Energilagring

admin 0 Comments Articles

Energilagring

OutlineEdit

Följande lista innehåller en rad olika typer av energilagring:

MechanicalEdit

Energi kan lagras i vatten som pumpas upp till högre höjd med hjälp av metoder för pumplagring eller genom att flytta fasta ämnen till högre platser (gravitationsbatterier). Andra kommersiella mekaniska metoder är komprimering av luft och svänghjul som omvandlar elektrisk energi till intern energi eller rörelseenergi och sedan tillbaka igen när efterfrågan på el är som störst.

VattenkraftEdit

Vattenkraftdammar med reservoarer kan drivas för att tillhandahålla elektricitet vid toppar i efterfrågan. Vatten lagras i reservoaren under perioder med låg efterfrågan och släpps ut när efterfrågan är hög. Nettoeffekten liknar pumpad lagring, men utan pumpförlust.

En vattenkraftsdamm lagrar inte direkt energi från andra produktionsenheter, men den fungerar likvärdigt genom att sänka produktionen under perioder med överskott av el från andra källor. I detta läge är dammar en av de mest effektiva formerna av energilagring, eftersom endast tidpunkten för dess produktion ändras. Vattenkraftsturbiner har en starttid i storleksordningen några minuter.

Pumpad vattenkraftEdit

Sir Adam Beck Generating Complex vid Niagarafallen i Kanada, som innehåller en stor vattenkraftsreservoar med pumpad lagring för att tillhandahålla ytterligare 174 MW el under perioder med hög efterfrågan.

Pumpad lagring av vattenkraft (PSH) är i hela världen den form av aktiv energilagring i nätet med störst kapacitet som finns tillgänglig, och i mars 2012 rapporterar Electric Power Research Institute (EPRI) att PSH står för mer än 99 % av bulklagringskapaciteten i hela världen, vilket motsvarar cirka 127 000 MW. PSH:s energieffektivitet varierar i praktiken mellan 70 % och 80 %, med påståenden om upp till 87 %.

Under perioder med låg efterfrågan på el används överskottskapaciteten för att pumpa vatten från en lägre källa till en högre reservoar. När efterfrågan ökar släpps vattnet tillbaka till en lägre reservoar (eller vattenväg eller vattenmassa) genom en turbin och genererar elektricitet. Reversibla turbingeneratoraggregat fungerar både som pump och turbin (vanligtvis en Francis-turbin). Nästan alla anläggningar utnyttjar höjdskillnaden mellan två vattenförekomster. Rena pumplagringsanläggningar flyttar vattnet mellan reservoarer, medan ”pump-back”-metoden är en kombination av pumplagring och konventionella vattenkraftverk som utnyttjar det naturliga flödet i strömmen.

TryckluftRedigera

Ett tryckluftslokomotiv som användes inne i en gruva mellan 1928 och 1961.

Komprimerad luftlagring (CAES) använder överskottsenergi för att komprimera luft för efterföljande elproduktion. Småskaliga system har länge använts i sådana tillämpningar som framdrivning av gruvlokomotiv. Den komprimerade luften lagras i en underjordisk reservoar, t.ex. en saltkupa.

Anläggningar för lagring av energi i form av komprimerad luft (CAES) kan överbrygga klyftan mellan produktionsvolatilitet och belastning. CAES-lagring tillgodoser konsumenternas energibehov genom att effektivt tillhandahålla lättillgänglig energi för att möta efterfrågan. Förnybara energikällor som vind- och solenergi varierar. Så vid tillfällen då de ger lite energi måste de kompletteras med andra former av energi för att tillgodose energiefterfrågan. Lagringsanläggningar för komprimerad luft kan ta emot överskottsenergiproduktionen från förnybara energikällor under perioder med överproduktion av energi. Denna lagrade energi kan användas vid en senare tidpunkt när efterfrågan på el ökar eller tillgången på energikällor minskar.

Kompression av luft skapar värme; luften är varmare efter kompressionen. Expansion kräver värme. Om ingen extra värme tillförs är luften mycket kallare efter expansionen. Om den värme som genereras under kompressionen kan lagras och användas under expansionen förbättras effektiviteten avsevärt. Ett CAES-system kan hantera värmen på tre sätt. Luftlagringen kan vara adiabatisk, diabatisk eller isotermisk. På ett annat sätt används komprimerad luft för att driva fordon.

SvänghjulEdit

Huvudkomponenterna i ett typiskt svänghjul.

Ett svänghjul för ett Flybrid Kinetic Energy Recovery System. Det är byggt för att användas på Formel 1-racerbilar och används för att återvinna och återanvända kinetisk energi som fångas upp vid inbromsning.

Flywheel energy storage (FES) fungerar genom att en rotor (ett svänghjul) accelereras till en mycket hög hastighet och håller kvar energin som rotationsenergi. När energi tillförs ökar svänghjulets rotationshastighet, och när energi utvinns minskar hastigheten, på grund av energins bevarande.

De flesta FES-system använder elektricitet för att accelerera och bromsa svänghjulet, men anordningar som direkt använder mekanisk energi är under övervägande.

FES-system har rotorer tillverkade av kolfiberkompositer med hög hållfasthet, som är upphängda i magnetiska lager och som snurrar i hastigheter på mellan 20 000 och mer än 50 000 varv per minut (rpm) i en vakuumhölje. Sådana svänghjul kan nå maximal hastighet (”laddning”) på några minuter. Svänghjulssystemet är anslutet till en kombination av elmotor och generator.

FES-system har relativt lång livslängd (håller i decennier med lite eller inget underhåll; livslängden för hela cykler som anges för svänghjul varierar från mer än 105 upp till 107 användningscykler), hög specifik energi (100-130 W-h/kg, eller 360-500 kJ/kg) och hög effekttäthet.

Fastmassegravitation Edit

Förändring av fasta massors höjd kan lagra eller frigöra energi via ett höjdsystem som drivs av en elmotor/generator. Studier tyder på att energi kan börja frigöras med så lite som en sekunds förvarning, vilket gör metoden till en användbar kompletterande tillförsel till ett elnät för att balansera belastningspåslag.

Effektiviteten kan vara så hög som 85 % återvinning av lagrad energi.

Detta kan åstadkommas genom att placera massorna inne i gamla vertikala gruvschakt eller i specialkonstruerade torn där de tunga vikterna vinschas upp för att lagra energi och tillåts en kontrollerad nedstigning för att frigöra den. År 2020 byggs en prototyp av ett vertikalt lager i Edinburgh, Skottland

Potentiell energilagring eller gravitationsenergilagring var under aktiv utveckling 2013 i samarbete med California Independent System Operator. Där undersöktes förflyttning av jordfyllda trattjärnvägsvagnar som drivs av elektriska lokomotiv från lägre till högre höjder.

Andra föreslagna metoder inkluderar:-

• användning av räls och kranar för att flytta betongvikter upp och ner;
• användning av solcellsdrivna ballongplattformar på hög höjd som stödjer vinschar för att höja och sänka fasta massor som hängs under dem,
• användning av vinschar som stöds av en havspram för att dra nytta av en höjdskillnad på 4 km (13 000 fot) mellan havsytan och havsbottnen,

Fjärrvärmeackumulatortorn från Theiss nära Krems an der Donau i Niederösterreich med en termisk kapacitet på 2 GWh

ThermalEdit

Termisk energilagring (TES) är tillfällig lagring eller borttagning av värme.

Sensible heat thermalEdit

Sensible heat storage utnyttjar den känsliga värmen i ett material för att lagra energi.

Säsongsmässig termisk energilagring (STES) gör det möjligt att använda värme eller kyla flera månader efter att den samlats in från avfallsenergi eller naturliga källor. Materialet kan lagras i inneslutna akvifärer, grupper av borrhål i geologiska substrat som sand eller kristallin berggrund, i fodrade gropar fyllda med grus och vatten eller vattenfyllda gruvor. Projekt för lagring av termisk energi under säsong (STES) har ofta en återbetalningstid på fyra till sex år. Ett exempel är Drake Landing Solar Community i Kanada, där 97 % av värmen året runt kommer från solfångare på garagetaken, med ett termiskt energilager i borrhål (BTES) som möjliggörande teknik. I Braedstrup i Danmark används också STES i samhällets solfjärrvärmesystem, med en temperatur på 65 °C (149 °F). En värmepump, som endast körs när det finns ett överskott av vindkraft i det nationella nätet, används för att höja temperaturen till 80 °C (176 °F) för distribution. När överskottsel från vindkraft inte finns tillgänglig används en gaseldad panna. Tjugo procent av Braedstrups värme kommer från solenergi.

Latent heat thermal (LHTES)Edit

Latent heat thermal energy storage systems work by transferring heat to or from a material to change its phase. En fasförändring är smältning, stelning, förångning eller vätskning. Ett sådant material kallas för ett fasändringsmaterial (PCM). Material som används i LHTES-system har ofta en hög latent värme så att fasförändringen vid deras specifika temperatur absorberar en stor mängd energi, mycket mer än den känsliga värmen.

En ångackumulator är en typ av LHTES-system där fasförändringen sker mellan vätska och gas och använder vattnets latenta förångningsvärme. Luftkonditioneringssystem med islagring använder el under lågtryck för att lagra kyla genom att frysa vatten till is. Den lagrade kylan i isen frigörs under smältningsprocessen och kan användas för kylning under rusningstid.

Kryogen termisk energilagringRedigera

Se huvudartikeln Kryogen energilagring

Luft kan göras flytande genom kylning med hjälp av elektricitet och lagras som kryogen med befintlig teknik. Den flytande luften kan sedan expanderas genom en turbin och energin återvinnas som elektricitet. Systemet demonstrerades vid en pilotanläggning i Storbritannien 2012. 2019 tillkännagav Highview planer på att bygga en 50 MW-anläggning i norra England och norra Vermont, där den föreslagna anläggningen kan lagra fem till åtta timmars energi, vilket ger en lagringskapacitet på 250-400 MWh.

Carnot-batteriRedigera

Se huvudartikel Carnot-batteri

Elektrisk energi kan lagras i värmelager genom resistiv uppvärmning eller värmepumpar, och den lagrade värmen kan omvandlas tillbaka till elektricitet via Rankine-cykeln eller Brayton-cykeln.Denna teknik har studerats för att eftermontera befintliga koleldade kraftverk till fossilbränslefria produktionssystem. Koleldade pannor ersätts med högtemperaturvärmelagring som laddas med överskottsel från varierande förnybara energikällor. 2020 börjar German Aerospace Center bygga världens första storskaliga Carnot-batterisystem med en lagringskapacitet på 1 000 MWh.

ElektrokemiskEdit

Uppladdningsbart batteriEdit

En uppladdningsbar batteribank som används som en avbrottsfri strömförsörjning i ett datacenter

Ett uppladdningsbart batteri består av en eller flera elektrokemiska celler. Det kallas ”sekundärcell” eftersom dess elektrokemiska reaktioner är elektriskt reversibla. Uppladdningsbara batterier finns i många former och storlekar, från knappceller till megawattnätssystem.

Uppladdningsbara batterier har lägre totalanvändningskostnad och miljöpåverkan än icke-uppladdningsbara (engångs)batterier. Vissa typer av uppladdningsbara batterier finns i samma formfaktorer som engångsbatterier. Uppladdningsbara batterier har en högre startkostnad men kan laddas mycket billigt och användas många gånger.

De vanligaste typerna av uppladdningsbara batterier är:

• Blybatteri: Blybatterier: Blybatterier har den största marknadsandelen av elektriska lagringsprodukter. En enskild cell producerar cirka 2 V när den är laddad. I laddat tillstånd är den negativa elektroden av metalliskt bly och den positiva elektroden av blysulfat nedsänkta i en utspädd svavelsyraelektrolyt (H2SO4). I urladdningsprocessen trycks elektroner ut ur cellen då blysulfat bildas vid den negativa elektroden medan elektrolyten reduceras till vatten.

• Blybatteritekniken har utvecklats i stor omfattning. Underhållet kräver minimal arbetskraft och kostnaden är låg. Batteriets tillgängliga energikapacitet är föremål för en snabb urladdning vilket resulterar i en låg livslängd och låg energitäthet.

• Nickel-kadmiumbatteri (NiCd): Använder nickeloxidhydroxid och metalliskt kadmium som elektroder. Kadmium är ett giftigt ämne och förbjöds för de flesta användningsområden av Europeiska unionen 2004. Nickel-kadmiumbatterier har nästan helt ersatts av nickelmetallhydridbatterier (NiMH).
• Nickelmetallhydridbatteri (NiMH): De första kommersiella typerna fanns tillgängliga 1989. Dessa är nu en vanlig konsument- och industrityp. Batteriet har en väteabsorberande legering för den negativa elektroden i stället för kadmium.
• Litiumjonbatteri: De används i många konsumentelektronikprodukter och har ett av de bästa förhållandena mellan energi och massa och en mycket långsam självurladdning när de inte används.
• Litiumjon-polymerbatteri:

FlödesbatteriRedigera

Ett flödesbatteri fungerar genom att en lösning passerar över ett membran där joner utbyts för att ladda eller ladda ur cellen. Cellspänningen bestäms kemiskt av Nernst-ekvationen och varierar i praktiska tillämpningar från 1,0 V till 2,2 V. Lagringskapaciteten beror på lösningens volym. Ett flödesbatteri är tekniskt sett både besläktat med en bränslecell och en elektrokemisk ackumulatorcell. Kommersiella tillämpningar är för lagring med lång halvcykel, t.ex. som reservkraft för elnätet.

SuperkapacitorEdit

En av en flotta av elbussar som drivs av superkapacitorer, vid en snabbladdningsstation-busshållplats, i drift under Expo 2010 i Shanghai, Kina. Laddningsskenor kan ses upphängda över bussen.

Superkondensatorer, även kallade elektriska dubbelskiktskondensatorer (EDLC) eller ultrakondensatorer, är en familj av elektrokemiska kondensatorer som inte har konventionella fasta dielektriker. Kapaciteten bestäms av två lagringsprinciper, dubbelskiktskapacitans och pseudokapacitans.

Superkondensatorer överbryggar klyftan mellan konventionella kondensatorer och uppladdningsbara batterier. De lagrar mest energi per volymenhet eller massaenhet (energitäthet) bland kondensatorer. De kan lagra upp till 10 000 farads/1,2 volt, upp till 10 000 gånger mer än elektrolytkondensatorer, men levererar eller tar emot mindre än hälften så mycket energi per tidsenhet (effekttäthet).

Superkondensatorer har en specifik energi och en energitäthet som är ungefär 10 % av batteriernas, men deras effekttäthet är i allmänhet 10 till 100 gånger större. Detta resulterar i mycket kortare laddnings- och urladdningscykler. De tål också många fler laddnings- och urladdningscykler än batterier.

Superkondensatorer har många användningsområden, bland annat:

• Låg matningsström för minnesbackup i statiska slumpmässiga minnen (SRAM)
• Kraftförsörjning för bilar, bussar, tåg, kranar och hissar, inklusive energiåtervinning från inbromsning, kortsiktig energilagring och kraftförsörjning i burst-mode

Annan kemikalieEdit

Kraft till gasEdit

Power to gas är omvandling av elektricitet till ett gasformigt bränsle som väte eller metan. De tre kommersiella metoderna använder el för att reducera vatten till väte och syre med hjälp av elektrolys.

I den första metoden injiceras väte i naturgasnätet eller används för transporter. I den andra metoden kombineras vätgasen med koldioxid för att producera metan med hjälp av en metaniseringsreaktion som Sabatier-reaktionen eller biologisk metanisering, vilket resulterar i en extra energiomvandlingsförlust på 8 %. Metanet kan sedan matas in i naturgasnätet. Den tredje metoden använder utgångsgasen från en vedgasgenerator eller en biogasanläggning, efter att biogasuppgraderingen blandats med vätgasen från elektrolysatorn, för att uppgradera biogasens kvalitet.

VätgasEdit

Elementet väte kan vara en form av lagrad energi. Vätgas kan producera el via en vätgasbränslecell.

Vid en penetrationsgrad på mindre än 20 % av efterfrågan på nätet förändrar förnybara energikällor inte ekonomin i någon större utsträckning, men vid en penetrationsgrad på mer än cirka 20 % av den totala efterfrågan blir extern lagring viktig. Om dessa källor används för att framställa joniskt väte kan de fritt utökas. Ett femårigt samhällsbaserat pilotprogram med vindkraftverk och vätgasgeneratorer inleddes 2007 i det avlägsna samhället Ramea i Newfoundland och Labrador. Ett liknande projekt inleddes 2004 på Utsira, en liten norsk ö.

Energiförlusterna i vätgaslagringscykeln kommer från elektrolys av vatten, vätgasens vätskning eller komprimering och omvandling till elektricitet.

Omkring 50 kW-h (180 MJ) solenergi krävs för att producera ett kilo vätgas, så kostnaden för elektriciteten är avgörande. Med 0,03 dollar/kWh, ett vanligt pris för högspänningsledningar utanför rusningstid i USA, kostar vätgasen 1,50 dollar per kilo för elen, vilket motsvarar 1,50 dollar per gallon för bensin. Andra kostnader omfattar elektrolyseringsanläggningen, vätgaskompressorer eller förvätskning, lagring och transport.

Vätgas kan också framställas av aluminium och vatten genom att strippa aluminiumets naturligt förekommande aluminiumoxidbarriär och introducera den i vatten. Denna metod är fördelaktig eftersom återvunna aluminiumburkar kan användas för att generera vätgas, men system för att utnyttja detta alternativ har inte utvecklats kommersiellt och är mycket mer komplexa än elektrolysesystem. Vanliga metoder för att avlägsna oxidskiktet inkluderar kaustiska katalysatorer som natriumhydroxid och legeringar med gallium, kvicksilver och andra metaller.

Underjordisk vätgaslagring är praxis för vätgaslagring i grottor, saltkupoler och uttömda olje- och gasfält. Stora mängder gasformigt väte har lagrats i grottor av Imperial Chemical Industries i många år utan problem. Det europeiska Hyunder-projektet visade 2013 att lagring av vind- och solenergi med hjälp av underjordisk vätgas skulle kräva 85 grottor.

Powerpaste är en magnesium- och vätgasbaserad flytande gel som frigör vätgas när den reagerar med vatten. Den uppfanns, patenterades och utvecklas av Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) inom Fraunhofer-Gesellschaft. Powerpaste tillverkas genom att kombinera magnesiumpulver med väte för att bilda magnesiumhydrid i en process som genomförs vid 350 °C och fem till sex gånger det atmosfäriska trycket. Därefter tillsätts en ester och ett metallsalt för att få fram den färdiga produkten. Fraunhofer uppger att de håller på att bygga en produktionsanläggning som beräknas starta produktionen 2021 och som kommer att producera 4 ton Powerpaste per år. Fraunhofer har patenterat sin uppfinning i USA och EU. Fraunhofer hävdar att Powerpaste kan lagra vätgasenergi med 10 gånger högre energitäthet än ett litiumbatteri med liknande dimension och att det är säkert och bekvämt för bilsituationer.

MetanRedigera

Metan är det enklaste kolväte med molekylformeln CH4. Metan är lättare att lagra och transportera än väte. Infrastrukturen för lagring och förbränning (rörledningar, gasometrar, kraftverk) är mogen.

Syntetisk naturgas (syngas eller SNG) kan skapas i en flerstegsprocess som börjar med väte och syre. Vätgasen reagerar sedan med koldioxid i en Sabatierprocess, vilket ger metan och vatten. Metan kan lagras och senare användas för att producera elektricitet. Det vatten som bildas återvinns, vilket minskar behovet av vatten. I elektrolyseskedet lagras syre för metanförbränning i en ren syremiljö i ett intilliggande kraftverk, vilket eliminerar kväveoxider.

Metanförbränning producerar koldioxid (CO2) och vatten. Koldioxiden kan återvinnas för att förstärka Sabatierprocessen och vattnet kan återvinnas för ytterligare elektrolys. Vid produktion, lagring och förbränning av metan återvinns reaktionsprodukterna.

CO2 har ett ekonomiskt värde som en komponent i en energilagringsvektor, inte som en kostnad som vid avskiljning och lagring av koldioxid.

Kraft till vätskaRedigera

Kraft till vätska liknar kraft till gas med undantag för att vätgasen omvandlas till vätskor som metanol eller ammoniak. Dessa är lättare att hantera än gaser och kräver färre säkerhetsåtgärder än väte. De kan användas för transporter, inklusive flygplan, men även för industriella ändamål eller inom energisektorn.

BiobränslenRedigera

Varierade biobränslen som biodiesel, vegetabilisk olja, alkoholbränslen eller biomassa kan ersätta fossila bränslen. Olika kemiska processer kan omvandla kolet och vätet i kol, naturgas, växt- och djurbiomassa och organiskt avfall till korta kolväten som lämpar sig som ersättning för befintliga kolvätebränslen. Exempel är Fischer-Tropsch-diesel, metanol, dimetyleter och syntesgas. Denna dieselkälla användes flitigt under andra världskriget i Tyskland, som hade begränsad tillgång till råolja. I Sydafrika produceras den största delen av landets diesel från kol av liknande skäl. Ett långsiktigt oljepris på över 35 USD/bbl kan göra sådana storskaliga syntetiska flytande bränslen ekonomiska.

AluminiumEdit

Aluminium har föreslagits som energilager av ett antal forskare. Dess elektrokemiska ekvivalent (8,04 Ah/cm3) är nästan fyra gånger större än för litium (2,06 Ah/cm3). Energi kan utvinnas ur aluminium genom att det reagerar med vatten för att generera vätgas. Det måste dock först avlägsnas från sitt naturliga oxidskikt, en process som kräver pulverisering, kemiska reaktioner med kaustiska ämnen eller legeringar. Biprodukten från reaktionen för att skapa väte är aluminiumoxid, som kan återvinnas till aluminium med Hall-Héroult-processen, vilket gör att reaktionen teoretiskt sett är förnybar. Om Hall-Héroult-processen drivs med hjälp av sol- eller vindkraft skulle aluminium kunna användas för att lagra den producerade energin med högre effektivitet än direkt solelektrolys.

Bor, kisel och zinkEdit

Bor, kisel och zink har föreslagits som energilagringslösningar.

Annan kemiskEdit

Den organiska föreningen norbornadien omvandlas till quadricyklan när den utsätts för ljus, vilket lagrar solenergin som energin från kemiska bindningar. Ett fungerande system har utvecklats i Sverige som ett molekylärt solvärmesystem.

Elektriska metoderEdit

KondensatorEdit

Denna mylarfilm, oljefyllda kondensator har en mycket låg induktans och ett lågt motstånd, för att kunna ge hög effekt (70 megawatt) och mycket hög hastighet (1.2 mikrosekunder) som behövs för att driva en färgämneslaser.

En kondensator (ursprungligen känd som en ”kondensator”) är en passiv elektrisk komponent med två terminaler som används för att lagra energi elektrostatiskt. Praktiska kondensatorer varierar kraftigt, men alla innehåller minst två elektriska ledare (plattor) som är åtskilda av ett dielektrikum (dvs. en isolator). En kondensator kan lagra elektrisk energi när den är bortkopplad från sin laddningskrets, så den kan användas som ett tillfälligt batteri eller som andra typer av uppladdningsbara energilagringssystem. Kondensatorer används ofta i elektroniska apparater för att upprätthålla strömförsörjningen medan batterierna byts ut. (Detta förhindrar förlust av information i flyktiga minnen.) Konventionella kondensatorer ger mindre än 360 joule per kilo, medan ett konventionellt alkaliskt batteri har en densitet på 590 kJ/kg.

Kondensatorer lagrar energi i ett elektrostatiskt fält mellan sina plattor. Vid en potentialskillnad mellan ledarna (t.ex. när en kondensator är ansluten över ett batteri) utvecklas ett elektriskt fält över dielektrikumet, vilket leder till att positiv laddning (+Q) samlas på den ena plattan och negativ laddning (-Q) samlas på den andra plattan. Om ett batteri är anslutet till en kondensator under tillräckligt lång tid kan ingen ström flyta genom kondensatorn. Om en accelererande eller växlande spänning läggs på kondensatorns ledningar kan dock en förskjutningsström flöda. Förutom kondensatorplattor kan laddning också lagras i ett dielektriskt skikt.

Kapacitansen är större om avståndet mellan ledarna är mindre och när ledarna har en större yta. I praktiken avger dielektrikumet mellan plattorna en liten mängd läckström och har en gräns för den elektriska fältstyrkan, den så kallade genombrottsspänningen. Effekten av återhämtning av ett dielektrikum efter en högspänningsavbrott är dock lovande för en ny generation självläkande kondensatorer. Ledarna och kablarna introducerar oönskad induktans och motstånd.

Forskningen utvärderar kvanteffekterna av kondensatorer i nanoskala för digitala kvantbatterier.

Supraledande magnetikRedigera

System för supraledande magnetisk energilagring (SMES) lagrar energi i ett magnetfält som skapas genom flödet av likström i en supraledande spole som har kylts ned till en temperatur under den supraledande kritiska temperaturen. Ett typiskt SMES-system omfattar en supraledande spole, ett strömkonditioneringssystem och ett kylskåp. När den supraledande spolen väl är laddad avtar inte strömmen och den magnetiska energin kan lagras på obestämd tid.

Den lagrade energin kan frigöras till nätet genom att spolen urladdas. Den tillhörande växelriktaren/likriktaren står för ca 2-3 % energiförlust i vardera riktningen. SMES förlorar minst mängd el i energilagringsprocessen jämfört med andra metoder för energilagring. SMES-systemen har en effektivitet på mer än 95 % i rundgående riktning.

På grund av energibehovet för kylning och kostnaden för supraledande tråd används SMES för kortvarig lagring, t.ex. för att förbättra elkvaliteten. Det har också tillämpningar för balansering av nätet.