Ποιοι είναι οι τρεις τύποι αποθήκευσης ενέργειας;

Φυσική αποθήκευση ενέργειας

Η φυσική αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιεί τις φυσικές ιδιότητες της ύλης για την επίτευξη αποθήκευσης και απελευθέρωσης ενέργειας. Μεταξύ αυτών, η αντλημένη αποθήκευση είναι μια κοινή και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε βαρυτική δυναμική ενέργεια και την αποθηκεύει με την άντληση νερού από την κατώτερη δεξαμενή στην ανώτερη δεξαμενή κατά τη διάρκεια της περιόδου φορτίου χαμηλής ισχύος. Κατά τη διάρκεια της περιόδου κατανάλωσης αιχμής, το νερό στην επάνω δεξαμενή επιστρέφεται στη χαμηλότερη δεξαμενή για να οδηγήσει τον στρόβιλο για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η μέθοδος έχει μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας και σχετικά ώριμη τεχνολογία. Μπορεί να αποθηκεύσει και να παρέχει μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση αιχμής και τη ρύθμιση της συχνότητας. Ωστόσο, η κατασκευή της απαιτεί συγκεκριμένες γεωγραφικές συνθήκες, όπως το κατάλληλο έδαφος διαφοράς ανύψωσης και επαρκείς πηγές νερού, και η περίοδος κατασκευής είναι μεγάλη και το αρχικό κόστος επένδυσης είναι υψηλό.

Εκτός από την αντλημένη αποθήκευση, υπάρχει επίσης συμπιεσμένη αποθήκευση αέρα ενέργειας. Χρησιμοποιεί υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια για να συμπιέσει τον αέρα και να την αποθηκεύει σε συγκεκριμένους χώρους όπως οι υπόγειοι θαλάμοι αποθήκευσης αερίου όταν η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή. Όταν η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλή, ο αέρας υψηλής πίεσης απελευθερώνεται για να οδηγεί αεριοστρόβιλους για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η αποθήκευση πεπιεσμένης ενέργειας έχει επίσης μεγάλη κλίμακα αποθήκευσης ενέργειας και μακρά διάρκεια ζωής του συστήματος, αλλά αντιμετωπίζει επίσης προβλήματα όπως οι υψηλές απαιτήσεις για τις σπηλιές αποθήκευσης φυσικού αερίου και την αποτελεσματικότητα της μετατροπής ενέργειας που πρέπει να βελτιωθεί. Επιπλέον, η αποθήκευση ενέργειας του σφόνδρου χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο σφόνδυλο υψηλής ταχύτητας για την αποθήκευση κινητικής ενέργειας. Η ταχύτητα του σφονδύλου αυξάνεται όταν εισάγεται η ενέργεια και η ταχύτητα μειώνεται όταν η ενέργεια εξάγεται για να οδηγήσει τον κινητήρα για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η αποθήκευση ενέργειας του σφονδύλου διαθέτει γρήγορη ταχύτητα φόρτισης και εκφόρτισης και σύντομο χρόνο απόκρισης. Είναι κατάλληλο για περιπτώσεις που απαιτούν συχνή φόρτιση και εκφόρτιση, όπως συστήματα χωρίς διακοπή τροφοδοσίας (UPS), αλλά ο χρόνος αποθήκευσης ενέργειας είναι σχετικά μικρός και η ενεργειακή πυκνότητα είναι περιορισμένη.

Χημική αποθήκευση ενέργειας

Η αποθήκευση χημικής ενέργειας βασίζεται σε χημικές αντιδράσεις για την αποθήκευση και την απελευθέρωση ενέργειας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι μία από τις πιο δημοφιλείς μεθόδους αποθήκευσης χημικής ενέργειας. Η διαδικασία των ιόντων λιθίου που παρεμβάλλονται και αποβάλλουν μεταξύ των θετικών και των αρνητικών ηλεκτροδίων συνειδητοποιεί την αποθήκευση και την απελευθέρωση της ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν τα πλεονεκτήματα της πυκνότητας υψηλής ενέργειας, του χαμηλού ποσοστού αυτο-εκφόρτωσης και της μακράς διάρκειας ζωής. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρικά οχήματα, φορητές ηλεκτρονικές συσκευές και κατανεμημένα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Ωστόσο, το υψηλό κόστος του και η ανομοιογενής κατανομή και η περιορισμένη φύση των πόρων του λιθίου μπορεί να επιβάλλουν ορισμένους περιορισμούς σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας στο μέλλον. Υπάρχουν επίσης προκλήσεις ασφάλειας, όπως ο κίνδυνος πυρκαγιάς και έκρηξης που προκαλείται από θερμική διαφυγή.

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι μια παραδοσιακή μπαταρία αποθήκευσης χημικής ενέργειας με μεγάλο ιστορικό εφαρμογής. Χρησιμοποιεί διοξείδιο μολύβδου και μολύβδου ως ηλεκτρόδια και διάλυμα θειικού οξέος ως ηλεκτρολύτη για την αποθήκευση και απελευθέρωση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω χημικών αντιδράσεων. Lead-acid battery technology is mature, low-cost, and highly reliable. Χρησιμοποιείται συχνά σε τροφοδοτικά εκκίνησης αυτοκινήτων, εφεδρικά τροφοδοτικά και ορισμένα σενάρια αποθήκευσης ενέργειας που δεν απαιτούν πυκνότητα υψηλής ενέργειας. Ωστόσο, η χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα, η διάρκεια ζωής του μικρού κύκλου και το μεγάλο βάρος περιορίζουν την εφαρμογή του σε ορισμένα αναδυόμενα πεδία σε κάποιο βαθμό. Επιπλέον, αναπτύσσονται νέες τεχνολογίες αποθήκευσης χημικής ενέργειας, όπως μπαταρίες νάτριο-θηλίου και μπαταρίες ροής. Sodium-sulfur batteries have the characteristics of high energy density and high efficiency, but the operating temperature is high, and the insulation and safety protection requirements of the system are strict; Οι μπαταρίες ροής αποθηκεύουν ενέργεια μέσω της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης ιόντων διαφορετικών καταστάσεων σθένους στον ηλεκτρολύτη. Its capacity and power can be independently designed, and the system is highly flexible, but the current cost is high and the technology is still being further improved.

Ηλεκτρομαγνητική αποθήκευση ενέργειας

Η αποθήκευση ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας περιλαμβάνει κυρίως την αποθήκευση ενέργειας SuperCapacitor και την υπεραγωγική αποθήκευση ενέργειας. Supercapacitors use the double-layer capacitance or Faraday pseudocapacitance formed between electrodes and electrolytes to store charge, thereby realizing energy storage. Έχει τα πλεονεκτήματα της πυκνότητας υψηλής ισχύος, της εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης και της ταχύτητας εκφόρτισης και της διάρκειας ζωής του μεγάλου κύκλου. It can provide or absorb a large amount of electrical energy in an instant, and has good application prospects in the energy recovery system of electric vehicles and dynamic compensation of power systems. Ωστόσο, η ενεργειακή πυκνότητα των supercapacitors είναι σχετικά χαμηλή, η αποθηκευμένη ενέργεια είναι περιορισμένη και το κόστος είναι επίσης υψηλό, γεγονός που περιορίζει την εφαρμογή της στον τομέα της μεγάλης κλίμακας και της μακροχρόνιας αποθήκευσης ενέργειας.

Η υπεραγωγική αποθήκευση ενέργειας χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά μηδενικής αντίστασης των υπεραγωγικών υλικών στην υπεραγωγική κατάσταση για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας με τη μορφή ενέργειας μαγνητικού πεδίου. Το υπεραγωγικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας έχει μια εξαιρετικά γρήγορη ταχύτητα απόκρισης και μπορεί να συνειδητοποιήσει τη μετατόπιση της φόρτισης και της εκφόρτισης εντός των χιλιοστών του δευτερολέπτου, γεγονός που έχει μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, η υπεραγωγική τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας αντιμετωπίζει επί του παρόντος προβλήματα όπως το υψηλό κόστος υπεραγωγικών υλικών, τα σύνθετα συστήματα ψύξης και η υψηλή κατανάλωση ενέργειας, τα οποία εμποδίζουν σε μεγάλο βαθμό την εμπορική εφαρμογή μεγάλης κλίμακας.

Αυτοί οι τρεις τύποι αποθήκευσης ενέργειας έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και διαδραματίζουν αναντικατάστατο ρόλο σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής ενέργειας. Με τη συνεχή ανάπτυξη και την καινοτομία της τεχνολογίας, η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας θα συνεχίσει να βελτιώνεται, συμβάλλοντας στην κατασκευή ενός καθαρότερου, αποτελεσματικότερου και σταθερού ενεργειακού συστήματος, προωθώντας τη διαδικασία του παγκόσμιου μετασχηματισμού ενέργειας και δίνοντάς μας περισσότερες επιλογές και δυνατότητες να ανταποκριθούμε ενεργειακές προκλήσεις.