Opbevaring af elektrisk energiomfatter hovedsageligt superkondensatorenergilagring og superledende energilagring. Førstnævnte lagrer elektrisk energi i et elektrisk felt, mens sidstnævnte lagrer elektrisk energi i et magnetfelt. Elektrisk energilagring har betydelige fordele med hensyn til strømtæthed og cykluslevetid, kan reducere virkningen af øjeblikkelige strømafbrydelser, undertrykke lavfrekvente strømsvingninger i nettet og forbedre spændings- og frekvenskarakteristika.
Supercapacitor energilagring
Superkondensatorer, også kendt som elektrokemiske kondensatorer, er energilagringsenheder, der lagrer energi gennem akkumulering af ladning på elektrodeoverfladen. Deres energilagringsmekanisme adskiller sig fra traditionelle batterier; de lagrer energi gennem ladningen dannet af dobbeltlaget ved elektrode-elektrolytgrænsefladen. Superkondensatorer har ekstrem høj effekttæthed, ultra-lang cykluslevetid og hurtig opladnings-afladningskapacitet, og finder således udbredt anvendelse i elektriske køretøjer, regenerative bremsesystemer, reservestrømforsyninger og netfrekvensregulering. Energitætheden for superkondensatorer er imidlertid relativt lav, langt lavere end for lithium-ion-batterier, hvilket gør dem velegnede til applikationer, der kræver kort-, høj-effektapplikationer. I fremtiden, med fremskridt inden for materialevidenskab, forventes energitætheden af superkondensatorer at stige yderligere og derved udvide deres anvendelser på energilagringsmarkedet.
Superkondensatorer kan hovedsageligt klassificeres i tre kategorier: elektriske dobbeltlags-kondensatorer, Faraday-kondensatorer og hybridsuperkondensatorer. Elektriske dobbeltlagskondensatorer anvender kulstofmaterialer som elektroder, hvor ladningsadskillelse sker ved den faste-væskegrænseflade dannet af kontakten med elektrolytten, hvilket skaber en elektrisk dobbeltlagsstruktur. Disse kondensatorer gennemgår fysisk ladningsadsorptions- og desorptionsprocesser under opladning og afladning. Selvom elektriske dobbeltlags-kondensatorer har høj effekttæthed og lang levetid, er deres energitæthed relativt lav. I øjeblikket har disse enheder opnået kommerciel anvendelse.
Faraday-kondensatorer anvender metaloxider eller ledende polymerer som elektrodematerialer, hvor adsorptionskapacitans dannes gennem redoxreaktioner på overfladen og lavvandede bulkområder af disse materialer. Driftsprincippet for denne type kondensator ligner reaktionsprocessen i et batteri; givet lignende elektrodeoverfladearealer, kan den give flere gange kapacitansen af en elektrisk dobbeltlags-kondensator. Men med hensyn til effektkarakteristika for øjeblikkelig høj-strømafladning og cykluslevetid, yder Faraday-kondensatorer sig ikke så godt som elektriske dobbeltlagskondensatorer. Desuden står Faraday-kondensatorer også over for udfordringer såsom høje produktionsomkostninger og teknologien, der endnu ikke er helt moden.
Hybride superkondensatorer er kendt for deres høje energitæthed og lange levetid. Selvom de i øjeblikket er i de tidlige stadier af kommercialisering, har de et enormt fremtidigt udviklingspotentiale.
Superledende energilagring
Superledende energilagring er en elektromagnetisk energilagringsteknologi, der bruger superledere til at lagre elektrisk energi i en modstands-fri tilstand. Dens arbejdsprincip involverer at generere et stærkt magnetfelt gennem en jævnstrøm i en superledende spole, hvorved energi lagres og frigives gennem strømudladning, når det er nødvendigt. Fordi superledere ikke har nogen modstand ved lave temperaturer, kan superledende energilagringssystemer opnå ekstremt høje ladnings- og afladningseffektiviteter med stort set intet energitab. Ydermere har superledende energilagring ekstremt hurtige responstider, der opnår opladning og afladning på millisekunder, hvilket gør den velegnet til øjeblikkelig spændingsregulering og frekvensstyring i strømsystemer. Imidlertid er omkostningerne ved superledende energilagringssystemer høje, hovedsageligt begrænset af udviklingen af superledende materialer og kryogen køleteknologi. Derfor er nuværende applikationer for det meste koncentreret om specielle områder, der kræver høj-strøm, kort-energilagring, såsom netstabilitet og militært udstyr.
Almindelige superledende materialer omfatter lav--temperatur-superledere såsom Nb-Ti og Nb3Sn og høj--superledere såsom Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) og Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide (BSCCO). Superledere med høj-temperatur har højere kritiske temperaturer end superledere med lav-temperatur, hvilket reducerer kølebehovet og gør superledende energilagringssystemer mere praktiske og økonomiske.