Energilagringsteknologier
De forskellige energilagringsteknologier bidrager til elektricitetsstabilitet ved at fungere i forskellige faser af nettet, fra produktion til forbrugernes slutanvendelse.
Thermisk lagring
Thermisk lagring anvendes til elproduktion ved at bruge strøm fra solen, selv når solen ikke skinner. Koncentrerende solcelleanlæg kan opsamle varme fra solen og lagre energien i vand, smeltet salt eller andre væsker. Denne lagrede energi bruges senere til at generere elektricitet, hvilket gør det muligt at bruge solenergi selv efter solnedgang.
Anlæg som disse er i øjeblikket i drift eller foreslået i Californien, Arizona og Nevada . F.eks. vil det foreslåede Rice Solar Energy Project i Blythe, Californien, bruge et lagringssystem med smeltet salt med et koncentrerende soltårn til at levere strøm til ca. 68 000 hjem hvert år.
Thermiske lagringsteknologier findes også til lagring af energi til slutanvendelse. En metode er at fryse vand om natten ved hjælp af elektricitet uden for spidsbelastning og derefter frigive den lagrede kolde energi fra isen for at hjælpe med airconditionering om dagen .
For eksempel skaber Ice Energy’s Ice Bear-system en isblok om natten og bruger derefter isen om dagen til at kondensere kølemidlet i airconditionanlægget . På denne måde flytter Ice Bear-systemet bygningens elforbrug fra spidsbelastningsperioder om dagen til perioder uden for spidsbelastningsperioder, hvor el er billigere. Desuden gennemfører Bonneville Power Administration et pilotprogram om lagring af overskydende vindproduktion i vandvarmere i boliger.
Compressed Air
Compressed Air Energy Storage (CAES) fungerer også som en teknologi til lagring af produktion ved at bruge den elastiske potentielle energi i komprimeret luft til at forbedre virkningsgraden af konventionelle gasturbiner.
CAES-systemer komprimerer luft ved hjælp af elektricitet i perioder uden for spidsbelastningsperioder og lagrer derefter luften i underjordiske hulrum. I spidsbelastningsperioder hentes luften fra lageret og fyres sammen med naturgas i en forbrændingsturbine for at generere elektricitet . Denne metode bruger kun en tredjedel af den naturgas, der anvendes ved konventionelle metoder . Da CAES-anlæg kræver en eller anden form for underjordisk reservoir, er de begrænset af deres placering. Der er i øjeblikket to kommercielle CAES-anlæg i drift i Huntorf i Tyskland og MacIntosh i Alabama, men der er blevet foreslået anlæg i andre dele af USA.
Hydrogen
Hydrogen kan anvendes som et kulstoffrit brændstof til elproduktion. Overskydende elektricitet kan bruges til at skabe brint, som kan lagres og senere bruges i brændselsceller, motorer eller gasturbiner til at generere elektricitet uden at producere skadelige emissioner . NREL har undersøgt potentialet for at skabe brint fra vindkraft og lagre det i vindmølletårnene til elproduktion, når vinden ikke blæser .
Pumped Hydroelectric Storage
Pumped Hydroelectric Storage tilbyder en måde at lagre energi på i nettets transmissionstrin ved at lagre overskydende produktion til senere brug.
Mange vandkraftværker omfatter to reservoirer i forskellige højder. Disse værker lagrer energi ved at pumpe vand ind i det øverste reservoir, når udbuddet overstiger efterspørgslen. Når efterspørgslen overstiger udbuddet, frigives vandet til det nederste reservoir ved at løbe ned ad bakke gennem turbiner for at generere elektricitet.
Med mere end 22 GW installeret kapacitet i USA er pumpet vandkraftlagring det største lagringssystem, der er i drift i dag. Den lange tilladelsesproces og de høje omkostninger ved pumpelagring gør imidlertid yderligere projekter usandsynlige.
Flywheels
Flywheels kan give en række fordele for nettet på enten transmissions- eller distributionsniveau ved at lagre elektricitet i form af en roterende masse.
Enheden er formet som en cylinder og indeholder en stor rotor inde i et vakuum. Når svinghjulet trækker strøm fra nettet, accelererer rotoren til meget høje hastigheder, hvorved elektriciteten lagres som rotationsenergi. For at aflade den lagrede energi skifter rotoren til produktionstilstand, bremser ned og kører på træghedsenergi og returnerer således elektriciteten til nettet.
Svinghjul har typisk en lang levetid og kræver kun lidt vedligeholdelse. Anordningerne har også en høj virkningsgrad og hurtige reaktionstider. Fordi de kan placeres næsten hvor som helst, kan svinghjulene placeres tæt på forbrugerne og lagre elektricitet til distribution.
Mens en enkelt svinghjulsenhed har en typisk kapacitet i størrelsesordenen kilowatt, kan mange svinghjul forbindes i en “svinghjulsfarm” for at skabe et lageranlæg i størrelsesordenen megawatt . Beacon Power’s Stephentown Flywheel Energy Storage Plant i New York er det største svinghjulsanlæg i USA med en driftskapacitet på 20 MW .
Batterier
Batterier, som dem i en lommelygte eller mobiltelefon, kan også bruges til at lagre energi i stor skala.
Lige svinghjul kan batterier placeres hvor som helst, så de ses ofte som oplagring til distribution, når et batterianlæg er placeret tæt på forbrugerne for at sikre strømstabilitet; eller slutanvendelse, som batterier i elbiler.
Der findes mange forskellige typer batterier, som har potentiale til energilagring i stor skala, herunder natrium-svovl-, metal-luft-, lithium-ion- og bly-syre-batterier. Der er flere batteriinstallationer i vindmølleparker, herunder Notrees Wind Storage Demonstration Project i Texas, som anvender et 36 MW-batterianlæg til at sikre stabiliteten i strømforsyningen, selv når vinden ikke blæser.
Forsøg inden for batteriteknologier er i høj grad sket på grund af den voksende industri for elektriske køretøjer (EV). Efterhånden som der sker mere udvikling med EV’er, bør batteripriserne fortsat falde . Elbiler kan også få indflydelse på energilagring gennem køretøj-til-net-teknologier, hvor deres batterier kan tilsluttes nettet og afgive strøm, som andre kan bruge.