1. Apžvalga
Energijos kaupimo technologijas galima plačiai suskirstyti į fizinį ir cheminį kaupimą. Fizinis kaupimas apima tokias technologijas kaip hidroakumuliacija, suslėgto oro kaupimas, smagračio kaupimas, gravitacinis kaupimas ir fazinio kaitos kaupimas. Cheminis kaupimas apima ličio jonų baterijas, srauto baterijas, natrio jonų baterijas ir vandenilio (amoniako) kaupimo technologijas.
Naujosios energijos kaupimo technologijos – tai kaupimo technologijos, kurios daugiausia išskiria elektros energiją, išskyrus hidroakumuliacines elektrines. Palyginti su hidroakumuliacinėmis elektrinėmis, naujosios energijos kaupimo technologijos pasižymi lanksčiu išdėstymu, trumpu statybos laikotarpiu, greitu reagavimu ir įvairiomis funkcinėmis savybėmis.
Naujos energijos kaupimo technologijos plačiai taikomos įvairiuose energetikos sistemos sektoriuose, iš esmės pakeisdamos tradicinių energetikos sistemų eksploatacines charakteristikas. Jos tapo nepakeičiamomis priemonėmis saugiam, stabiliam ir ekonomiškam energetikos sistemų veikimui.
2. Mechaninis energijos kaupimas
Mechaninis energijos kaupimas daugiausia apima suslėgto oro energijos kaupimą ir smagračio energijos kaupimą.
Suslėgto oro energijos kaupimas (CAES): CAES naudoja elektros energijos perteklių mažos paklausos laikotarpiais, kad suspaustų orą, kuris kaupiamas ir vėliau išleidžiamas didžiausios paklausos laikotarpiais, kad būtų generuojama energija, sukant dujų turbiną. CAES tinka didelio masto taikymams, pavyzdžiui, vėjo jėgainių parkams, dėl savo piko mažinimo galimybių, tačiau tam reikalingos specifinės geografinės sąlygos.
Smagračio energijos kaupimas: šis metodas naudoja elektros energiją vakuume esančiam rotoriui pagreitinti, paversdamas elektros energiją kinetine energija, skirta kaupimui. Smagračio energijos kaupimui būdinga trumpa iškrovimo trukmė ir mažesnė talpa, todėl jis idealiai tinka tokioms reikmėms kaip nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS) ir dažnio reguliavimas. Tačiau jo energijos tankis yra santykinai mažas, palaikantis energiją tik kelias sekundes ar minutes.
3. Elektrocheminis energijos kaupimas
Elektrocheminis energijos kaupimas yra svarbi sritis, apimanti įvairių tipų baterijas:
Ličio jonų baterijos: labiausiai išvystyta ir plačiausiai naudojama elektrocheminio kaupimo technologija, šiuo metu gaminama dideliu mastu, sparčiausiai auganti ir užimanti didžiausią rinkos dalį.
Švino-rūgšties akumuliatoriai: šių akumuliatorių elektrodai daugiausia pagaminti iš švino ir jo oksidų su sieros rūgšties elektrolitu. Tai brandi technologija, pasižyminti stabiliu veikimu, tačiau pasižymi ilgu įkrovimo laiku, didele tarša ir trumpu tarnavimo laiku.
Srauto baterijos: Vis dar demonstracinio taikymo etape srauto baterijas galima suskirstyti pagal jų elektrolitų sistemas į vanadžio-redokso srauto baterijas, cinko-geležies srauto baterijas, cinko-bromo srauto baterijas ir geležies-chromo srauto baterijas. Vanadžio-redokso srauto baterijos yra labiausiai komercializuotos, o kitos vis dar sparčiai industrializuojamos.
Natrio jonų baterijos: šios baterijos įkrovimui ir iškrovimui naudoja natrio jonų įterpimą ir išardymą tarp anodo ir katodo. Natrio jonų technologija vis dar yra eksperimentinė, toliau tiriama ir bandoma.
4. Elektromagnetinis energijos kaupimas
Elektromagnetinis energijos kaupimas apima superlaidų magnetinį energijos kaupimą (SMES) ir superkondensatorių energijos kaupimą, tinkamą taikymams, kuriems reikalingas greitas iškrovimas ir didelė galia.
Superlaidus magnetinis energijos kaupimas (SMES): elektros energija kaupiama magnetiniame lauke, pasižyminčiame greito įkrovimo / iškrovimo galimybėmis ir dideliu galios tankiu. Nepaisant komercinių žemos ir aukštos temperatūros SMES gaminių prieinamumo, jų taikymas elektros tinkluose išlieka ribotas dėl didelės superlaidžių medžiagų kainos ir sudėtingos priežiūros, todėl jos vis dar yra eksperimentinėje fazėje.
Superkondensatoriai: elektros energija kaupiama elektrostatiniais principais, dielektrinė medžiaga atlaiko mažą įtampą. Todėl superkondensatoriai turi ribotą energijos kaupimo talpą, mažą energijos tankį ir dideles investicijas.
5. Cheminės energijos kaupimas
Cheminis energijos kaupimas daugiausia reiškia vandenilio kaupimo technologijas. Jos elektrolizės būdu paverčia pertraukiamą arba perteklinę elektros energiją vandeniliu, kuris prireikus gali būti paverstas atgal į elektros energiją naudojant kuro elementus ar kitus gamybos įrenginius.
Remiantis „Polaris“ atliktu „Vandenilio energijos kaupimo piko skutimosi stočių plėtros kelio tyrimu“, dabartinis vandenilio kuro elementų sistemų energijos gamybos efektyvumas yra apie 45 %. Atsižvelgiant į energijos nuostolius vandens elektrolizės metu, bendras vandenilio kaupimo energijos gamybos sistemos efektyvumas yra maždaug 35 %. Energijos konversijos efektyvumo gerinimas yra labai svarbus iššūkis, o didelio masto pramoniniam vandenilio energijos kaupimo vystymuisi reikia daug laiko.
