1. Visió general
La tecnologia d'emmagatzematge d'energia es pot classificar àmpliament en emmagatzematge físic i emmagatzematge químic. L'emmagatzematge físic inclou tecnologies com l'emmagatzematge hidroelèctric bombat, l'aire comprimit, l'emmagatzematge de volant d'inèrcia, l'emmagatzematge per gravetat i l'emmagatzematge de canvi de fase. L'emmagatzematge químic inclou bateries d'ions de liti, bateries de flux, bateries d'ions de sodi i tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen (amoníac).
El nou emmagatzematge d'energia fa referència a les tecnologies d'emmagatzematge que produeixen principalment energia elèctrica, excloent l'emmagatzematge hidroelèctric de bombament. En comparació amb l'emmagatzematge hidroelèctric de bombament, les noves tecnologies d'emmagatzematge d'energia ofereixen una ubicació flexible, períodes de construcció curts, resposta ràpida i diverses característiques funcionals.
Les noves tecnologies d'emmagatzematge d'energia s'apliquen àmpliament en diversos sectors del sistema elèctric, canviant profundament les característiques operatives dels sistemes elèctrics tradicionals. S'han convertit en instal·lacions indispensables per al funcionament segur, estable i econòmic dels sistemes elèctrics.
2. Emmagatzematge d'energia mecànica
L'emmagatzematge d'energia mecànica inclou principalment l'emmagatzematge d'energia per aire comprimit i l'emmagatzematge d'energia del volant d'inèrcia.
Emmagatzematge d'energia per aire comprimit (CAES): El CAES utilitza l'excés d'electricitat durant els períodes de baixa demanda per comprimir l'aire, que s'emmagatzema i posteriorment s'allibera durant els períodes de demanda màxima per generar energia mitjançant l'accionament d'una turbina de gas. El CAES és adequat per a aplicacions a gran escala com ara parcs eòlics a causa de les seves capacitats de reducció de pics, però requereix condicions geogràfiques específiques.
Emmagatzematge d'energia en volant d'inèrcia: Aquest mètode utilitza energia elèctrica per accelerar un rotor col·locat en el buit, convertint l'energia elèctrica en energia cinètica per emmagatzemar-la. L'emmagatzematge d'energia en volant d'inèrcia es caracteritza per durades de descàrrega curtes i capacitats més petites, cosa que el fa ideal per a aplicacions com ara sistemes d'alimentació ininterrompuda (SAI) i regulació de freqüència. Tanmateix, la seva densitat d'energia és relativament baixa, mantenint la potència durant només uns segons o minuts.
3. Emmagatzematge d'energia electroquímica
L'emmagatzematge d'energia electroquímica és un camp destacat que inclou diversos tipus de bateries:
Bateries de liti-ió: la tecnologia d'emmagatzematge electroquímic més madura i utilitzada, actualment en producció a gran escala i amb el creixement més ràpid i la quota de mercat més alta.
Bateries de plom-àcid: Aquestes bateries tenen elèctrodes fets principalment de plom i els seus òxids amb un electròlit d'àcid sulfúric. Són una tecnologia madura amb un rendiment estable, però pateixen de llargs temps de càrrega, alta contaminació i vida útil curta.
Bateries de flux: Encara en fase d'aplicació de demostració, les bateries de flux es poden classificar segons els seus sistemes electrolítics en bateries de flux redox de vanadi, bateries de flux de zinc-ferro, bateries de flux de zinc-brom i bateries de flux de ferro-crom. Les bateries de flux redox de vanadi són les més comercialitzades, mentre que les altres encara estan accelerant cap a la industrialització.
Bateries d'ions de sodi: aquestes bateries utilitzen la intercalació i desintercalació d'ions de sodi entre l'ànode i el càtode per carregar i descarregar. La tecnologia d'ions de sodi encara és experimental i està en procés de més investigació i proves.
4. Emmagatzematge d'energia electromagnètica
L'emmagatzematge d'energia electromagnètica inclou l'emmagatzematge d'energia magnètica superconductora (SMES) i l'emmagatzematge d'energia de supercondensadors, adequat per a aplicacions que requereixen una descàrrega ràpida i una alta potència.
Emmagatzematge d'energia magnètica superconductora (SMES): Emmagatzema energia elèctrica en un camp magnètic amb capacitats de càrrega/descàrrega ràpides i alta densitat de potència. Malgrat la disponibilitat de productes SMES comercials de baixa i alta temperatura, la seva aplicació a les xarxes elèctriques continua sent limitada a causa de l'alt cost i el manteniment complex dels materials superconductors, cosa que els manté en fase experimental.
Supercondensadors: emmagatzemen energia elèctrica mitjançant principis electrostàtics, amb una baixa resistència a la tensió del material dielèctric. Per tant, els supercondensadors tenen una capacitat d'emmagatzematge d'energia limitada, una baixa densitat d'energia i uns costos d'inversió elevats.
5. Emmagatzematge d'energia química
L'emmagatzematge d'energia química es refereix principalment a les tecnologies d'emmagatzematge d'hidrogen. Aquestes converteixen l'electricitat intermitent o excedentària en hidrogen mitjançant electròlisi per emmagatzemar-lo, que es pot tornar a convertir en energia elèctrica mitjançant piles de combustible o altres dispositius de generació quan calgui.
Segons el "Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Stations" de Polaris, l'eficiència actual de generació d'energia dels sistemes de piles de combustible d'hidrogen és d'aproximadament el 45%. Tenint en compte la pèrdua d'energia durant l'electròlisi de l'aigua, l'eficiència global del sistema de generació d'energia d'emmagatzematge d'hidrogen és d'aproximadament el 35%. Millorar l'eficiència de la conversió d'energia és un repte crític, i el desenvolupament industrial a gran escala de l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen requereix un temps considerable.
