Industrijske naprave za shranjevanje energije
V starih časih je bila električna energija, pridobljena v hidroelektrarnah, takoj dostavljena potrošnikom: svetilke so prižgane, motorji so delovali. Danes pa, ko so se zmogljivosti proizvodnje električne energije močno razširile, se vprašanje učinkovitih načinov shranjevanja proizvedene energije resno postavlja na številne načine, vključno z različnih obnovljivih virov.
Kot veste, čez dan človeštvo porabi veliko več energije kot ponoči. Ure koničnih obremenitev v mestih spadajo v strogo določene jutranje in večerne ure, medtem ko proizvodne naprave (zlasti sončne, vetrne itd.) proizvajajo določeno povprečno moč, ki se močno spreminja v različnih obdobjih dneva in glede na vremenske razmere.
V takšnih okoliščinah ni slaba ideja, da imajo elektrarne nekakšen rezervni hranilnik električne energije, ki lahko zagotavlja potrebno moč kadarkoli v dnevu. Oglejmo si nekaj najboljših tehnologij za rešitev te težave.
Hidravlično shranjevanje energije
Najstarejša metoda, ki do danes ni izgubila pomembnosti. Dva velika rezervoarja za vodo sta postavljena drug nad drugim. Voda v zgornjem rezervoarju ima tako kot vsak predmet, dvignjen na višino, večjo potencialno energijo kot voda v spodnjem rezervoarju.
Ko je poraba električne energije elektrarne majhna, se takrat voda s črpalkami črpa v zgornji rezervoar. Med konicami, ko mora obrat v omrežje napajati visoko moč, se voda iz zgornjega rezervoarja preusmeri skozi turbino hidrogeneratorja, s čimer se poveča moč.
V Nemčiji se razvijajo projekti te vrste hidroakumulatorjev za njihovo poznejšo postavitev na lokacijah starih rudnikov premoga, pa tudi na dnu oceana v sferičnih skladiščih, posebej ustvarjenih za ta namen.
Shranjevanje energije v obliki stisnjenega zraka
Tako kot stisnjena vzmet lahko stisnjen zrak, vbrizgan v valj, shrani energijo v potencialni obliki. Tehnologijo so dolgo časa snovali inženirji, vendar je niso uveljavili zaradi visokih stroškov. Toda že med adiabatnim stiskanjem plina s posebnimi kompresorji je mogoče doseči zelo visoke ravni koncentracije energije.
Ideja je naslednja: med normalnim delovanjem črpalka črpa zrak v rezervoar, med največjimi obremenitvami pa se stisnjen zrak pod pritiskom sprosti iz rezervoarja in vrti turbino generatorja. V svetu obstaja več podobnih sistemov, eden največjih razvijalcev je kanadsko podjetje Hydrostar.
Staljena sol kot toplotni akumulator
Sončni kolektorji To ni edino orodje za pretvorbo sončne sevalne energije.Sončno infrardeče sevanje, če je pravilno koncentrirano, lahko segreje in stopi sol in celo kovino.
Tako delujejo solarni stolpi, kjer številni reflektorji usmerjajo sončno energijo v rezervoar za sol, nameščen na vrhu stolpa, postavljenega v središču postaje. Staljena sol nato sprosti toploto v vodo, ki se spremeni v paro, ki vrti turbino generatorja.
Tako se toplota pred pretvorbo v elektriko najprej shrani v toplotni akumulator na osnovi staljene soli.To tehnologijo so uveljavili na primer v Združenih arabskih emiratih. Georgia Tech je razvila še učinkovitejšo napravo za toplotno shranjevanje staljene kovine.
Kemične baterije
Litijeve baterije za vetrne elektrarne — to je enaka tehnologija kot baterije za pametne telefone in prenosnike, le da bo v skladišču za elektrarno na tisoče takšnih "baterij". Tehnologija ni nova, danes jo uporabljajo v ZDA. Nedavni primer takšne elektrarne s 4 MWh je tista, ki jo je nedavno zgradil Tesla v Avstraliji. Postaja lahko obremenitvi odda največjo moč 100 MW.
Puščanje kemičnih akumulatorjev
Če se pri običajnih baterijah elektrode ne premikajo, pri pretočnih baterijah napolnjene tekočine delujejo kot elektrode. Dve tekočini se premikata skozi membransko gorivno celico, v kateri poteka ionska interakcija tekočih elektrod in v celici nastajajo električni naboji različnih predznakov brez mešanja tekočin. V celici so nameščene stacionarne elektrode, ki dovajajo tako naloženo električno energijo bremenu.
Tako je v okviru projekta brine4power v Nemčiji predvidena podzemna namestitev rezervoarjev z elektroliti (vanadij, slana voda, raztopina klora ali cinka), v lokalnih jamah pa bo postavljena pretočna baterija s kapaciteto 700 MWh. Glavni cilj projekta je uravnotežiti distribucijo obnovljive energije čez dan, da bi se izognili izpadom električne energije zaradi pomanjkanja vetra ali oblačnega vremena.
Super vztrajnik dinamično shranjevanje
Načelo temelji na prvi pretvorbi električne energije — v obliki kinetične energije vrtenja super vztrajnika, in po potrebi nazaj v električno energijo (vztrajnik vrti generator).
Na začetku vztrajnik pospešuje motor z nizko močjo, dokler poraba obremenitve ne doseže največje vrednosti, in ko obremenitev postane največja, se lahko energija, ki jo shranjuje vztrajnik, odda z veliko večjo močjo. Ta tehnologija ni našla široke industrijske uporabe, vendar velja za obetavno za uporabo v močnih virih neprekinjenega napajanja.