1. Общ преглед
Технологията за съхранение на енергия може да бъде категоризирана най-общо като физическо съхранение и химическо съхранение. Физическото съхранение включва технологии като помпено-хидравлично съхранение, съхранение на сгъстен въздух, съхранение на маховик, гравитационно съхранение и съхранение на фазово преобразуване. Химическото съхранение включва литиево-йонни батерии, проточни батерии, натриево-йонни батерии и технологии за съхранение на водород (амоняк).
Новите технологии за съхранение на енергия се отнасят до технологии за съхранение, които произвеждат предимно електрическа енергия, с изключение на помпено-помпените водноелектрически централи. В сравнение с помпено-помпените водноелектрически централи, новите технологии за съхранение на енергия предлагат гъвкаво разполагане, кратки срокове за изграждане, бърза реакция и разнообразни функционални характеристики.
Новите технологии за съхранение на енергия се прилагат широко в различни сектори на енергийната система, променяйки дълбоко експлоатационните характеристики на традиционните енергийни системи. Те са се превърнали в незаменими съоръжения за безопасната, стабилна и икономична работа на енергийните системи.
2. Съхранение на механична енергия
Механичното съхранение на енергия включва главно съхранение на енергия от сгъстен въздух и съхранение на енергия от маховик.
Съхранение на енергия от сгъстен въздух (CAES): CAES използва излишната електроенергия по време на периоди с ниско търсене, за да компресира въздух, който се съхранява и по-късно се освобождава по време на пикови периоди на търсене, за да генерира енергия чрез задвижване на газова турбина. CAES е подходящ за мащабни приложения, като например вятърни паркове, поради възможностите си за намаляване на пиковите натоварвания, но изисква специфични географски условия.
Съхранение на енергия от маховика: Този метод използва електрическа енергия за ускоряване на ротор, поставен във вакуум, преобразувайки електрическата енергия в кинетична енергия за съхранение. Съхранението на енергия от маховика се характеризира с кратка продължителност на разреждане и по-малки капацитети, което го прави идеално за приложения като непрекъсваеми захранвания (UPS) и регулиране на честотата. Въпреки това, енергийната му плътност е относително ниска, поддържайки мощност само за няколко секунди до минути.
3. Електрохимично съхранение на енергия
Електрохимичното съхранение на енергия е важна област, която включва различни видове батерии:
Литиево-йонни батерии: Най-зрялата и широко използвана технология за електрохимично съхранение, която в момента е в мащабно производство и има най-бърз растеж и най-висок пазарен дял.
Оловно-киселинни батерии: Тези батерии имат електроди, изработени предимно от олово и неговите оксиди с електролит от сярна киселина. Те са зряла технология със стабилна производителност, но страдат от дълго време за зареждане, високо замърсяване и кратък живот.
Проточни батерии: Все още в етап на демонстрационно приложение, проточните батерии могат да бъдат категоризирани въз основа на техните електролитни системи като ванадиеви редокс проточни батерии, цинково-железни проточни батерии, цинково-бромни проточни батерии и желязо-хромови проточни батерии. Ванадиевите редокс проточни батерии са най-комерсиализираните, докато останалите все още се ускоряват към индустриализация.
Натриево-йонни батерии: Тези батерии използват интеркалация и деинтеркалация на натриеви йони между анода и катода за зареждане и разреждане. Технологията на натриево-йонните батерии все още е експериментална и е в процес на допълнителни изследвания и тестове.
4. Съхранение на електромагнитна енергия
Електромагнитното съхранение на енергия включва свръхпроводящо магнитно съхранение на енергия (SMES) и съхранение на енергия със суперкондензатор, подходящо за приложения, изискващи бързо разреждане и висока мощност.
Свръхпроводящо магнитно съхранение на енергия (SMES): Съхранява електрическа енергия в магнитно поле с възможности за бързо зареждане/разреждане и висока плътност на мощността. Въпреки наличието на търговски нискотемпературни и високотемпературни SMES продукти, тяхното приложение в електрическите мрежи остава ограничено поради високата цена и сложната поддръжка на свръхпроводящите материали, което ги държи в експериментална фаза.
Суперкондензатори: Съхраняват електрическа енергия, използвайки електростатични принципи, с ниско напрежение, издържано от диелектричния материал. Следователно, суперкондензаторите имат ограничен капацитет за съхранение на енергия, ниска енергийна плътност и високи инвестиционни разходи.
5. Съхранение на химическа енергия
Химичното съхранение на енергия се отнася главно до технологиите за съхранение на водород. Те преобразуват периодично или излишно електричество във водород чрез електролиза за съхранение, който може да се преобразува обратно в електрическа енергия с помощта на горивни клетки или други устройства за генериране, когато е необходимо.
Според „Изследване на пътищата за развитие на станции за намаляване на пиковите натоварвания при съхранение на водородна енергия“ на Polaris, настоящата ефективност на производството на енергия от водородни горивни клетки е около 45%. Като се имат предвид загубите на енергия по време на електролизата на водата, общата ефективност на системата за производство на енергия от съхранение на водород е приблизително 35%. Подобряването на ефективността на преобразуване на енергия е критично предизвикателство и мащабното индустриално развитие на съхранението на водородна енергия изисква значително време.
