Armazenamento de energia

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Armazenamento de energia

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A lista seguinte inclui uma variedade de tipos de armazenamento de energia:

Edito mecânico

Energia pode ser armazenada em água bombeada para uma elevação mais alta usando métodos de armazenamento por bombagem ou movendo matéria sólida para locais mais altos (baterias de gravidade). Outros métodos mecânicos comerciais incluem a compressão de ar e volantes que convertem energia eléctrica em energia interna ou energia cinética e depois voltam quando a procura eléctrica atinge um pico.

HydroelectricityEdit

Represas hidrelétricas com reservatórios podem ser operadas para fornecer eletricidade em momentos de pico de demanda. A água é armazenada no reservatório durante os períodos de baixa demanda e liberada quando a demanda é alta. O efeito líquido é semelhante ao armazenamento por bombagem, mas sem a perda de bombeamento.

Embora uma barragem hidroelétrica não armazene diretamente energia de outras unidades geradoras, ela se comporta de forma equivalente, baixando a produção em períodos de excesso de eletricidade de outras fontes. Neste modo, as barragens são uma das formas mais eficientes de armazenamento de energia, pois apenas o tempo de sua geração muda. As turbinas hidroelétricas têm um tempo de partida na ordem de alguns minutos.

Energia hidroelétrica bombeada

O Complexo Gerador Sir Adam Beck nas Cataratas do Niágara, Canadá, que inclui um grande reservatório de armazenamento de energia hidroelétrica bombeada para fornecer um extra de 174 MW de eletricidade durante períodos de pico de demanda.

A hidroeletricidade de armazenamento por bombagem (PSH) é a maior forma de armazenamento ativo de energia disponível na rede e, a partir de março de 2012, o Electric Power Research Institute (EPRI) informa que a PSH é responsável por mais de 99% da capacidade de armazenamento a granel em todo o mundo, representando cerca de 127.000 MW. Na prática, a eficiência energética das PSH varia entre 70% e 80%, com reivindicações de até 87%.

Em períodos de baixa demanda elétrica, o excesso de capacidade de geração é utilizado para bombear água de uma fonte inferior para um reservatório superior. Quando a demanda cresce, a água é liberada de volta para um reservatório inferior (ou hidrovia ou corpo de água) através de uma turbina, gerando eletricidade. Conjuntos reversíveis de turbinas geradoras atuam como bomba e turbina (geralmente um projeto de turbina Francis). Quase todas as instalações utilizam a diferença de altura entre dois corpos de água. Plantas de armazenamento puramente bombeadas deslocam a água entre reservatórios, enquanto a abordagem “pump-back” é uma combinação de armazenamento bombeado e usinas hidroelétricas convencionais que usam fluxo natural.

Ar comprimidoEditar

Uma locomotiva de ar comprimido usada dentro de uma mina entre 1928 e 1961.

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O armazenamento de energia de ar comprimido (CAES) utiliza a energia excedente para comprimir o ar para a produção subsequente de electricidade. Sistemas em pequena escala são utilizados há muito tempo em aplicações como a propulsão de locomotivas de minas. O ar comprimido é armazenado em um reservatório subterrâneo, como uma cúpula salina.

Instalações de armazenamento de energia a ar comprimido (CAES) podem preencher a lacuna entre a volatilidade da produção e a carga. O armazenamento CAES atende às necessidades energéticas dos consumidores, fornecendo energia prontamente disponível para atender à demanda. As fontes de energia renováveis como a energia eólica e solar variam. Portanto, quando elas fornecem pouca energia, elas precisam ser complementadas com outras formas de energia para atender à demanda de energia. As instalações de armazenamento de energia por ar comprimido podem absorver a produção excedente de energia das fontes renováveis durante os períodos de excesso de produção de energia. Essa energia armazenada pode ser utilizada posteriormente, quando a demanda de eletricidade aumenta ou a disponibilidade de recursos energéticos diminui.

Compressão do ar cria calor; o ar é mais quente após a compressão. A expansão requer calor. Se não for adicionado calor extra, o ar ficará muito mais frio após a expansão. Se o calor gerado durante a compressão puder ser armazenado e utilizado durante a expansão, a eficiência melhora consideravelmente. Um sistema CAES pode lidar com o calor de três maneiras. O armazenamento de ar pode ser adiabático, diabático, ou isotérmico. Outra abordagem utiliza ar comprimido para alimentar veículos.

FlywheelEdit

Os componentes principais de um volante de inércia típico.

Um volante de inércia do Sistema de Recuperação de Energia Cinética Flybrid. Construído para uso em carros de corrida de Fórmula 1, é utilizado para recuperar e reutilizar a energia cinética capturada durante a frenagem.

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O armazenamento de energia do volante (FES) funciona acelerando um rotor (um volante de inércia) a uma velocidade muito alta, retendo a energia como energia rotacional. Quando a energia é adicionada a velocidade de rotação do volante aumenta, e quando a energia é extraída, a velocidade diminui, devido à conservação de energia.

A maioria dos sistemas FES usa eletricidade para acelerar e desacelerar o volante, mas dispositivos que usam diretamente energia mecânica estão sob consideração.

Os sistemas FES têm rotores feitos de compósitos de fibra de carbono de alta resistência, suspensos por rolamentos magnéticos e girando a velocidades de 20.000 a mais de 50.000 rotações por minuto (rpm) em uma carcaça a vácuo. Tais volantes podem atingir a velocidade máxima (“carga”) em questão de minutos. O sistema de volante é conectado a uma combinação motor elétrico/gerador.

Sistemas FES têm vida útil relativamente longa (durando décadas com pouca ou nenhuma manutenção; a vida útil do ciclo completo cotado para volantes varia de mais de 105, até 107, ciclos de uso), alta energia específica (100-130 W-h/kg, ou 360-500 kJ/kg) e densidade de potência.

Massa sólida gravitacional Editar

Alterar a altitude das massas sólidas pode armazenar ou liberar energia através de um sistema de elevação acionado por um motor elétrico/gerador. Estudos sugerem que a energia pode começar a ser liberada com apenas 1 segundo de aviso, tornando o método uma alimentação suplementar útil em uma rede elétrica para equilibrar picos de carga.

As eficiências podem chegar a 85% de recuperação da energia armazenada.

Isso pode ser conseguido sentando as massas dentro de poços de minas verticais antigas ou em torres especialmente construídas onde os pesos pesados são guinchados para armazenar energia e permitir uma descida controlada para liberá-la. Em 2020 está a ser construído um protótipo de armazenamento vertical em Edimburgo, Escócia

O armazenamento de energia potencial ou armazenamento de energia por gravidade estava em desenvolvimento activo em 2013, em associação com o California Independent System Operator. Ele examinou o movimento de vagões-tremonha cheios de terra, conduzidos por locomotivas elétricas de altitudes mais baixas a mais altas.

Outros métodos propostos incluem:-

• utilizar carris e gruas para mover pesos de betão para cima e para baixo;
• utilizando plataformas de balões movidas a energia solar de alta altitude que suportam guinchos para elevar e baixar as massas sólidas que se encontram por baixo deles,
• utilizando guinchos suportados por uma barcaça oceânica para tirar partido de uma diferença de elevação de 4 km (13.000 pés) entre a superfície do mar e o fundo do mar,

Torre de acumulação de aquecimento distrital de Theiss perto de Krems an der Donau na Baixa Áustria com uma capacidade térmica de 2 GWh

ThermalEdit

O armazenamento de energia térmica (TES) é o armazenamento temporário ou remoção de calor.

Sensible heat thermalEdit

O armazenamento de calor sensível aproveita o calor sensível num material para armazenar energia.

O armazenamento de energia térmica sazonal (STES) permite que o calor ou o frio seja utilizado meses após ter sido recolhido de energia residual ou de fontes naturais. O material pode ser armazenado em aquíferos contidos, aglomerados de furos em substratos geológicos, como areia ou rocha cristalina, em poços revestidos com cascalho e água, ou em minas cheias de água. Os projectos de armazenamento sazonal de energia térmica (STES) têm frequentemente retorno em quatro a seis anos. Um exemplo é a Comunidade Solar Drake Landing no Canadá, para a qual 97% do calor durante todo o ano é fornecido por colectores solares térmicos nos telhados das garagens, sendo o armazenamento de energia térmica de furo (BTES) a tecnologia capacitadora. Em Braedstrup, Dinamarca, o sistema de aquecimento solar distrital da comunidade também usa STES, a uma temperatura de 65 °C (149 °F). Uma bomba de calor, que funciona apenas quando há excesso de energia eólica disponível na rede nacional, é utilizada para elevar a temperatura para 80 °C (176 °F) para distribuição. Quando não há excesso de energia eólica disponível, é utilizada uma caldeira alimentada a gás. Vinte por cento do calor da Braedstrup é solar.

Calor térmico latente (LHTES)Editar

Sistemas de armazenamento de energia térmica latente funcionam através da transferência de calor de ou para um material para mudar a sua fase. Uma mudança de fase é a fusão, solidificação, vaporização ou liquefação. Tal material é chamado de material de mudança de fase (PCM). Os materiais usados em LHTES muitas vezes têm um calor latente elevado, de modo que, à sua temperatura específica, a mudança de fase absorve uma grande quantidade de energia, muito mais do que calor sensível.

Um acumulador de vapor é um tipo de LHTES onde a mudança de fase é entre líquido e gás e usa o calor latente da vaporização da água. Os sistemas de ar condicionado para armazenamento de gelo utilizam a eletricidade fora de pico para armazenar o frio através do congelamento da água em gelo. O frio armazenado no gelo libera durante o processo de fusão e pode ser usado para resfriamento nas horas de pico.

Armazenamento de energia térmica criogênicaEditar

Ver artigo principal Armazenamento de energia criogênica

Air pode ser liquefeito por resfriamento usando eletricidade e armazenado como criogênico com tecnologias existentes. O ar líquido pode então ser expandido através de uma turbina e a energia recuperada como eletricidade. O sistema foi demonstrado em uma planta piloto no Reino Unido em 2012. Em 2019, Highview anunciou planos para construir uma usina de 50 MW no norte da Inglaterra e norte de Vermont, com a instalação proposta capaz de armazenar cinco a oito horas de energia, para uma capacidade de armazenamento de 250-400 MWh.

Bateria CarnotEditar

Ver artigo principal Bateria Carnot

A energia elétrica pode ser armazenada em armazenamento de calor por aquecimento resistivo ou bombas de calor, e o calor armazenado pode ser convertido de volta à eletricidade via ciclo Rankine ou ciclo Brayton. Em 2020, o Centro Aeroespacial Alemão começa a construir o primeiro sistema de baterias Carnot de grande escala do mundo, com capacidade de armazenamento de 1.000 MWh.

ElectrochemicalEdit

Bateria recarregávelEdit

Um banco de baterias recarregáveis usado como fonte de energia ininterrupta num centro de dados

Uma bateria recarregável compreende uma ou mais células eletroquímicas. É conhecida como ‘pilha secundária’ porque as suas reacções electroquímicas são reversíveis electricamente. As baterias recarregáveis têm muitas formas e tamanhos, desde células de botão a sistemas de rede de megawatts.

As baterias recarregáveis têm um custo total de utilização e impacto ambiental inferior ao das baterias não recarregáveis (descartáveis). Alguns tipos de baterias recarregáveis estão disponíveis na mesma forma que as descartáveis. As baterias recarregáveis têm um custo inicial mais elevado mas podem ser recarregadas muito barato e usadas muitas vezes.

As baterias recarregáveis comuns incluem:

• Bateria de chumbo-ácido: As baterias de chumbo-ácido detêm a maior quota de mercado de produtos de armazenamento eléctrico. Uma única célula produz cerca de 2V quando carregada. No estado carregado, o eletrodo negativo de chumbo metálico e o eletrodo positivo de sulfato de chumbo são imersos em um eletrólito de ácido sulfúrico diluído (H2SO4). No processo de descarga, os elétrons são empurrados para fora da célula enquanto o sulfato de chumbo é formado no eletrodo negativo enquanto o eletrólito é reduzido a água.

• A tecnologia de baterias de chumbo-ácido foi desenvolvida extensivamente. A manutenção requer o mínimo de mão-de-obra e o seu custo é baixo. A capacidade de energia disponível da bateria está sujeita a uma descarga rápida resultando em uma baixa vida útil e baixa densidade de energia.

• Bateria de níquel-cádmio (NiCd): Utiliza hidróxido de óxido de níquel e cádmio metálico como eléctrodos. O cádmio é um elemento tóxico, e foi banido para a maioria dos usos pela União Européia em 2004. As baterias de níquel-cádmio foram quase completamente substituídas por baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH).
• Bateria de níquel-hidreto metálico (NiMH): Os primeiros tipos comerciais estavam disponíveis em 1989. Estes são agora um tipo industrial e de consumo comum. A bateria tem uma liga absorvente de hidrogênio para o eletrodo negativo ao invés de cádmio.
• Bateria de íons de lítio: A escolha em muitos produtos electrónicos de consumo e têm uma das melhores relações energia-massa e uma auto-descarga muito lenta quando não estão em uso.
• Bateria de polímero de iões de lítio: Estas baterias são leves e podem ser feitas em qualquer forma desejada.

Bateria de fluxoEditar

Uma bateria de fluxo funciona passando uma solução sobre uma membrana onde os iões são trocados para carregar ou descarregar a célula. A tensão da célula é quimicamente determinada pela equação de Nernst e varia, em aplicações práticas, de 1,0 V a 2,2 V. A capacidade de armazenamento depende do volume da solução. Uma bateria de fluxo é tecnicamente semelhante tanto a uma célula de combustível como a uma célula de acumulador eletroquímico. As aplicações comerciais são para armazenamento longo de meio ciclo, como energia de reserva da rede elétrica.

SupercapacitorEdit

Um de uma frota de capôs elétricos alimentados por supercapacitores, em uma estação de carga rápida, em serviço durante a Expo 2010 Shanghai China. Os trilhos de carga podem ser vistos suspensos sobre o ônibus.

Os supercapacitores, também chamados capacitores elétricos de dupla camada (EDLC) ou ultracapacitores, são uma família de capacitores eletroquímicos que não possuem dielétricos sólidos convencionais. A capacitância é determinada por dois princípios de armazenamento, capacitância de camada dupla e pseudocapacitância.

Supercapacitores fazem a ponte entre os condensadores convencionais e as baterias recarregáveis. Eles armazenam a maior quantidade de energia por unidade de volume ou massa (densidade de energia) entre os condensadores. Eles suportam até 10.000 farads/1,2 Volt, até 10.000 vezes a dos capacitores eletrolíticos, mas fornecem ou aceitam menos da metade da energia por unidade de tempo (densidade de energia).

Embora os supercapacitores tenham energia específica e densidades de energia que são aproximadamente 10% das baterias, sua densidade de energia é geralmente 10 a 100 vezes maior. Isto resulta em ciclos de carga/descarga muito mais curtos. Além disso, eles toleram muito mais ciclos de carga/descarga do que as baterias.

Os supercapacitores têm muitas aplicações, incluindo:

• Baixa corrente de alimentação para backup de memória em memória estática de acesso aleatório (SRAM)
• Potência para carros, autocarros, comboios, gruas e elevadores, incluindo recuperação de energia de travagem, armazenamento de energia a curto prazo e fornecimento de energia em modo de explosão

Outros produtos químicosEditar

Energia para gásEditar

Power to gas é a conversão de electricidade para um combustível gasoso como o hidrogénio ou o metano. Os três métodos comerciais utilizam a eletricidade para reduzir a água em hidrogênio e oxigênio por meio de eletrólise.

No primeiro método, o hidrogênio é injetado na rede de gás natural ou é utilizado para o transporte. O segundo método é combinar o hidrogênio com dióxido de carbono para produzir metano usando uma reação de metanização como a reação Sabatier, ou metanização biológica, resultando em uma perda extra de conversão de energia de 8%. O metano pode então ser alimentado para a rede de gás natural. O terceiro método utiliza o gás de saída de um gerador de gás de madeira ou de uma usina de biogás, depois que o atualizador do biogás é misturado com o hidrogênio do eletrólise, para melhorar a qualidade do biogás.

HydrogenEdit

O elemento hidrogênio pode ser uma forma de energia armazenada. O hidrogênio pode produzir eletricidade através de uma célula de hidrogênio combustível.

Em penetrações abaixo de 20% da demanda da rede, as energias renováveis não alteram severamente a economia; mas além de cerca de 20% da demanda total, o armazenamento externo torna-se importante. Se essas fontes forem utilizadas para produzir hidrogênio iônico, elas podem ser expandidas livremente. Um programa piloto comunitário de 5 anos usando turbinas eólicas e geradores de hidrogênio começou em 2007 na comunidade remota de Ramea, Newfoundland e Labrador. Um projeto similar começou em 2004 em Utsira, uma pequena ilha norueguesa.

As perdas de energia envolvidas no ciclo de armazenamento de hidrogênio vêm da eletrólise da água, liquefação ou compressão do hidrogênio e conversão para eletricidade.

Sobre 50 kW-h (180 MJ) de energia solar é necessária para produzir um quilograma de hidrogênio, portanto o custo da eletricidade é crucial. A $0,03/kWh, uma taxa comum de linha de alta tensão fora de pico nos Estados Unidos, o hidrogênio custa $1,50 por quilograma para a eletricidade, equivalente a $1,50/gallon para a gasolina. Outros custos incluem a planta eletrolítica, compressores de hidrogênio ou liquefação, armazenamento e transporte.

Hidrogênio também pode ser produzido a partir de alumínio e água, removendo a barreira de óxido de alumínio que ocorre naturalmente e introduzindo-a na água. Este método é benéfico porque latas de alumínio recicladas podem ser usadas para gerar hidrogênio, porém sistemas para aproveitar esta opção não foram desenvolvidos comercialmente e são muito mais complexos que os sistemas de eletrólise. Métodos comuns para a remoção da camada de óxido incluem catalisadores cáusticos como o hidróxido de sódio e ligas com gálio, mercúrio e outros metais.

O armazenamento subterrâneo de hidrogênio é a prática do armazenamento de hidrogênio em cavernas, domos salinos e campos de petróleo e gás esgotados. Grandes quantidades de hidrogênio gasoso têm sido armazenadas em cavernas pela Imperial Chemical Industries por muitos anos sem qualquer dificuldade. O projecto europeu Hyunder indicou em 2013 que o armazenamento de energia eólica e solar utilizando hidrogénio subterrâneo exigiria 85 cavernas.

Powerpaste é um gel fluido à base de magnésio e hidrogénio que liberta hidrogénio quando reage com água. Foi inventado, patenteado e está sendo desenvolvido pelo Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados (IFAM) da Fraunhofer-Gesellschaft. O Powerpaste é feito pela combinação de pó de magnésio com hidrogênio para formar o hidreto de magnésio em um processo conduzido a 350 °C e cinco a seis vezes a pressão atmosférica. Um éster e um sal metálico são então adicionados para fazer o produto final. Fraunhofer afirma que estão a construir uma unidade de produção prevista para iniciar a produção em 2021, que produzirá 4 toneladas de Powerpaste anualmente. A Fraunhofer patenteou a sua invenção nos EUA e na UE. A Fraunhofer afirma que a Powerpaste é capaz de armazenar energia de hidrogénio a 10 vezes a densidade de energia de uma bateria de lítio de dimensão semelhante e é segura e conveniente para situações automotivas.

MethaneEdit

Metano é o hidrocarboneto mais simples com a fórmula molecular CH4. O metano é mais facilmente armazenado e transportado do que o hidrogénio. As infra-estruturas de armazenamento e combustão (gasodutos, gasómetros, centrais eléctricas) são maduras.

Gás natural sintético (syngas ou SNG) pode ser criado num processo em várias etapas, começando com hidrogénio e oxigénio. O hidrogênio é então reagido com dióxido de carbono num processo Sabatier, produzindo metano e água. O metano pode ser armazenado e posteriormente utilizado para produzir eletricidade. A água resultante é reciclada, reduzindo a necessidade de água. Na etapa de eletrólise, o oxigênio é armazenado para a combustão do metano em um ambiente de oxigênio puro em uma usina adjacente, eliminando os óxidos de nitrogênio.

A combustão do metano produz dióxido de carbono (CO2) e água. O dióxido de carbono pode ser reciclado para impulsionar o processo Sabatier e a água pode ser reciclada para posterior eletrólise. A produção, armazenamento e combustão de metano recicla os produtos de reacção.

O CO2 tem valor económico como componente de um vector de armazenamento de energia, não um custo como na captura e armazenamento de carbono.

Energia para líquidoEditar

Energia para líquido é semelhante à energia para gás, excepto que o hidrogénio é convertido em líquidos como o metanol ou amoníaco. Estes são mais fáceis de manusear do que os gases e requerem menos precauções de segurança do que o hidrogénio. Eles podem ser usados para transporte, incluindo aeronaves, mas também para fins industriais ou no setor de energia.

BiofuelsEdit

Biocombustíveis variados como biodiesel, óleo vegetal, combustíveis alcoólicos ou biomassa podem substituir os combustíveis fósseis. Vários processos químicos podem converter o carbono e hidrogênio em carvão, gás natural, biomassa vegetal e animal e resíduos orgânicos em hidrocarbonetos curtos, adequados como substitutos dos combustíveis hidrocarbônicos existentes. Exemplos disso são o diesel Fischer-Tropsch, metanol, éter dimetílico e syngas. Esta fonte de diesel foi utilizada extensivamente na Segunda Guerra Mundial na Alemanha, que enfrentou acesso limitado ao fornecimento de petróleo bruto. A África do Sul produz a maior parte do diesel do país a partir do carvão, por razões semelhantes. Um preço do petróleo a longo prazo acima de US$35/bbl pode tornar econômicos combustíveis líquidos sintéticos em larga escala.

AluminumEdit

Aluminum tem sido proposto como um depósito de energia por uma série de pesquisadores. Seu equivalente eletroquímico (8,04 Ah/cm3) é quase quatro vezes maior que o do lítio (2,06 Ah/cm3). A energia pode ser extraída do alumínio, reagindo-o com água para gerar hidrogênio. No entanto, primeiro deve ser removida de sua camada de óxido natural, um processo que requer pulverização, reações químicas com substâncias cáusticas, ou ligas. O subproduto da reação para criar hidrogênio é o óxido de alumínio, que pode ser reciclado em alumínio com o processo Hall-Héroult, tornando a reação teoricamente renovável. Se o processo Hall-Heroult for executado usando energia solar ou eólica, o alumínio poderia ser usado para armazenar a energia produzida com maior eficiência do que a eletrólise solar direta.

Boro, silício e zincoEdit

Boro, silício e zinco foram propostos como soluções de armazenamento de energia.

Outros produtos químicosEdit

O composto orgânico norbornadieno converte-se em quadriciclano após exposição à luz, armazenando a energia solar como a energia das ligações químicas. Um sistema de trabalho foi desenvolvido na Suécia como um sistema solar térmico molecular.

Métodos eléctricosEditar

CapacitorEdit

Este condensador de película mylar, cheio de óleo, tem uma indutância muito baixa e baixa resistência, para fornecer a alta potência (70 megawatts) e a velocidade muito alta (1.2 microssegundos) descargas necessárias para operar um laser de corante.

Um condensador (originalmente conhecido como ‘condensador’) é um componente elétrico passivo de dois terminais usado para armazenar energia eletrostática. Os capacitores práticos variam muito, mas todos contêm pelo menos dois condutores elétricos (placas) separados por um dielétrico (ou seja, isolante). Um condensador pode armazenar energia eléctrica quando desligado do seu circuito de carga, para que possa ser utilizado como uma bateria temporária, ou como outro tipo de sistema de armazenamento de energia recarregável. Os condensadores são normalmente usados em dispositivos eletrônicos para manter o fornecimento de energia enquanto as baterias mudam. (Isto evita a perda de informação na memória volátil.) Os capacitores convencionais fornecem menos de 360 joules por quilograma, enquanto uma bateria alcalina convencional tem uma densidade de 590 kJ/kg.

Capacitores armazenam energia em um campo eletrostático entre suas placas. Dada uma diferença potencial entre os condutores (por exemplo, quando um condensador é ligado através de uma bateria), um campo eléctrico desenvolve-se através do dieléctrico, fazendo com que a carga positiva (+Q) se recolha numa placa e a carga negativa (-Q) se recolha na outra placa. Se uma bateria estiver ligada a um condensador durante um período de tempo suficiente, nenhuma corrente pode fluir através do condensador. No entanto, se uma tensão acelerada ou alternada for aplicada através dos cabos do condensador, uma corrente de deslocamento pode fluir. Além das placas do condensador, a carga também pode ser armazenada em uma camada dielétrica.

Capacidade é maior dada uma separação mais estreita entre os condutores e quando os condutores têm uma área de superfície maior. Na prática, o dielétrico entre as placas emite uma pequena quantidade de corrente de fuga e tem um limite de intensidade do campo elétrico, conhecido como tensão de ruptura. Entretanto, o efeito da recuperação de um dielétrico após uma ruptura de alta tensão é promissor para uma nova geração de capacitores auto-regeneráveis. Os condutores e cabos introduzem indutância e resistência indesejadas.

Pesquisa está avaliando os efeitos quânticos de capacitores nanoescala para baterias quânticas digitais.

Magnetismo supercondutorEditar

Sistemas supercondutores de armazenamento de energia magnética (SMES) armazenam energia num campo magnético criado pelo fluxo de corrente contínua numa bobina supercondutora que foi arrefecida a uma temperatura abaixo da sua temperatura crítica supercondutora. Um sistema SMES típico inclui uma bobina supercondutora, sistema de condicionamento de energia e refrigerador. Uma vez carregada a bobina supercondutora, a corrente não se decompõe e a energia magnética pode ser armazenada indefinidamente.

A energia armazenada pode ser liberada para a rede descarregando a bobina. O inversor/rectificador associado é responsável por cerca de 2-3% de perda de energia em cada direcção. O SMES perde a menor quantidade de electricidade no processo de armazenamento de energia em comparação com outros métodos de armazenamento de energia. Os sistemas SMES oferecem eficiência de ida e volta superior a 95%.

Devido às necessidades energéticas da refrigeração e ao custo do fio supercondutor, os SMES são utilizados para armazenamento de curta duração, tais como a melhoria da qualidade da energia. Também tem aplicações em balanceamento de rede.