1. Pregled
Tehnologija skladištenja energije može se grubo podijeliti na fizičko skladištenje i hemijsko skladištenje. Fizičko skladištenje uključuje tehnologije kao što su pumpane hidroelektrane, skladištenje komprimovanim zrakom, skladištenje zamajcem, gravitacijsko skladištenje i skladištenje promjenom faze. Hemijsko skladištenje uključuje litijum-jonske baterije, protočne baterije, natrijum-jonske baterije i tehnologije skladištenja vodonika (amonijaka).
Nove tehnologije skladištenja energije odnose se na tehnologije skladištenja koje prvenstveno proizvode električnu energiju, isključujući reverzibilne hidroelektrane. U poređenju sa reverzibilnim hidroelektranama, nove tehnologije skladištenja energije nude fleksibilno lociranje, kratke periode izgradnje, brz odziv i raznolike funkcionalne karakteristike.
Nove tehnologije skladištenja energije se široko primjenjuju u različitim sektorima elektroenergetskog sistema, duboko mijenjajući operativne karakteristike tradicionalnih elektroenergetskih sistema. One su postale nezamjenjive za siguran, stabilan i ekonomičan rad elektroenergetskih sistema.
2. Mehaničko skladištenje energije
Mehaničko skladištenje energije uglavnom uključuje skladištenje energije komprimovanog vazduha i skladištenje energije zamajca.
Skladištenje energije komprimovanog vazduha (CAES): CAES koristi višak električne energije tokom perioda niske potražnje za komprimovanje vazduha, koji se skladišti, a kasnije oslobađa tokom perioda vršne potražnje za proizvodnju energije pokretanjem gasne turbine. CAES je pogodan za velike primjene kao što su vjetroelektrane zbog svojih mogućnosti smanjenja vršne potražnje, ali zahtijeva specifične geografske uslove.
Skladištenje energije zamajca: Ova metoda koristi električnu energiju za ubrzavanje rotora smještenog u vakuumu, pretvarajući električnu energiju u kinetičku energiju za skladištenje. Skladištenje energije zamajca karakteriziraju kratka trajanja pražnjenja i manji kapaciteti, što ga čini idealnim za primjene poput neprekidnih izvora napajanja (UPS) i regulacije frekvencije. Međutim, njegova gustoća energije je relativno niska, održavajući snagu samo nekoliko sekundi do minuta.
3. Elektrohemijsko skladištenje energije
Elektrohemijsko skladištenje energije je istaknuto područje koje uključuje različite vrste baterija:
Litijum-jonske baterije: Najzrelija i široko korištena tehnologija elektrohemijskog skladištenja, trenutno u velikoj proizvodnji i s najbržim rastom i najvećim tržišnim udjelom.
Olovno-kiselinske baterije: Ove baterije imaju elektrode napravljene prvenstveno od olova i njegovih oksida sa sumporno-kiselim elektrolitom. To je zrela tehnologija sa stabilnim performansama, ali pate od dugog vremena punjenja, visokog zagađenja i kratkog vijeka trajanja.
Protočne baterije: Protočne baterije, koje su još uvijek u fazi demonstracijske primjene, mogu se kategorizirati na osnovu svojih elektrolitnih sistema u vanadij redoks protočne baterije, cink-željezne protočne baterije, cink-brom protočne baterije i željezo-hrom protočne baterije. Vanadijum redoks protočne baterije su najkomercijalnije, dok ostale još uvijek ubrzavaju industrijalizaciju.
Natrijum-jonske baterije: Ove baterije koriste interkalaciju i deinterkalaciju natrijumovih iona između anode i katode za punjenje i pražnjenje. Tehnologija natrijum-jonskih iona je još uvijek eksperimentalna i prolazi kroz daljnja istraživanja i testiranja.
4. Elektromagnetsko skladištenje energije
Elektromagnetsko skladištenje energije uključuje superprovodljivo magnetsko skladištenje energije (SMES) i skladištenje energije superkondenzatorom, pogodno za primjene koje zahtijevaju brzo pražnjenje i veliku snagu.
Superprovodljivo magnetsko skladištenje energije (SMES): Pohranjuje električnu energiju u magnetskom polju s mogućnostima brzog punjenja/pražnjenja i visokom gustoćom snage. Uprkos dostupnosti komercijalnih SMES proizvoda za niske i visoke temperature, njihova primjena u elektroenergetskim mrežama ostaje ograničena zbog visoke cijene i složenog održavanja superprovodljivih materijala, što ih drži u eksperimentalnoj fazi.
Superkondenzatori: Skladište električnu energiju koristeći elektrostatičke principe, s niskom naponskom otpornošću dielektričnog materijala. Stoga, superkondenzatori imaju ograničen kapacitet skladištenja energije, nisku gustoću energije i visoke investicijske troškove.
5. Skladištenje hemijske energije
Hemijsko skladištenje energije uglavnom se odnosi na tehnologije skladištenja vodika. One pretvaraju povremenu ili višak električne energije u vodik putem elektrolize za skladištenje, koji se, kada je potrebno, može pretvoriti natrag u električnu energiju korištenjem gorivnih ćelija ili drugih uređaja za proizvodnju energije.
Prema "Istraživanju puta razvoja stanica za smanjenje vršnih opterećenja skladištenjem energije vodonika" kompanije Polaris, trenutna efikasnost proizvodnje energije sistema gorivnih ćelija vodonika je oko 45%. Uzimajući u obzir gubitak energije tokom elektrolize vode, ukupna efikasnost sistema za proizvodnju energije skladištenjem vodonika je približno 35%. Poboljšanje efikasnosti konverzije energije je ključni izazov, a industrijski razvoj skladištenja energije vodonika velikih razmjera zahtijeva znatno vrijeme.
