1. Přehled
Technologie skladování energie lze obecně rozdělit na fyzické skladování a chemické skladování. Fyzické skladování zahrnuje technologie, jako je přečerpávací vodní elektrárna, skladování stlačeným vzduchem, setrvačníkové skladování, gravitační skladování a skladování s fázovou změnou. Chemické skladování zahrnuje lithium-iontové baterie, průtokové baterie, sodíko-iontové baterie a technologie skladování vodíku (amoniaku).
Nové technologie skladování energie označují technologie skladování, které primárně produkují elektrickou energii, s výjimkou přečerpávacích vodních elektráren. Ve srovnání s přečerpávacími vodními elektrárnami nabízejí nové technologie skladování energie flexibilní umístění, krátké doby výstavby, rychlou odezvu a rozmanité funkční vlastnosti.
Nové technologie skladování energie se široce používají v různých odvětvích energetické soustavy a zásadně mění provozní charakteristiky tradičních energetických systémů. Staly se nepostradatelnými zařízeními pro bezpečný, stabilní a ekonomický provoz energetických systémů.
2. Mechanické skladování energie
Mechanické skladování energie zahrnuje hlavně skladování energie stlačeným vzduchem a skladování energie setrvačníku.
Skladování energie stlačeným vzduchem (CAES): CAES využívá přebytečnou elektřinu během období nízké poptávky ke stlačení vzduchu, který se ukládá a později uvolňuje během období špičkové poptávky k výrobě energie pohonem plynové turbíny. CAES je díky své schopnosti snižovat špičkovou poptávku vhodný pro rozsáhlé aplikace, jako jsou větrné farmy, ale vyžaduje specifické geografické podmínky.
Ukládání energie setrvačníkem: Tato metoda využívá elektrickou energii k urychlení rotoru umístěného ve vakuu, čímž se elektrická energie přeměňuje na kinetickou energii pro další ukládání. Ukládání energie setrvačníkem se vyznačuje krátkou dobou vybíjení a menší kapacitou, což ho činí ideálním pro aplikace, jako jsou nepřerušitelné zdroje napájení (UPS) a regulace frekvence. Jeho hustota energie je však relativně nízká a udržuje výkon pouze několik sekund až minut.
3. Elektrochemické skladování energie
Elektrochemické skladování energie je prominentní oblast, která zahrnuje různé typy baterií:
Lithium-iontové baterie: Nejvyspělejší a nejrozšířenější technologie elektrochemického skladování, v současné době ve velkém měřítku a s nejrychlejším růstem a nejvyšším podílem na trhu.
Olověné baterie: Tyto baterie mají elektrody vyrobené převážně z olova a jeho oxidů s elektrolytem z kyseliny sírové. Jedná se o vyspělou technologii se stabilním výkonem, ale trpí dlouhými dobami nabíjení, vysokým znečištěním a krátkou životností.
Průtokové baterie: Průtokové baterie, které jsou stále ve fázi demonstrační aplikace, lze na základě jejich elektrolytového systému rozdělit na vanadové redoxní průtokové baterie, zinko-železné průtokové baterie, zinko-bromové průtokové baterie a železo-chromové průtokové baterie. Vanadové redoxní průtokové baterie jsou nejvíce komerčně dostupné, zatímco ostatní se stále zrychlují směrem k industrializaci.
Sodíkovo-iontové baterie: Tyto baterie využívají pro nabíjení a vybíjení interkalaci a deinterkalaci sodíkových iontů mezi anodou a katodou. Technologie sodíkových iontů je stále experimentální a prochází dalším výzkumem a testováním.
4. Elektromagnetické skladování energie
Elektromagnetické ukládání energie zahrnuje supravodivé magnetické ukládání energie (SMES) a superkondenzátorové ukládání energie, vhodné pro aplikace vyžadující rychlé vybíjení a vysoký výkon.
Supravodivé magnetické úložiště energie (SMES): Ukládá elektrickou energii v magnetickém poli s možností rychlého nabíjení/vybíjení a vysokou hustotou výkonu. Navzdory dostupnosti komerčních nízkoteplotních a vysokoteplotních produktů SMES zůstává jejich použití v energetických sítích omezené kvůli vysokým nákladům a složité údržbě supravodivých materiálů, takže jsou stále v experimentální fázi.
Superkondenzátory: Ukládají elektrickou energii na elektrostatických principech s nízkou napěťovou odolností dielektrického materiálu. Superkondenzátory proto mají omezenou kapacitu pro ukládání energie, nízkou hustotu energie a vysoké investiční náklady.
5. Skladování chemické energie
Chemické skladování energie se týká především technologií skladování vodíku. Tyto technologie přeměňují přerušovanou nebo přebytečnou elektřinu na vodík pomocí elektrolýzy pro skladování, který lze v případě potřeby přeměnit zpět na elektrickou energii pomocí palivových článků nebo jiných generátorů.
Podle studie „Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Station“ od společnosti Polaris je současná účinnost výroby energie v systémech vodíkových palivových článků přibližně 45 %. Vzhledem k energetickým ztrátám během elektrolýzy vody je celková účinnost systému pro výrobu energie z vodíkových palivových článků přibližně 35 %. Zlepšení účinnosti přeměny energie je kritickou výzvou a rozsáhlý průmyslový vývoj vodíkových systémů pro ukládání energie vyžaduje značný čas.
