Penyimpanan tenaga elektrikterutamanya termasuk storan tenaga superkapasitor dan storan tenaga superkonduktor. Yang pertama menyimpan tenaga elektrik dalam medan elektrik, manakala yang terakhir menyimpan tenaga elektrik dalam medan magnet. Storan tenaga elektrik mempunyai kelebihan ketara dalam ketumpatan kuasa dan hayat kitaran, boleh mengurangkan kesan gangguan kuasa serta-merta, menyekat-ayunan kuasa frekuensi rendah dalam grid dan meningkatkan ciri voltan dan frekuensi.
Penyimpanan tenaga supercapacitor
Supercapacitors, juga dikenali sebagai kapasitor elektrokimia, adalah peranti penyimpanan tenaga yang menyimpan tenaga melalui pengumpulan cas pada permukaan elektrod. Mekanisme penyimpanan tenaga mereka berbeza daripada bateri tradisional; ia menyimpan tenaga melalui cas yang dibentuk oleh lapisan berkembar pada antara muka elektrod-elektrolit. Superkapasitor mempunyai ketumpatan kuasa yang sangat tinggi,-hidup kitaran ultra panjang dan keupayaan nyahcas-cas pantas, sekali gus menemui aplikasi yang meluas dalam kenderaan elektrik, sistem brek penjanaan semula, bekalan kuasa sandaran dan peraturan frekuensi grid. Walau bagaimanapun, ketumpatan tenaga superkapasitor adalah agak rendah, jauh lebih rendah daripada bateri lithium-ion, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan aplikasi-pendek, tinggi-aplikasi. Pada masa hadapan, dengan kemajuan dalam sains bahan, ketumpatan tenaga supercapacitors dijangka terus meningkat, sekali gus mengembangkan aplikasi mereka dalam pasaran simpanan tenaga.
Superkapasitor boleh dikelaskan terutamanya kepada tiga kategori: kapasitor dua lapis-elektrik, kapasitor Faraday dan superkapasitor hibrid. Kapasitor dua lapisan-elektrik menggunakan bahan karbon sebagai elektrod, di mana pemisahan cas berlaku pada-antara muka cecair pepejal yang dibentuk oleh sentuhan dengan elektrolit, mewujudkan struktur lapisan-berganda elektrik. Kapasitor ini menjalani proses penjerapan dan penyahjerapan cas fizikal semasa pengecasan dan nyahcas. Walaupun kapasitor dua lapis-elektrik mempunyai ketumpatan kuasa tinggi dan jangka hayat yang panjang, ketumpatan tenaganya agak rendah. Pada masa ini, peranti ini telah mencapai aplikasi komersial.
Kapasitor Faraday menggunakan oksida logam atau polimer konduktif sebagai bahan elektrod, di mana kemuatan penjerapan terbentuk melalui tindak balas redoks pada permukaan dan kawasan pukal cetek bahan ini. Prinsip pengendalian jenis kapasitor ini adalah serupa dengan proses tindak balas dalam bateri; memandangkan kawasan permukaan elektrod yang serupa, ia boleh memberikan beberapa kali ganda kapasiti pemuat dua lapis-elektrik. Walau bagaimanapun, dari segi ciri kuasa untuk nyahcas-arus tinggi serta-merta dan hayat kitaran, kapasitor Faraday tidak berfungsi sebaik pemuat-lapisan dua elektrik. Tambahan pula, kapasitor Faraday juga menghadapi cabaran seperti kos pembuatan yang tinggi dan teknologi yang belum matang sepenuhnya.
Kapasitor super hibrid terkenal dengan ketumpatan tenaga yang tinggi dan jangka hayat yang panjang. Walaupun kini dalam peringkat awal pengkomersilan, mereka mempunyai potensi pembangunan masa depan yang sangat besar.
Penyimpanan tenaga superkonduktor
Penyimpanan tenaga superkonduktor ialah teknologi penyimpanan tenaga elektromagnet yang menggunakan superkonduktor untuk menyimpan tenaga elektrik dalam-keadaan bebas rintangan. Prinsip kerjanya melibatkan penjanaan medan magnet yang kuat melalui arus terus dalam gegelung superkonduktor, dengan itu menyimpan tenaga, dan melepaskannya melalui nyahcas semasa apabila diperlukan. Oleh kerana superkonduktor tidak mempunyai rintangan pada suhu rendah, sistem penyimpanan tenaga superkonduktor boleh mencapai kecekapan cas dan nyahcas yang sangat tinggi tanpa kehilangan tenaga. Tambahan pula, storan tenaga superkonduktor mempunyai masa tindak balas yang sangat pantas, mencapai pengecasan dan nyahcas dalam milisaat, menjadikannya sesuai untuk peraturan voltan serta-merta dan kawalan frekuensi dalam sistem kuasa. Walau bagaimanapun, kos sistem penyimpanan tenaga superkonduktor adalah tinggi, terutamanya dihadkan oleh pembangunan bahan superkonduktor dan teknologi penyejukan kriogenik. Oleh itu, aplikasi semasa kebanyakannya tertumpu dalam bidang khas yang memerlukan-kuasa tinggi,-penyimpanan tenaga jangka pendek, seperti kestabilan grid dan peralatan ketenteraan.
Bahan superkonduktor biasa termasuk superkonduktor-suhu rendah seperti Nb-Ti dan Nb3Sn dan-superkonduktor suhu tinggi seperti Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) dan Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide (BSCCO). Superkonduktor suhu tinggi-mempunyai suhu kritikal yang lebih tinggi daripada superkonduktor suhu-rendah, mengurangkan keperluan penyejukan dan menjadikan sistem penyimpanan tenaga superkonduktor lebih praktikal dan menjimatkan.