1. Pregled
Tehnologijo shranjevanja energije lahko na splošno razdelimo na fizično shranjevanje in kemično shranjevanje. Fizično shranjevanje vključuje tehnologije, kot so črpalne hidroelektrarne, shranjevanje na stisnjen zrak, shranjevanje z vztrajnikom, gravitacijsko shranjevanje in shranjevanje s fazno spremembo. Kemično shranjevanje vključuje litij-ionske baterije, pretočne baterije, natrijeve ionske baterije in tehnologije shranjevanja vodika (amonijaka).
Nove tehnologije shranjevanja energije se nanašajo na tehnologije shranjevanja, ki v prvi vrsti proizvajajo električno energijo, razen črpalnih hidroelektrarn. V primerjavi s črpalnimi hidroelektrarnami nove tehnologije shranjevanja energije ponujajo prilagodljivo lokacijo, kratka obdobja gradnje, hiter odziv in raznolike funkcionalne značilnosti.
Nove tehnologije shranjevanja energije se široko uporabljajo v različnih sektorjih elektroenergetskega sistema in močno spreminjajo obratovalne značilnosti tradicionalnih elektroenergetskih sistemov. Postale so nepogrešljive naprave za varno, stabilno in ekonomično delovanje elektroenergetskih sistemov.
2. Mehansko shranjevanje energije
Mehansko shranjevanje energije vključuje predvsem shranjevanje energije stisnjenega zraka in shranjevanje energije vztrajnika.
Shranjevanje energije s stisnjenim zrakom (CAES): CAES uporablja presežno električno energijo v obdobjih nizkega povpraševanja za stiskanje zraka, ki se shrani in kasneje sprosti v obdobjih konic za proizvodnjo energije s pogonom plinske turbine. CAES je zaradi svoje zmogljivosti za zmanjšanje konic primeren za velike aplikacije, kot so vetrne elektrarne, vendar zahteva posebne geografske pogoje.
Shranjevanje energije vztrajnika: Ta metoda uporablja električno energijo za pospeševanje rotorja, nameščenega v vakuumu, pri čemer se električna energija pretvarja v kinetično energijo za shranjevanje. Za shranjevanje energije vztrajnika so značilni kratki časi praznjenja in manjše kapacitete, zaradi česar je idealno za aplikacije, kot so neprekinjeni napajalniki (UPS) in regulacija frekvence. Vendar je njegova gostota energije relativno nizka in vzdržuje moč le nekaj sekund do minut.
3. Elektrokemijsko shranjevanje energije
Elektrokemijsko shranjevanje energije je pomembno področje, ki vključuje različne vrste baterij:
Litij-ionske baterije: Najbolj zrela in široko uporabljena tehnologija elektrokemičnega shranjevanja, ki je trenutno v veliki proizvodnji in ima najhitrejšo rast ter največji tržni delež.
Svinčeno-kislinske baterije: Te baterije imajo elektrode, izdelane predvsem iz svinca in njegovih oksidov z žveplovo kislino kot elektrolitom. Gre za zrelo tehnologijo s stabilnim delovanjem, vendar imajo težave z dolgimi časi polnjenja, visokim onesnaženjem in kratko življenjsko dobo.
Pretočne baterije: Pretočne baterije, ki so še vedno v fazi demonstracijske uporabe, lahko glede na njihov elektrolitni sistem razdelimo na vanadijeve redoks baterije, cink-železove baterije, cink-bromove baterije in železo-kromove baterije. Vanadijeve redoks baterije so najbolj komercializirane, medtem ko se druge še vedno pospešeno industrializirajo.
Natrijevo-ionske baterije: Te baterije za polnjenje in praznjenje uporabljajo interkalacijo in deinterkalacijo natrijevih ionov med anodo in katodo. Tehnologija natrijevih ionov je še vedno eksperimentalna in se še naprej raziskuje in testira.
4. Shranjevanje elektromagnetne energije
Elektromagnetno shranjevanje energije vključuje superprevodno magnetno shranjevanje energije (SMES) in shranjevanje energije s superkondenzatorjem, primerno za aplikacije, ki zahtevajo hitro praznjenje in veliko moč.
Superprevodni magnetni shranjevalnik energije (SMES): Shranjuje električno energijo v magnetnem polju s hitrim polnjenjem/praznjenjem in visoko gostoto moči. Kljub razpoložljivosti komercialnih nizkotemperaturnih in visokotemperaturnih izdelkov SMES je njihova uporaba v električnih omrežjih zaradi visokih stroškov in kompleksnega vzdrževanja superprevodnih materialov še vedno omejena, zato so še v eksperimentalni fazi.
Superkondenzatorji: Shranjujejo električno energijo z uporabo elektrostatičnih principov, z nizko napetostno odpornostjo dielektričnega materiala. Zato imajo superkondenzatorji omejeno zmogljivost shranjevanja energije, nizko gostoto energije in visoke investicijske stroške.
5. Shranjevanje kemične energije
Kemično shranjevanje energije se nanaša predvsem na tehnologije shranjevanja vodika. Te pretvarjajo občasno ali presežno elektriko v vodik z elektrolizo za shranjevanje, ki ga je mogoče po potrebi pretvoriti nazaj v električno energijo z uporabo gorivnih celic ali drugih naprav za proizvodnjo energije.
Glede na raziskavo "Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Station" podjetja Polaris je trenutna učinkovitost proizvodnje energije sistemov vodikovih gorivnih celic približno 45 %. Glede na izgubo energije med elektrolizo vode je skupna učinkovitost sistema za proizvodnjo energije s shranjevanjem vodika približno 35 %. Izboljšanje učinkovitosti pretvorbe energije je ključni izziv, obsežni industrijski razvoj shranjevanja vodikove energije pa zahteva precej časa.
