20世紀において、電力は主に化石燃料の燃焼によって生成されてきました。しかし、エネルギー輸送の問題、大気汚染、そして地球温暖化の問題は、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源の利用の増加を促進しました。 風力発電は気象条件と気候に依存していますが、太陽光発電は地理的位置と雲の被覆率に依存しています。 太陽光エネルギーは昼間にしか利用できず、電力需要は通常、太陽が沈んだ後にピークに達します。そのため、これらのエネルギー源からのエネルギーの採取への関心は、世界中でますます高まっています。 なぜエネルギーストレージが重要なのか 非グリッド電力の利用は20世紀には小さな市場に過ぎませんでしたが、21世紀には大きく発展し、重要な市場となりました。 世界中での携帯機器の普及がこれを促進しました。太陽電池パネルは農村地域でますます普及しています。 気候変動への認識が高まる2030年までに、化石燃料からの発電容量の2/3が太陽光や風力などの再生可能エネルギーに置き換えられると予想されており、これらの再生可能エネルギーが温室効果ガスの排出量を減らすのに役立つことが期待されています。 ただし、これらの再生可能エネルギー源の利用には、電力システムのより高い柔軟性が必要であり、これには予備電源の追加や/またはこれらの再生可能エネルギー源を地元の電力消費機器と組み合わせることが含まれます。 さらに、”スマートホーム”技術が急速に発展しており、年平均成長率は18.5％です。2022年までに、世界中で約9億3970万台のスマートホーム対応消費電子機器が存在すると予測されています。このトレンドは電力の貯蔵にも大きな影響を与えています。 エネルギーを蓄積するための方法 エネルギーは、さまざまな方法で蓄積できる物質の形態ですが、それぞれの方法は異なる技術を使用します。具体的には以下のとおりです： 自然な方法：化石燃料の貯蔵。 機械的方法：空気圧エネルギー蓄積（CAES）、蒸気エンジン、超重力フライホイール、重力ポテンシャル、蓄電器、およびポンプ貯蔵を含む。 電気、電磁方法：電解槽、超キャパシタ、超伝導磁石、および超伝導コイルを使用する。 生物学的方法：グリコーゲンとデンプンを含む。 電気化学方法（電池エネルギーストレージシステムを含む）：流れ電池（フローバッテリー）、容量電池（一般的な種類）、およびウルトラバッテリーを使用する。 熱方法：熱電池、ユーテクティック低温保存システム、液化空気エネルギーストレージ（LLAE）、Derman Cryogenicエンジン、蓄積クール機能、物質の相変化、植物由来の熱蓄積、太陽熱貯蔵池、蒸気電池、および断熱技術を含む。 化学的方法：バイオ燃料、水和塩、水素貯蔵、過酸化水素、Power-to-Gas（P2G）技術、および酸化バナジウム（V2O5）を含む。 エネルギーの蓄積方法 機械的蓄積 高い位置に水をポンピングするか、または固体物質を高い場所に移動することによって行われます。これには、重力のピンを含む。他の方法には、空気を圧縮し、ダイナモや逆にエネルギーを電気に変換するフライホイールなどがあります。 水力発電所は通常、ピーク時に電力を供給するために貯水池を使用します。需要が低いときに水が貯められ、需要が高まると放出されます。これは他の源からの直接的な蓄積ではありませんが、水力発電は過剰な時間に他の源からの出力を減らします。水力ダムは、エネルギーの効率的な貯蔵方法と見なされています。 ポンプストレージ発電所（PSPP）は最も大規模で広く使用されています。PSPPのエネルギー効率は70％から80％の範囲で変動することがあります。 需要が低く、電力供給が需要を上回るときは、水が低い貯水池から高い貯水池にポンプで移動されます。需要が高まると、水が逆流し、発電機またはタービンを通じて電力を生産します。タービンは需要に応じてポンプまたは発電機として機能します。