1. Ülevaade
Energia salvestamise tehnoloogiat saab laias laastus liigitada füüsiliseks salvestamiseks ja keemiliseks salvestamiseks. Füüsiline salvestamine hõlmab selliseid tehnoloogiaid nagu pumphüdrosalvestus, suruõhusalvestus, hoorattasalvestus, gravitatsioonisalvestus ja faasimuutussalvestus. Keemilise salvestamise hulka kuuluvad liitiumioonakud, vooluakud, naatriumioonakud ja vesiniku (ammoniaagi) salvestamise tehnoloogiad.
Uued energiasalvestustehnoloogiad viitavad salvestustehnoloogiatele, mis toodavad peamiselt elektrienergiat, välja arvatud pump-hüdroakumulatsioon. Võrreldes pump-hüdroakumulatsiooniga pakuvad uued energiasalvestustehnoloogiad paindlikku paigutust, lühikesi ehitusperioode, kiiret reageerimist ja mitmekesiseid funktsionaalseid omadusi.
Uusi energia salvestamise tehnoloogiaid rakendatakse laialdaselt elektrisüsteemi erinevates sektorites, muutes põhjalikult traditsiooniliste elektrisüsteemide tööomadusi. Neist on saanud elektrisüsteemide ohutu, stabiilse ja ökonoomse töö asendamatud vahendid.
2. Mehaaniline energia salvestamine
Mehaaniline energia salvestamine hõlmab peamiselt suruõhu energia salvestamist ja hooratta energia salvestamist.
Suruõhu energia salvestamine (CAES): CAES kasutab madala nõudluse perioodidel ülejäävat elektrit õhu kokkusurumiseks, mis seejärel salvestatakse ja hiljem tippnõudluse perioodidel gaasiturbiini käitamiseks energia tootmiseks vabastatakse. CAES sobib oma tippnõudluse vähendamise võime tõttu suuremahuliste rakenduste jaoks, näiteks tuuleparkide jaoks, kuid nõuab spetsiifilisi geograafilisi tingimusi.
Hooratta energia salvestamine: see meetod kasutab vaakumis asetatud rootori kiirendamiseks elektrienergiat, muutes elektrienergia salvestatavaks kineetiliseks energiaks. Hooratta energia salvestamist iseloomustab lühike tühjenemisaeg ja väiksem mahtuvus, mistõttu sobib see ideaalselt selliste rakenduste jaoks nagu katkematu toiteallikad (UPS) ja sageduse reguleerimine. Selle energiatihedus on aga suhteliselt madal, säilitades energiat vaid mõneks sekundiks kuni minutiks.
3. Elektrokeemiline energia salvestamine
Elektrokeemiline energia salvestamine on silmapaistev valdkond, mis hõlmab erinevat tüüpi akusid:
Liitiumioonakud: Kõige küpsem ja laialdasemalt kasutatav elektrokeemiline salvestustehnoloogia, mis on praegu suurtootmises ning millel on kiireim kasv ja suurim turuosa.
Pliiakud: Nendel akudel on elektroodid, mis on valmistatud peamiselt pliist ja selle oksiididest ning väävelhappe elektrolüüdist. Need on väljaarendatud tehnoloogia, millel on stabiilne jõudlus, kuid millel on pikk laadimisaeg, suur saaste ja lühike eluiga.
Vooluakud: Demonstratsioonirakenduste etapis olevaid vooluakusid saab nende elektrolüüdisüsteemide põhjal liigitada vanaadiumi redoksvooluakudeks, tsink-raudvooluakudeks, tsink-broomi vooluakudeks ja raud-kroomi vooluakudeks. Vanaadiumi redoksvooluakud on enim turustatud, samas kui teiste industrialiseerimine on veel kiirenevas tempos.
Naatriumioonakud: Need akud kasutavad laadimiseks ja tühjendamiseks naatriumioonide interkalatsiooni ja deinterkalatsiooni anoodi ja katoodi vahel. Naatriumioontehnoloogia on alles eksperimentaalne ning vajab edasist uurimist ja katsetamist.
4. Elektromagnetiline energia salvestamine
Elektromagnetiline energia salvestamine hõlmab ülijuhtivat magnetilist energia salvestamist (SMES) ja superkondensaatori energia salvestamist, mis sobivad rakenduste jaoks, mis vajavad kiiret tühjenemist ja suurt võimsust.
Ülijuhtiv magnetenergia salvestamine (SMES): salvestab elektrienergiat magnetväljas, pakkudes kiiret laadimis-/tühjendusvõimet ja suurt võimsustihedust. Vaatamata kaubanduslike madala ja kõrge temperatuuriga SMES-toodete olemasolule on nende rakendamine elektrivõrkudes piiratud ülijuhtivate materjalide kõrge hinna ja keeruka hoolduse tõttu, mistõttu need on alles katsefaasis.
Superkondensaatorid: salvestavad elektrienergiat elektrostaatiliste põhimõtete abil, kusjuures dielektriline materjal talub madalat pinget. Seetõttu on superkondensaatoritel piiratud energiasalvestusmaht, madal energiatihedus ja suured investeerimiskulud.
5. Keemilise energia salvestamine
Keemilise energia salvestamine viitab peamiselt vesiniku salvestamise tehnoloogiatele. Need muudavad vahelduva või ülejääva elektri elektrolüüsi teel vesinikuks salvestamiseks, mida saab vajaduse korral kütuseelementide või muude elektrigeneraatorite abil tagasi elektrienergiaks muuta.
Polarise uuringu „Vesinikenergia salvestamise tippkoormuse vähendamise jaamade arendustee uuring“ kohaselt on vesinikkütuseelementide süsteemide praegune energiatootmise efektiivsus umbes 45%. Arvestades energiakadu vee elektrolüüsi ajal, on vesiniku salvestamise energiatootmise süsteemi üldine efektiivsus ligikaudu 35%. Energia muundamise efektiivsuse parandamine on kriitiline väljakutse ning vesinikuenergia salvestamise laiaulatuslik tööstuslik arendamine nõuab märkimisväärselt aega.
