1. Oversikt
Energilagringsteknologi kan grovt sett deles inn i fysisk lagring og kjemisk lagring. Fysisk lagring omfatter teknologier som pumpet vannkraftlagring, trykkluft, svinghjulslagring, gravitasjonslagring og faseendringslagring. Kjemisk lagring omfatter litiumionbatterier, strømningsbatterier, natriumionbatterier og hydrogen (ammoniakk) lagringsteknologier.
Ny energilagring refererer til lagringsteknologier som primært produserer elektrisk kraft, unntatt pumpet kraftlagring. Sammenlignet med pumpet kraftlagring tilbyr nye energilagringsteknologier fleksibel plassering, korte byggeperioder, rask respons og varierte funksjonelle egenskaper.
Nye energilagringsteknologier er mye brukt i ulike sektorer av kraftsystemet, og endrer driftsegenskapene til tradisjonelle kraftsystemer dyptgående. De har blitt uunnværlige fasiliteter for sikker, stabil og økonomisk drift av kraftsystemer.
2. Mekanisk energilagring
Mekanisk energilagring omfatter hovedsakelig trykkluftlagring og svinghjullagring.
Trykkluftlagring (CAES): CAES bruker overskuddselektrisitet i perioder med lav etterspørsel for å komprimere luft, som lagres og senere frigjøres i perioder med høy etterspørsel for å generere kraft ved å drive en gassturbin. CAES er egnet for storskala applikasjoner som vindparker på grunn av dens evne til å redusere belastningstopper, men krever spesifikke geografiske forhold.
Svinghjulsenergilagring: Denne metoden bruker elektrisk energi til å akselerere en rotor plassert i vakuum, og konverterer elektrisk energi til kinetisk energi for lagring. Svinghjulsenergilagring kjennetegnes av korte utladningsvarigheter og mindre kapasiteter, noe som gjør den ideell for applikasjoner som avbruddsfri strømforsyning (UPS) og frekvensregulering. Energitettheten er imidlertid relativt lav, og opprettholder bare effekten i noen få sekunder til minutter.
3. Elektrokjemisk energilagring
Elektrokjemisk energilagring er et fremtredende felt som inkluderer ulike typer batterier:
Litiumionbatterier: Den mest modne og mest brukte elektrokjemiske lagringsteknologien, for tiden i storskalaproduksjon og med den raskeste veksten og høyeste markedsandelen.
Blybatterier: Disse batteriene har elektroder laget hovedsakelig av bly og dets oksider med en svovelsyreelektrolytt. De er en moden teknologi med stabil ytelse, men lider av lange ladetider, høy forurensning og kort levetid.
Flytbatterier: Flytbatterier, som fortsatt er i demonstrasjonsfasen, kan kategoriseres basert på elektrolyttsystemene deres i vanadium-redoks-flytbatterier, sink-jern-flytbatterier, sink-brom-flytbatterier og jern-krom-flytbatterier. Vanadium-redoks-flytbatterier er de mest kommersialiserte, mens de andre fortsatt akselererer mot industrialisering.
Natriumionbatterier: Disse batteriene bruker interkalering og deinterkalering av natriumioner mellom anoden og katoden for lading og utlading. Natriumionteknologi er fortsatt eksperimentell og gjennomgår videre forskning og testing.
4. Elektromagnetisk energilagring
Elektromagnetisk energilagring inkluderer superledende magnetisk energilagring (SMES) og superkondensatorenergilagring, egnet for applikasjoner som krever rask utladning og høy effekt.
Superledende magnetisk energilagring (SMES): Lagrer elektrisk energi i et magnetfelt med raske lade-/utladingsmuligheter og høy effekttetthet. Til tross for tilgjengeligheten av kommersielle lavtemperatur- og høytemperatur-SMES-produkter, er bruken av dem i kraftnett fortsatt begrenset på grunn av de høye kostnadene og det komplekse vedlikeholdet av superledende materialer, noe som holder dem i eksperimentell fase.
Superkondensatorer: Lagrer elektrisk energi ved hjelp av elektrostatiske prinsipper, med lav spenningsmotstand for det dielektriske materialet. Derfor har superkondensatorer begrenset energilagringskapasitet, lav energitetthet og høye investeringskostnader.
5. Kjemisk energilagring
Kjemisk energilagring refererer hovedsakelig til hydrogenlagringsteknologier. Disse omdanner periodisk eller overskuddselektrisitet til hydrogen via elektrolyse for lagring, som kan omdannes tilbake til elektrisk kraft ved hjelp av brenselceller eller andre generasjonsenheter når det er nødvendig.
I følge Polaris' rapport «Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Stations» er den nåværende kraftproduksjonseffektiviteten til hydrogenbrenselcellesystemer omtrent 45 %. Med tanke på energitapet under vannelektrolyse er den totale systemeffektiviteten for kraftproduksjon med hydrogenlagring omtrent 35 %. Å forbedre energiomdanningseffektiviteten er en kritisk utfordring, og storskala industriell utvikling av hydrogenenergilagring krever betydelig tid.
