Technologie skladování energie
Různé technologie skladování energie přispívají ke stabilitě elektrické energie tím, že fungují v různých fázích sítě, od výroby až po konečnou spotřebu spotřebiteli.
Termické skladování
Termické skladování se používá pro výrobu elektřiny využitím energie ze slunce, i když slunce nesvítí. Koncentrační solární elektrárny mohou zachycovat teplo ze slunce a ukládat energii do vody, roztavených solí nebo jiných kapalin. Tato uložená energie se později využívá k výrobě elektřiny, což umožňuje využívat sluneční energii i po západu slunce.
Takovéto elektrárny jsou v současné době v provozu nebo jsou navrhovány v Kalifornii, Arizoně a Nevadě . Například navrhovaný projekt Rice Solar Energy Project v kalifornském Blythe bude využívat systém skladování roztavené soli s koncentrační solární věží k zajištění energie pro přibližně 68 000 domácností ročně .
Technologie tepelného skladování existují také pro skladování energie pro konečné využití. Jednou z metod je zmrazení vody v noci s využitím elektřiny mimo špičku a následné uvolnění uložené chladné energie z ledu, aby pomohla s klimatizací během dne .
Například systém Ice Bear společnosti Ice Energy vytváří v noci blok ledu, který pak během dne využívá ke kondenzaci chladiva klimatizačního systému . Tímto způsobem systém Ice Bear přesouvá spotřebu elektřiny v budově z denní špičky na dobu mimo špičku, kdy je elektřina levnější. Kromě toho Bonneville Power Administration provádí pilotní program ukládání přebytečné větrné energie do ohřívačů vody v obytných domech .
Stlačený vzduch
Skladování energie stlačeným vzduchem (CAES) funguje také jako technologie skladování energie tím, že využívá elastickou potenciální energii stlačeného vzduchu ke zlepšení účinnosti konvenčních plynových turbín.
Systémy CAES stlačují vzduch pomocí elektřiny v době mimo špičku a poté jej ukládají do podzemních kaveren. V době špičkové poptávky se vzduch odebírá ze zásobníků a spaluje se zemním plynem ve spalovací turbíně k výrobě elektřiny . Tato metoda využívá pouze třetinu zemního plynu používaného při konvenčních metodách . Protože elektrárny CAES vyžadují určitý druh podzemního zásobníku, jsou omezeny svým umístěním. V současné době jsou v provozu dvě komerční elektrárny CAES v Huntorfu v Německu a MacIntoshi v Alabamě, i když byly navrženy elektrárny i v jiných částech Spojených států.
Vodík
Vodík lze použít jako bezuhlíkové palivo pro výrobu elektřiny. Přebytečnou elektřinu lze využít k výrobě vodíku, který lze skladovat a později použít v palivových článcích, motorech nebo plynových turbínách k výrobě elektřiny bez produkce škodlivých emisí . NREL studovala možnosti vytváření vodíku z větrné energie a jeho skladování ve věžích větrných turbín pro výrobu elektřiny v době, kdy nefouká vítr .
Přečerpávací vodní úložiště
Přečerpávací vodní úložiště nabízí způsob, jak skladovat energii na přenosovém stupni sítě, a to skladováním přebytečné výroby pro pozdější použití.
Mnoho vodních elektráren zahrnuje dvě nádrže v různých výškách. Tyto elektrárny ukládají energii čerpáním vody do horní nádrže, když nabídka převyšuje poptávku. Když poptávka převýší nabídku, voda se vypouští do dolní nádrže tak, že teče dolů přes turbíny a vyrábí elektřinu.
S více než 22 GW instalovaného výkonu ve Spojených státech jsou přečerpávací vodní elektrárny největším dnes provozovaným systémem skladování . Dlouhý povolovací proces a vysoké náklady na přečerpávací vodní elektrárny však činí další projekty nepravděpodobnými.
Přečerpávací vodní elektrárny
Přečerpávací vodní elektrárny mohou poskytovat řadu výhod pro rozvodnou síť na úrovni přenosu nebo distribuce tím, že ukládají elektřinu ve formě rotující hmoty.
Zařízení má tvar podobný válci a obsahuje velký rotor uvnitř vakua. Když setrvačník odebírá energii ze sítě, rotor se zrychluje na velmi vysoké otáčky a ukládá elektřinu jako rotační energii. Pro vybití uložené energie se rotor přepne do režimu generování, zpomalí a pracuje na setrvačnou energii, čímž vrací elektřinu do sítě .
Metací kola mají obvykle dlouhou životnost a nevyžadují velkou údržbu. Zařízení mají také vysokou účinnost a rychlou dobu odezvy. Protože je lze umístit téměř kdekoli, mohou být setrvačníky umístěny v blízkosti spotřebitelů a ukládat elektřinu pro distribuci.
Ačkoli jedno setrvačníkové zařízení má typickou kapacitu v řádu kilowattů, lze mnoho setrvačníků spojit do „setrvačníkové farmy“ a vytvořit tak úložiště o výkonu v řádu megawattů . Setrvačníkové úložiště energie společnosti Beacon Power ve Stephentownu v New Yorku je největším setrvačníkovým zařízením ve Spojených státech s provozní kapacitou 20 MW .
Baterie
Baterie, jako jsou baterky nebo mobilní telefony, lze také použít k ukládání energie ve velkém měřítku.
Stejně jako setrvačníky mohou být baterie umístěny kdekoli, takže jsou často považovány za úložiště pro distribuci, kdy je zařízení s bateriemi umístěno v blízkosti spotřebitelů, aby byla zajištěna stabilita napájení; nebo pro konečné použití, jako jsou baterie v elektrických vozidlech.
Existuje mnoho různých typů baterií, které mají potenciál pro skladování energie ve velkém měřítku, včetně sodíko-sirných, kovových vzduchových, lithium-iontových a olověných baterií. Existuje několik bateriových instalací na větrných farmách; včetně demonstračního projektu Notrees Wind Storage Demonstration Project v Texasu, který využívá bateriové zařízení o výkonu 36 MW, aby pomohl zajistit stabilitu dodávek energie, i když nefouká vítr .
Pokroky v bateriových technologiích byly dosaženy zejména díky rozšiřujícímu se průmyslu elektromobilů (EV). S dalším vývojem v oblasti elektromobilů by měly náklady na baterie nadále klesat . Elektromobily by také mohly mít vliv na skladování energie prostřednictvím technologií „vehicle-to-grid“, kdy lze jejich baterie připojit k síti a vybíjet energii pro ostatní uživatele.