Производство энергетических ресурсов из возобновляемых источников в избыточных объемах имеет смысл, только если возможно их временное хранение в накопителях энергии и доступ в любое время. Данный подход позволяет покрывать пиковые нагрузки в электросети.
Избыточная энергия используется для обеспечения энергоснабжения, в зависимости от погодных условий и времени года, в облачную погоду, днем или ночью, по требованию. Хранение электроэнергии обеспечивает необходимую гибкость в условиях децентрализованного производства энергии.
Подобное гибкое энергоснабжение достигается за счет ряда вариантов хранения, которые отличаются по производительности, эффективности, плотности энергии и стоимости реализации соответствующего решения. Кроме того, возможна организация кратковременного и долгосрочного хранения.
Энергия, которая подается из накопителя, как правило, находится в форме, в которой она хранилась. Тем не менее, возможны исключения. Например, некоторые производители преобразуют электрическую энергию в водород и хранят ее в водородных резервуарах.
Благодаря системе хранения и накопления возможно обеспечение полного покрытия пикового спроса. Устройства хранения могут накапливать энергоресурс от 2 до 24 часов, при емкости от 500 МВт*ч до нескольких ГВт*ч. Последние ограничены исключительно размерами накопительного резервуара.
Электрохимическое хранение используется в случаях, когда требуется хранение в течение более длительного периода времени, например, в качестве резервного хранения или с целью электромобильности.
Они состоят в основном из литий-ионных батарей или батарей с окислительно-восстановительным потоком. Первые в основном используются в автомобильном транспорте, вторые сохраняют энергию в химических соединениях в растворителе. Батареи окислительно-восстановительного потока используются из-за их относительно высокой емкости в базовых станциях сотовых сетей или в качестве буферного хранилища в ветряных турбинах.
Недорогие свинцово-кислотные батареи требуют некоторых мер предосторожности при хранении и эксплуатации. Однако они ни в чем не уступают своим конкурентам и используются в системах хранения производительностью до 50 МВт*ч.
Кратковременное хранение энергии также возможно, но по сравнению с долговременными и электрохимическими накопителями, оно предназначено исключительно для хранения небольшого количества энергии и применяется только для стабилизации и обслуживания сетей.
Требования к технологии хранения достаточно высоки. Для экономической и устойчивой интеграции в энергетическую сеть необходимо, чтобы системы хранения энергии были прежде всего энергоэффективными, безопасными и экологически совместимыми, с точки зрения производства, использования и утилизации. Дополнительным требованием является соблюдение максимально возможного срока службы в условиях множества циклов накопления и хранения энергоресурсов.
Основными недостатками систем хранения, в отличие от постоянного производства энергии, являются, прежде всего, дополнительные расходы на покупку, требования к пространству для их размещения, увеличение объема работ по обслуживанию и контролю, а также ограниченный срок службы аккумуляторов.
Наиболее распространенными типами накопления и хранения энергии в странах Европейского Союза, как Германия, Австрийская Республика, Дания и др. является долгосрочное хранение, в насосах, в аккумуляторах и хранение водорода или синтетического метана в подземных резервуарах. Последние позволяют, к примеру Германии, хранить до 2 ТВт*ч энергии по всей стране.
В автомобильной промышленности или на транспорте электрическая энергия либо накапливается в мобильных батареях, либо используется топливо, полученное из возобновляемых источников энергии, например водород или метанол в топливных элементах.
В последние годы было разработано много различных технологий накопления и хранения энергии. И на сегодня практически для каждого вида энергии существует специально разработанный тип накопления и хранения. Ряд решений находится на стадии разработки, а такие системы, как насосные хранилища или аккумуляторные батареи, изготовленные из свинцово-кислотных аккумуляторов, десятилетиями применяются для эффективного накопления энергии.