Technologia magazynowania energii, jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do procesu magazynowania energii. Można ją porównać do bufora energetycznego na dużą skalę, wykorzystującego różne metody magazynowania. Przechwytuje nadmiar energii w okresach nadprodukcji i uwalnia ją w okresach niedoborów, zapewniając stabilne dostawy. Niezależnie od tego, czy łagodzą one nieciągłość energii odnawialnej, czy umożliwiają jej efektywne wykorzystanie, magazynowanie odgrywa kluczową rolę.
Z perspektywy pokolenia, panele fotowoltaiczne wytwarzają dużo energii elektrycznej w ciągu dnia, ale przestają w nocy. Podobnie, energia wiatrowa zmienia się wraz z dostępnością wiatru — wysoka moc podczas silnych wiatrów i minimalna w okresach ciszy. Ta niestabilność stwarza wyzwania dla stabilnego zasilania.
Po stronie popytu szczyty dzienne występują, gdy biura i fabryki działają, podczas gdy zużycie spada w nocy. Ta czasowa niezgodność między podażą a popytem prowadzi do marnowania nadmiaru energii bez magazynowania. Magazynowanie energii działa jako stabilizujący pośrednik: przechowuje nadwyżki podczas nadprodukcji i uwalnia je podczas niedoborów, aby zrównoważyć podaż, zwiększyć wydajność i zmniejszyć marnotrawstwo.
Gdy sieć elektroenergetyczna ulegnie awarii lub wystąpią sytuacje awaryjne, systemy magazynowania energii mogą zareagować błyskawicznie, zapewniając zasilanie ważnemu sprzętowi i użytkownikom w sytuacjach awaryjnych, zapewniając stabilną pracę systemu.
Ekonomicznie rzecz biorąc, magazynowanie energii ma również sens ekonomiczny. Gromadzenie energii, gdy jest tania i korzystanie z niej, gdy ceny są wysokie, pomaga użytkownikom obniżyć koszty energii. W przypadku dużych przedsiębiorstw mądre korzystanie z systemów magazynowania może dodatkowo obniżyć koszty produkcji i poprawić ich wynik finansowy.
Technologie magazynowania energii różnią się w zależności od metody konwersji: fizyczny , chemiczny , I elektromagnetyczny .
Wykorzystuje metody mechaniczne, takie jak pompowanie hydrodynamiczne, sprężone powietrze lub koła zamachowe.
1. Magazynowanie hydroelektryczne szczytowo-pompowe : Magazynowanie energii szczytowo-pompowej jest obecnie najpowszechniej stosowaną technologią fizycznego magazynowania energii. Działa poprzez pompowanie wody z dolnego zbiornika do górnego zbiornika w okresach niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną, zamieniając energię elektryczną na energię potencjalną do magazynowania. W okresach szczytowego zapotrzebowania woda z górnego zbiornika jest uwalniana z powrotem do dolnego zbiornika, zasilając generatory hydroelektryczne w celu przekształcenia energii potencjalnej z powrotem w energię elektryczną. Zalety magazynowania energii szczytowo-pompowej obejmują dojrzałą technologię, dużą pojemność, długą żywotność i ogólną wydajność na poziomie 70%-85%. Wadą jest wysokie zapotrzebowanie na warunki geograficzne, ponieważ do budowy górnego i dolnego zbiornika potrzebny jest odpowiedni teren.
Magazynowanie energii sprężonego powietrza wykorzystuje energię elektryczną w okresach niskiego zapotrzebowania sieci do sprężania powietrza, które jest następnie magazynowane w podziemnych jaskiniach solnych lub innych obiektach magazynowych. W okresach szczytowego zapotrzebowania sprężone powietrze jest uwalniane do zasilania turbin i generowania energii elektrycznej. Ta metoda sprawdza się w zastosowaniach na dużą skalę i może być zintegrowana z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak energia wiatrowa, ponieważ energia mechaniczna wiatru może bezpośrednio napędzać obrót sprężarki, eliminując pośrednią konwersję elektryczną i zwiększając wydajność. Wymaga jednak również określonych warunków geograficznych, w szczególności dużych jaskiń do magazynowania sprężonego powietrza.
Magazynowanie energii w kole zamachowym wykorzystuje silnik elektryczny do szybkiego obracania koła zamachowego, zamieniając energię elektryczną na energię kinetyczną do magazynowania. W razie potrzeby koło zamachowe napędza generator, aby wytworzyć energię elektryczną. Jego zalety obejmują długą żywotność, wysoką wydajność i szybki czas reakcji, reagujący w milisekundach. Jednak gęstość energii jest niska, zapewniając moc przez zaledwie kilka sekund do minut, a także doświadcza pewnej utraty energii z powodu zużycia łożysk i oporu powietrza.
Akumulatory litowo-jonowe powinny być znane każdemu, ponieważ są stosowane w smartfonach i laptopach. Oferują wysoką gęstość energii, długą żywotność i szeroki zakres temperatur roboczych, a także dominują na rynku elektrochemicznego magazynowania energii. Mają jednak również wady, takie jak wysokie koszty i obawy dotyczące bezpieczeństwa.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe to tradycyjny typ akumulatora, którego elektrody składają się głównie z ołowiu i jego tlenków, a elektrolit składa się z roztworu kwasu siarkowego. Ich materiały są szeroko dostępne, są tanie i powszechnie stosowane jako zasilanie awaryjne w systemach elektrycznych. Mają jednak krótszy cykl życia, krótszą żywotność i mogą powodować zanieczyszczenie środowiska, jeśli nie są odpowiednio obsługiwane podczas produkcji lub recyklingu.
Baterie sodowo-siarkowe wykorzystują metaliczny sód jako anodę, siarkę jako katodę i ceramiczną rurkę jako separator elektrolitu. Oferują takie zalety jak mały rozmiar, duża pojemność, długa żywotność i wysoka wydajność. Są szeroko stosowane w aplikacjach magazynowania energii, takich jak ograniczanie szczytowego zapotrzebowania na energię, zasilanie awaryjne i magazynowanie energii wiatrowej. Wymagają jednak wysokiej temperatury pracy, zwykle między 300 a 350°C.
Akumulatory przepływowe, często nazywane akumulatorami przepływowymi redoks, są nazywane akumulatorami przepływowymi w całości z wanadu (lub akumulatorami wanadowymi), gdy obie elektrody wykorzystują roztwory soli wanadowej. Ich zalety obejmują takie cechy, jak elastyczna konstrukcja, szybka reakcja ładowania i rozładowywania, doskonała wydajność, długa żywotność, łatwe do recyklingu roztwory elektrolitów, większa elastyczność w miejscach instalacji, bezpieczeństwo, przyjazność dla środowiska, wysoka wydajność energetyczna i szybki czas rozruchu. Mają jednak stosunkowo niską gęstość energii i większe wymagania przestrzenne.
Do magazynowania energii elektromagnetycznej zalicza się przede wszystkim magazynowanie energii przy użyciu nadprzewodników i superkondensatorów.
Nadprzewodzące magazynowanie energii magnetycznej (SMES) to metoda bezpośredniego magazynowania energii elektrycznej bez konwersji. Działa poprzez kierowanie prądu elektrycznego do cewki indukcyjnej wykonanej z materiałów nadprzewodzących, gdzie prąd może teoretycznie krążyć w nieskończoność bez strat, dopóki nie będzie potrzebny. Ta metoda magazynowania osiąga wysoką wydajność konwersji energii (do 95%) i szybkie czasy reakcji, aktywując się w ciągu milisekund. Jednak wysoki koszt materiałów nadprzewodzących i koszt utrzymania ultraniskich temperatur ograniczają obecnie jej zastosowanie na dużą skalę.
Magazynowanie energii w superkondensatorach to nowatorskie urządzenie do magazynowania energii, które łączy w sobie cechy tradycyjnych kondensatorów i akumulatorów. Jego struktura przypomina baterię, składającą się z czterech głównych komponentów: podwójnych elektrod, elektrolitu, kolektorów prądu i separatora. Superkondensatory oferują zalety, takie jak wysoka gęstość mocy, długi cykl życia, doskonała wydajność w niskich temperaturach, bezpieczeństwo, niezawodność i przyjazność dla środowiska. Jednak ze względu na niskie napięcie przebicia dielektryka i prąd upływu ich pojemność magazynowania energii i czas retencji pozostają ograniczone.
