Tekniker för energilagring
Olika tekniker för energilagring bidrar till stabiliteten i elförsörjningen genom att de fungerar i olika skeden av elnätet, från produktion till slutanvändning hos konsumenten.
Thermisk lagring
Thermisk lagring används för att generera el genom att använda solens kraft, även när solen inte skiner. Koncentrerande solkraftverk kan fånga upp värme från solen och lagra energin i vatten, smält salt eller andra vätskor. Denna lagrade energi används senare för att generera elektricitet, vilket gör det möjligt att använda solenergi även efter solnedgången.
Anläggningar som dessa är för närvarande i drift eller föreslås i Kalifornien, Arizona och Nevada . Det föreslagna Rice Solar Energy Project i Blythe, Kalifornien, kommer till exempel att använda ett lagringssystem för smält salt med ett koncentrerande solfångartorn för att ge el till cirka 68 000 hushåll varje år.
Tekniker för termisk lagring finns också för lagring av energi vid slutanvändning. En metod är att frysa vatten på natten med hjälp av el som inte används under rusningstid och sedan frigöra den lagrade köldenergin från isen för att hjälpa till med luftkonditioneringen under dagen .
Till exempel skapar Ice Energys Ice Bear-system ett isblock på natten och använder sedan isen under dagen för att kondensera luftkonditioneringssystemets köldmedium . På detta sätt flyttar Ice Bear-systemet byggnadens elförbrukning från toppar på dagen till perioder utan toppar när elen är billigare. Bonneville Power Administration genomför dessutom ett pilotprogram för lagring av överskottsel från vindkraft i varmvattenberedare för bostäder.
Compressed Air
Compressed Air Energy Storage (CAES) fungerar också som en teknik för lagring av elproduktion genom att använda den elastiska potentiella energin i komprimerad luft för att förbättra verkningsgraden hos konventionella gasturbiner.
CAES-system komprimerar luft med hjälp av elektricitet under lågtrafik och lagrar sedan luften i underjordiska grottor. Under perioder med hög efterfrågan hämtas luften från lagret och eldas med naturgas i en förbränningsturbin för att generera elektricitet . Denna metod använder endast en tredjedel av den naturgas som används i konventionella metoder . Eftersom CAES-anläggningar kräver någon form av underjordisk reservoar är de begränsade av var de kan placeras. Två kommersiella CAES-anläggningar är för närvarande i drift i Huntorf i Tyskland och MacIntosh i Alabama, men anläggningar har föreslagits i andra delar av USA.
Vätgas
Vätgas kan användas som ett koldioxidfritt bränsle för elproduktion. Överskottsel kan användas för att skapa vätgas, som kan lagras och användas senare i bränsleceller, motorer eller gasturbiner för att generera el utan att producera skadliga utsläpp . NREL har studerat möjligheten att skapa vätgas från vindkraft och lagra den i vindkraftverkens torn för elproduktion när det inte blåser .
Pumpad vattenkraftslagring
Pumpad vattenkraftslagring erbjuder ett sätt att lagra energi i nätets överföringsled genom att lagra överskottsgenerering för senare användning.
Många vattenkraftverk omfattar två reservoarer på olika höjd. Dessa anläggningar lagrar energi genom att pumpa in vatten i den övre reservoaren när utbudet överstiger efterfrågan. När efterfrågan överstiger utbudet släpps vattnet ut i den nedre reservoaren genom att rinna nedåt genom turbiner för att generera elektricitet.
Med mer än 22 GW installerad kapacitet i USA är pumpad vattenkraft det största lagringssystemet som är i drift idag. Den långa tillståndsprocessen och den höga kostnaden för pumpad vattenlagring gör dock ytterligare projekt osannolika.
Flywheels
Flywheels kan ge en rad olika fördelar för nätet på antingen överförings- eller distributionsnivå, genom att lagra el i form av en snurrande massa.
Anordningen är formad som en cylinder och innehåller en stor rotor i ett vakuum. När svänghjulet drar ström från nätet accelererar rotorn till mycket höga hastigheter och lagrar elektriciteten i form av rotationsenergi. För att ladda av den lagrade energin växlar rotorn till produktionsläge, saktar ner och körs på tröghetsenergi, vilket återför el till nätet.
Flywheels har vanligtvis en lång livslängd och kräver lite underhåll. Anordningarna har också hög verkningsgrad och snabba reaktionstider. Eftersom de kan placeras nästan var som helst kan svänghjul placeras nära konsumenterna och lagra el för distribution.
En enskild svänghjulsenhet har en typisk kapacitet i storleksordningen kilowatt, men många svänghjul kan kopplas samman i en ”svänghjulsfarm” för att skapa en lagringsanläggning i storleksordningen megawatt . Beacon Power’s Stephentown Flywheel Energy Storage Plant i New York är den största svänghjulsanläggningen i USA, med en driftskapacitet på 20 MW .
Batterier
Batterier, som de som finns i en ficklampa eller mobiltelefon, kan också användas för att lagra energi i stor skala.
Likt svänghjul kan batterier placeras var som helst, så de ses ofta som lagring för distribution, när en batterianläggning ligger nära konsumenterna för att ge strömstabilitet, eller slutanvändning, som batterier i elfordon.
Det finns många olika typer av batterier som har storskalig potential för energilagring, bland annat natrium-svavel-, metallluft-, litiumjon- och blybatterier. Det finns flera batteriinstallationer i vindkraftverk, bland annat Notrees Wind Storage Demonstration Project i Texas, som använder en 36 MW batterianläggning för att bidra till att säkerställa stabiliteten i elförsörjningen även när det inte blåser .
Förbättringar inom batteritekniken har gjorts till stor del på grund av den expanderande elbilsindustrin. I takt med att fler utvecklingar görs med elfordon bör batterikostnaderna fortsätta att sjunka . Elbilar kan också påverka energilagringen genom teknik som gör det möjligt att ansluta fordon till nätet, där deras batterier kan anslutas till nätet och ladda ut energi så att andra kan använda den.