Remiantis įvairiomis energijos kaupimo formomis,energijos kaupimo technologijosGalima suskirstyti į penkias kategorijas: mechaninė energijos kaupimo technologija, elektrocheminė energijos kaupimo technologija, elektros energijos kaupimo technologija, cheminės energijos kaupimo technologija ir šiluminės energijos kaupimo technologija.
◇Elektros energijos kaupimo technologija
◇Cheminės energijos kaupimo technologija
◇Šiluminio saugojimo technologija
Mechaninė energijos kaupimo technologija
Kaip žinoma, gamtoje egzistuoja įvairios kinetinės ir potencialios energijos formos, tokios kaip tekantis vanduo, natūralus vėjas, potvyniai ir bangos; žmogaus veikla taip pat sukuria daug kinetinės ir potencialios energijos, pavyzdžiui, judančių žmonių, transporto priemonių, laivų ir skysčių. Visos šios energijos, tiek gamtoje, tiek žmogaus veiklos sukurtos, yra atsinaujinantys energijos šaltiniai. Mechaninė energija yra kinetinės ir potencialios energijos suma, fizinis dydis, atspindintis objekto judėjimo būseną ir aukštį. Objekto kinetinė ir potencinė energija gali virsti viena kita; abipusio kinetinės ir potencialios energijos konversijos procese bendras mechaninės energijos kiekis išlieka pastovus, tai yra, išsaugoma mechaninė energija.
Mechaninis energijos kaupimas yra technologija, kuri energiją paverčia mechanine energija, skirta kaupti, o tada, kai reikia, paverčia ją atgal į elektros energiją. Įprasti mechaniniai energijos kaupimo metodai apima hidroakumuliacinę, suslėgto oro ir smagračio energijos kaupimą. Mechaninės energijos kaupimo technologijos paprastai turi didelį galios tankį, greitą reagavimo galimybes ir ilgą tarnavimo laiką, todėl yra tinkamos tinklo reguliavimui ir avariniam elektros tiekimui. Jų saugojimo laikas ir mastas skiriasi priklausomai nuo konkrečios technologijos, svyruoja nuo minučių iki dienų ir gali patenkinti įvairius energijos kaupimo poreikius.
Siurblys hidroakumuliatorius:
Siurblinė hidroakumuliacinė saugykla šiuo metu yra plačiausiai naudojama{0}}stambaus masto energijos kaupimo technologija. Jis naudoja elektrą vandeniui pumpuoti iš žemo-lygio rezervuaro į aukšto-lygio rezervuarą ir kaupia potencialią energiją. Didžiausio elektros poreikio laikotarpiais vanduo išleidžiamas elektrai gaminti per turbinas. Šis metodas pasižymi gana dideliu konversijos efektyvumu (paprastai 70–85 %), tinka reguliuoti didžiausius-slėnio skirtumus elektros tinkle, taip pat siūlo didelę saugojimo talpą ir stabilų veikimą.
Siurblinė hidroakumuliacinė saugykla dažnai naudojama siekiant paremti atsinaujinančios energijos tinklų integraciją, subalansuoti pasiūlos ir paklausos svyravimus, turi ilgą saugojimo trukmę ir didelę rezervinę galią. Jo principas parodytas 1-1 pav.
Suslėgto oro energijos kaupimas:
Suslėgto oro energijos kaupimas apima oro suspaudimą naudojant elektra varomą kompresorių ir jo saugojimą požeminėse urvuose, rezervuaruose ar slėginiuose induose. Padidėjus elektros energijos poreikiui, sukauptas suslėgtas oras išleidžiamas, pašildomas ir panaudojamas turbinai varyti elektros energijai gaminti. Suslėgto oro energijos kaupimas paprastai siūlo didelio-masto, ilgalaikio- energijos kaupimo galimybes, kurių efektyvumas paprastai svyruoja nuo 50 % iki 70 %. Šis efektyvumas gali būti dar labiau pagerintas derinant su šilumos atgavimo technologijomis. Jis tinkamas integruoti su didelio masto-atsinaujinančios energijos elektrinėmis, kad būtų padidintas tinklo lankstumas ir stabilumas.
Smagračio energijos kaupimas:
Smagračio energijos kaupimas naudoja variklį, kuris varo smagratį dideliu greičiu, paverčiant elektros energiją kinetine energija kaupimui. Kai reikia, smagratis naudoja generatorių, kad kinetinę energiją vėl paverstų elektros energija. Smagračio energijos kaupimo technologija yra žinoma dėl itin greito atsako greičio (paprastai milisekundžių diapazone) ir ilgo ciklo trukmės (iki šimtų tūkstančių ciklų), todėl ji tinkama trumpalaikiams, didelės-galios energijos kaupimo scenarijams, pvz., tinklo dažnio reguliavimui ir nepertraukiamo maitinimo šaltiniams (UPS). Smagračio energijos kaupimo efektyvumas paprastai yra aukštas, pasiekiantis 85–95 %, tačiau jo saugojimo laikas yra palyginti trumpas, paprastai naudojamas trumpalaikiams galios svyravimams subalansuoti. 1-2 paveiksle parodyta smagračio energijos kaupimo energijos sistemos schema.
Elektrocheminė energijos kaupimo technologija
Elektrocheminis energijos kaupimas yra technologija, kuri elektrocheminių reakcijų metu elektros energiją paverčia chemine energija, ją kaupia ir, kai reikia, paverčia atgal į elektros energiją. Jo esmė yra energijos kaupimas ir išleidimas įkraunant ir iškraunant baterijas. Elektrocheminė energijos kaupimo technologija turi tokių pranašumų kaip greitas atsako greitis, didelis efektyvumas, lankstus montavimas ir modulinė konstrukcija, todėl ji tinka tokiems scenarijams kaip atsinaujinančios energijos tinklo{2}}prijungto dažnio reguliavimas, piko-slėnio reguliavimas ir avarinis maitinimo šaltinis. Šiuo metu pagrindinės elektrocheminės energijos kaupimo technologijos apima švino-rūgšties baterijas, nikelio-metalo hidrido baterijas, ličio-jonų baterijas, natrio-jonų baterijas ir srauto baterijas, kurių kiekviena pasižymi unikaliu našumu, pritaikymo scenarijais ir plėtros potencialu. Didėjant atsinaujinančios energijos daliai, elektrocheminis energijos kaupimas atlieka lemiamą vaidmenį keičiant pasaulinę energijos struktūrą ir yra svarbi garantija siekiant švarios, mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios ir saugios energijos sistemos.
Švino{0}}rūgštiniai akumuliatoriai:
Švino{0}}rūgšties akumuliatoriai yra seniai-nustatyta ir plačiai naudojama elektrocheminė energijos kaupimo technologija. Jų principas apima švino ir jo oksidų naudojimą kaip teigiamų ir neigiamų elektrodų medžiagas, o sieros rūgšties vandeninį tirpalą kaip elektrolitą, kad būtų galima įkrauti ir iškrauti per elektrocheminę reakciją. Švino-rūgšties akumuliatoriai turi tokių pranašumų kaip mažos gamybos sąnaudos, brandžios technologijos, didelis patikimumas ir didelis atsparumas perkrovimui ir per{5}}iškrovimui, ir yra plačiai naudojami automobilių paleidimo akumuliatoriuose, atsarginiuose maitinimo šaltiniuose ir energijos kaupimo sistemose. Tačiau švino-rūgštinių baterijų energijos tankis yra mažas, jų ciklas ribotas, juose yra toksiško švino, kuris gali teršti aplinką, jei jas netinkamai šalina. Nepaisant to, švino -rūgštiniai akumuliatoriai vis dar užima svarbią vietą tam tikrose srityse, ypač kai naudojate{10}}kaištą. Ateityje pagrindinės šios technologijos kūrimo kryptys bus aplinkai nekenksmingas švino{12}baterijų perdirbimas ir našumo gerinimas.
Nikelio{0}}metalo hidrido (NiMH) baterijos:
NiMH baterijos yra elektrocheminė energijos kaupimo technologija, kuri naudoja nikelio hidroksidą kaip teigiamą elektrodą ir nikelio hidridą kaip neigiamą elektrodą. Jie pasižymi tokiais pranašumais kaip didelis energijos tankis, ekologiškumas ir ilgas ciklas. Palyginti su tradicinėmis baterijomis, NiMH baterijos neturi cheminių pavojų, susijusių su kadmiu ir molibdenu, todėl jie yra ekologiškesni. Todėl jie plačiai naudojami elektriniuose įrankiuose, hibridinėse transporto priemonėse ir nešiojamuose elektroniniuose įrenginiuose. Jie taip pat pasižymi dideliu įkrovimo{4}}iškrovimo efektyvumu ir gali stabiliai veikti įvairiose aplinkose. Pagrindinė nikelio baterijų savybė yra jų stiprus perkrovimas ir per{6}}iškrovimas, todėl jie puikiai tinka naudoti, kai reikia dažnai įkrauti ir iškrauti. Nors pastaraisiais metais išpopuliarėjus ličio -jonų akumuliatoriams, sumažėjo NiMH baterijų rinkos dalis, jie vis dar išlieka tam tikrose taikymo srityse.
Ličio{0}}jonų baterijos:
Ličio{0}}jonų baterijos yra elektrocheminė energijos kaupimo technologija, kurią naudojant pasiekiamas įkrovimas ir iškrovimas įterpiant ir ištraukiant ličio jonus tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų. Dėl nedidelio ličio svorio ir didelio energijos tankio ličio -jonų baterijos plačiai naudojamos nešiojamuose elektroniniuose prietaisuose, elektrinėse transporto priemonėse ir atsinaujinančios energijos kaupikliuose. Ličio-jonų baterijos turi pranašumų, pvz., ilgą tarnavimo laiką ir atminties efekto nebuvimą, tačiau jie taip pat turi tam tikrų saugos problemų, pvz., dėl per didelio įkrovimo ir per{5}}išsikrovimo sukeliamas terminis nutekėjimas. Tobulėjant technologijoms, ličio-jonų baterijų sauga ir elektrocheminis veikimas nuolat gerėjo, o sąnaudos mažėjo, todėl jos tapo viena iš plačiausiai naudojamų energijos kaupimo baterijų šiandieninėje rinkoje. Tikimasi, kad ateityje plėtojant tokias technologijas kaip kietojo kūno elektrolitai ir silicio{10}anodai, dar labiau pagerins ličio jonų akumuliatorių elektrochemines charakteristikas ir saugą.
Natrio{0}}jonų baterijos:
Natrio -jonų baterijos yra pastaraisiais metais sparčiai besivystanti nauja elektrocheminė energijos kaupimo technologija. Jų veikimo principas panašus į ličio -jonų akumuliatorių, kur ličio jonai įsiterpia ir deinterkaluojasi tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų įkrovimui ir iškrovimui. Natrio-jonų baterijų pranašumai yra natrio išteklių gausa ir maža kaina bei jų nepriklausomybė nuo ličio išteklių apribojimų, todėl jie ypač tinka didelio masto energijos kaupimui. Nors jų energijos tankis yra mažesnis nei ličio-jonų baterijų, natrio-jonų baterijos pasižymi geru ciklo stabilumu, našumu žemoje-temperatūroje ir saugumu, o tai yra daug žadanti ateities plėtra. Šiuo metu atliekant natrio{11}jonų baterijų tyrimus pagrindinis dėmesys skiriamas energijos tankio didinimui, ciklo eksploatavimo trukmės pailginimui ir gamybos sąnaudų mažinimui. Tikimasi, kad dėl nuolatinės technologinės pažangos natrio{13}}jonų baterijos ateityje taps vienu iš svarbių didelių{14}} energijos kaupimo sprendimų.
Srauto baterija:
Srauto akumuliatoriai yra elektrocheminė energijos kaupimo technologija, kai elektrolitas laikomas išoriniame rezervuare. Jų principas apima energijos kaupimą ir išleidimą per elektrochemines reakcijas tarp dviejų skirtingų elektrolitų akumuliatoriuje. Reikšminga srauto baterijų savybė yra jų nepriklausomai reguliuojama energija ir galia; saugojimo talpa gali būti padidinta padidinus saugomo elektrolito kiekį, todėl jie ypač tinka dideliems{2}}, ilgalaikiams{3}} energijos kaupimo darbams. Įprasti srauto baterijų tipai yra vanadžio redokso srauto baterijos ir cinko / bromo srauto baterijos. Flow baterijos pasižymi ilgu tarnavimo laiku, gera sauga ir ekologiškumu, tačiau jų pradinė investicija yra didelė, o akumuliatorių sistema yra sudėtinga. Tobulėjant technologijoms, pamažu atsiranda srautinių baterijų potencialas didelio masto energijos kaupime, ypač atsinaujinančios energijos tinklų integravimo ir tinklo reguliavimo programose.