Energian varastointitekniikat
Erilaiset energian varastointitekniikat edistävät sähkön vakautta toimimalla sähköverkon eri vaiheissa, sähköntuotannosta kuluttajan loppukäyttöön.
Lämpövarastointi
Lämpövarastointia käytetään sähköntuotantoon hyödyntämällä auringon voimaa myös silloin, kun aurinko ei paista. Keskittävissä aurinkovoimaloissa voidaan ottaa talteen auringon lämpöä ja varastoida energiaa veteen, sulaan suolaan tai muuhun nesteeseen. Tätä varastoitua energiaa käytetään myöhemmin sähköntuotantoon, jolloin aurinkoenergiaa voidaan käyttää myös auringonlaskun jälkeen.
Tällaisia laitoksia on tällä hetkellä toiminnassa tai niitä on ehdotettu Kaliforniassa, Arizonassa ja Nevadassa . Esimerkiksi Kalifornian Blytheen suunnitellussa Rice Solar Energy Project -hankkeessa käytetään sulasuolan varastointijärjestelmää, jossa on keskittävä aurinkotorni ja joka tuottaa sähköä noin 68 000 kotitaloudelle vuosittain.
Lämpövarastointitekniikoita on olemassa myös energian loppukäytön varastointia varten. Yksi menetelmä on veden jäädyttäminen yöllä käyttämällä huippusähkön ulkopuolella olevaa sähköä, minkä jälkeen jään varastoima kylmäenergia vapautetaan päivällä ilmastoinnin avuksi .
Esimerkiksi Ice Energyn Ice Bear -järjestelmä luo yöllä jäälohkareen, jota käytetään sitten päivällä ilmastointijärjestelmän kylmäaineen kondensointiin . Tällä tavoin Ice Bear -järjestelmä siirtää rakennuksen sähkönkulutusta päivähuipusta hiljaiseen aikaan, jolloin sähkö on edullisempaa. Lisäksi Bonneville Power Administration (Bonneville Power Administration) toteuttaa parhaillaan pilottiohjelmaa, jossa ylimääräinen tuulivoimatuotanto varastoidaan kotitalouksien vedenlämmittimiin.
Compressed Air
Compressed Air Energy Storage (CAES) toimii myös sukupolven varastointitekniikkana hyödyntämällä paineilman kimmoisaa potentiaalienergiaa tavanomaisten kaasuturbiinien hyötysuhteen parantamiseen.
CAES-järjestelmät puristavat ilmaa käyttämällä sähköä hiljaisina aikoina ja varastoivat sen jälkeen ilmaa maanalaisiin luoliin. Huippukysynnän aikana ilma otetaan varastosta ja poltetaan maakaasun kanssa polttoturbiinissa sähkön tuottamiseksi . Tämä menetelmä käyttää vain kolmanneksen perinteisissä menetelmissä käytetystä maakaasusta. Koska CAES-voimalat edellyttävät jonkinlaista maanalaista säiliötä, niiden sijaintia rajoittaa niiden sijainti. Kaksi kaupallista CAES-laitosta toimii tällä hetkellä Huntorfissa Saksassa ja MacIntoshissa Alabamassa, vaikka laitoksia on ehdotettu muualle Yhdysvaltoihin.
Vety
Vetyä voidaan käyttää hiilidioksidipäästöttömänä polttoaineena sähköntuotannossa. Ylimääräisestä sähköstä voidaan tuottaa vetyä, jota voidaan varastoida ja käyttää myöhemmin polttokennoissa, moottoreissa tai kaasuturbiineissa tuottamaan sähköä tuottamatta haitallisia päästöjä . NREL on tutkinut mahdollisuuksia luoda vetyä tuulivoimasta ja varastoida sitä tuulivoimaloiden torneihin sähköntuotantoa varten silloin, kun tuuli ei puhalla .
Pumppuvesivoiman varastointi
Pumppuvesivoiman varastointi tarjoaa keinon varastoida energiaa verkon siirtovaiheessa varastoimalla ylituotantoa myöhempää käyttöä varten.
Monissa vesivoimalaitoksissa on kaksi eri korkeudella sijaitsevaa säiliötä. Nämä voimalat varastoivat energiaa pumppaamalla vettä ylempään säiliöön, kun tarjonta ylittää kysynnän. Kun kysyntä ylittää tarjonnan, vesi vapautetaan alempaan altaaseen juoksuttamalla sitä alaspäin turbiinien läpi sähköntuotantoa varten.
Yhdysvalloissa on yli 22 GW asennettua kapasiteettia, ja pumppuvesivoiman varastointi on suurin nykyisin käytössä oleva varastointijärjestelmä . Pumppuvesivarastoinnin pitkä lupaprosessi ja korkeat kustannukset tekevät kuitenkin uusien hankkeiden toteuttamisen epätodennäköiseksi.
Lentopyörät
Lentopyörät voivat tarjota erilaisia etuja verkkoon joko siirto- tai jakelutasolla varastoimalla sähköä pyörivän massan muodossa.
Laite on sylinterin muotoinen ja sisältää suuren roottorin tyhjiön sisällä. Kun vauhtipyörä ottaa sähköä verkosta, roottori kiihtyy hyvin suuriin nopeuksiin ja varastoi sähköä pyörimisenergiana. Varastoidun energian purkautuessa roottori siirtyy tuotantotilaan, hidastuu ja toimii inertioenergialla palauttaen näin sähköä verkkoon.
Lentopyörillä on tyypillisesti pitkä käyttöikä ja ne vaativat vain vähän huoltoa. Laitteilla on myös korkea hyötysuhde ja nopea vasteaika. Koska vauhtipyörät voidaan sijoittaa lähes minne tahansa, ne voidaan sijoittaa lähelle kuluttajia ja varastoida sähköä jakelua varten.
Yksittäisen vauhtipyörälaitteen kapasiteetti on tyypillisesti kilowattien luokkaa, mutta monet vauhtipyörät voidaan liittää ”vauhtipyöräfarmiin”, jolloin saadaan aikaan megawattien luokkaa oleva varastointilaitos . Beacon Powerin Stephentown Flywheel -energiavarastointilaitos New Yorkissa on Yhdysvaltojen suurin vauhtipyörälaitos, jonka toimintakapasiteetti on 20 MW .
Paristot
Paristoja, kuten taskulamppujen tai matkapuhelinten paristoja, voidaan myös käyttää energian varastointiin suuressa mittakaavassa.
Kuten vauhtipyörät, akut voidaan sijoittaa minne tahansa, joten ne nähdään usein varastointina jakelua varten, kun akkulaitos sijaitsee lähellä kuluttajia sähkön vakauden varmistamiseksi; tai loppukäyttöön, kuten sähköajoneuvojen akut.
On olemassa monia erilaisia akkutyyppejä, joilla on laajamittaista energian varastointipotentiaalia, kuten natrium-rikki, metalli-ilma, litiumioni ja lyijyakut. Tuulivoimaloissa on useita akkuasennuksia, kuten Teksasissa sijaitseva Notrees Wind Storage Demonstration Project, jossa käytetään 36 MW:n akkulaitosta, joka auttaa varmistamaan sähköntuotannon vakauden silloinkin, kun tuuli ei puhalla .
Akkujen tekniikoiden kehitys on tapahtunut pitkälti sähköajoneuvoteollisuuden (EV) laajenemisen ansiosta. Kun sähköautoja kehitetään yhä enemmän, akkujen kustannusten pitäisi edelleen laskea . Sähköajoneuvoilla voi olla vaikutusta myös energian varastointiin ajoneuvosta verkkoon -teknologian avulla, jossa niiden akut voidaan liittää verkkoon ja purkaa sähköä muiden käytettäväksi.