دسته‌بندی سیستم‌های ذخیره انرژی نو

۲. ذخیره انرژی مکانیکی
ذخیره‌سازی انرژی مکانیکی عمدتاً شامل ذخیره‌سازی انرژی هوای فشرده و ذخیره‌سازی انرژی چرخ طیار (فلایویل) است.

ذخیره انرژی هوای فشرده (CAES): CAES از برق مازاد در دوره‌های کم تقاضا برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌کند، که ذخیره شده و بعداً در دوره‌های اوج تقاضا برای تولید برق با چرخاندن یک توربین گازی آزاد می‌شود. CAES به دلیل قابلیت‌های اصلاح اوج مصرف، برای کاربردهای در مقیاس بزرگ مانند مزارع بادی مناسب است، اما به شرایط جغرافیایی خاصی نیاز دارد.

ذخیره انرژی فلایویل: این روش از انرژی الکتریکی برای شتاب دادن به روتوری که در خلاء قرار دارد استفاده می‌کند و انرژی الکتریکی را برای ذخیره به انرژی جنبشی تبدیل می‌کند. ذخیره انرژی فلایویل با مدت زمان تخلیه کوتاه و ظرفیت‌های کمتر مشخص می‌شود و آن را برای کاربردهایی مانند منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) و تنظیم فرکانس ایده‌آل می‌کند. با این حال، چگالی انرژی آن نسبتاً کم است و فقط برای چند ثانیه تا چند دقیقه برق را حفظ می‌کند.

۳. ذخیره انرژی الکتروشیمیایی
ذخیره انرژی الکتروشیمیایی یک حوزه برجسته است که شامل انواع مختلف باتری‌ها می‌شود:

باتری‌های لیتیوم-یون: بالغ‌ترین و پرکاربردترین فناوری ذخیره‌سازی الکتروشیمیایی، که در حال حاضر در مقیاس بزرگ تولید می‌شود و سریع‌ترین رشد و بالاترین سهم بازار را دارد.

باتری‌های سرب-اسید: این باتری‌ها دارای الکترودهایی هستند که عمدتاً از سرب و اکسیدهای آن با الکترولیت اسید سولفوریک ساخته شده‌اند. آن‌ها یک فناوری بالغ با عملکرد پایدار هستند اما از زمان شارژ طولانی، آلودگی زیاد و طول عمر کوتاه رنج می‌برند.

باتری‌های جریانی: باتری‌های جریانی که هنوز در مرحله‌ی کاربرد نمایشی هستند، می‌توانند بر اساس سیستم‌های الکترولیت خود به باتری‌های جریانی اکسایش-کاهش وانادیوم، باتری‌های جریانی روی-آهن، باتری‌های جریانی روی-برم و باتری‌های جریانی آهن-کروم طبقه‌بندی شوند. باتری‌های جریانی اکسایش-کاهش وانادیوم تجاری‌ترین باتری‌ها هستند، در حالی که بقیه هنوز در حال شتاب گرفتن به سمت صنعتی شدن هستند.

باتری‌های سدیم-یون: این باتری‌ها از جذب و دفع یون‌های سدیم بین آند و کاتد برای شارژ و دشارژ استفاده می‌کنند. فناوری سدیم-یون هنوز در مرحله‌ی آزمایشی است و در حال انجام تحقیقات و آزمایش‌های بیشتر می‌باشد.

۴. ذخیره انرژی الکترومغناطیسی
ذخیره‌سازی انرژی الکترومغناطیسی شامل ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررسانا (SMES) و ذخیره‌سازی انرژی ابرخازنی است که برای کاربردهایی که نیاز به تخلیه سریع و توان بالا دارند، مناسب است.

ذخیره انرژی مغناطیسی ابررسانا (SMES): انرژی الکتریکی را در یک میدان مغناطیسی با قابلیت شارژ/دشارژ سریع و چگالی توان بالا ذخیره می‌کند. با وجود در دسترس بودن محصولات تجاری SMES با دمای پایین و دمای بالا، کاربرد آنها در شبکه‌های برق به دلیل هزینه بالا و نگهداری پیچیده مواد ابررسانا محدود است و آنها را در مرحله آزمایشی نگه می‌دارد.

ابرخازن‌ها: انرژی الکتریکی را با استفاده از اصول الکترواستاتیک و با تحمل ولتاژ پایین ماده دی‌الکتریک ذخیره می‌کنند. بنابراین، ابرخازن‌ها ظرفیت ذخیره انرژی محدود، چگالی انرژی پایین و هزینه‌های سرمایه‌گذاری بالایی دارند.

۵. ذخیره انرژی شیمیایی
ذخیره‌سازی انرژی شیمیایی عمدتاً به فناوری‌های ذخیره‌سازی هیدروژن اشاره دارد. این فناوری‌ها، برق متناوب یا مازاد را از طریق الکترولیز به هیدروژن برای ذخیره‌سازی تبدیل می‌کنند که در صورت نیاز می‌تواند با استفاده از پیل‌های سوختی یا سایر دستگاه‌های تولید برق، دوباره به برق تبدیل شود.

طبق «تحقیقات مسیر توسعه ایستگاه‌های اصلاح اوج ذخیره‌سازی انرژی هیدروژن» توسط Polaris، راندمان فعلی تولید برق سیستم‌های پیل سوختی هیدروژن حدود ۴۵٪ است. با توجه به اتلاف انرژی در طول الکترولیز آب، راندمان کلی سیستم تولید برق ذخیره‌سازی هیدروژن تقریباً ۳۵٪ است. بهبود راندمان تبدیل انرژی یک چالش حیاتی است و توسعه صنعتی در مقیاس بزرگ ذخیره‌سازی انرژی هیدروژن به زمان قابل توجهی نیاز دارد.