Công nghệ lưu trữ năng lượng điện

Có ba loại công nghệ lưu trữ năng lượng điện chính đã được áp dụng trong công nghiệp, đó là công nghệ lưu trữ năng lượng thủy lực, công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén và công nghệ lưu trữ năng lượng bánh đà. Công nghệ lưu trữ năng lượng thủy lực là công nghệ lâu đời nhất, trưởng thành nhất về mặt kỹ thuật và được thương mại hóa với công suất thiết bị lớn nhất. Trên thế giới có khoảng 500 nhà máy thủy điện lưu trữ năng lượng, trong đó 35 nhà máy có công suất trên 1,000MW. Hệ thống lưu trữ năng lượng thủy lực thường có hai hồ chứa nước lớn, một ở vị trí thấp hơn và một ở vị trí cao hơn. Trong thời gian tiêu thụ điện năng thấp, nước được chuyển từ hồ chứa thấp hơn đến hồ chứa cao hơn để lưu trữ. Khi cần năng lượng điện, thế năng của dòng nước hồ chứa mực nước cao có thể được sử dụng để điều khiển máy phát điện thủy điện tạo ra điện.
Lưu trữ năng lượng bằng khí nén nhằm tạo áp suất và vận chuyển không khí đến các mỏ muối dưới lòng đất, mỏ đá bỏ hoang, hồ chứa nước ngầm, v.v. trong thời gian tiêu thụ điện năng thấp. Khi tải điện lớn, khí nén có thể được đốt cùng với nhiên liệu để tạo ra khí có nhiệt độ cao, áp suất cao, làm cho tuabin khí hoạt động và tạo ra năng lượng điện. Công suất các thiết bị của đơn vị ứng dụng đã đạt tới vài trăm megawatt. Ví dụ, Nhà máy điện Fendorf của Đức có công suất lắp đặt 290MW được đưa vào sử dụng năm 1980.
Công nghệ phát điện lưu trữ năng lượng bánh đà là công nghệ mới được kết nối với lưới điện để thực hiện chuyển đổi năng lượng điện. Hệ thống phát điện lưu trữ năng lượng bánh đà được thể hiện trên Hình 1.12. Hệ thống này chủ yếu bao gồm động cơ, bánh đà, bộ chuyển đổi điện tử công suất và các thiết bị khác. Nguyên lý cơ bản của việc lưu trữ năng lượng bánh đà là chuyển đổi năng lượng điện trong hệ thống điện thành động năng chuyển động của bánh đà trong điều kiện năng lượng dồi dào. Khi hệ thống điện không đủ công suất, động năng chuyển động của bánh đà sẽ được chuyển hóa thành điện năng để người sử dụng điện sử dụng. So với các công nghệ lưu trữ năng lượng khác, công nghệ lưu trữ năng lượng bánh đà có ưu điểm là hiệu suất cao (80% đến 90%), chi phí thấp, không gây ô nhiễm, lưu trữ năng lượng nhanh và công nghệ đáng tin cậy. Nó đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản, Hoa Kỳ và Đức. Ví dụ, Công ty Điện lực Okinawa của Nhật Bản đã phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng bánh đà 210MJ; Đức đã phát triển một nhà máy lưu trữ năng lượng bánh đà lưu trữ năng lượng từ trường siêu dẫn với công suất lưu trữ năng lượng 5MW·h/100MW·h vào năm 1996, với hiệu suất hệ thống là 96%.