1. Pārskats
Enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas var plaši iedalīt fiziskā uzglabāšanā un ķīmiskajā uzglabāšanā. Fiziskā uzglabāšana ietver tādas tehnoloģijas kā hidroakumulācija ar sūknēšanas metodi, saspiesta gaisa uzglabāšana, spararata uzglabāšana, gravitācijas uzglabāšana un fāzes maiņas uzglabāšana. Ķīmiskā uzglabāšana ietver litija jonu akumulatorus, plūsmas akumulatorus, nātrija jonu akumulatorus un ūdeņraža (amonjaka) uzglabāšanas tehnoloģijas.
Jaunās enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas attiecas uz uzkrāšanas tehnoloģijām, kas galvenokārt ražo elektroenerģiju, izņemot hidroakumulācijas iekārtas. Salīdzinot ar hidroakumulācijas iekārtām, jaunās enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas piedāvā elastīgu izvietojumu, īsus būvniecības periodus, ātru reaģēšanu un dažādas funkcionālās īpašības.
Jaunās enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas tiek plaši pielietotas dažādās energosistēmas nozarēs, būtiski mainot tradicionālo energosistēmu darbības raksturlielumus. Tās ir kļuvušas par neaizstājamām iekārtām energosistēmu drošai, stabilai un ekonomiskai darbībai.
2. Mehāniskā enerģijas uzglabāšana
Mehāniskā enerģijas uzkrāšana galvenokārt ietver saspiesta gaisa enerģijas uzkrāšanu un spararata enerģijas uzkrāšanu.
Saspiesta gaisa enerģijas uzkrāšana (CAES): CAES izmanto elektroenerģijas pārpalikumu zema pieprasījuma periodos, lai saspiestu gaisu, kas tiek uzglabāts un vēlāk atbrīvots maksimālā pieprasījuma periodos, lai ražotu enerģiju, darbinot gāzes turbīnu. CAES ir piemērots liela mēroga lietojumiem, piemēram, vēja parkiem, pateicoties tā maksimālajām enerģijas izmaksām, taču tai ir nepieciešami īpaši ģeogrāfiskie apstākļi.
Spararata enerģijas uzkrāšana: šī metode izmanto elektrisko enerģiju, lai paātrinātu vakuumā ievietotu rotoru, pārveidojot elektrisko enerģiju kinētiskajā enerģijā uzglabāšanai. Spararata enerģijas uzkrāšanai raksturīgs īss izlādes ilgums un mazāka ietilpība, padarot to ideāli piemērotu tādām lietojumprogrammām kā nepārtrauktās barošanas avoti (UPS) un frekvences regulēšana. Tomēr tās enerģijas blīvums ir relatīvi zems, uzturot jaudu tikai dažas sekundes līdz minūtēm.
3. Elektroķīmiskā enerģijas uzglabāšana
Elektroķīmiskā enerģijas uzkrāšana ir ievērojama joma, kas ietver dažāda veida baterijas:
Litija jonu akumulatori: Visnobriedušākā un visplašāk izmantotā elektroķīmiskā uzglabāšanas tehnoloģija, kas pašlaik tiek ražota lielā mērogā un kurai ir visstraujākā izaugsme un lielākā tirgus daļa.
Svina-skābes akumulatori: šiem akumulatoriem ir elektrodi, kas galvenokārt izgatavoti no svina un tā oksīdiem ar sērskābes elektrolītu. Tā ir nobriedusi tehnoloģija ar stabilu veiktspēju, taču tiem ir ilgs uzlādes laiks, augsts piesārņojums un īss kalpošanas laiks.
Plūsmas akumulatori: Plūsmas akumulatorus, kas joprojām atrodas demonstrācijas pielietošanas stadijā, var iedalīt vanādija redoksplūsmas akumulatoros, cinka-dzelzs plūsmas akumulatoros, cinka-broma plūsmas akumulatoros un dzelzs-hroma plūsmas akumulatoros, pamatojoties uz to elektrolītu sistēmām. Vanādija redoksplūsmas akumulatori ir visvairāk komercializēti, bet pārējie joprojām strauji virzās uz industrializāciju.
Nātrija jonu akumulatori: šajos akumulatoros uzlādei un izlādei tiek izmantota nātrija jonu interkalācija un deinterkalācija starp anodu un katodu. Nātrija jonu tehnoloģija joprojām ir eksperimentāla, un tā tiek tālāk pētīta un testēta.
4. Elektromagnētiskās enerģijas uzkrāšana
Elektromagnētiskās enerģijas uzkrāšana ietver supravadošu magnētiskās enerģijas uzkrāšanu (SMES) un superkondensatoru enerģijas uzkrāšanu, kas ir piemērota lietojumiem, kuriem nepieciešama ātra izlāde un liela jauda.
Supravadoša magnētiskā enerģijas uzkrāšana (SMES): uzglabā elektrisko enerģiju magnētiskā laukā ar ātras uzlādes/izlādes iespējām un augstu jaudas blīvumu. Neskatoties uz komerciālu zemas un augstas temperatūras SMES produktu pieejamību, to pielietojums elektrotīklos joprojām ir ierobežots supravadošu materiālu augsto izmaksu un sarežģītās apkopes dēļ, tāpēc tie joprojām atrodas eksperimentālā fāzē.
Superkondensatori: uzglabā elektrisko enerģiju, izmantojot elektrostatiskos principus, ar dielektriskā materiāla zemu sprieguma izturību. Tāpēc superkondensatoriem ir ierobežota enerģijas uzkrāšanas jauda, zems enerģijas blīvums un augstas investīciju izmaksas.
5. Ķīmiskās enerģijas uzglabāšana
Ķīmiskā enerģijas uzglabāšana galvenokārt attiecas uz ūdeņraža uzglabāšanas tehnoloģijām. Tās ar elektrolīzes palīdzību pārveido periodisku vai pārpalikušu elektroenerģiju par ūdeņradi uzglabāšanai, ko vajadzības gadījumā var pārveidot atpakaļ elektriskajā enerģijā, izmantojot degvielas elementus vai citas ražošanas ierīces.
Saskaņā ar Polaris pētījumu "Ūdeņraža enerģijas uzglabāšanas pīķa skūšanās staciju attīstības ceļa pētījums", pašreizējā ūdeņraža degvielas elementu sistēmu enerģijas ražošanas efektivitāte ir aptuveni 45%. Ņemot vērā enerģijas zudumus ūdens elektrolīzes laikā, kopējā ūdeņraža uzglabāšanas enerģijas ražošanas sistēmas efektivitāte ir aptuveni 35%. Enerģijas pārveidošanas efektivitātes uzlabošana ir kritisks izaicinājums, un ūdeņraža enerģijas uzglabāšanas liela mēroga rūpnieciskai attīstībai nepieciešams ievērojams laiks.
