-guide/top-10-renewable-energy-trends-2022/