エネルギー貯蔵とは、エネルギーを特定の場所に配置して、即時または将来の利用を容易にする行為です。エネルギー集約型の文明においてエネルギー貯蔵は重要であるため、エネルギー貯蔵は経済的な優先事項です。それはエネルギーの自立、つまり国家が自力でエネルギー需要を満たす能力に貢献します。その結果、特に海外への依存度が高い国では、エネルギー貯蔵が政治当局の特別な注目の対象となることがよくあります。
拡張すると、「エネルギー貯蔵」という用語は、このエネルギーを生成する物質の貯蔵を説明するためによく使用されます。
貯蔵エネルギーの概念
主な再生可能エネルギー（地熱と潮力を除く）は太陽エネルギーに由来するため、太陽エネルギー貯蔵と考えることができます。水力エネルギーと風力エネルギーは非常に短期間のエネルギー生産能力（数分から数時間程度の実装）を表しますが、バイオマスは長期貯蔵を表しますが、常に人間の時間スケールで行われるため、このスケールで再生可能です。
再生可能エネルギー資源は、エネルギー源として直接使用することも（バイオマスから放出されるメタンなど）、他の形態のエネルギーに変換することもできます（水力や風力を電気に変換）。
化石燃料も太陽エネルギーを蓄えたものです。しかし、更新に必要な時間（数百万年）との関係で現在の消費率を考慮すると、それらを再生可能エネルギーとみなすことはできません。
機械エネルギー貯蔵
位置エネルギーの形での貯蔵
油圧保管庫
水力ダムは水の貯留を構成し、水が落ちると発電タービンを回転させます。
システムの最適化は、放出された水を再利用することで構成されます。揚水貯留は、毎日の負荷(つまり、電力の必要性) を平準化するために場所で使用されます。ネットワークの需要が低いとき (オフピーク時や週末など)、水はポンプで汲み上げられ、高地のダムに引き上げられます。調整不可能な装置（原子力、太陽光、風力など）からの過剰生産。消費のピーク時には、この水が下がって再び電気を生成します。
これは、電気を生成したり水を汲み上げたりするのと同じ可逆的な電気機械装置です。収率は優れています (90% 以上)。しかし、近くに高圧線があり、揚水ダムを設置できる場所は比較的限られています。
当社はまた、このタイプの装置をランス潮力発電所（フランス）でも使用しています。満潮時には水を受動的に貯蔵するだけでなく、ポンプを使って貯留量を増やし、干潮時に有利に放出される水をポンプで供給します。水深は数メートルですが、その一方で、落下の可能性をさらに約10メートル利用します）。
圧縮空気
- 1 つの方法は、電気を使用して空気を圧縮することです。これは通常、古い鉱山または他の閉鎖された地質学的装置に保管されています。電力需要が高いときは、圧縮空気を使用してオルタネーターに接続されたタービンを回転させて電気を生成します。このタイプのプロジェクトはアラバマ州とドイツで成功していますが、収量は平凡 (40%) です。
- 現在開発中の 2 番目の方法: 油空気電池 (圧縮空気と石油をベースにした技術) は、最終的には地方、地域、さらには国際規模で、競争力のあるコストで電力を貯蔵できるようになります。
運動エネルギーの形での貯蔵
フライホイール収納
エネルギーは運動エネルギーとして重いディスクに保存されます。エネルギーを蓄積するために、モーターがディスクを加速します。エネルギーを使用するには、発電機を接続します。実際には、発電機がモーターになることもあります (同じ電気機械がモーターまたはブレーキ/発電機として機能する可能性があります)。
重回転する円盤は電気モーターによって駆動され、電力が必要な場合には発電機として機能し、円盤を減速させて電気を生成します。
損失を避けるためには、摩擦を最小限に抑える必要があります。これは、フライホイールを真空中で磁気浮上ベアリング上に配置することによって可能になりますが、このシステムではこの方法が高価になります。フライホイールの速度が高くなると、記憶容量が大きくなりますが、粉砕に耐え、システム障害による爆発的な影響を回避するために、回転運動エネルギーが並進運動エネルギーに変換される (つまり、ディスクが変形する) ための超強力な材料が必要です。発射体…)。
実際には、このタイプの貯蔵は非常に一般的ですが、実際には、供給を規則化するために非常に短期間の平滑化を実行するエネルギー生産装置内の「フライホイール」に限定されます。これは、すべての熱機関、特に急激な動きが大きいターボ ディーゼル エンジンに特に当てはまります。
数十年にわたり、市バスはフライホイールを床下に平らに設置して運行してきました。このシステムにより、数キロメートルを汚染なく静かに走行できるようになり、その後「充電」が行われます。充電は、この目的のために装備された駅で数分間の長時間停車中に行われます。当時、単一の大型ディスクの再起動は、空気圧システムまたは道路に設置された電気モーターによって行われていました。このソリューションの技術的な複雑さ（機器のサイズ、重量、使用の複雑さ、車両のバランスを崩すジャイロ効果）は、経済的利益の低さ（他のエネルギーの使用とのコストの比較）に伴うものでなくなりました。その使用法。
技術開発により、このシステムは最新のものになります。より軽量でありながら非常に高速で回転する 2 つの逆回転ディスクを使用することにより、より耐久性の高い新素材のおかげで、統合された電気モーターによって駆動されるため、空重量とペイロードの比率が明確に向上します。これにより、重量がさらに悪くなる傾斜地での使用も可能になります。
「機械式バッテリー」とも呼ばれるこのシステムの効率は、化学蓄電池を使用するよりも高いことに注意してください。
鉄道分野への応用も試みられている。
この技術は、静的無停電電源装置 (ASI) および動的電源装置 (ADI) (英語では無停電電源装置) でも使用されており、数秒間の電源供給の中断を補償し、緊急グループの起動を可能にします。 。
化学および生物の保管
電気化学ポテンシャル:蓄電器
巨大な電気化学蓄電池で大量の電気を貯蔵することはこれまでに達成されていません。電気化学蓄電池は一般に重く高価であり、寿命が限られており、寿命が終わると汚染問題（酸や重金属）を引き起こします。
一方、配電網から切り離された家庭用システムの多くは、蓄電池やバッテリーの使用に基づいています。実際には、小型家電製品に役立ちます。最近、汚染ガスをほとんどまたはまったく排出しない車両への関心が再び高まり、この種のエネルギーまたはハイブリッド方式（化石エネルギーに加えて電気）を完全に使用して動作する自動車の開発が再開されました。
化学コンデンサと呼ばれる中容量および大容量のコンデンサは、エネルギーを蓄積するための電気化学カップルのもう 1 つの用途です。これらは、電子機器が搭載されているかどうかに関係なく、電気機器や機械で非常に一般的に使用されています。
- スタック
- 蓄電器
- 蓄電池
- ケミカルコンデンサ
- スーパーキャパシタ
光合成とその他の生命システム
エネルギーが豊富で、このエネルギーを放出するために容易に使用される分子の生成は、生命の基礎です。
燃料
ガス
貯蔵されるエネルギーは原則として、合成ガス燃料（メタンや水素など）、さらにはアンモニアなどの中間生成物の生成（その後貯蔵および輸送）に使用できます。 (これは、利用可能な太陽エネルギーの最大の貯蔵庫(リンク) 、つまり熱帯海洋を利用することを目的としたプロジェクトで採用されたソリューションでもあります)
水素
燃料としての水素は、エネルギー問題の解決策として提案されている。ストレージはいくつかの形式で実現できます。
- 水素ガス貯蔵:
この保存方法は技術的に最も単純ですが、欠点もあります。実際、ほとんどの材料は水素に対して多孔質であるため、長期保管中に損失が発生します。さらに、この保存方法では大容量の容量が必要になります。
- 液体水素の貯蔵:
水素の液化により、気体貯蔵の体積の問題は克服できますが、水素を冷却して非常に低い温度で貯蔵する必要があるため、長期貯蔵はより複雑になり、あまり有利ではありません。
- 固体での保管:
水素をアミノペレットの形で固体かつ安定に貯蔵することで、体積と持続時間の問題の両方が解決されます。ただし、この貯蔵方法には、このエネルギーの輸送に関して欠点があります。
蓄熱
蓄熱または蓄熱には一般に 2 つの形式があります。顕熱蓄熱と潜熱蓄熱。
1 顕熱による保存
- 賢明な貯蔵では、特定の材料に貯蔵されるエネルギーは基本的にその材料の体積と温度上昇に依存します。したがって、このタイプの保管は非常に高温で効果的であり、大量の容量を必要とします。ただし、高温では絶縁の問題が発生します。
2 潜熱蓄熱
- 潜在貯蔵は、潜熱貯蔵における相変化として現れ、貯蔵されるエネルギーは潜熱と使用される材料の体積に依存します。デリケートな保管とは異なり、このタイプの保管はほぼ一定の低温で効率的に行うことができます。固液相変化の場合、同じ量のエネルギーが蓄えられる場合、潜熱蓄熱は顕熱蓄熱よりも少ない体積を必要とします。蓄熱の例をいくつか示します。
- 家庭用暖房システムでは、特定のレンガや石油材料の高い熱慣性を利用して、エネルギーが安い時期に蓄積された熱をゆっくりと回復させることがあります。
- レンガと耐火土で作られた薪オーブンでは、オーブンの屋根の熱を蓄える能力が今でも美味しい料理を作るために使われています。
蓄電
電気は二次エネルギー、つまり一次エネルギーの変換から生じます。もう 1 つの特徴は、このエネルギーは貯蔵できないことです。生成された電気はすぐに消費されるか失われます。この種のエネルギーを貯蔵する場合の問題は、実際には、(生産ネットワークに接続されていない) 自律システム上で迅速にエネルギーを生産することです。これは、たとえば、化学反応に基づくセルまたはバッテリーの原理を使用することによって得られるものです。バッテリーには、必要に応じて反応して電力を生成する化学物質が蓄えられています。これらの技術には、重量、コスト、生産性の低さ、場合によってはコンポーネントの危険性や汚染要素 (酸、鉛) など、使用を制限する大きな欠点があります。
- コンデンサ
- 超電導磁気ストレージ (SMES)