Skladovanie elektrickej energiezahŕňa najmä skladovanie energie v superkondenzátoroch a skladovanie supravodivej energie. Prvý ukladá elektrickú energiu v elektrickom poli, zatiaľ čo druhý ukladá elektrickú energiu v magnetickom poli. Skladovanie elektrickej energie má významné výhody v hustote výkonu a životnosti cyklu, môže znížiť vplyv okamžitých výpadkov napájania, potlačiť nízkofrekvenčné oscilácie výkonu v sieti a zlepšiť charakteristiky napätia a frekvencie.
Skladovanie energie superkondenzátora
Superkondenzátory, tiež známe ako elektrochemické kondenzátory, sú zariadenia na uchovávanie energie, ktoré ukladajú energiu akumuláciou náboja na povrchu elektródy. Ich mechanizmus skladovania energie sa líši od tradičných batérií; ukladajú energiu prostredníctvom náboja, ktorý tvorí dvojitá vrstva na rozhraní elektród{1}}elektrolytu. Superkondenzátory sa vyznačujú extrémne vysokou hustotou výkonu, ultra-dlhým cyklom a schopnosťou rýchleho nabíjania-vybíjania, a preto nachádzajú široké uplatnenie v elektrických vozidlách, rekuperačných brzdových systémoch, záložných zdrojoch energie a regulácii frekvencie siete. Hustota energie superkondenzátorov je však relatívne nízka, oveľa nižšia ako hustota lítium-iónových batérií, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie vyžadujúce krátkodobé-aplikácie s vysokým-výkonom. V budúcnosti, s pokrokom v materiálovej vede, sa očakáva, že hustota energie superkondenzátorov sa bude ďalej zvyšovať, čím sa rozšíria ich aplikácie na trhu skladovania energie.
Superkondenzátory možno rozdeliť hlavne do troch kategórií: elektrické dvoj{0}}vrstvové kondenzátory, Faradayove kondenzátory a hybridné superkondenzátory. Elektrické dvoj{2}}vrstvové kondenzátory využívajú uhlíkové materiály ako elektródy, kde dochádza k separácii náboja na rozhraní tuhá látka-kvapalina vytvorenom kontaktom s elektrolytom, čím vzniká elektrická dvojvrstvová štruktúra. Tieto kondenzátory počas nabíjania a vybíjania podliehajú fyzikálnym procesom adsorpcie a desorpcie náboja. Hoci elektrické dvojvrstvové kondenzátory majú vysokú hustotu výkonu a dlhú životnosť, ich hustota energie je relatívne nízka. V súčasnosti majú tieto zariadenia komerčnú aplikáciu.
Faradayove kondenzátory využívajú oxidy kovov alebo vodivé polyméry ako elektródové materiály, kde sa adsorpčná kapacita vytvára redoxnými reakciami na povrchu a plytkých objemových oblastiach týchto materiálov. Princíp činnosti tohto typu kondenzátora je podobný reakčnému procesu v batérii; vzhľadom na podobné plochy povrchu elektród môže poskytnúť niekoľkonásobok kapacity elektrického dvoj-vrstvového kondenzátora. Pokiaľ však ide o výkonové charakteristiky pre okamžité vybitie vysokým-prúdom a životnosť cyklu, Faradayove kondenzátory nefungujú tak dobre ako elektrické dvoj{4}}vrstvové kondenzátory. Faradayove kondenzátory navyše čelia výzvam, ako sú vysoké výrobné náklady a technológia ešte nie je úplne vyspelá.
Hybridné superkondenzátory sú známe svojou vysokou hustotou energie a dlhou životnosťou. Hoci sa v súčasnosti nachádzajú v počiatočných štádiách komercializácie, majú obrovský potenciál budúceho rozvoja.
Supravodivé skladovanie energie
Supravodivé ukladanie energie je technológia ukladania elektromagnetickej energie, ktorá využíva supravodiče na ukladanie elektrickej energie v bezodporovom-stave. Jeho pracovný princíp zahŕňa generovanie silného magnetického poľa jednosmerným prúdom v supravodivej cievke, čím sa ukladá energia a v prípade potreby sa uvoľňuje prúdovým výbojom. Pretože supravodiče nemajú pri nízkych teplotách odpor, supravodivé systémy na ukladanie energie môžu dosiahnuť extrémne vysokú účinnosť nabíjania a vybíjania prakticky bez straty energie. Okrem toho má supravodivé ukladanie energie extrémne rýchle časy odozvy, pričom nabíjanie a vybíjanie dosahuje v milisekúndách, vďaka čomu je vhodné na okamžitú reguláciu napätia a kontrolu frekvencie v energetických systémoch. Náklady na supravodivé systémy na skladovanie energie sú však vysoké, obmedzené najmä vývojom supravodivých materiálov a technológiou kryogénneho chladenia. Súčasné aplikácie sa preto väčšinou sústreďujú v špeciálnych oblastiach vyžadujúcich vysoký-výkon, krátkodobé-ukladanie energie, ako je stabilita siete a vojenské vybavenie.
Medzi bežné supravodivé materiály patria nízkoteplotné supravodiče, ako je Nb-Ti a Nb3Sn, a vysokoteplotné supravodiče, ako je oxid ytriumbárium-meďnatý (YBCO) a bizmut stroncium, vápenato-meďnatý oxid (BSCCO). Vysokoteplotné supravodiče majú vyššie kritické teploty ako nízkoteplotné supravodiče, čím sa znižujú požiadavky na chladenie a supravodivé systémy na ukladanie energie sú praktickejšie a hospodárnejšie.