Technologie magazynowania energii mają różne właściwości, które predestynują je do określonych aplikacji lub je z nich eliminują. Można zasadniczo je podzielić na cztery grupy w zależności od energii, które przechowują: chemiczne, elektryczne, mechaniczne, termiczne. Niniejsza publikacja skupia się na mechanicznych zasobnikach energii.
ELEKTROWNIE SZCZYTOWO-POMPOWE
Najbardziej powszechną technologią magazynowania energii elektrycznej na świecie są elektrownie szczytowo-pompowe. Aktualnie sumaryczna moc takich elektrowni to ok. 170 GW.
Jest to najbardziej rozpowszechniony typ systemu magazynowania energii na świecie (99% wszystkich zasobników energii w sieci elektrycznej stanowią elektrownie szczytowo-pompowe). Po dekadach ich użytkowania udoskonalono poszczególne elementy i nie można już oczekiwać znacznych redukcji kosztów. Ponieważ mają one stosunkowo niską gęstość energii z powodu nieściśliwości wody, wykorzystanie tych systemów przechowywania o typowym stosunku energii do mocy zostało zoptymalizowane na dwie do ośmiu godzin pracy.
W przeciwieństwie do systemów akumulatorowych potencjalne miejsca dla takich jednostek są uzależnione geograficznie i zwykle zlokalizowane z dala od centrów odbiorców energii. Z ekonomicznego punktu widzenia elektrownie szczytowo-pompowe stanowią obecnie najbardziej opłacalną opcję przechowywania energii elektrycznej (1000 €/kW do 20 €/kW) przy wysokiej wydajności (do 82%). Podstawową zaletą tak dużych systemów magazynowania jest możliwość szybkiego sterowania nimi i wynikający z tego wkład w niezawodność pracy systemu.
Czytaj: W zakresie transformacji energetycznej przed Polską spore wyzwania
( * październik 2018 )
KOŁO ZAMACHOWE
Energia elektryczna może być magazynowana w postaci energii kinetycznej koła zamachowego (flywheel). Pojemność takiego magazynu zależy od wirującej masy, jej kształtu oraz prędkości obrotów. Wirująca masa jest połączona z silnikiem – generatorem, który rozpędza koło w fazie ładowania i przyhamowuje w trakcie rozładowywania magazynu.
Magazyny flywheel mogą mieć sprawność powyżej 80% i współczynnik samorozładowania mniejszy niż 3%/h. Zastosowanie nadprzewodzącego, magnetycznego łożyska pozwala na redukcję współczynnika samorozładowania do wartości mniejszej niż 0,5%/h.
Zobacz też: Akumulatorowe systemy magazynowania energii: wydajność i eksploatacja. CZĘŚĆ I
Zasobniki flywheel są klasyfikowane jako wolno- lub szybkoobrotowe. Wolnoobrotowe produkowane są zwykle z metali, takich jak np. stal, i zawierają mechaniczne łożyska. Prędkość kątowa ich pracy jest rzędu 6000 obrotów na minutę. Szybkoobrotowe są produkowane z kompozytów i zawierają magnetyczne łożysko. Pracują z prędkością rzędu 100 000 obrotów na minutę.
Czytaj: Baterie w autach elektrycznych. Inżynierowie pracują nad rewolucyjną metodą
SPRĘŻONE POWIETRZE
Magazyny sprężonego powietrza mogą przechowywać energię elektryczną w postaci energii mechanicznej lub mechanicznej i termicznej. W obu przypadkach energia elektryczna jest wykorzystywana do zasilania kompresora, który wypełnia powietrzem podziemny zbiornik.
W układach diabatycznych podczas rozładowywania sprężone powietrze jest ogrzewane przed doprowadzeniem do turbiny. Sprawność układu wynosi między 42 a 54%. Obecnie na świecie funkcjonują dwa diabatyczne magazyny energii na sprężone powietrze.
W układach adiabatycznych ciepło wygenerowane podczas procesu ładowania jest przechowywane w zasobniku energii cieplnej i wykorzystywane do ogrzania powietrza przy rozładowywaniu. Sprawność układu to ok. 60- 70%.
Rozwój adiabatycznych systemów magazynowania energii (mających znacznie lepszą efektywność) został spopularyzowany z powodu rosnącego wykorzystania odnawialnych źródeł energii, jak i analiz biorących pod uwagę przyszłe wymagania dotyczące magazynowania energii.
