Грунтуючыся на розных формах захоўвання энергіі,тэхналогіі захоўвання энергііможна падзяліць на пяць катэгорый: тэхналогія механічнага захоўвання энергіі, тэхналогія электрахімічнага захоўвання энергіі, тэхналогія захоўвання электрычнай энергіі, тэхналогія хімічнага захоўвання энергіі і тэхналогія захоўвання цеплавой энергіі.
◇Тэхналогія захоўвання электрычнай энергіі
◇Хімічная тэхналогія захоўвання энергіі
◇Тэхналогія тэрмічнага захоўвання
Тэхналогія механічнага захоўвання энергіі
Як вядома, у прыродзе існуюць розныя формы кінетычнай і патэнцыйнай энергіі, такія як цякучая вада, натуральны вецер, прылівы і хвалі; дзейнасць чалавека таксама стварае вялікую колькасць кінэтычнай і патэнцыйнай энергіі, напрыклад, рух людзей, транспартных сродкаў, караблёў і вадкасцей. Усе гэтыя энергіі, як тыя, што выпрацоўваюцца ў прыродзе, так і тыя, што выпрацоўваюцца ў выніку дзейнасці чалавека, з'яўляюцца аднаўляльнымі крыніцамі энергіі. Механічная энергія - гэта сума кінетычнай і патэнцыйнай энергіі, фізічная велічыня, якая адлюстроўвае стан руху і вышыню аб'екта. Кінетычная і патэнцыяльная энергія аб'екта могуць ператварацца адна ў адну; у працэсе ўзаемнага пераўтварэння кінетычнай і патэнцыяльнай энергіі агульная колькасць механічнай энергіі застаецца пастаяннай, гэта значыць механічная энергія захоўваецца.
Механічнае назапашванне энергіі - гэта тэхналогія, якая пераўтварае энергію ў механічную энергію для захоўвання, а затым пры неабходнасці пераўтварае яе ў электрычную. Распаўсюджаныя метады механічнага захоўвання энергіі ўключаюць гідраакумулятар з помпай, сціснутае паветра і махавік. Механічныя тэхналогіі назапашвання энергіі звычайна маюць высокую шчыльнасць магутнасці, хуткае рэагаванне і працяглы тэрмін службы, што робіць іх прыдатнымі для рэгулявання сеткі і аварыйнага электразабеспячэння. Час іх захоўвання і маштаб вар'іруюцца ў залежнасці ад канкрэтнай тэхналогіі, ад хвілін да дзён, і могуць задаволіць розныя патрэбы ў захоўванні энергіі.
Гідраакумулятар:
Помпавыя гідраакумулятары ў цяперашні час з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванай шырокамаштабнай-тэхналогіяй захоўвання энергіі. Ён выкарыстоўвае электрычнасць для перапампоўвання вады з рэзервуара-нізкага ўзроўню ў рэзервуар высокага{3}}ўзроўню, захоўваючы яе патэнцыяльную энергію. У перыяд пікавага попыту на электраэнергію вада выпускаецца для вытворчасці электраэнергіі з дапамогай турбін. Гэты метад мае адносна высокую эфектыўнасць пераўтварэння (звычайна 70%–85%), прыдатны для рэгулявання пікавых-перападаў у сетцы электраэнергіі і прапануе вялікую ёмістасць захоўвання і стабільную працу.
Гідраакумулюючыя сістэмы часта выкарыстоўваюцца для падтрымкі інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі ў сетку, збалансавання ваганняў попыту і прапановы, а таксама маюць вялікую працягласць захоўвання і вялікую рэзервовую магутнасць. Яго прынцып паказаны на малюнку 1-1.
Назапашванне энергіі сціснутага паветра:
Назапашванне энергіі сціснутага паветра прадугледжвае сцісканне паветра з дапамогай кампрэсара з электрычным прывадам і захоўванне яго ў падземных пячорах, рэзервуарах або сасудах пад ціскам. Калі попыт на электраэнергію павялічваецца, назапашанае сціснутае паветра выпускаецца, награваецца і выкарыстоўваецца для прывада турбіны для выпрацоўкі электраэнергіі. Назапашвальнікі энергіі са сціснутым паветрам звычайна забяспечваюць шырокамаштабныя-магчымасці доўгатэрміновага-назапашвання энергіі з эфектыўнасцю ў дыяпазоне ад 50% да 70%. Гэтую эфектыўнасць можна яшчэ больш павысіць у спалучэнні з тэхналогіямі рэкуперацыі цяпла. Ён падыходзіць для інтэграцыі з-вялікамаштабнымі электрастанцыямі, якія выкарыстоўваюць аднаўляльныя крыніцы энергіі, каб павялічыць гнуткасць і стабільнасць сеткі.
Назапашванне энергіі махавіка:
Назапашвальнік энергіі махавіка выкарыстоўвае рухавік для прывядзення махавіка ў рух на высокай хуткасці, пераўтвараючы электрычную энергію ў кінетычную для назапашвання. Пры неабходнасці махавік выкарыстоўвае генератар для пераўтварэння кінэтычнай энергіі назад у электрычную. Тэхналогія назапашвання энергіі Flywheel вядомая сваёй надзвычай хуткай хуткасцю рэакцыі (звычайна ў дыяпазоне мілісекунд) і працяглым жыццёвым цыклам (да сотняў тысяч цыклаў), што робіць яе прыдатнай для кароткатэрміновых-сцэнараў назапашвання энергіі з высокай{3}}энергіяй, такіх як рэгуляванне частоты сеткі і крыніцы бесперабойнага сілкавання (КБС). Назапашвальнік энергіі махавіка звычайна мае высокую эфектыўнасць пераўтварэння, дасягаючы 85–95%, але час яго захоўвання адносна кароткі, звычайна выкарыстоўваецца для балансавання кароткатэрміновых-ваганняў магутнасці. На малюнку 1-2 паказана прынцыповая схема махавіка сістэмы назапашвання энергіі.
Тэхналогія электрахімічнага захоўвання энергіі
Электрахімічнае захоўванне энергіі - гэта тэхналогія, якая пераўтварае электрычную энергію ў хімічную з дапамогай электрахімічных рэакцый, назапашвае яе і затым пераўтварае назад у электрычную энергію, калі гэта неабходна. Яе асновай з'яўляецца захоўванне і вызваленне энергіі ў працэсе зарадкі і разрадкі акумулятараў. Электрахімічная тэхналогія захоўвання энергіі мае такія перавагі, як хуткая хуткасць водгуку, высокая эфектыўнасць, гнуткая ўстаноўка і модульная канструкцыя, што робіць яе прыдатнай для такіх сцэнарыяў, як сетка аднаўляльных крыніц энергіі-падключанае рэгуляванне частоты, пікавае{3}}рэгуляванне даліны і аварыйнае электразабеспячэнне. У цяперашні час асноўныя электрахімічныя тэхналогіі назапашвання энергіі ўключаюць свінцова-кіслотныя батарэі, нікель-металгідрыдныя батарэі, літый-іённыя батарэі, натрый-іённыя батарэі і праточныя батарэі, кожная з якіх мае сваю унікальную прадукцыйнасць, сцэнарыі прымянення і патэнцыял развіцця. З ростам долі аднаўляльных крыніц энергіі электрахімічнае назапашванне энергіі адыгрывае вырашальную ролю ў трансфармацыі глабальнай энергетычнай структуры і з'яўляецца важнай гарантыяй для стварэння чыстай, нізка{10}}вугляроднай і бяспечнай энергетычнай сістэмы.
Свінцова-кіслотныя батарэі:
Свінцова-кіслотныя акумулятары з'яўляюцца даўно-ўсталяванай і шырока выкарыстоўванай электрахімічнай тэхналогіяй захоўвання энергіі. Іх прынцып заключаецца ў выкарыстанні свінцу і яго аксідаў у якасці станоўчых і адмоўных электродаў, а таксама воднага раствора сернай кіслаты ў якасці электраліта для зарадкі і разрадкі ў выніку электрахімічнай рэакцыі. Свінцова-кіслотныя акумулятары маюць такія перавагі, як нізкі кошт вытворчасці, адпрацаваная тэхналогія, высокая надзейнасць і моцная ўстойлівасць да перазарадкі і-разрадкі, і шырока выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных пускавых акумулятарах, рэзервовых крыніцах сілкавання і сістэмах захоўвання энергіі. Аднак свінцова-кіслотныя батарэі маюць нізкую шчыльнасць энергіі, абмежаваны тэрмін службы і ўтрымліваюць таксічны свінец, які можа забруджваць навакольнае асяроддзе пры няправільнай утылізацыі. Нягледзячы на гэта, свінцова-кіслотныя акумулятары па-ранейшаму займаюць значную пазіцыю ў некаторых галінах, асабліва ў-прымяненнях, якія адрозніваюцца коштам. У будучыні экалагічна чыстая перапрацоўка і павышэнне прадукцыйнасці свінцова{12}}кіслотных батарэй будуць ключавымі напрамкамі развіцця гэтай тэхналогіі.
Нікель-металігідрыдныя (NiMH) батарэі:
NiMH батарэі - гэта электрахімічная тэхналогія захоўвання энергіі, якая выкарыстоўвае гідраксід нікеля ў якасці станоўчага электрода і гідрыд нікеля ў якасці адмоўнага электрода. Яны прапануюць такія перавагі, як высокая шчыльнасць энергіі, экалагічнасць і працяглы тэрмін службы. У параўнанні з традыцыйнымі акумулятарамі, NiMH акумулятары не ўяўляюць хімічнай небяспекі, звязанай з кадміем і малібдэнам, што робіць іх больш экалагічна чыстымі. Такім чынам, яны шырока выкарыстоўваюцца ў электраінструментах, гібрыдных транспартных сродках і партатыўных электронных прыладах. Яны таксама маюць высокую эфектыўнасць-разраду і могуць стабільна працаваць у розных асяроддзях. Ключавой характарыстыкай нікелевых акумулятараў з'яўляецца іх моцны перазарад і пера-разрад, што робіць іх выдатнымі ў прымяненнях, якія патрабуюць частай зарадкі і разрадкі. Нягледзячы на тое, што павелічэнне колькасці літый-іённых акумулятараў у апошнія гады прывяло да зніжэння долі рынку NiMH акумулятараў, яны ўсё яшчэ захоўваюць месца ў пэўных сферах прымянення.
Літый-іённыя батарэі:
Літый{0}}іённыя акумулятары - гэта электрахімічная тэхналогія захоўвання энергіі, якая забяспечвае зарадку і разрадку праз устаўку і экстракцыю іёнаў літыя паміж станоўчымі і адмоўнымі электродамі. Лёгкі вага літыя і высокая шчыльнасць энергіі прывялі да шырокага прымянення літый-іённых батарэй у партатыўных электронных прыладах, электрамабілях і сховішчах аднаўляльнай энергіі. Літый-іённыя акумулятары маюць такія перавагі, як працяглы тэрмін службы і адсутнасць эфекту памяці, але яны таксама маюць пэўныя праблемы з бяспекай, напрыклад, цеплавыя ўцёкі, выкліканыя празмернай зарадкай і-разрадкай. З тэхналагічным прагрэсам бяспека і электрахімічныя характарыстыкі літый-іённых акумулятараў пастаянна паляпшаюцца, у той час як кошт зніжаецца, што робіць іх аднымі з найбольш шырока выкарыстоўваных назапашвальнікаў энергіі на сучасным рынку. Чакаецца, што ў будучыні развіццё такіх тэхналогій, як цвёрдацельныя-электраліты і крэмніевыя-аноды, яшчэ больш палепшыць электрахімічныя характарыстыкі і бяспеку літый-іённых батарэй.
Іённыя-натрыевыя батарэі:
Натрыевыя-іённыя батарэі - гэта новая электрахімічная тэхналогія захоўвання энергіі, якая хутка развіваецца ў апошнія гады. Іх прынцып працы падобны на прынцып працы літый-іённых акумулятараў, у якіх іёны літыя інтэркалююць і дэінтэркаліруюць паміж станоўчымі і адмоўнымі электродамі для зарадкі і разрадкі. Перавагі натрыевых-іённых акумулятараў заключаюцца ў вялікай колькасці і нізкай цане натрыевых рэсурсаў, а таксама ў іх незалежнасці ад абмежаванняў у літыевых рэсурсах, што робіць іх асабліва прыдатнымі для-вялікамаштабных назапашвальнікаў энергіі. Нягледзячы на тое, што іх шчыльнасць энергіі ніжэйшая, чым у літый-іённых акумулятараў, натрыевыя-іённыя акумулятары дэманструюць добрую прадукцыйнасць з пункту гледжання стабільнасці цыклу, нізкіх-тэмпературных характарыстык і бяспекі, дэманструючы вялікія перспектывы для будучага развіцця. У цяперашні час даследаванні натрый-іённых батарэй сканцэнтраваны на павышэнні шчыльнасці энергіі, падаўжэнні тэрміну службы і зніжэнні вытворчых выдаткаў. З бесперапынным тэхналагічным прагрэсам чакаецца, што іённыя натрыевыя-батарэі стануць адным з важных рашэнняў для-вялікамаштабнага захоўвання энергіі ў будучыні.
Праточная батарэя:
Праточныя батарэі - гэта электрахімічная тэхналогія захоўвання энергіі, пры якой электраліт захоўваецца ў знешнім баку. Іх прынцып заключаецца ў назапашванні і вызваленні энергіі праз электрахімічныя рэакцыі паміж двума рознымі электралітамі ўнутры батарэі. Важнай характарыстыкай праточных акумулятараў з'яўляецца іх незалежнае рэгуляванне энергіі і магутнасці; ёмістасць для захоўвання можа быць пашырана за кошт павелічэння колькасці захоўванага электраліта, што робіць іх асабліва прыдатнымі для шырокамаштабных-працяглых-прыкладанняў захоўвання энергіі. Агульныя тыпы праточных батарэй ўключаюць ванадыевыя акісляльна-аднаўленчыя батарэі і цынкавыя/бромныя праточныя батарэі. Праточныя батарэі забяспечваюць працяглы тэрмін службы, добрую бяспеку і экалагічнасць, але першапачатковыя ўкладанні ў іх вялікія, а акумулятарная сістэма складаная. З тэхналагічным прагрэсам паступова з'яўляецца патэнцыял праточных акумулятараў у буйнамаштабных-назапашвальніках энергіі, асабліва пры інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі і рэгуляванні сетак.