1. Prehľad
Technológia skladovania energie sa dá všeobecne rozdeliť na fyzické skladovanie a chemické skladovanie. Fyzické skladovanie zahŕňa technológie ako prečerpávacia vodná elektráreň, skladovanie so stlačeným vzduchom, skladovanie pomocou zotrvačníka, gravitačné skladovanie a skladovanie so zmenou fázy. Chemické skladovanie zahŕňa lítium-iónové batérie, prietokové batérie, sodíko-iónové batérie a technológie skladovania vodíka (amoniaku).
Nové technológie skladovania energie sa vzťahujú na technológie skladovania, ktoré primárne produkujú elektrickú energiu, s výnimkou prečerpávacích vodných elektrární. V porovnaní s prečerpávacími vodnými elektrárňami ponúkajú nové technológie skladovania energie flexibilné umiestnenie, krátke doby výstavby, rýchlu odozvu a rozmanité funkčné vlastnosti.
Nové technológie skladovania energie sa široko uplatňujú v rôznych sektoroch energetickej sústavy a zásadne menia prevádzkové charakteristiky tradičných energetických systémov. Stali sa nevyhnutnými zariadeniami pre bezpečnú, stabilnú a ekonomickú prevádzku energetických systémov.
2. Mechanické skladovanie energie
Mechanické skladovanie energie zahŕňa najmä skladovanie energie stlačeným vzduchom a skladovanie energie zotrvačníka.
Skladovanie energie stlačeným vzduchom (CAES): CAES využíva prebytočnú elektrinu počas období nízkeho dopytu na stláčanie vzduchu, ktorý sa ukladá a neskôr uvoľňuje počas období špičkového dopytu na výrobu energie pohonom plynovej turbíny. CAES je vhodný pre rozsiahle aplikácie, ako sú veterné farmy, vďaka svojej schopnosti eliminovať špičky, ale vyžaduje si špecifické geografické podmienky.
Uskladnenie energie zotrvačníka: Táto metóda využíva elektrickú energiu na zrýchlenie rotora umiestneného vo vákuu, čím sa elektrická energia premieňa na kinetickú energiu na uskladnenie. Uskladnenie energie zotrvačníka sa vyznačuje krátkym časom vybíjania a menšími kapacitami, vďaka čomu je ideálne pre aplikácie, ako sú neprerušiteľné zdroje napájania (UPS) a regulácia frekvencie. Jeho hustota energie je však relatívne nízka a udržiava výkon len niekoľko sekúnd až minút.
3. Elektrochemické skladovanie energie
Elektrochemické skladovanie energie je významná oblasť, ktorá zahŕňa rôzne typy batérií:
Lítium-iónové batérie: Najvyspelejšia a najpoužívanejšia technológia elektrochemického skladovania, v súčasnosti vo veľkovýrobe a s najrýchlejším rastom a najvyšším podielom na trhu.
Olovené batérie: Tieto batérie majú elektródy vyrobené prevažne z olova a jeho oxidov s elektrolytom z kyseliny sírovej. Ide o vyspelé technológie so stabilným výkonom, ale trpia dlhými dobami nabíjania, vysokým znečistením a krátkou životnosťou.
Prietokové batérie: Prietokové batérie, ktoré sú stále vo fáze demonštračnej aplikácie, možno rozdeliť na základe ich elektrolytových systémov na vanádové redoxné prietokové batérie, zinkovo-železné prietokové batérie, zinkovo-brómové prietokové batérie a železo-chrómové prietokové batérie. Vanádové redoxné prietokové batérie sú najviac komerčne dostupné, zatiaľ čo ostatné sa stále zrýchľujú smerom k industrializácii.
Sodíkovo-iónové batérie: Tieto batérie využívajú na nabíjanie a vybíjanie interkaláciu a deinterkaláciu sodíkových iónov medzi anódou a katódou. Technológia sodíkových iónov je stále experimentálna a prechádza ďalším výskumom a testovaním.
4. Elektromagnetické skladovanie energie
Elektromagnetické skladovanie energie zahŕňa supravodivé magnetické skladovanie energie (SMES) a skladovanie energie superkondenzátormi, vhodné pre aplikácie vyžadujúce rýchle vybíjanie a vysoký výkon.
Supravodivé magnetické skladovanie energie (SMES): Ukladá elektrickú energiu v magnetickom poli s možnosťou rýchleho nabíjania/vybíjania a vysokou hustotou výkonu. Napriek dostupnosti komerčných nízkoteplotných a vysokoteplotných produktov SMES zostáva ich použitie v elektrických sieťach obmedzené kvôli vysokým nákladom a zložitej údržbe supravodivých materiálov, takže sú stále v experimentálnej fáze.
Superkondenzátory: Ukladajú elektrickú energiu pomocou elektrostatických princípov s nízkou napäťovou odolnosťou dielektrického materiálu. Preto majú superkondenzátory obmedzenú kapacitu skladovania energie, nízku hustotu energie a vysoké investičné náklady.
5. Skladovanie chemickej energie
Chemické skladovanie energie sa vzťahuje najmä na technológie skladovania vodíka. Tieto premieňajú prerušovanú alebo prebytočnú elektrinu na vodík pomocou elektrolýzy na uskladnenie, ktorý sa v prípade potreby môže premeniť späť na elektrickú energiu pomocou palivových článkov alebo iných generátorov.
Podľa „Výskumu vývojových ciest staníc na zníženie špičiek v oblasti skladovania vodíkovej energie“ od spoločnosti Polaris je súčasná účinnosť výroby energie systémov vodíkových palivových článkov približne 45 %. Vzhľadom na stratu energie počas elektrolýzy vody je celková účinnosť systému na výrobu energie zo skladovania vodíka približne 35 %. Zlepšenie účinnosti premeny energie je kritickou výzvou a rozsiahly priemyselný vývoj skladovania vodíkovej energie si vyžaduje značný čas.
