แบตเตอรี่ที่ใหม่กว่า (บนสุด) และการจัดการระบบที่ดีขึ้น เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเคลื่อนที่ (ด้านล่าง) มีส่วนช่วยในการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
เนื่องจากเชื้อเพลิงฟอสซิลนั้นหายากและมีราคาสูง กองทัพจึงมองหาทางเลือกอื่นนอกเหนือจากวิธีการจ่ายพลังงานให้กับฐานปฏิบัติการและยุทโธปกรณ์ของโรงละคร (TMD) ในปัจจุบัน มาดูกันว่าอุตสาหกรรมขับเคลื่อนนวัตกรรมในด้านนี้อย่างไร
“ตั้งแต่ปี 2544 ทหารและผู้รับเหมาของสหรัฐมากกว่า 3,000 นายในอิรักและอัฟกานิสถานเสียชีวิตหรือได้รับบาดเจ็บจากการโจมตีขบวนรถส่งเชื้อเพลิงและน้ำประปา” สถิติของกระทรวงกลาโหมกล่าว
อย่างไรก็ตาม การลดการใช้เชื้อเพลิงลง 10% ในระยะเวลาห้าปีจะช่วยชีวิตและสุขภาพของทหาร 35 นายจากขบวนรถขนส่งในช่วงเวลาเดียวกัน ข้อมูลนี้นำมาจากการศึกษาโดยบริษัทตรวจสอบบัญชี Deloitte ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2552 ในขณะนี้ ยังไม่มีข้อมูลสำหรับช่วงปี 2552-2557 เกี่ยวกับความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับน้ำประปาและแหล่งจ่ายเชื้อเพลิง
ก่อนหน้านี้ คาดว่ามีผู้ได้รับบาดเจ็บหรือเสียชีวิต 1 รายในขบวนรถน้ำมัน 24 ขบวนแต่ละขบวน ตัวอย่างเช่น ในปี 2550 เฉพาะในอิรักและอัฟกานิสถานเพียงแห่งเดียว กองทัพสหรัฐฯ ได้ดำเนินการขนส่งน้ำมันเชื้อเพลิง 6,030 ขบวน สิ่งนี้นำไปสู่ร่างกฎหมายใหม่ที่นำเสนอต่อวุฒิสภาในปีนี้ ซึ่งเป็นพระราชบัญญัติความมั่นคงด้านพลังงานของกระทรวงกลาโหม 2014 ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อช่วยให้ปฏิบัติการทางทหารมีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้นและพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยลง
เป้าหมายไม่ใช่เพียงเพื่อประหยัดเงินในงบประมาณของเพนตากอนเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความจำเป็นในขบวนรถเชื้อเพลิงและลดความเสี่ยงต่อบุคลากรทางทหารในท้ายที่สุด
ปัจจุบันกระทรวงกลาโหมสหรัฐเป็นผู้บริโภคเชื้อเพลิงรายใหญ่ที่สุดรายเดียว โดยต้องใช้น้ำมันประมาณ 90 ล้านบาร์เรลในราคาเกือบ 15 พันล้านดอลลาร์ต่อปี 75% ของจำนวนนี้ไปเพื่อสนองความต้องการของกองกำลังปฏิบัติการ และภายในปี 2568 มีการวางแผนที่จะเพิ่มขึ้น 11%
การทำงานร่วมกัน
ไม่เพียงแต่สหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่ให้ความสนใจอย่างจริงจัง ไม่เพียงแค่ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า "พลังงานอัจฉริยะ" ด้วย ในปี 2555 นาโต้ได้จัดตั้งคณะทำงานเพื่อระบุแนวทางแก้ไขปัญหาการประหยัดพลังงานที่มีแนวโน้มมากที่สุด และเริ่มโครงการข้ามชาติเพื่อประสานงาน นาโต้ยังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการรวมแนวคิดของพลังงานอัจฉริยะเข้ากับเอกสารที่กำหนดกลยุทธ์และมาตรฐานของพันธมิตร
หลังจากการประชุมในเดือนพฤษภาคม 2555 SENT (ทีมพลังงานอัจฉริยะ) ได้ก่อตั้งขึ้นและได้รับทุนภายใต้โครงการ NATO Science for Peace and Security กลุ่มนี้ได้รับการจัดการโดยศูนย์ความมั่นคงด้านพลังงานของลิทัวเนีย NATO และแผนกสิ่งแวดล้อมร่วมของกองทัพสวีเดน ทีมงานประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญจากแปดประเทศ รวมถึงหกพันธมิตร (แคนาดา เยอรมนี ลิทัวเนีย เนเธอร์แลนด์ สหราชอาณาจักร และสหรัฐอเมริกา) และพันธมิตรอีก 2 ราย (ออสเตรเลียและสวีเดน)
“เราต้องการให้ทหารและผู้บังคับบัญชาเข้าใจว่าการประหยัดพลังงานมีผลกระทบโดยตรงต่อความปลอดภัยและชีวิตของทหาร” ซูซาน มิคาเอลิส เจ้าหน้าที่ด้านพลังงานอัจฉริยะที่สำนักงานใหญ่ของ NATO กล่าว "มันช่วยเพิ่มทรัพยากรสำหรับภารกิจหลักของ NATO ซึ่งขณะนี้มุ่งเน้นไปที่การปกป้องขบวนเชื้อเพลิง"
เธอเสริมว่า SENT กำลังพิจารณาข้อตกลงมาตรฐานของ NATO เกี่ยวกับ “พลังงานอัจฉริยะ ซึ่งควรรวมถึงการติดตั้งมาตรวัดอัจฉริยะในค่ายทหารที่มีอยู่ การออกแบบทั่วไปของค่ายในอนาคต การฝึกอบรมและการมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญ การฝึกทั่วไปรวมอยู่ในการฝึกทหารทั่วไป และโครงการรางวัลสำหรับเจ้าหน้าที่ที่ประสบความสำเร็จในการลดการใช้เชื้อเพลิง”
ค่าโสหุ้ยเต็ม
กองทัพสหรัฐฯ และ NATO ได้ดำเนินการที่เรียกว่าการคำนวณต้นทุนเชื้อเพลิงแบบแบกภาระเต็มที่ (Full Loaded cost of Fuel - FBCF) ซึ่งคำนึงถึงปัจจัยการปฏิบัติงานทั้งหมดในห่วงโซ่อุปทานพลังงาน ซึ่งรวมถึงการขนส่ง โครงสร้างพื้นฐาน ทรัพยากรบุคคล การบำรุงรักษา ความปลอดภัย และการจัดเก็บพลังงาน
ดังนั้น เชื้อเพลิงหนึ่งแกลลอน (3.785 ลิตร) ที่มีราคาสูงถึง 3.50 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อแกลลอน (77 เซนต์ต่อลิตร) ในบ่อน้ำของสหรัฐฯ (77 เซนต์ต่อลิตร) สามารถเข้าถึงมากกว่า 100 ดอลลาร์ต่อแกลลอน ($ 22 ต่อลิตร) หลังจากส่งไปยัง แนวหน้าไปทางตะวันออกเฉียงเหนือของอัฟกานิสถาน
จากการคำนวณเหล่านี้ แหล่งพลังงานทางเลือกและโซลูชันพลังงานอัจฉริยะ ซึ่งไม่สามารถแข่งขันทางการเงินในชีวิตประจำวันได้เนื่องจากต้นทุนเงินทุนเริ่มต้นที่สูง มีความสมเหตุสมผลมากขึ้นในสนามรบ
ดั๊ก มอร์เฮด ประธานบริษัท Earl Energy กล่าวว่า "ตามจริงแล้ว เมื่อคุณเริ่มจ่าย 15 ดอลลาร์ต่อแกลลอน เทคโนโลยีใหม่จำนวนมากก็สมเหตุสมผล"
แท้จริงแล้ว หากระบบกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานสำรองรวมกันนั้นไม่ประหยัดสำหรับบ้านและชีวิตประจำวัน ก็ถือว่ามีค่ามากเมื่อนำไปใช้ในกองทัพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณดูส่วนประกอบทั้งหมดใน FBCF
ในเดือนมิถุนายน 2013 ที่การฝึก NATO Capable Logistician 2013 ในสโลวาเกีย กองทัพดัตช์ได้สาธิตเต็นท์ที่คลุมด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ กองทัพได้ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 480 ตารางเมตรในเมืองมาซาร์-อี-ชาริฟในอัฟกานิสถาน ซึ่งปัจจุบันผลิตไฟฟ้าได้ 200 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง พันโทฮาร์ม เรเนส ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานในกองทัพดัตช์ กล่าวว่า "การลงทุนได้ผลดีแล้ว"
ตามเทรนด์
กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ เป็นเจ้าภาพจัดการแข่งขัน Defense Energy Technology Challenge (DETC) ประจำปี เพื่อติดตามแนวโน้มด้านพลังงานอัจฉริยะล่าสุดและเลือกสิ่งที่สามารถก้าวไปข้างหน้าเพื่อช่วยให้กองทัพลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้อย่างมาก เพนตากอนได้จัดสรรเงิน 9 พันล้านดอลลาร์สำหรับโครงการประหยัดพลังงานสำหรับปี 2556-2560
ในเดือนพฤศจิกายน 2013 Sierra Energy พร้อมโรงไฟฟ้า FastOx ได้รับเลือกให้เป็นผู้ชนะการแข่งขัน DETC 2013 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการประชุมด้านพลังงานป้องกันประเทศประจำปี
Mike Hart ประธานของ Sierra Energy กล่าวว่า "กองทัพสหรัฐมีหน่วยงานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการจัดการขยะและลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล เนื่องจากทำให้มีความเสี่ยงในเชิงกลยุทธ์ โซลูชันที่สามารถผลิตพลังงานได้เองมีผลกระทบอย่างมากในหลายๆ ด้าน รวมถึงความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น ความเป็นอิสระ และความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม"
“เทคโนโลยีของเสียเป็นเชื้อเพลิงของเราได้รับการระบุว่าเป็นเทคโนโลยีหลักในปี 2552 ดังนั้นศูนย์ทดสอบพลังงานทดแทนของกระทรวงกลาโหมจึงจัดลำดับความสำคัญของเทคโนโลยี ในบางกรณี เมื่อประมวลผลของเสีย 10 ตัน เราสามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 500 kWh โดยไม่กระทบต่อการจ่ายไฟ"
โรงงาน FastOx จาก Sierra Energy
ตะกรันที่ไม่ชะล้าง
สรุปเทคโนโลยีนี้ ออกซิเจนและไอน้ำถูกฉีดเข้าไป ทำให้ของเสียร้อนถึง 2200 ° C (ไม่มีการเผาไหม้) นี้จะช่วยให้วัสดุใด ๆ ที่จะใช้ตราบเท่าที่มีคาร์บอน โลหะที่เหลือ เถ้าหรือสารอนินทรีย์จะถูกหลอมเป็นของเหลว ซึ่งถูกระบายออกไปที่ด้านล่าง เพื่อให้สามารถนำโลหะกลับคืนมาได้ส่วนที่เหลือออกมาเป็นตะกรันที่ไม่มีการชะล้างซึ่งสามารถใช้สำหรับการปูผิวทางได้ ก๊าซที่สร้างขึ้นทั้งสอง (คาร์บอนมอนอกไซด์ 70% และไฮโดรเจน 30%) จะถูกส่งไปยังเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งจะปล่อยความร้อนและน้ำเท่านั้น
“ระบบโมดูลาร์นี้สามารถทิ้งในพื้นที่ใดก็ได้” ฮาร์ตกล่าว ขณะนี้ระบบกำลังได้รับการปรับปรุงให้บรรจุในคอนเทนเนอร์ ISO มาตรฐานหกถึงเจ็ดรายการเพื่อการปรับใช้ที่รวดเร็วและง่ายดาย
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงน่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีในการเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลในภาคสนาม โดยเฉพาะในหน่วยที่มีขนาดเล็กกว่า สถาบันเทคโนโลยีเคมีแห่งเยอรมนี Fraunhofer กำลังพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบพกพาสำหรับกองทัพเยอรมันที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 2 กิโลวัตต์แบบเงียบๆ ระบบใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน
อย่างไรก็ตาม Chris Andrews ผู้จัดการโครงการของ Eniquest บริษัทผลิตไฟฟ้าอิสระของออสเตรเลียให้ความเห็นเกี่ยวกับความสนใจอย่างกว้างขวางในระบบเชื้อเพลิงทางเลือกและการใช้พลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น: ความแรงและความสามารถในการคาดการณ์ของอุปทานมีมากกว่าประโยชน์ของการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล"
Eniquest จัดหาเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบเงียบและสถานีจ่ายไฟ AC และ DC ให้แก่กองทัพอัฟกัน แอนดรูว์กล่าวว่า "การปรับปรุงเทคโนโลยี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการจัดเก็บพลังงาน/เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่สามารถแข่งขันกับพลังงานจำเพาะเชื้อเพลิงฟอสซิล จะมีความสำคัญในการเลิกใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการใช้งานทางทหาร"
เป้าหมายทันที
แม้ว่าการมุ่งเน้นอาจอยู่ที่การยุติการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในระยะปานกลางถึงระยะยาว เป้าหมายในทันทีคือการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลลงอย่างมากด้วยวิธีการที่หลากหลาย
แนวทางหนึ่งคือการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วในโรงภาพยนตร์ Earl Energy เพิ่งได้รับสัญญากับกระทรวงกลาโหมสำหรับโครงการ Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS) ซึ่งอาจนำไปสู่การซื้อเครื่อง FlexGen ประมาณ 50 เครื่อง เทคโนโลยีระบบก่อนหน้านี้ถูกนำมาใช้โดยนาวิกโยธินซึ่งทดสอบต้นแบบขนาด 6 กิโลวัตต์ที่ใช้งานได้ในปี 2553 จากนั้นได้มีการประกาศว่าเทคโนโลยีนี้จะช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงในสนามรบได้มากกว่า 80%
ในระหว่างการทดสอบในอัฟกานิสถาน ระบบ Earl Energy FlexGen อนุญาตให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานสามถึงหกชั่วโมงต่อวันแทนที่จะเป็น 24/7
“มันเป็นภาพสะท้อนของการผลิตพลังงานที่ไร้ประสิทธิภาพในสนามรบซึ่งขณะนี้ตรงกับเทคโนโลยีทั้งหมดที่เรามี” มอร์เฮดกล่าว “กริดได้รับการปรับแต่งสำหรับการผลิตไฟฟ้าระดับสูงสุด เนื่องจากกองทัพไม่ควรปล่อยให้ขาดพลังที่มีอยู่เพื่อรองรับการปฏิบัติการของพวกเขา และน่าเสียดายเช่นเดียวกันกับระบบเช่นเครื่องกำเนิด พวกเขาทำงานในพื้นที่ปฏิบัติการนี้ตลอดเวลา 365 วันต่อปี ไม่ว่าพวกเขาต้องการพลังงานหรือไม่ก็ตาม ก็เหมือนรถที่คุณไม่เคยดับเครื่อง แม้ว่าคุณจะไม่ได้ใช้งานก็ตาม"
ระบบไฮบริดของ FlexGen ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลอัตโนมัติที่มีความสามารถในการสตาร์ท-สต็อป ซึ่งรวมกับแหล่งพลังงานหมุนเวียนและอุปกรณ์กักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพ และเมื่อมีกำลังมากเกินไป เครื่องจะชาร์จแบตเตอรี่ หากชาร์จแบตเตอรี่เพียงพอเพื่อรองรับการใช้ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะปิดตัวลงในระหว่างการทดสอบในอัฟกานิสถาน ระบบอนุญาตให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานเป็นเวลาสามถึงหกชั่วโมงต่อวันโดยมีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดยเฉลี่ยมากกว่า 50%
ปัจจุบัน Earl Energy เป็นผู้รับเหมาหลักสำหรับนาวิกโยธินและกำลังพัฒนาระบบพลังงานแบบพกพาขนาด 10 กิโลวัตต์รุ่นต่อไป บริษัทขายระบบทดสอบ 12 ระบบ; ในอนาคต สัญญาใหม่จะจัดซื้อระบบ FlexGen ได้มากถึง 50 ระบบ
อุปทานพลังงานดีขึ้น
กระทรวงกลาโหมของอังกฤษมี Power FOB ซึ่งเป็นระบบจัดเก็บและจัดการพลังงานอัจฉริยะที่ช่วยให้สามารถใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนและเทคโนโลยีประหยัดพลังงานได้ ระบบช่วยให้คุณประหยัดเชื้อเพลิงได้มากถึง 30% เนื่องจากการสะสมของพลังงานที่เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและแผงโซลาร์เซลล์ และแจกจ่ายให้กับผู้บริโภคที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม
เทคโนโลยีทั้งหมดเหล่านี้อาศัยโซลูชันแบตเตอรี่ขั้นสูงสำหรับการจัดเก็บพลังงาน ในกรณีนี้ แหล่งพลังงานหมุนเวียนสามารถนำไปใช้ได้จริง
มอร์เฮดกล่าวเสริม: “ความต้องการกิโลวัตต์-ชั่วโมงรายวันของทหารเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากเขาบรรทุกผู้ใช้พลังงานได้มากกว่าที่เคยเป็นมา ทหารสมัยใหม่ต้องการพลังงานมากกว่า 15 ปีที่แล้วถึง 10 เท่า"
บริษัท Lincad ของอังกฤษผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบอัจฉริยะ (LIPS) รุ่น LIPS 5 ประสบความสำเร็จสูงสุดในแคตตาล็อกของบริษัท มากกว่า 17,500 หน่วยได้ถูกส่งมอบให้กับกระทรวงกลาโหมอังกฤษและลูกค้ารายอื่นๆ ทั่วโลก ในฐานะผู้บริหารของบริษัทคนหนึ่งให้ความเห็นว่า: “แบตเตอรี่ LIPS ตัวแรกเปิดตัวในปี 2000 โดยมีน้ำหนักประมาณ 3.5 กก. และมีความจุ 12 Ah LIPS 10 ใหม่ล่าสุดมีน้ำหนักเท่าเดิม แต่มีความจุ 23 Ah ช่วยลดภาระด้านลอจิสติกส์ของทหารได้อย่างมาก"
นอกจากการจัดหาแบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้ที่ทนทานแล้ว Lincad ยังผลิตสายผลิตภัณฑ์เครื่องชาร์จแบตเตอรี่อีกด้วย โฆษกของบริษัทกล่าวว่า "ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว และด้วยเหตุนี้ โซลูชัน Solar Charger และ Power Scavenger จาก Lincad จึงเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีความจำเป็นในการชาร์จมือถือจากรถยนต์ขณะขับรถ ยานพาหนะเหล่านี้สร้างพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่แล้ว และมีการใช้ในเครื่องชาร์จรถยนต์ Lincad DC การถือกำเนิดขึ้นของเครื่องชาร์จเหล่านี้หมายความว่าผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องพกแบตเตอรี่จำนวนมาก"
บางครั้งทหารพกแบตเตอรี่ที่ต้องชาร์จใหม่ได้มากถึง 10 กก. และความจุของแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และโซลูชันการชาร์จที่ยืดหยุ่นช่วยลดความจำเป็นในการกลับไปที่ฐาน ซึ่งอาจส่งผลในเชิงบวกต่อการปฏิบัติตามภารกิจการรบ