1. Översikt
Energilagringsteknik kan i stort sett delas in i fysisk lagring och kemisk lagring. Fysisk lagring inkluderar tekniker som pumpad vattenlagring, tryckluft, svänghjulslagring, gravitationslagring och fasövergångslagring. Kemisk lagring inkluderar litiumjonbatterier, flödesbatterier, natriumjonbatterier och vätelagringstekniker (ammoniak).
Ny energilagring avser lagringstekniker som huvudsakligen producerar elektrisk kraft, exklusive pumpad vattenkraftlagring. Jämfört med pumpad vattenkraftlagring erbjuder nya energilagringstekniker flexibel placering, korta byggtider, snabb respons och olika funktionella egenskaper.
Nya energilagringstekniker används i stor utsträckning inom olika sektorer av kraftsystemet och förändrar i grunden de operativa egenskaperna hos traditionella kraftsystem. De har blivit oumbärliga anläggningar för säker, stabil och ekonomisk drift av kraftsystem.
2. Mekanisk energilagring
Mekanisk energilagring omfattar huvudsakligen tryckluftsenergilagring och svänghjulsenergilagring.
Tryckluftslagring (CAES): CAES använder överskottsel under perioder med låg efterfrågan för att komprimera luft, som lagras och senare frigörs under perioder med hög efterfrågan för att generera kraft genom att driva en gasturbin. CAES är lämplig för storskaliga tillämpningar som vindkraftparker på grund av dess kapacitet att minska toppar, men kräver specifika geografiska förhållanden.
Svänghjulsenergilagring: Denna metod använder elektrisk energi för att accelerera en rotor placerad i vakuum, och omvandlar elektrisk energi till kinetisk energi för lagring. Svänghjulsenergilagring kännetecknas av korta urladdningstider och mindre kapaciteter, vilket gör den idealisk för tillämpningar som avbrottsfri strömförsörjning (UPS) och frekvensreglering. Dess energitäthet är dock relativt låg och upprätthåller bara effekten i några sekunder till minuter.
3. Elektrokemisk energilagring
Elektrokemisk energilagring är ett framträdande område som omfattar olika typer av batterier:
Litiumjonbatterier: Den mest mogna och använda elektrokemiska lagringstekniken, för närvarande i storskalig produktion och med den snabbaste tillväxten och högsta marknadsandelen.
Blybatterier: Dessa batterier har elektroder som huvudsakligen är gjorda av bly och dess oxider med en svavelsyraelektrolyt. De är en mogen teknik med stabil prestanda men lider av långa laddningstider, hög förorening och kort livslängd.
Flödesbatterier: Flödesbatterier, som fortfarande är i demonstrationsstadiet, kan kategoriseras baserat på deras elektrolytsystem i vanadiumredox-flödesbatterier, zink-järn-flödesbatterier, zink-brom-flödesbatterier och järn-krom-flödesbatterier. Vanadiumredox-flödesbatterier är de mest kommersialiserade, medan de andra fortfarande accelererar mot industrialisering.
Natriumjonbatterier: Dessa batterier använder interkalering och deinterkalering av natriumjoner mellan anoden och katoden för laddning och urladdning. Natriumjontekniken är fortfarande experimentell och genomgår ytterligare forskning och testning.
4. Elektromagnetisk energilagring
Elektromagnetisk energilagring inkluderar supraledande magnetisk energilagring (SMES) och superkondensatorenergilagring, lämplig för tillämpningar som kräver snabb urladdning och hög effekt.
Supraledande magnetisk energilagring (SMES): Lagrar elektrisk energi i ett magnetfält med snabb laddnings-/urladdningskapacitet och hög effekttäthet. Trots tillgången på kommersiella låg- och högtemperatur-SMES-produkter är deras tillämpning i elnät fortfarande begränsad på grund av den höga kostnaden och det komplexa underhållet av supraledande material, vilket håller dem i experimentfasen.
Superkondensatorer: Lagrar elektrisk energi med hjälp av elektrostatiska principer, med låg spänningshållfasthet hos det dielektriska materialet. Därför har superkondensatorer begränsad energilagringskapacitet, låg energitäthet och höga investeringskostnader.
5. Kemisk energilagring
Kemisk energilagring avser huvudsakligen vätgaslagringstekniker. Dessa omvandlar intermittent eller överskottselektricitet till vätgas via elektrolys för lagring, vilket kan omvandlas tillbaka till elektrisk kraft med hjälp av bränsleceller eller andra generationens enheter vid behov.
Enligt Polaris rapport "Development Path Research of Hydrogen Energy Storage Peak Shaving Stations" är den nuvarande effektiviteten för energiproduktion i bränslecellssystem med vätgas cirka 45 %. Med tanke på energiförlusten under vattenelektrolys är den totala systemeffektiviteten för kraftproduktion med vätgaslagring cirka 35 %. Att förbättra energiomvandlingseffektiviteten är en kritisk utmaning, och storskalig industriell utveckling av vätgasenergilagring kräver avsevärd tid.
