Электр энергиясын сақтаунегізінен суперконденсаторлық энергияны сақтау және асқын өткізгіш энергия сақтауды қамтиды. Біріншісі электр энергиясын электр өрісінде сақтайды, ал екіншісі электр энергиясын магнит өрісінде сақтайды. Электр энергиясын сақтау қуаттың тығыздығы мен циклдің қызмет ету мерзімінде маңызды артықшылықтарға ие, электр қуатының лезде өшіп қалуының әсерін азайта алады, желідегі төмен жиіліктегі қуат тербелістерін басып, кернеу мен жиілік сипаттамаларын жақсарта алады.
Суперконденсаторлық энергияны сақтау
Электрохимиялық конденсаторлар деп те аталатын суперконденсаторлар электрод бетінде зарядтың жиналуы арқылы энергияны сақтайтын энергия сақтау құрылғылары болып табылады. Олардың энергияны сақтау механизмі дәстүрлі аккумуляторлардан ерекшеленеді; олар электрод -интерфейсіндегі қос қабат түзетін заряд арқылы энергияны сақтайды. Суперконденсаторлар өте жоғары қуат тығыздығына, ультра{3}}ұзақ айналым мерзіміне және жылдам зарядтануға-мүмкіндіктерге ие, осылайша электрлік көліктерде, регенеративті тежеу жүйелерінде, резервтік қуат көздерінде және желілік жиілікті реттеуде кеңінен қолданылады. Дегенмен, суперконденсаторлардың энергия тығыздығы салыстырмалы түрде төмен, литий{6}}иондық батареяларға қарағанда әлдеқайда төмен, бұл оларды қысқа мерзімді, жоғары{8}}қуатты қолданбаларды қажет ететін қолданбаларға жарамды етеді. Болашақта материалтанудағы жетістіктермен суперконденсаторлардың энергия тығыздығы одан әрі артады деп күтілуде, осылайша олардың энергия сақтау нарығында қолдану аясы кеңейеді.
Суперконденсаторларды негізінен үш категорияға бөлуге болады: электрлік қос қабатты конденсаторлар, Фарадей конденсаторлары және гибридті суперконденсаторлар. Электр қос-қабатты конденсаторлар электродтар ретінде көміртекті материалдарды пайдаланады, мұнда зарядтың бөлінуі электролитпен жанасу нәтижесінде түзілетін қатты{3}}сұйықтық интерфейсінде орын алып, электрлік қос-қабат құрылымын жасайды. Бұл конденсаторлар зарядтау және разрядтау кезінде физикалық заряд адсорбция және десорбция процестерінен өтеді. Екі қабатты электрлік конденсаторлар жоғары қуат тығыздығы мен ұзақ қызмет ету мерзіміне ие болғанымен, олардың энергия тығыздығы салыстырмалы түрде төмен. Қазіргі уақытта бұл құрылғылар коммерциялық қолдануға қол жеткізді.
Фарадей конденсаторлары электродтық материалдар ретінде металл оксидтерін немесе өткізгіш полимерлерді пайдаланады, мұнда адсорбциялық сыйымдылық осы материалдардың бетіндегі және таяз көлемді аймақтарындағы тотығу-тотықсыздану реакциялары арқылы қалыптасады. Конденсатордың осы түрінің жұмыс принципі батареядағы реакция процесіне ұқсас; ұқсас электрод бетінің аудандарын ескере отырып, ол электрлік қос қабатты конденсатордың сыйымдылығын бірнеше рет қамтамасыз ете алады. Дегенмен, лезде жоғары -ток разряды мен циклдің қызмет ету мерзіміне арналған қуат сипаттамалары бойынша Фарадей конденсаторлары қос{4}} электрлік конденсаторлар сияқты жақсы жұмыс істемейді. Сонымен қатар, Фарадей конденсаторлары жоғары өндірістік шығындар және технология әлі толық жетілмеген сияқты қиындықтарға тап болады.
Гибридті суперконденсаторлар жоғары энергия тығыздығымен және ұзақ қызмет ету мерзімімен танымал. Қазіргі уақытта коммерцияландырудың бастапқы кезеңдерінде болса да, олардың болашақ даму әлеуеті зор.
Асқын өткізгіш энергияны сақтау
Асқын өткізгіш энергияны сақтау – бұл электр энергиясын кедергі-бос күйде сақтау үшін асқын өткізгіштерді пайдаланатын электромагниттік энергияны сақтау технологиясы. Оның жұмыс принципі асқын өткізгіш катушкадағы тұрақты ток арқылы күшті магнит өрісін құруды, осылайша энергияны сақтауды және қажет болған кезде оны ток разряды арқылы босатуды қамтиды. Төмен температурада асқын өткізгіштердің кедергісі болмағандықтан, асқын өткізгіш энергия сақтау жүйелері іс жүзінде ешқандай энергия жоғалтпай өте жоғары зарядтау және разряд тиімділігіне қол жеткізе алады. Сонымен қатар, асқын өткізгіш энергияны сақтау өте жылдам жауап беру уақытына ие, миллисекундтарда заряд пен разрядқа жетеді, бұл оны қуат жүйелеріндегі кернеуді лездік реттеуге және жиілікті басқаруға қолайлы етеді. Дегенмен, асқын өткізгіш энергияны сақтау жүйелерінің құны жоғары, негізінен асқын өткізгіш материалдар мен криогенді салқындату технологиясының дамуымен шектеледі. Сондықтан қазіргі қолданбалар негізінен электр желісінің тұрақтылығы мен әскери техника сияқты жоғары{6}}қуатты, қысқа{7}}мерзімді энергияны сақтауды қажет ететін арнайы салаларда шоғырланған.
Жалпы асқынөткізгіш материалдарға Nb-Ti және Nb3Sn сияқты төмен{0}}температуралық асқын өткізгіштер және иттрий барий мыс оксиді (YBCO) және висмут стронций кальций мыс оксиді (BSCCO) сияқты жоғары-температуралық асқын өткізгіштер жатады. Температурасы жоғары асқын өткізгіштер төмен температуралы асқын өткізгіштерге қарағанда жоғары-критикалық температураға ие, бұл салқындату талаптарын азайтады және асқын өткізгіш энергияны сақтау жүйелерін практикалық және үнемді етеді.