Industrijski uređaji za pohranu energije
U stara vremena električna energija dobivena u hidroelektranama odmah se isporučivala potrošačima: svjetiljke su svijetlile, motori radili. Danas, međutim, kako su se mogućnosti proizvodnje električne energije uvelike proširile, pitanje učinkovitih načina skladištenja proizvedene energije ozbiljno se postavlja na mnogo načina, uključujući raznih obnovljivih izvora.
Kao što znate, tijekom dana čovječanstvo troši mnogo više energije nego noću. Sati vršnih opterećenja u gradovima padaju u strogo definirane jutarnje i večernje sate, dok proizvodna postrojenja (osobito solarna, vjetroelektrana i sl.) generiraju određenu prosječnu snagu koja značajno varira u različito doba dana i ovisno o vremenskim uvjetima.
U takvim okolnostima nije loša ideja da elektrane imaju neku vrstu rezervnog skladišta električne energije koje može osigurati potrebnu snagu u bilo koje doba dana. Pogledajmo neke od najboljih tehnologija za rješavanje ovog problema.
Hidrauličko skladištenje energije
Najstarija metoda koja do danas nije izgubila svoju važnost. Dva velika rezervoara za vodu nalaze se jedan iznad drugog. Voda u gornjem spremniku, kao i svaki predmet podignut na visinu, ima veću potencijalnu energiju od vode u donjem spremniku.
Kada je potrošnja električne energije elektrane mala tada se pumpama pumpa voda u gornji rezervoar. Tijekom vršnih sati, kada je postrojenje prisiljeno davati veliku snagu u mrežu, voda iz gornjeg spremnika se preusmjerava kroz turbinu hidrogeneratora, čime se stvara povećana snaga.
U Njemačkoj se razvijaju projekti ove vrste hidroakumulatora za njihovu naknadnu montažu na mjestima starih rudnika ugljena, kao i na dnu oceana u sfernim skladištima posebno stvorenim za tu svrhu.
Skladištenje energije u obliku komprimiranog zraka
Poput komprimirane opruge, komprimirani zrak ubrizgan u cilindar može pohraniti energiju u potencijalnom obliku. Tehnologiju su inženjeri dugo smišljali, ali nije implementirana zbog visoke cijene. Ali već se vrlo visoke razine koncentracije energije mogu postići tijekom adijabatske kompresije plina s posebnim kompresorima.
Ideja je sljedeća: tijekom normalnog rada pumpa pumpa zrak u spremnik, a tijekom vršnih opterećenja komprimirani zrak se ispušta iz spremnika pod pritiskom i okreće turbinu generatora. U svijetu postoji nekoliko sličnih sustava od kojih je jedan od najvećih razvijatelja kanadska tvrtka Hydrostar.
Rastaljena sol kao toplinski akumulator
Solarni paneli To nije jedini alat za pretvaranje sunčeve energije zračenja.Sunčevo infracrveno zračenje, kada je pravilno koncentrirano, može zagrijati i rastopiti sol, pa čak i metal.
Ovako rade solarni tornjevi, gdje mnogi reflektori usmjeravaju sunčevu energiju na spremnik soli postavljen na vrhu tornja podignutog u središtu postaje. Rastaljena sol zatim otpušta toplinu vodi, koja se pretvara u paru koja pokreće turbinu generatora.
Dakle, prije nego što se pretvori u električnu energiju, toplina se prvo pohranjuje u toplinski akumulator na bazi rastaljene soli, a ova tehnologija je implementirana, primjerice, u Ujedinjenim Arapskim Emiratima. Georgia Tech razvila je još učinkovitiji uređaj za toplinsko skladištenje rastaljenog metala.
Kemijske baterije
Litijske baterije za vjetroelektrane — ovo je ista tehnologija kao i baterije za pametne telefone i prijenosna računala, samo što će u skladištu za elektranu biti tisuće takvih "baterija". Tehnologija nije nova, danas se koristi u SAD-u. Nedavni primjer takve elektrane od 4 MWh je ona koju je nedavno izgradio Tesla u Australiji. Stanica je sposobna isporučiti maksimalnu snagu od 100 MW opterećenju.
Kemijski akumulatori koji cure
Ako se u konvencionalnim baterijama elektrode ne miču, u protočnim baterijama napunjene tekućine djeluju kao elektrode. Dvije tekućine se kreću kroz membransku gorivu ćeliju u kojoj se odvija ionska interakcija tekućih elektroda i u ćeliji se stvaraju električni naboji različitih predznaka bez miješanja tekućina. Stacionarne elektrode montirane su u ćeliju za opskrbu potrošača tako opterećenom električnom energijom.
Tako se u sklopu projekta brine4power u Njemačkoj planira podzemno postavljanje spremnika s elektrolitima (vanadij, slana voda, otopina klora ili cinka), au lokalnim špiljama podići će se protočna baterija od 700 MWh. Glavni cilj projekta je uravnotežiti distribuciju obnovljive energije tijekom dana kako bi se izbjegli nestanci struje uzrokovani nedostatkom vjetra ili oblačnim vremenom.
Super dinamička pohrana na zamašnjaku
Princip se temelji na prvoj pretvorbi električne energije — u obliku kinetičke energije rotacije super zamašnjaka, a po potrebi i natrag u električnu energiju (zamašnjak okreće generator).
U početku se zamašnjak ubrzava motorom male snage dok potrošnja opterećenja ne bude vršna, a kada opterećenje postane vršno, energija pohranjena u zamašnjaku može se isporučiti s višestruko većom snagom. Ova tehnologija nije pronašla široku industrijsku primjenu, ali se smatra obećavajućom za korištenje u snažnim izvorima neprekidnog napajanja.