1. Prezentare generală
Tehnologia de stocare a energiei poate fi clasificată, în linii mari, în stocare fizică și stocare chimică. Stocarea fizică include tehnologii precum stocarea hidropompă, aerul comprimat, stocarea prin volantă, stocarea gravitațională și stocarea cu schimbare de fază. Stocarea chimică include baterii litiu-ion, baterii de flux, baterii sodiu-ion și tehnologii de stocare a hidrogenului (amoniacului).
Stocarea nouă a energiei se referă la tehnologiile de stocare care produc în principal energie electrică, excluzând stocarea hidroelectrică prin pompare. Comparativ cu stocarea hidroelectrică prin pompare, noile tehnologii de stocare a energiei oferă amplasare flexibilă, perioade scurte de construcție, răspuns rapid și caracteristici funcționale diverse.
Noile tehnologii de stocare a energiei sunt aplicate pe scară largă în diverse sectoare ale sistemului energetic, schimbând profund caracteristicile operaționale ale sistemelor energetice tradiționale. Acestea au devenit facilități indispensabile pentru funcționarea sigură, stabilă și economică a sistemelor energetice.
2. Stocarea mecanică a energiei
Stocarea mecanică a energiei include în principal stocarea energiei prin aer comprimat și stocarea energiei prin volantă.
Stocarea energiei prin aer comprimat (CAES): CAES utilizează surplusul de energie electrică în perioadele cu cerere redusă pentru a comprima aerul, care este stocat și ulterior eliberat în perioadele cu cerere maximă pentru a genera energie prin acționarea unei turbine cu gaz. CAES este potrivit pentru aplicații la scară largă, cum ar fi parcurile eoliene, datorită capacităților sale de reducere a vârfurilor de producție, dar necesită condiții geografice specifice.
Stocarea energiei în volantă: Această metodă utilizează energia electrică pentru a accelera un rotor plasat în vid, transformând energia electrică în energie cinetică pentru stocare. Stocarea energiei în volantă se caracterizează prin durate scurte de descărcare și capacități mai mici, ceea ce o face ideală pentru aplicații precum sursele de alimentare neîntreruptibile (UPS) și reglarea frecvenței. Cu toate acestea, densitatea sa de energie este relativ scăzută, menținând puterea doar de la câteva secunde până la câteva minute.
3. Stocarea electrochimică a energiei
Stocarea electrochimică a energiei este un domeniu important care include diverse tipuri de baterii:
Baterii litiu-ion: Cea mai matură și utilizată tehnologie de stocare electrochimică, aflată în prezent în producție la scară largă și cu cea mai rapidă creștere și cea mai mare cotă de piață.
Baterii cu plumb: Aceste baterii au electrozi realizați în principal din plumb și oxizii acestuia, cu un electrolit de acid sulfuric. Reprezintă o tehnologie matură, cu performanțe stabile, dar suferă de timpi lungi de încărcare, poluare ridicată și durată de viață scurtă.
Baterii cu flux: Încă în stadiul de aplicare demonstrativă, bateriile cu flux pot fi clasificate în funcție de sistemele lor electrolitice în baterii redox cu flux de vanadiu, baterii cu flux de zinc-fier, baterii cu flux de zinc-brom și baterii cu flux de fier-crom. Bateriile redox cu flux de vanadiu sunt cele mai comercializate, în timp ce celelalte sunt încă în proces de industrializare accelerată.
Baterii sodiu-ion: Aceste baterii utilizează intercalarea și dezintercalarea ionilor de sodiu între anod și catod pentru încărcare și descărcare. Tehnologia sodiu-ion este încă experimentală, fiind supusă unor cercetări și testări suplimentare.
4. Stocarea energiei electromagnetice
Stocarea energiei electromagnetice include stocarea energiei magnetice supraconductoare (SMES) și stocarea energiei prin supercondensatoare, potrivită pentru aplicații care necesită descărcare rapidă și putere mare.
Stocare magnetică supraconductoare de energie (SMES): Stochează energia electrică într-un câmp magnetic cu capacități de încărcare/descărcare rapidă și densitate mare de putere. În ciuda disponibilității produselor SMES comerciale pentru temperaturi joase și înalte, aplicarea lor în rețelele electrice rămâne limitată din cauza costului ridicat și a întreținerii complexe a materialelor supraconductoare, acestea rămânând în faza experimentală.
Supercondensatoare: Stochează energia electrică folosind principii electrostatice, cu rezistență scăzută la tensiune a materialului dielectric. Prin urmare, supercondensatoarele au o capacitate limitată de stocare a energiei, o densitate energetică scăzută și costuri de investiție ridicate.
5. Stocarea energiei chimice
Stocarea energiei chimice se referă în principal la tehnologiile de stocare a hidrogenului. Acestea transformă electricitatea intermitentă sau excedentară în hidrogen prin electroliză pentru stocare, care poate fi transformată înapoi în energie electrică folosind pile de combustie sau alte dispozitive de generare atunci când este necesar.
Conform „Cercetarea căii de dezvoltare a stațiilor de stocare a energiei pe bază de hidrogen pentru reducerea vârfurilor” realizată de Polaris, eficiența actuală a sistemelor de pile de combustie cu hidrogen este de aproximativ 45%. Având în vedere pierderea de energie în timpul electrolizei apei, eficiența generală a sistemului de generare a energiei prin stocare a hidrogenului este de aproximativ 35%. Îmbunătățirea eficienței conversiei energiei este o provocare critică, iar dezvoltarea industrială la scară largă a stocării energiei pe bază de hidrogen necesită un timp considerabil.
