Stocarea energiei

admin 0 Comments Articles

Stocarea energiei

OutlineEdit

Lista de mai jos include o varietate de tipuri de stocare a energiei:

MecanicăEdit

Energia poate fi stocată în apă pompată la o înălțime mai mare folosind metode de stocare prin pompare sau prin deplasarea materiei solide în locuri mai înalte (baterii gravitaționale). Alte metode mecanice comerciale includ comprimarea aerului și volane care convertesc energia electrică în energie internă sau energie cinetică și apoi înapoi atunci când cererea de energie electrică atinge vârfuri.

HidroelectricitateEdit

Barajele hidroelectrice cu rezervoare pot fi exploatate pentru a furniza energie electrică în momentele de vârf ale cererii. Apa este înmagazinată în rezervor în perioadele de cerere scăzută și eliberată atunci când cererea este mare. Efectul net este similar cu stocarea prin pompare, dar fără pierderea de pompare.

În timp ce un baraj hidroelectric nu stochează în mod direct energia de la alte unități generatoare, acesta se comportă în mod echivalent prin scăderea producției în perioadele de exces de energie electrică din alte surse. În acest mod, barajele sunt una dintre cele mai eficiente forme de stocare a energiei, deoarece se schimbă doar momentul producerii sale. Turbinele hidroelectrice au un timp de pornire de ordinul a câtorva minute.

Hidrocentrale cu pompareEdit

Complexul de generare Sir Adam Beck de la Cascada Niagara, Canada, care include un mare rezervor hidroelectric cu acumulare prin pompare pentru a furniza un plus de 174 MW de energie electrică în perioadele de vârf de cerere.

La nivel mondial, hidroelectricitatea cu acumulare prin pompare (PSH) este forma cu cea mai mare capacitate de stocare activă a energiei în rețea disponibilă și, din martie 2012, Institutul de cercetare în domeniul energiei electrice (EPRI) raportează că PSH reprezintă peste 99 % din capacitatea de stocare în vrac la nivel mondial, reprezentând aproximativ 127 000 MW. Eficiența energetică a PSH variază în practică între 70% și 80%, cu afirmații de până la 87%.

În perioadele de cerere scăzută de energie electrică, capacitatea de producție excedentară este utilizată pentru a pompa apă dintr-o sursă inferioară într-un rezervor superior. Când cererea crește, apa este eliberată înapoi într-un rezervor inferior (sau într-un curs de apă sau corp de apă) prin intermediul unei turbine, generând electricitate. Ansamblurile turbină-generator reversibile acționează atât ca o pompă, cât și ca o turbină (de obicei, un model de turbină Francis). Aproape toate instalațiile utilizează diferența de înălțime dintre două corpuri de apă. Centralele cu acumulare prin pompare pură mută apa între rezervoare, în timp ce abordarea „pump-back” este o combinație între acumularea prin pompare și centralele hidroelectrice convenționale care folosesc debitul natural al râului.

Aer comprimatEdit

O locomotivă cu aer comprimat folosită în interiorul unei mine între 1928 și 1961.

Stocarea energiei cu aer comprimat (CAES) utilizează surplusul de energie pentru a comprima aerul în vederea producerii ulterioare de energie electrică. Sistemele la scară mică au fost utilizate de mult timp în aplicații cum ar fi propulsia locomotivelor de mină. Aerul comprimat este stocat într-un rezervor subteran, cum ar fi un dom de sare.

Centralele de stocare a energiei în aer comprimat (CAES) pot acoperi decalajul dintre volatilitatea producției și sarcină. Stocarea CAES răspunde nevoilor energetice ale consumatorilor prin furnizarea efectivă de energie disponibilă imediat pentru a satisface cererea. Sursele de energie regenerabilă, cum ar fi energia eoliană și solară, variază. Astfel, în momentele în care acestea furnizează puțină energie, trebuie să fie suplimentate cu alte forme de energie pentru a satisface cererea de energie. Centralele de stocare a energiei cu aer comprimat pot prelua surplusul de energie produs de sursele de energie regenerabilă în perioadele de supraproducție de energie. Această energie stocată poate fi utilizată ulterior, când cererea de energie electrică crește sau când disponibilitatea resurselor energetice scade.

Compresia aerului creează căldură; aerul este mai cald după compresie. Expansiunea necesită căldură. Dacă nu se adaugă căldură suplimentară, aerul va fi mult mai rece după expansiune. Dacă căldura generată în timpul comprimării poate fi stocată și utilizată în timpul expansiunii, eficiența se îmbunătățește considerabil. Un sistem CAES se poate ocupa de căldură în trei moduri. Stocarea aerului poate fi adiabatică, dibatică sau izotermă. O altă abordare folosește aerul comprimat pentru a alimenta vehiculele.

Volant de inerțieEdit

Principalele componente ale unui volant de inerție tipic.

Un volant de inerție al unui sistem flybrid de recuperare a energiei cinetice. Construit pentru a fi utilizat pe mașinile de curse de Formula 1, este folosit pentru a recupera și reutiliza energia cinetică captată în timpul frânării.

Stocarea energiei prin volant (FES) funcționează prin accelerarea unui rotor (un volant) la o viteză foarte mare, reținând energia sub formă de energie de rotație. Atunci când se adaugă energie, viteza de rotație a volantului crește, iar atunci când energia este extrasă, viteza scade, datorită conservării energiei.

Majoritatea sistemelor FES utilizează energia electrică pentru a accelera și decelera volantul, dar sunt luate în considerare și dispozitive care utilizează direct energia mecanică.

Sistemele FES au rotoare realizate din materiale compozite din fibră de carbon de înaltă rezistență, suspendate de rulmenți magnetici și care se rotesc la viteze de la 20.000 la peste 50.000 de rotații pe minut (rpm) într-o incintă vidată. Astfel de volane pot atinge viteza maximă („încărcare”) în doar câteva minute. Sistemul de volane este conectat la o combinație de motor electric/generator.

Sistemele FES au o durată de viață relativ lungă (care durează zeci de ani cu puțină sau deloc întreținere; duratele de viață la ciclu complet citate pentru volane variază de la peste 105, până la 107, cicluri de utilizare), energie specifică ridicată (100-130 W-h/kg, sau 360-500 kJ/kg) și densitate de putere.

Editare gravitațională în masă solidă

Modificarea altitudinii maselor solide poate stoca sau elibera energie prin intermediul unui sistem de ridicare acționat de un motor/generator electric. Studiile sugerează că energia poate începe să fie eliberată cu un avertisment de doar 1 secundă, ceea ce face din această metodă o alimentare suplimentară utilă într-o rețea de electricitate pentru a echilibra vârfurile de sarcină.

Eficiența poate fi de până la 85% de recuperare a energiei stocate.

Acest lucru poate fi realizat prin amplasarea maselor în interiorul vechilor puțuri de mină verticale sau în turnuri special construite, unde greutățile grele sunt ridicate cu troliul pentru a stoca energia și li se permite o coborâre controlată pentru a o elibera. La 2020 se construiește un prototip de stocare verticală în Edinburgh, Scoția

Stocarea potențială a energiei sau stocarea energiei gravitaționale a fost în curs de dezvoltare activă în 2013, în asociere cu Operatorul de sistem independent din California. Acesta a examinat deplasarea unor vagoane-tancuri umplute cu pământ, acționate de locomotive electrice, de la înălțimi mai mici la înălțimi mai mari.

Alte metode propuse includ:-

• utilizarea de șine și macarale pentru a muta greutăți de beton în sus și în jos;
• utilizarea unor platforme de baloane de mare altitudine alimentate cu energie solară care susțin trolii pentru a ridica și coborî mase solide suspendate sub ele;
• utilizarea de trolii susținute de o barjă oceanică pentru a profita de o diferență de înălțime de 4 km (13.000 ft) între suprafața mării și fundul mării,

Turnul de acumulare pentru încălzire urbană de la Theiss, lângă Krems an der Donau, în Austria Inferioară, cu o capacitate termică de 2 GWh

Editură termică

Stocarea energiei termice (TES) este stocarea sau îndepărtarea temporară a căldurii.

Termoficare de căldură sensibilăEdit

Stocarea de căldură sensibilă profită de căldura sensibilă dintr-un material pentru a stoca energie.

Stocarea sezonieră a energiei termice (STES) permite utilizarea căldurii sau a frigului la câteva luni după ce a fost colectată din energie reziduală sau din surse naturale. Materialul poate fi stocat în acvifere închise, grupuri de foraje în substraturi geologice, cum ar fi nisipul sau roca cristalină de bază, în gropi căptușite cu pietriș și apă sau în mine umplute cu apă. Proiectele de stocare sezonieră a energiei termice (STES) se amortizează adesea în patru până la șase ani. Un exemplu este comunitatea solară Drake Landing Solar Community din Canada, pentru care 97% din căldura pe tot parcursul anului este furnizată de colectoare solare termice amplasate pe acoperișurile garajelor, tehnologia de bază fiind un acumulator de energie termică prin forare (BTES). În Braedstrup, Danemarca, sistemul solar de încălzire urbană al comunității utilizează, de asemenea, STES, la o temperatură de 65 °C (149 °F). O pompă de căldură, care funcționează doar atunci când există un surplus de energie eoliană disponibilă în rețeaua națională, este utilizată pentru a ridica temperatura la 80 °C (176 °F) pentru distribuție. Atunci când nu este disponibil un surplus de energie electrică produsă de vânt, se utilizează un cazan pe gaz. Douăzeci la sută din energia termică a Braedstrup este de origine solară.

Termoficare cu căldură latentă (LHTES)Edit

Sistemele de stocare a energiei termice cu căldură latentă funcționează prin transferul de căldură către sau de la un material pentru a-i schimba faza. O schimbare de fază este topirea, solidificarea, vaporizarea sau lichefierea. Un astfel de material se numește material cu schimbare de fază (PCM). Materialele utilizate în LHTES au adesea o căldură latentă ridicată, astfel încât, la temperatura lor specifică, schimbarea de fază absoarbe o cantitate mare de energie, mult mai mare decât căldura sensibilă.

Un acumulator de abur este un tip de LHTES în care schimbarea de fază se face între lichid și gaz și utilizează căldura latentă de vaporizare a apei. Sistemele de climatizare cu acumulator de gheață utilizează energia electrică în afara orelor de vârf pentru a stoca frigul prin înghețarea apei în gheață. Frigul stocat în gheață se eliberează în timpul procesului de topire și poate fi utilizat pentru răcire la orele de vârf.

Stocarea energiei termice criogeniceEdit

Vezi articolul principal Stocarea energiei criogenice

Aerul poate fi lichefiat prin răcire cu ajutorul energiei electrice și stocat ca agent criogen cu ajutorul tehnologiilor existente. Aerul lichid poate fi apoi expandat printr-o turbină, iar energia poate fi recuperată sub formă de electricitate. Sistemul a fost demonstrat la o instalație pilot din Marea Britanie în 2012. în 2019, Highview a anunțat că intenționează să construiască o instalație de 50 MW în nordul Angliei și în nordul Vermontului, instalația propusă fiind capabilă să stocheze între cinci și opt ore de energie, pentru o capacitate de stocare de 250-400 MWh.

Bateria CarnotEdit

Vezi articolul principal Bateria Carnot

Energia electrică poate fi stocată în acumulatori de căldură prin încălzire rezistivă sau pompe de căldură, iar căldura stocată poate fi transformată înapoi în energie electrică prin intermediul ciclului Rankine sau al ciclului Brayton.Această tehnologie a fost studiată pentru a transforma fostele centrale electrice pe cărbune în sisteme de generare fără combustibili fosili. Cazanele alimentate cu cărbune sunt înlocuite de un sistem de stocare a căldurii la temperaturi ridicate, care este încărcat de excesul de electricitate provenit din surse de energie regenerabilă variabile.În 2020, Centrul Aerospațial German începe să construiască primul sistem de baterii Carnot la scară largă din lume, care are o capacitate de stocare de 1 000 MWh.

ElectrochimieEdit

Baterie reîncărcabilăEdit

O bancă de baterii reîncărcabile folosită ca sursă de alimentare neîntreruptă într-un centru de date

O baterie reîncărcabilă cuprinde una sau mai multe celule electrochimice. Este cunoscută sub denumirea de „celulă secundară” deoarece reacțiile sale electrochimice sunt reversibile din punct de vedere electric. Bateriile reîncărcabile vin în multe forme și dimensiuni, de la celule de tip buton la sisteme de rețea de megawați.

Baterile reîncărcabile au un cost total de utilizare și un impact asupra mediului mai mici decât bateriile nereîncărcabile (de unică folosință). Unele tipuri de baterii reîncărcabile sunt disponibile în aceiași factori de formă ca și cele de unică folosință. Bateriile reîncărcabile au un cost inițial mai ridicat, dar pot fi reîncărcate foarte ieftin și pot fi folosite de mai multe ori.

Chimiile comune ale bateriilor reîncărcabile includ:

• Baterie plumb-acid: Bateriile plumb-acid dețin cea mai mare cotă de piață a produselor de stocare electrică. O singură celulă produce aproximativ 2V atunci când este încărcată. În stare încărcată, electrodul negativ de plumb metalic și electrodul pozitiv de sulfat de plumb sunt scufundate într-un electrolit de acid sulfuric diluat (H2SO4). În procesul de descărcare, electronii sunt împinși în afara celulei pe măsură ce se formează sulfat de plumb la electrodul negativ, în timp ce electrolitul este redus la apă.

• Tehnologia bateriilor plumb-acid a fost dezvoltată pe scară largă. Întreținerea necesită o forță de muncă minimă, iar costul său este redus. Capacitatea energetică disponibilă a bateriei este supusă unei descărcări rapide, ceea ce determină o durată de viață redusă și o densitate energetică scăzută.

• Baterie cu nichel-cadmiu (NiCd): Folosește hidroxid de oxid de nichel și cadmiu metalic ca electrozi. Cadmiul este un element toxic și a fost interzis pentru majoritatea utilizărilor de către Uniunea Europeană în 2004. Bateriile cu nichel-cadmiu au fost aproape complet înlocuite de bateriile cu hidrură de nichel-metal (NiMH).
• Baterie cu hidrură de nichel-metal (NiMH): Primele tipuri comerciale au fost disponibile în 1989. Acestea sunt acum un tip comun de consum și industrial. Bateria are un aliaj care absoarbe hidrogenul pentru electrodul negativ în loc de cadmiu.
• Baterie litiu-ion: Alegerea în multe aparate electronice de consum și au unul dintre cele mai bune rapoarte energie-masă și o autodescărcare foarte lentă atunci când nu sunt utilizate.
• Baterie litiu-ion polimer: Aceste baterii au o greutate redusă și pot fi realizate în orice formă dorită.

Baterie cu fluxEdit

O baterie de flux funcționează prin trecerea unei soluții peste o membrană unde se face un schimb de ioni pentru a încărca sau descărca celula. Tensiunea celulei este determinată chimic prin ecuația lui Nernst și variază, în aplicații practice, între 1,0 V și 2,2 V. Capacitatea de stocare depinde de volumul soluției. Din punct de vedere tehnic, o baterie de flux este asemănătoare atât cu o celulă de combustibil, cât și cu o celulă de acumulator electrochimic. Aplicațiile comerciale sunt pentru stocarea de lungă durată pe jumătate de ciclu, cum ar fi energia de rezervă din rețea.

SupercapacitorEdit

Unul din flota de autobuze electrice alimentate cu supercapacitori, la o stație de încărcare rapidă – stație de autobuz, în serviciu în timpul Expo 2010 Shanghai China. Șinele de încărcare pot fi văzute suspendate deasupra autobuzului.

Supercapacitorii, numiți și condensatori electrici cu dublu strat (EDLC) sau ultracapacitori, sunt o familie de condensatori electrochimici care nu au dielectrici solizi convenționali. Capacitatea este determinată de două principii de stocare, capacitatea în strat dublu strat și pseudocapacitanța.

Supercapacitorii fac legătura între condensatorii convenționali și bateriile reîncărcabile. Aceștia stochează cea mai mare cantitate de energie pe unitatea de volum sau de masă (densitate de energie) dintre condensatori. Ei suportă până la 10.000 de farads/1,2 volți, de până la 10.000 de ori mai mult decât condensatorii electrolitici, dar livrează sau acceptă mai puțin de jumătate din energia pe unitate de timp (densitatea de putere).

În timp ce supercondensatorii au o energie specifică și densități de energie care sunt de aproximativ 10% din baterii, densitatea lor de putere este, în general, de 10 până la 100 de ori mai mare. Acest lucru are ca rezultat cicluri de încărcare/descărcare mult mai scurte. De asemenea, ei tolerează mult mai multe cicluri de încărcare/descărcare decât bateriile.

Supercondensatorii au multe aplicații, printre care:

• Curent de alimentare redus pentru salvarea memoriei în memoria statică cu acces aleatoriu (SRAM)
• Putere pentru automobile, autobuze, trenuri, macarale și lifturi, inclusiv recuperarea energiei de la frânare, stocarea energiei pe termen scurt și furnizarea de energie în mod exploziv

Alte substanțe chimiceEdit

Putere la gazEdit

Transformarea energiei electrice în gaz este conversia energiei electrice într-un combustibil gazos, cum ar fi hidrogenul sau metanul. Cele trei metode comerciale utilizează energia electrică pentru a reduce apa în hidrogen și oxigen prin electroliză.

În prima metodă, hidrogenul este injectat în rețeaua de gaze naturale sau este utilizat pentru transport. A doua metodă constă în combinarea hidrogenului cu dioxidul de carbon pentru a produce metan folosind o reacție de metanizare, cum ar fi reacția Sabatier, sau metanizarea biologică, ceea ce duce la o pierdere suplimentară de conversie a energiei de 8%. Metanul poate fi apoi introdus în rețeaua de gaze naturale. Cea de-a treia metodă utilizează gazul de ieșire al unui generator de gaz din lemn sau al unei instalații de biogaz, după ce biogazul îmbunătățit este amestecat cu hidrogenul din electrolizator, pentru a îmbunătăți calitatea biogazului.

HidrogenEdit

Elementul hidrogen poate fi o formă de energie stocată. Hidrogenul poate produce electricitate prin intermediul unei pile de combustie cu hidrogen.

La penetrări mai mici de 20% din cererea din rețea, energiile regenerabile nu schimbă în mod grav economia; dar dincolo de aproximativ 20% din cererea totală, stocarea externă devine importantă. În cazul în care aceste surse sunt utilizate pentru a produce hidrogen ionic, ele pot fi extinse în mod liber. În 2007, în comunitatea izolată din Ramea, Newfoundland și Labrador, a început un program pilot comunitar de 5 ani care utilizează turbine eoliene și generatoare de hidrogen. Un proiect similar a început în 2004 pe Utsira, o mică insulă norvegiană.

Pierderile de energie implicate în ciclul de stocare a hidrogenului provin din electroliza apei, lichefierea sau comprimarea hidrogenului și conversia în energie electrică.

Aproximativ 50 kW-h (180 MJ) de energie solară sunt necesari pentru a produce un kilogram de hidrogen, astfel încât costul energiei electrice este crucial. La 0,03 dolari/kWh, un tarif obișnuit pentru liniile de înaltă tensiune în afara orelor de vârf în Statele Unite, hidrogenul costă 1,50 dolari pe kilogram pentru electricitate, echivalentul a 1,50 dolari/galon pentru benzină. Alte costuri includ instalația de electroliză, compresoarele sau lichefierea hidrogenului, depozitarea și transportul.

Hidrogenul poate fi, de asemenea, produs din aluminiu și apă prin îndepărtarea barierei de oxid de aluminiu care apare în mod natural în aluminiu și introducerea acestuia în apă. Această metodă este benefică deoarece se pot folosi cutii de aluminiu reciclate pentru a genera hidrogen, însă sistemele de valorificare a acestei opțiuni nu au fost dezvoltate la nivel comercial și sunt mult mai complexe decât sistemele de electroliză. Metodele obișnuite de îndepărtare a stratului de oxid includ catalizatori caustici, cum ar fi hidroxidul de sodiu și aliajele cu galiu, mercur și alte metale.

Stocarea subterană a hidrogenului este practica de stocare a hidrogenului în caverne, domuri de sare și câmpuri de petrol și gaze epuizate. Cantități mari de hidrogen gazos au fost depozitate în caverne de către Imperial Chemical Industries timp de mulți ani fără dificultăți. Proiectul european Hyunder a indicat în 2013 că stocarea energiei eoliene și solare cu ajutorul hidrogenului subteran ar necesita 85 de caverne.

Powerpaste este un gel fluid pe bază de magneziu și hidrogen – care eliberează hidrogen atunci când reacționează cu apa. Acesta a fost inventat, patentat și este în curs de dezvoltare de către Institutul Fraunhofer pentru tehnologii de fabricație și materiale avansate (IFAM) al Fraunhofer-Gesellschaft. Powerpaste se obține prin combinarea pulberii de magneziu cu hidrogen pentru a forma hidrură de magneziu într-un proces realizat la 350 °C și la o presiune de cinci până la șase ori mai mare decât cea atmosferică. Se adaugă apoi un ester și o sare metalică pentru a obține produsul finit. Fraunhofer afirmă că se construiește o fabrică de producție programată să înceapă producția în 2021, care va produce 4 tone de Powerpaste anual. Fraunhofer și-a brevetat invenția în SUA și UE. Fraunhofer susține că Powerpaste este capabil să stocheze energia hidrogenului la o densitate de energie de 10 ori mai mare decât o baterie cu litiu de dimensiuni similare și că este sigură și convenabilă pentru situațiile din domeniul auto.

MetanEdit

Metanul este cea mai simplă hidrocarbură cu formula moleculară CH4. Metanul este mai ușor de depozitat și transportat decât hidrogenul. Infrastructura de stocare și combustie (conducte, gazometre, centrale electrice) este matură.

Gazul natural de sinteză (gaz de sinteză sau SNG) poate fi creat printr-un proces în mai multe etape, pornind de la hidrogen și oxigen. Hidrogenul este apoi reacționat cu dioxidul de carbon într-un proces Sabatier, producând metan și apă. Metanul poate fi stocat și utilizat ulterior pentru a produce energie electrică. Apa rezultată este reciclată, reducând astfel nevoia de apă. În etapa de electroliză, oxigenul este stocat pentru arderea metanului într-un mediu de oxigen pur la o centrală electrică adiacentă, eliminând oxizii de azot.

Arderea metanului produce dioxid de carbon (CO2) și apă. Dioxidul de carbon poate fi reciclat pentru a stimula procesul Sabatier, iar apa poate fi reciclată pentru electroliza ulterioară. Producția, stocarea și arderea metanului reciclează produsele de reacție.

Codul CO2 are o valoare economică ca o componentă a unui vector de stocare a energiei, nu un cost ca în cazul captării și stocării carbonului.

Transformarea energiei în lichidEdit

Transformarea energiei în lichid este similară cu transformarea energiei în gaz, cu excepția faptului că hidrogenul este transformat în lichide, cum ar fi metanolul sau amoniacul. Acestea sunt mai ușor de manipulat decât gazele și necesită mai puține măsuri de siguranță decât hidrogenul. Ele pot fi folosite pentru transport, inclusiv pentru avioane, dar și în scopuri industriale sau în sectorul energetic.

BiocombustibiliEdit

Diferiți biocombustibili, cum ar fi biodieselul, uleiul vegetal, combustibilii alcoolici sau biomasa, pot înlocui combustibilii fosili. Diferite procese chimice pot converti carbonul și hidrogenul din cărbune, gazele naturale, biomasa vegetală și animală și deșeurile organice în hidrocarburi scurte, potrivite pentru a înlocui combustibilii din hidrocarburi existenți. Exemple sunt motorina Fischer-Tropsch, metanolul, eterul dimetilic și gazul de sinteză. Această sursă de motorină a fost utilizată pe scară largă în timpul celui de-al Doilea Război Mondial în Germania, care se confrunta cu un acces limitat la aprovizionarea cu țiței. Din motive similare, Africa de Sud produce cea mai mare parte a motorinei din cărbune. Un preț al petrolului pe termen lung de peste 35 USD/baril ar putea face ca astfel de combustibili lichizi sintetici pe scară largă să devină economici.

AluminiuEdit

Aluminiul a fost propus ca un rezervor de energie de către o serie de cercetători. Echivalentul său electrochimic (8,04 Ah/cm3) este de aproape patru ori mai mare decât cel al litiului (2,06 Ah/cm3). Energia poate fi extrasă din aluminiu prin reacția acestuia cu apa pentru a genera hidrogen. Cu toate acestea, trebuie mai întâi să fie dezbrăcat de stratul său natural de oxid, un proces care necesită pulverizare, reacții chimice cu substanțe caustice sau aliaje. Produsul secundar al reacției de creare a hidrogenului este oxidul de aluminiu, care poate fi reciclat în aluminiu prin procedeul Hall-Héroult, ceea ce face ca această reacție să fie teoretic regenerabilă. Dacă procedeul Hall-Heroult este rulat folosind energie solară sau eoliană, aluminiul ar putea fi folosit pentru a stoca energia produsă cu o eficiență mai mare decât electroliza solară directă.

Bor, siliciu și zincEdit

Borul, siliciul și zincul au fost propuse ca soluții de stocare a energiei.

Alte substanțe chimiceEdit

Compusul organic norbornadiene se transformă în cvadriciclan la expunerea la lumină, stocând energia solară ca energie a legăturilor chimice. Un sistem funcțional a fost dezvoltat în Suedia ca sistem solar termic molecular.

Metode electriceEdit

CondensatorEdit

Acest condensator din folie de mylar, umplut cu ulei, are o inductanță foarte mică și o rezistență scăzută, pentru a asigura puterea mare (70 megawați) și viteza foarte mare (1.2 microsecunde) necesare pentru a face să funcționeze un laser cu colorant.

Un condensator (cunoscut inițial sub numele de „condensator”) este o componentă electrică pasivă cu două terminale utilizată pentru a stoca energie în mod electrostatic. Condensatoarele practice variază foarte mult, dar toate conțin cel puțin doi conductori electrici (plăci) separați de un dielectric (adică de un izolator). Un condensator poate stoca energie electrică atunci când este deconectat de la circuitul său de încărcare, astfel încât poate fi utilizat ca o baterie temporară sau ca alte tipuri de sisteme de stocare a energiei reîncărcabile. Condensatoarele sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitivele electronice pentru a menține alimentarea cu energie electrică în timp ce bateriile se schimbă. (Acest lucru previne pierderea de informații în memoria volatilă.) Condensatorii convenționali furnizează mai puțin de 360 de jouli pe kilogram, în timp ce o baterie alcalină convențională are o densitate de 590 kJ/kg.

Capacitorii stochează energie într-un câmp electrostatic între plăcile lor. Dată fiind o diferență de potențial între conductori (de exemplu, atunci când un condensator este atașat peste o baterie), se dezvoltă un câmp electric în dielectric, ceea ce face ca sarcina pozitivă (+Q) să se adune pe o placă și sarcina negativă (-Q) să se adune pe cealaltă placă. Dacă o baterie este atașată la un condensator pentru o perioadă suficientă de timp, prin condensator nu poate trece niciun curent. Cu toate acestea, dacă se aplică o tensiune de accelerare sau o tensiune alternativă pe conductorii condensatorului, poate trece un curent de deplasare. Pe lângă plăcile condensatorului, sarcina poate fi, de asemenea, stocată într-un strat dielectric.

Capacitatea este mai mare având în vedere o separare mai îngustă între conductori și atunci când conductorii au o suprafață mai mare. În practică, dielectricul dintre plăci emite o cantitate mică de curent de fugă și are o limită de intensitate a câmpului electric, cunoscută sub numele de tensiune de rupere. Cu toate acestea, efectul de recuperare a unui dielectric după o ruptură de înaltă tensiune este promițător pentru o nouă generație de condensatori cu autovindecare. Conductorii și conductorii introduc inductanță și rezistență nedorite.

Cercetarea evaluează efectele cuantice ale condensatorilor la scară nanometrică pentru bateriile cuantice digitale.

Magnetismul supraconductorEdit

Sistemele de stocare a energiei magnetice supraconductoare (SMES) stochează energia într-un câmp magnetic creat de fluxul de curent continuu într-o bobină supraconductoare care a fost răcită la o temperatură sub temperatura critică supraconductoare. Un sistem SMES tipic include o bobină supraconductoare, un sistem de condiționare a energiei și un frigider. Odată ce bobina supraconductoare este încărcată, curentul nu se dezactivează și energia magnetică poate fi stocată la nesfârșit.

Energia stocată poate fi eliberată în rețea prin descărcarea bobinei. Invertorul/directorul asociat reprezintă aproximativ 2-3% din pierderea de energie în fiecare direcție. SMES pierde cea mai mică cantitate de energie electrică în procesul de stocare a energiei în comparație cu alte metode de stocare a energiei. Sistemele SMES oferă o eficiență dus-întors mai mare de 95%.

Datorită cerințelor energetice ale refrigerării și costului firelor supraconductoare, SMES este utilizat pentru stocarea de scurtă durată, cum ar fi îmbunătățirea calității energiei electrice. De asemenea, are aplicații în echilibrarea rețelei.