Teolliset energian varastointilaitteet
Ennen vanhaan vesivoimaloista saatu sähköenergia toimitettiin välittömästi kuluttajille: lamput syttyivät, moottorit kävivät. Nykyään sähköntuotantokapasiteetin kasvaessa huomattavasti, kysymys tuotetun energian tehokkaista varastointitavoista on kuitenkin noussut vakavasti esille monella tapaa, mm. erilaisista uusiutuvista lähteistä.
Kuten tiedät, päivällä ihmiskunta kuluttaa paljon enemmän energiaa kuin yöllä. Kuormituksen huipputunnit kaupungeissa jakautuvat tiukasti määriteltyihin aamu- ja ilta-aikoihin, kun taas tuottavat voimalaitokset (erityisesti aurinko, tuuli jne.) tuottavat tietyn keskimääräisen tehon, joka vaihtelee merkittävästi vuorokauden eri aikoina ja sääolosuhteiden mukaan.
Tällaisissa olosuhteissa ei ole huono idea, että voimalaitoksilla on jonkinlainen varasähkövarasto, joka pystyy tuottamaan tarvittavan tehon mihin aikaan päivästä tahansa. Katsotaanpa joitain parhaista tekniikoista tämän ongelman ratkaisemiseksi.
Hydraulinen energian varastointi
Vanhin menetelmä, joka ei ole menettänyt merkitystään tähän päivään mennessä. Kaksi suurta vesisäiliötä on sijoitettu päällekkäin. Yläsäiliössä olevalla vedellä, kuten kaikilla korkealle kohotetuilla esineillä, on suurempi potentiaalienergia kuin alemman säiliön vedellä.
Kun voimalaitoksen tehonkulutus on alhainen, pumpuilla pumpataan vettä silloin yläsäiliöön. Ruuhka-aikoina, kun laitos joutuu syöttämään suurta tehoa verkkoon, vesi ohjataan yläsäiliöstä hydrogeneraattorin turbiinin läpi, mikä lisää tehoa.
Saksassa kehitetään tämän tyyppisten vesiakkujen hankkeita niiden myöhempää pystyttämistä varten vanhojen hiilikaivosten paikkoihin sekä valtameren pohjaan erityisesti tätä tarkoitusta varten luoduissa pallomaisissa varastoissa.
Energian varastointi paineilman muodossa
Kuten puristettu jousi, sylinteriin ruiskutettu paineilma pystyy varastoimaan energiaa potentiaalisessa muodossa. Teknologiaa kehittivät insinöörit pitkään, mutta sitä ei otettu käyttöön sen korkeiden kustannusten vuoksi. Mutta jo erittäin korkeat energiapitoisuuden tasot ovat saavutettavissa adiabaattisen kaasun puristuksen aikana erityisillä kompressoreilla.
Ideana on tämä: normaalikäytössä pumppu pumppaa ilmaa säiliöön, ja huippukuormituksen aikana säiliöstä vapautuu paineilmaa paineen alaisena ja kääntää generaattorin turbiinia. Maailmassa on useita samanlaisia järjestelmiä, joista yksi suurimmista kehittäjistä on kanadalainen yritys Hydrostar.
Sula suola lämpövaraajana
Aurinkopaneelit Se ei ole ainoa työkalu auringon säteilyenergian muuntamiseen.Oikein keskittynyt auringon infrapunasäteily voi lämmittää ja sulattaa suolaa ja jopa metallia.
Näin toimivat aurinkotornit, joissa monet heijastimet ohjaavat auringon energiaa aseman keskelle pystytetyn tornin päälle asennettuun suolasäiliöön. Sula suola vapauttaa sitten lämpöä veteen, joka muuttuu höyryksi, joka kääntää generaattorin turbiinin.
Ennen kuin lämpö muuttuu sähköksi, lämpö varastoidaan ensin sulaan suolaan perustuvaan lämpövaraajaan, joka on otettu käyttöön esimerkiksi Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa. Georgia Tech on kehittänyt entistä tehokkaamman laitteen sulan metallin lämpövarastointiin.
Kemialliset akut
Litium akut tuulivoimaloita varten — Tämä on samaa tekniikkaa kuin älypuhelimien ja kannettavien tietokoneiden akut, vain sellaisia "akkuja" tulee olemaan tuhansia voimalaitoksen varastossa. Tekniikka ei ole uusi, sitä käytetään nykyään Yhdysvalloissa. Tuore esimerkki tällaisesta 4 MWh:n laitoksesta on Teslan äskettäin rakentama laitos Australiaan. Asema pystyy syöttämään kuormaan maksimitehoa 100 MW.
Vuotavat kemikaalivaraajat
Jos tavanomaisissa akuissa elektrodit eivät liiku, virtausakuissa ladatut nesteet toimivat elektrodeina. Kalvopolttokennon läpi kulkee kaksi nestettä, jossa tapahtuu nesteelektrodien ionivuorovaikutusta ja kennoon syntyy erimerkkisiä sähkövarauksia ilman nesteiden sekoittumista. Kiinteät elektrodit on asennettu kennoon syöttämään näin ladattua sähköenergiaa kuormaan.
Joten osana brine4power-projektia Saksassa on tarkoitus asentaa elektrolyyttejä (vanadiini-, suolavesi-, kloori- tai sinkkiliuos) sisältäviä säiliöitä maan alle ja 700 MWh:n virtausakku pystytetään paikallisiin luoliin. Hankkeen päätavoitteena on tasapainottaa uusiutuvan energian jakautuminen koko päivän ajan, jotta vältytään tuulen puutteesta tai pilvisestä säästä aiheutuvilta sähkökatkoilta.
Supervauhtipyörän dynaaminen säilytystila
Periaate perustuu ensimmäiseen sähkön muuntamiseen - supervauhtipyörän pyörimisen kineettisen energian muodossa, ja tarvittaessa takaisin sähköenergiaksi (vauhtipyörä pyörittää generaattoria).
Aluksi vauhtipyörää kiihdytetään pienitehoisella moottorilla, kunnes kuormituksen kulutus on huippu, ja kun kuorma on huippu, vauhtipyörän varastoimaa energiaa voidaan toimittaa moninkertaisesti suuremmalla teholla. Tämä tekniikka ei ole löytänyt laajaa teollista sovellusta, mutta sitä pidetään lupaavana käytettäväksi tehokkaissa keskeytymättömissä virtalähteissä.