Uhifadhi wa nishati ya umemehaswa inajumuisha uhifadhi wa nishati ya supercapacitor na uhifadhi wa nishati ya superconducting. Wa zamani huhifadhi nishati ya umeme katika uwanja wa umeme, wakati wa mwisho huhifadhi nishati ya umeme katika uwanja wa sumaku. Uhifadhi wa nishati ya umeme una faida kubwa katika msongamano wa nishati na maisha ya mzunguko, unaweza kupunguza athari za kukatika kwa umeme papo hapo, kukandamiza-mizunguko ya chini ya nishati kwenye gridi ya taifa, na kuboresha sifa za voltage na masafa.
Uhifadhi wa nishati ya Supercapacitor
Supercapacitors, pia hujulikana kama capacitors electrochemical, ni vifaa vya kuhifadhi nishati ambavyo huhifadhi nishati kupitia mkusanyiko wa chaji kwenye uso wa elektrodi. Utaratibu wao wa kuhifadhi nishati hutofautiana na betri za jadi; huhifadhi nishati kupitia chaji inayoundwa na safu mbili kwenye kiolesura cha elektrolidi-. Supercapacitors zina msongamano wa juu sana wa nishati, maisha ya mzunguko wa juu-muda mrefu, na uwezo wa kutoa chaji ya haraka-, hivyo kupata matumizi mengi katika magari ya umeme, mifumo ya breki inayojifungua upya, ugavi wa nishati mbadala na udhibiti wa masafa ya gridi. Hata hivyo, msongamano wa nishati ya supercapacitors ni mdogo, chini sana kuliko betri za lithiamu-ioni, na kuzifanya zinafaa kwa programu zinazohitaji matumizi ya muda mfupi-ya nguvu-ya juu. Katika siku zijazo, pamoja na maendeleo katika sayansi ya vifaa, msongamano wa nishati ya supercapacitors unatarajiwa kuongezeka zaidi, na hivyo kupanua matumizi yao katika soko la kuhifadhi nishati.
Supercapacitor inaweza kuainishwa katika aina tatu: vidhibiti vya safu mbili vya umeme-, vidhibiti vya Faraday, na vidhibiti vikubwa vya mseto. Vibano vya umeme vya tabaka mbili-vinatumia nyenzo za kaboni kama elektrodi, ambapo utengano wa chaji hutokea kwenye kiolesura kigumu-kimeundwa na mguso wa elektroliti, na kuunda safu mbili-ya umeme. Capacitor hizi hupitia utangazaji wa malipo ya kimwili na michakato ya desorption wakati wa kuchaji na kutoa. Ingawa vidhibiti vya safu mbili vya umeme- vina msongamano mkubwa wa nishati na muda mrefu wa maisha, msongamano wao wa nishati ni mdogo. Hivi sasa, vifaa hivi vimepata matumizi ya kibiashara.
Vibanishi vya Faraday hutumia oksidi za metali au polima zinazopitisha umeme kama nyenzo za elektrodi, ambapo uwezo wa mtangazaji huundwa kupitia miitikio ya redoksi kwenye uso na sehemu zisizo na kina za wingi wa nyenzo hizi. Kanuni ya uendeshaji wa aina hii ya capacitor ni sawa na mchakato wa majibu katika betri; ikizingatiwa maeneo ya uso wa elektrodi, inaweza kutoa mara kadhaa ya uwezo wa kanikita ya safu mbili ya umeme-. Hata hivyo, kwa mujibu wa sifa za nishati kwa-utumiaji wa sasa na maisha ya mzunguko wa papo hapo, vipitishio vya Faraday havifanyi kazi kama vile vipitisha tabaka mbili{4}}za umeme. Zaidi ya hayo, vidhibiti vya Faraday pia vinakabiliwa na changamoto kama vile gharama kubwa za utengenezaji na teknolojia bado haijakomaa kikamilifu.
Supercapacitor mseto ni maarufu kwa msongamano wao wa juu wa nishati na maisha marefu. Ingawa kwa sasa katika hatua za mwanzo za biashara, wana uwezo mkubwa wa maendeleo ya siku zijazo.
Superconducting uhifadhi wa nishati
Uhifadhi wa nishati unaofanya kazi kwa kiwango cha juu sana ni teknolojia ya uhifadhi wa nishati ya sumakuumeme ambayo hutumia kondakta kuu kuhifadhi nishati ya umeme katika hali isiyo na upinzani-. Kanuni yake ya kufanya kazi inahusisha kuzalisha uga wenye nguvu wa sumaku kupitia mkondo wa moja kwa moja kwenye koili inayopitisha nguvu, na hivyo kuhifadhi nishati, na kuitoa kupitia kutokwa kwa sasa inapohitajika. Kwa sababu superconductors hazina upinzani katika halijoto ya chini, mifumo ya uhifadhi wa nishati ya upitishaji wa juu zaidi inaweza kufikia malipo ya juu sana na kutekeleza utendakazi bila kupoteza nishati. Zaidi ya hayo, uhifadhi wa nishati ya upitishaji umeme una nyakati za majibu haraka sana, kufikia malipo na kutokwa kwa milisekunde, na kuifanya kufaa kwa udhibiti wa papo hapo wa voltage na udhibiti wa masafa katika mifumo ya nishati. Hata hivyo, gharama ya mifumo ya uhifadhi wa nishati ya superconducting ni ya juu, hasa imepunguzwa na maendeleo ya vifaa vya superconducting na teknolojia ya baridi ya cryogenic. Kwa hivyo, matumizi ya sasa mara nyingi hujikita katika nyanja maalum zinazohitaji hifadhi ya nishati ya juu{{6},{7}}ya muda mfupi, kama vile uthabiti wa gridi na vifaa vya kijeshi.
Nyenzo za upitishaji ubora wa juu ni pamoja na-viboreshaji vya halijoto ya chini kama vile Nb-Ti na Nb3Sn, na-viboreshaji vya halijoto ya juu kama vile Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) na Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide (BCCO). Kondakta{5}}za halijoto ya juu zina viwango vya juu vya halijoto muhimu kuliko-viboreshaji vya halijoto ya chini, vinavyopunguza mahitaji ya kupoeza na kufanya mifumo ya uhifadhi wa nishati ya hali ya juu kuwa ya vitendo na ya kiuchumi zaidi.