1. Oversigt
Energilagringsteknologi kan bredt opdeles i fysisk lagring og kemisk lagring. Fysisk lagring omfatter teknologier som pumpet vandkraftlagring, trykluft, svinghjulslagring, tyngdekraftslagring og faseændringslagring. Kemisk lagring omfatter lithium-ion-batterier, flowbatterier, natrium-ion-batterier og brint (ammoniak) lagringsteknologier.
Ny energilagring refererer til lagringsteknologier, der primært producerer elektrisk energi, eksklusive pumpet vandkraftlagring. Sammenlignet med pumpet vandkraftlagring tilbyder nye energilagringsteknologier fleksibel placering, korte byggeperioder, hurtig respons og forskellige funktionelle egenskaber.
Nye energilagringsteknologier anvendes i vid udstrækning i forskellige sektorer af elsystemet og ændrer de traditionelle elsystemers driftsmæssige egenskaber dybtgående. De er blevet uundværlige faciliteter for sikker, stabil og økonomisk drift af elsystemer.
2. Mekanisk energilagring
Mekanisk energilagring omfatter primært trykluftlagring og svinghjulsenergilagring.
Trykluftlagring (CAES): CAES bruger overskydende elektricitet i perioder med lav efterspørgsel til at komprimere luft, som lagres og senere frigives i perioder med spidsbelastning for at generere strøm ved at drive en gasturbine. CAES er velegnet til store applikationer såsom vindmølleparker på grund af dens spidsbelastningsreduktionsevne, men kræver specifikke geografiske forhold.
Svinghjulsenergilagring: Denne metode bruger elektrisk energi til at accelerere en rotor placeret i et vakuum, hvorved elektrisk energi omdannes til kinetisk energi til lagring. Svinghjulsenergilagring er karakteriseret ved korte afladningsvarigheder og mindre kapaciteter, hvilket gør den ideel til applikationer som nødstrømsforsyninger (UPS) og frekvensregulering. Dens energitæthed er dog relativt lav og opretholder kun effekten i få sekunder til minutter.
3. Elektrokemisk energilagring
Elektrokemisk energilagring er et fremtrædende felt, der omfatter forskellige typer batterier:
Lithium-ion-batterier: Den mest modne og udbredte elektrokemiske lagringsteknologi, i øjeblikket i storskalaproduktion og med den hurtigste vækst og højeste markedsandel.
Blybatterier: Disse batterier har elektroder, der primært er lavet af bly og dets oxider med en svovlsyreelektrolyt. De er en moden teknologi med stabil ydeevne, men lider af lange opladningstider, høj forurening og kort levetid.
Flowbatterier: Flowbatterier, der stadig er i demonstrationsfasen, kan kategoriseres baseret på deres elektrolytsystemer i vanadium redox-flowbatterier, zink-jern-flowbatterier, zink-brom-flowbatterier og jern-krom-flowbatterier. Vanadium redox-flowbatterier er de mest kommercialiserede, mens de andre stadig accelererer mod industrialisering.
Natrium-ion-batterier: Disse batterier bruger interkalering og deinterkalering af natriumioner mellem anoden og katoden til opladning og afladning. Natrium-ion-teknologien er stadig eksperimentel og gennemgår yderligere forskning og testning.
4. Elektromagnetisk energilagring
Elektromagnetisk energilagring omfatter superledende magnetisk energilagring (SMES) og superkondensatorenergilagring, der er egnet til applikationer, der kræver hurtig afladning og høj effekt.
Superledende magnetisk energilagring (SMES): Lagrer elektrisk energi i et magnetfelt med hurtige opladnings-/afladningsmuligheder og høj effekttæthed. Trods tilgængeligheden af kommercielle lavtemperatur- og højtemperatur-SMES-produkter er deres anvendelse i elnet fortsat begrænset på grund af de høje omkostninger og den komplekse vedligeholdelse af superledende materialer, hvilket holder dem i den eksperimentelle fase.
Superkondensatorer: Lagrer elektrisk energi ved hjælp af elektrostatiske principper, med lav spændingsmodstand for det dielektriske materiale. Derfor har superkondensatorer begrænset energilagringskapacitet, lav energitæthed og høje investeringsomkostninger.
5. Kemisk energilagring
Kemisk energilagring refererer primært til brintlagringsteknologier. Disse omdanner intermitterende eller overskydende elektricitet til brint via elektrolyse til lagring, som kan omdannes tilbage til elektrisk energi ved hjælp af brændselsceller eller andre produktionsenheder, når det er nødvendigt.
Ifølge "Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Stations" fra Polaris er den nuværende energiproduktionseffektivitet for brintbrændselscellesystemer omkring 45%. I betragtning af energitabet under vandelektrolyse er den samlede systemeffektivitet for energiproduktion med brintlagring cirka 35%. Forbedring af energiomdannelseseffektiviteten er en kritisk udfordring, og storstilet industriel udvikling af brintenergilagring kræver betydelig tid.
