Elektroenerģijas uzglabāšanagalvenokārt ietver superkondensatoru enerģijas uzglabāšanu un supravadītāju enerģijas uzglabāšanu. Pirmais uzglabā elektrisko enerģiju elektriskajā laukā, bet otrais uzglabā elektrisko enerģiju magnētiskajā laukā. Elektroenerģijas uzglabāšanai ir ievērojamas priekšrocības jaudas blīvuma un cikla mūža ziņā, tā var samazināt momentānu strāvas padeves pārtraukumu ietekmi, nomākt zemas-frekvences jaudas svārstības tīklā un uzlabot sprieguma un frekvences raksturlielumus.
Superkondensatora enerģijas uzkrāšana
Superkondensatori, kas pazīstami arī kā elektroķīmiskie kondensatori, ir enerģijas uzkrāšanas ierīces, kas uzglabā enerģiju, uzkrājot lādiņu uz elektroda virsmas. To enerģijas uzkrāšanas mehānisms atšķiras no tradicionālajiem akumulatoriem; tie uzglabā enerģiju caur lādiņu, ko veido dubultais slānis elektroda{1}}elektrolīta saskarnē. Superkondensatoriem ir ārkārtīgi augsts jaudas blīvums, īpaši -ilgs cikla kalpošanas laiks un ātras uzlādes-izlādes iespējas, tādējādi plaši pielietojot elektriskos transportlīdzekļus, reģeneratīvās bremžu sistēmas, rezerves barošanas avotus un tīkla frekvences regulēšanu. Tomēr superkondensatoru enerģijas blīvums ir salīdzinoši zems, daudz zemāks nekā litija-jonu akumulatoriem, tāpēc tie ir piemēroti lietojumiem, kuros nepieciešama īslaicīga-jaudas{8}}lietotne. Paredzams, ka nākotnē līdz ar materiālu zinātnes sasniegumiem turpinās palielināties superkondensatoru enerģijas blīvums, tādējādi paplašinot to pielietojumu enerģijas uzglabāšanas tirgū.
Superkondensatorus galvenokārt var iedalīt trīs kategorijās: elektriskie divslāņu{0}}kondensatori, Faradeja kondensatori un hibrīdie superkondensatori. Elektriskie divslāņu{2}kondensatori izmanto oglekļa materiālus kā elektrodus, kur lādiņa atdalīšanās notiek cietā-šķidruma saskarnē, ko veido kontakts ar elektrolītu, radot elektrisku dubultslāņa{4}struktūru. Uzlādes un izlādes laikā šie kondensatori tiek pakļauti fiziskai lādiņa adsorbcijas un desorbcijas procesiem. Lai gan elektriskajiem divslāņu-kondensatoriem ir augsts jaudas blīvums un ilgs kalpošanas laiks, to enerģijas blīvums ir salīdzinoši zems. Pašlaik šīs ierīces ir sasniegušas komerciālu pielietojumu.
Faraday kondensatori izmanto metālu oksīdus vai vadošus polimērus kā elektrodu materiālus, kur adsorbcijas kapacitāte veidojas redoksreakcijās uz šo materiālu virsmas un seklajiem apgabaliem. Šāda veida kondensatora darbības princips ir līdzīgs reakcijas procesam akumulatorā; ņemot vērā līdzīgus elektrodu virsmas laukumus, tas var nodrošināt vairākas reizes lielāku kapacitāti nekā elektriskā divslāņu kondensators. Tomēr, runājot par jaudas raksturlielumiem momentānai lielai-strāvai izlādei un cikla ilgumam, Faradeja kondensatori nedarbojas tik labi kā elektriskie divslāņu-kondensatori. Turklāt Faraday kondensatori saskaras arī ar tādām problēmām kā augstas ražošanas izmaksas un tehnoloģija vēl nav pilnībā nobriedusi.
Hibrīdie superkondensatori ir slaveni ar savu lielo enerģijas blīvumu un ilgu kalpošanas laiku. Lai gan pašlaik tie ir komercializācijas sākuma stadijā, tiem ir milzīgs nākotnes attīstības potenciāls.
Supravadoša enerģijas uzkrāšana
Supravadītāja enerģijas uzkrāšana ir elektromagnētiskās enerģijas uzkrāšanas tehnoloģija, kas izmanto supravadītājus, lai uzglabātu elektrisko enerģiju brīvā -pretestības stāvoklī. Tās darbības princips ietver spēcīga magnētiskā lauka ģenerēšanu ar līdzstrāvu supravadītājā spolē, tādējādi uzglabājot enerģiju un vajadzības gadījumā atbrīvojot to caur strāvas izlādi. Tā kā supravadītājiem nav pretestības zemā temperatūrā, supravadošās enerģijas uzglabāšanas sistēmas var sasniegt ārkārtīgi augstu uzlādes un izlādes efektivitāti, praktiski bez enerģijas zudumiem. Turklāt supravadošai enerģijas uzglabāšanai ir ārkārtīgi ātrs reakcijas laiks, kas nodrošina uzlādi un izlādi milisekundēs, padarot to piemērotu momentānai sprieguma regulēšanai un frekvences kontrolei energosistēmās. Tomēr supravadošu enerģijas uzglabāšanas sistēmu izmaksas ir augstas, ko galvenokārt ierobežo supravadošu materiālu un kriogēnās dzesēšanas tehnoloģijas attīstība. Tāpēc pašreizējie lietojumi galvenokārt ir koncentrēti īpašās jomās, kurās nepieciešama liela-jauda, īslaicīga-enerģijas uzkrāšana, piemēram, tīkla stabilitāte un militārais aprīkojums.
Parastie supravadītāji ir zemas{0}}temperatūras supravadītāji, piemēram, Nb-Ti un Nb3Sn, un augstas-temperatūras supravadītāji, piemēram, itrija bārija vara oksīds (YBCO) un bismuta stroncija kalcija vara oksīds (BSCCO). Augstas temperatūras supravadītājiem ir augstāka kritiskā temperatūra nekā zemas temperatūras supravadītājiem, tādējādi samazinot dzesēšanas prasības un padarot supravadošās enerģijas uzglabāšanas sistēmas praktiskākas un ekonomiskākas.