Tecnologia di accumulo dell'energia elettrica

Esistono tre tipi principali di tecnologie di accumulo dell'energia elettrica che sono state applicate nell'industria, vale a dire la tecnologia di accumulo dell'energia idraulica, la tecnologia di accumulo dell'energia dell'aria compressa e la tecnologia di accumulo dell'energia del volano. La tecnologia di accumulo dell’energia idraulica è la tecnologia più antica, tecnicamente più matura e commercializzata con la maggiore capacità delle apparecchiature. Nel mondo esistono circa 500 centrali idroelettriche per l'accumulo di energia, di cui 35 hanno una capacità superiore a 1,000MW. I sistemi di accumulo dell'energia idraulica generalmente hanno due grandi serbatoi di stoccaggio dell'acqua, uno in una posizione più bassa e l'altro in una posizione più elevata. Durante i periodi di basso consumo di elettricità, l’acqua viene inviata dai serbatoi più bassi a quelli più alti per lo stoccaggio. Quando è necessaria energia elettrica, l'energia potenziale del flusso d'acqua del serbatoio di alto livello può essere utilizzata per azionare il generatore idroelettrico per generare elettricità.
Lo stoccaggio dell'energia tramite aria compressa serve a pressurizzare e trasportare l'aria nelle miniere di sale sotterranee, nelle miniere di pietra abbandonate, nei serbatoi d'acqua sotterranei, ecc. durante i periodi di basso consumo energetico. Quando il carico elettrico è elevato, l'aria compressa può essere bruciata con carburante per produrre gas ad alta temperatura e alta pressione, che spinge la turbina a gas a svolgere lavoro e generare energia elettrica. La capacità delle apparecchiature dell'unità applicata ha raggiunto diverse centinaia di megawatt. Ad esempio, la centrale elettrica tedesca di Fendorf con una capacità installata di 290 MW è stata messa in funzione nel 1980.
La tecnologia di generazione di energia di accumulo dell'energia del volano è una nuova tecnologia collegata alla rete elettrica per realizzare la conversione dell'energia elettrica. Il sistema di generazione di energia con accumulo di energia tramite volano è mostrato nella Figura 1.12. Il sistema è composto principalmente da motori, volani, convertitori elettronici di potenza e altre apparecchiature. Il principio di base dell'accumulo di energia del volano è convertire l'energia elettrica nel sistema di alimentazione nell'energia cinetica del movimento del volano in condizioni di potenza abbondante. Quando il sistema di alimentazione non ha potenza sufficiente, l'energia cinetica del movimento del volano viene convertita in energia elettrica per l'utilizzo da parte degli utenti elettrici. Rispetto ad altre tecnologie di accumulo dell'energia, la tecnologia di accumulo dell'energia a volano presenta i vantaggi di alta efficienza (dall'80% al 90%), basso costo, assenza di inquinamento, rapido accumulo di energia e tecnologia affidabile. Ha attirato l'attenzione di ricercatori in Giappone, Stati Uniti e Germania. Ad esempio, la giapponese Okinawa Electric Power Company ha sviluppato un sistema di accumulo di energia a volano da 210 MJ; Nel 1996 la Germania ha sviluppato una centrale elettrica superconduttiva per l'accumulo di energia a volano con una capacità di accumulo di energia di 5 MW·h/100 MW·h, con un'efficienza del sistema del 96%.