Energia salvestamine

Energia salvestamine on energia hoiustamine, et seda saaks hiljem vajadust mööda kasutada. Energiat salvestatakse väikestes kogustes lühiajaliselt näiteks kokkusurutud vedrusse, suruõhuballooni, tõstetud raskusesse. Elukondlikeks ja tööstuslikeks vajadusteks on vaja salvestada energiat suurtes kogustes, et katta energiavajadust, kui ebastabiilsed energiaallikad (tuule- ja päikeseelektrijaamad) ei taga piisavat energiavarustust. Lahendus peitub energia salvestamises – osa toodetud energiast pannakse tuule-/päikesevaba perioodi jaoks hoiule.

Salvestamist vajav energia võib esineda mehaanilise energiana, termilise energiana, elektrienergiana, kiirgusenergiana, hüdraulilise energiana. Salvestamiseks muundatakse raskemini hoiustatav energia kergemini kasutatavaks ja salvestatud energia vajadusel kättesaamine majanduslikult tulusamaks. Mõned tehnoloogiad võimaldavad energia lühiajalist hoiustamist, mõned pikaajalist. Energiasalvesteid liigitatakse salvestatava energia järgi: elektrienergia, soojusenergia, mehaaniline energia, keemiline energia jms. Elektrienergia lühiajalise salvestamise näide on laetav aku, milles elektrienergia muundatakse keemiliseks energiaks, mille saab uuesti tagasi muundada elektrienergiaks. Pikaajalise energia salvestamise näiteks on fossiilkütused, millesse on miljonite aastate kestel salvestatud fotosünteesi vahendusel keemiliseks energiaks muundatud Päikese kiirgusenergia. Hüdroenergia on atmosfääris aurumise, konvektsiooni ja advektsiooni käigus vee potentsiaalseks energiaks muundunud Päikese kiirgusenergia.

Energia salvestamise moodused

• Mehaanilised

• vedru
• suruõhuballoon
• hooratas
• gravitatsiooniline
• soojuspaisumine

• Elektrilised ja elektromagnetismile tuginevad

• kondensaator, superkondensaator
• ülijuhtivust kasutav magnetiline salvesti

• Elektrokeemiline

• aku ja patarei
• kütuseelement
• läbivooluelement

• Termaalne
• Keemiline

• Bioloogiline
• Fossiilkütused

Mehaanilised salvestid

Väikestes kogustes ja lühiajaliselt saab energiat salvestada kokkusurutud vedrus, suruõhuballoonis, kiirelt pöörlema pandud hoorattas. Vedrusse salvestatud energiaga käivad mehaanilised kellad, mida keeratakse üles kord ööpäevas või ka kord nädalas.

Hoorattasse salvestatud kineetilist energiat saab uuesti kasutada kas elektri genereerimiseks või transpordivahendi liikumapanemiseks. Nii saab näiteks peatustega sõitva metroorongi kineetilist energiat kasutada rongi pidurdamisel hooratta kiirendamiseks (rekuperatiivpidurdus) ja rongi liikumahakkamisel aitab hoorattase salvestatud energia rongi kiirendada. Nii saab ka salvestada sageli kasutatava lifti laskumisel vabanevat potentsiaalset energiat, et seda kasutada uuesti lifti ülesviimiseks. Hoorattale võib pöörlemisenergia anda kas elektrimootoriga või mehaanilise ajamiga. Mõned hoorattad kasutavad magnetlaagreid, töötavad hõõrde vähendamiseks vaakumis ja võivad saavutada pöörlemiskiiruse kuni 60 000 pööret minutis.

Elektrienergia saab muundada gravitatsiooniliseks potentsiaalseks energiaks, Nii töötab hüdroakumulatsioonijaam. Väiksema energianõudluse ajal pumbatakse odavamat elektrienergiat kasutades vett alumisest veehoidlast ülemisse. Suurema energianõudluse ajal kasutatakse ülemise veehoidla vett hüdroelektrijaamas elektri tootmiseks. Hüdroakumulatsioonijaamu on lihtsam rajada selleks sobiva reljeefi korral. Eestile lähim niisugune jaam on Kruonise hüdroakumulatsioonijaam. Paldiski lähedal on ehitamisel hüdroakumulatsioonijaam, kus alumine veehoidla on maa all. Maaaluse hoidla korral pumbatakse hoidla odavat elektrit kasutades veest tühjaks ning suure elektrinõudluse ajal lastakse merevesi üle turbiini hoidlasse voolata.

Termaalne salvestamine

Termaalne salvestamine tugineb enamasti faasisiirdel neelataval või vabaneval latentsel soojusel. Suure latentse soojusega odav aine on vesi. Faasisiirdeid kasutatakse nii soojendamiseks kui jahutamiseks. Maasoojuspump tagastab maapinnas termaalselt salvestunud Päikese kiirgusenergia. Liigset elektrit võib kasutada ka lihtsalt mingi materjali kuumutamiseks.

Elektrokeemiline salvestamine

Elektrienergia salvestatakse keemilise energiana elektriakumulaatoris. Elektriakude mahtuvus varieerub suurtes piirides väikestes elektroonikaseadmetes kasutatavatest nööpelementidest elektroenergeetikas kasutatavate energiasalvestusjaamadeni, milles kasutatakse energia salvestamiseks liitiumioonakusid, naatriumioonakusid, läbivooluelemente või mõnda muud meetodit.

Hokkaido Electric Power ettevõttel valmis 2022. aastal läbivooluelementidel 51 MWh energiasalvesti. 2019. aastast on kommetrskasutuses Minami-Hayakita 60 MWh salvesti. Väiksemad läbivooluelementidel energiasalvestid on juba kasutusel Californias, Marokos, Belgias ja Taivanil.

Keemiline salvestamine

Elektrienergia muudetakse taaskasutatavaks, kui elektrienergia abil toodetakse gaasilist kütust – kas vesinikku või metaani. Vee elektrolüüsil redutseeritakse vesi vesinikuks ja hapnikuks. Metaani saadakse vingugaasi või süsihappegaasi hüdrogeenimisel. Metaanina salvestatud elektrienergia on käideldav nagu maagaas.

Biokütused

Biokütus on taimset, loomseet või mikroobset päritolu energeetilisel otstarbel kasutatav aine. Esmaste biokütustena on kasutusel näiteks küttepuit, õled, hein, sõnnik. Biokütust võib saada nii pärismaiste koosluste majandamisel (metsaraie) kui kultiveerimisel (energiavõsa).