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機會速成教學在聰明的網格存貯的
對化工存貯的近期申請在聰明的網格
化工存貯的將來的好處在聰明的網格的
有通用共識當前網格不是滿足的根據效率、可靠性、證券和其環境影響提供我們的現代社團的電能需要。 一個解決方法將升級到聰明的網格，發展存在許多機會。 當有可能存儲電的幾競爭的技術時 (抽的與氫結合，壓縮空氣、飛輪、化工存貯， ultracapacitor，超導磁性)， NanoMarkets 相信最扣人心弦的機會將來自材料和化工電池和 ultracapacitors 的系統應用。
化工電池和 ultracapacitors 聘用一個強制的值提議與其他解決方法比較，因為他們是電子存貯的最經濟的解決方法和沒有被限制到某些地理位置。 他們也有一個非常小的碳腳印，并且今天提供重大的潛在的應用以及對更加深刻的市場滲透的一個模式作為材料改善和製造改善/成本降低在下十年期間演變。
聰明的網格存貯可以分類到負載均衡和質量用途 (比一分鐘) 和長期儲備的短期存儲器的峰頂刮/負荷轉移的應用 (存貯分鐘或小時)。 Ultracapacitors 是非常合適的對負載均衡和質量應用，因為他們有一種非常快速放電和充電回應，沒有對他們的存貯能力的降低有一個高電流能力，并且可以被循環數十萬次。 因為他們有高能密度和在許多情況下長的服務壽命，化工電池是刮應用的峰頂的理想的候選人。
負載均衡存貯的近期機會是清楚的。 大約 90% 的動力故障不再比二秒持續為，并且 98% 的停機持續，至多， 30 秒，但是他們的經濟作用大。 估計從 $75 範圍到 $200 十億每從功率中斷的年影響由於失去的時間、失去的商務和故障對設備。 當當前有在保護重要基礎設施時的 UPS 系統的一個大增長市場，對 ultracapacitors 在能力和製造成本減少的改善特別是在新的行業和商業建築將創建他們的新市場。
化工電池存貯表示幾種聰明的網格應用的一個重要要素在多個層次沿價值鏈。 批量價格套利、中央發電能力效率 (高峰刮)，傳輸能力/傳輸壅塞替補和可變的輸出來源的綜合化例如風和太陽是全部存貯的關鍵的應用在成功的聰明的網格的。 需要對於存貯集成太陽和風不可能在強調。 三十個狀態有可再造能源在 2010-2025之前要求可延續的能源的該平均 17 百分比綜合化。 與巨大數量的電子存貯仅可能風的此級別和太陽是集成到穩定的電子網格，因此電子存貯的新的表單的值提議是難過高估計。
電子網格的重要性是難誇張。 在 1940年百分比的以電的形式總的能源消耗今天有上升的表單 10%，到 40%，并且這在本世紀在世界各地設想是最終用戶能源的最迅速發展的來源。 這個術語 「聰明的網格」是描述所有的一個還在進化，包羅甚廣的法律術語改善當前做和建議對將增加效率、可靠性和證券的當前電子網格。
在停機期間，演變的聰明的網格的要素包括聰明測量電，聰明的材料啟用更加高電流的架空線和自恢復，智能要素 (分站要素可能與更寬的聰明的網格聯絡)，即插即用要素 (新的要素在智能網絡有效地將插入自己)，重新可配置的刮應用的電的質量和峰頂要素 (能有效和自動地重新路由功率，當停機發生) 時和存貯。
有升級電子網格基礎設施的幾個驅動器。 對於生產者，有一個二倍的刺激。 首先，因為在礦物燃料的最近峰值定價顯示，原料價格是可變的，并且可能對能源生產者和他們的能力提供價格合理的功率遭成破壞。 也有更加高效地使用現有的電力發動的資源的一個增長的刺激--兩個作為對資本的更加有效的使用，并且，因為增加發電能力的管理障礙成為一個更曾經大的障礙對在增加的發電能力的投資。 由於當前沒有在網格的存貯，必須有足够的能力適應最大需要，導致大約 40% 發電能力一個整體用量。 因為它將幫助通過對發電能力的更加高效的使用，減少導致溫室效應的氣體增加環境問題是開發更加聰明的網格的另一個驅動器。
當它是最少被談論的需求之一達到期望聰明的網格時，電子存貯現在開始被認可作為聰明的網格難題的一個關鍵的部分。 美國能源部 (DOE)現在開發能量儲備研究的一個連貫國家計劃作為能量自立和證券操作 2007年一部分 (EISA)。 或許此的最大的驅動器兩的短期與長期的存貯是重大的斷斷續續的生成的來源的計劃的增加 (風和太陽) 對網格。 這些生成的資源的斷斷續續的本質要求可以被發行給在時候通知單的網格的儲能，當有在風時提供的功率的突然的波動，并且星期日重大的能量儲備將是需求到達 2030 可再造能源狀態和聯邦雇佣契約。 因為百分比的風和太陽在網格在 10-15% 不穩定性上通過可能發生，如果沒有存儲容量。 實際上，當風發電能力超出了 7% 整體網格能力，愛爾蘭在新的風力的連接數放置延期償付與他們的國家網格由於不穩定性。 當前估計有效能力固定的存儲需求大風力場是 15-20% 的風力場對估計的能力。 也固定的能力使送電線移動能源的能力需求降低從遠程風的產生設施到居民點。
大規模能量儲備不是一個新概念。 例如，在 1929年 31 兆瓦抽的水力發電廠在線路來在美國。 抽的水力發電是存儲電能的其中一個高效率的方法，但是被限制到與可能存儲這杯抽的水的有吸引力的地質功能的區。 在 2000年之前，大約 3% (18,000 兆瓦) 的總功率被提供到網格通過抽的與氫結合的設施被提供了。
壓縮空氣能量儲備 (CAES)當前也在考慮中。 115 兆瓦演示工廠在 20 世紀 90 年代初被放到服務。 像抽的水力發電，它由有吸引力的地質功能，在這種情況下即地下形成限制例如被耗盡的氣田和鹽丘。 CAES 用於增添一個天然氣渦輪工廠的輸出。 因此，而沒有 CAES，其碳腳印比工廠是較少，其碳腳印不零像風和太陽。
存貯的其他表單例如飛輪和超導的磁鐵也被嘗試了，但是由於費用和系統複雜性問題我們不盼望這些在某些適當位置應用之外在不久的將來使用。 當有電能的存貯的許多表單可用時， Nanomarkets 研究表明化工電池和 ultracapacitors 是二存貯增長最蒼勁的潛在的範圍。
目前，以不間斷的供電的形式，對大規模化學能存貯的最普遍的使用是為功率質量 (UPS)。 UPS 用於保護消耗大的電子資產例如計算機數據中心和重要基礎設施并且表示 10-billion 美元/年市場。 這樣系統不要求高能目錄，因為多數動力故障比長度一分鐘是較少。 乙酸鉛和金屬氫化物電池是此行業中流砥柱，但是它是 ultracapacitors 和集成 ultracapacitor/電池備用系統可能做重大的突襲的應用，因為他們比單獨電池有顯著更加快速的響應時間。
當 ultracapacitors 從 20 世紀 50 年代時知道，他們的應用有限歸結於缺乏需求，當電子費用是低的。 由於應用是主要適當位置，生產工藝勞動密集型，導致高價點。 增加的能量價值驅動了新建應用程序，當然反過來導致數量製造和重大的減價越來越啟用使用 ultracapacitors 對應用。 他們的最可視的消費者應用這時是 在可以收回與 ultracapacitor 系統的刹車丟失的混合動力車輛的再生毀壞系統 80% 的這個能源。 ultracapacitors 的費用下降了 95% 在 1980年之間和今天，并且製造改善構想 50% 的更加進一步的成本降低。 因為這些成本降低成為事實， ultracapacitors 將變得普遍，特別是與電池，這樣的組合這個市場在數據中心和某些任務鑒定的應用之外將擴展例如醫院對電子資產的保護零售商的，辦公樓製造設備和根本地在新的家庭建築。
在功率質量以後，高峰刮--存儲能源被生成或被採購在低需求時間期以低價和使用或出售儲能在高要求和高價時代--將是體驗迅速增長的聰明的網格存貯的下種應用。 這裡這個設計類似於那熱量存貯，在若乾新的商業辦公室建築順利地用於減少空冷卻費用。
除高峰刮之外，存貯也將是關鍵高效地管理必要傳輸的能力認識到美國的風能目標。 通過添加能量儲備，位於偏遠地區的風力場可能存儲從高峰期的能源，准許更加低價，更低的能力送電線移動電向市場，因為發的電不必須用於實時，當存貯是可用的時。 它也添加福利的有功率可用出售為最大利潤在高峰用量期間，通常不對應與高峰風輸出期間。
被描述的應用上面將變得越來越有吸引力，雖然更加先進的電池和 ultracapacitor 材料變得可用。 目前，乙酸鉛和鈉硫磺系統有最廣泛的記錄。 在 20 世紀 80 年代，公共峰頂刮的乙酸鉛電池被測試了，但是生存期特性和經濟那時不支持進一步編譯; 然而，遞增改善在乙酸鉛技術和隨著時間的推移增加的能源費用更改了這種情形這樣一個現代乙酸鉛存貯解決方法的資本成本可以在新的商業建築認識到在 1-3 年。 另外，最近創新例如螢火蟲的 3D2 乙酸鉛技術展示了三到四倍與被改進的壽命的能量密度在常規乙酸鉛電池。
有可能變得可用在以後 3-8 年繪網格能量儲備的一個有吸引力的遠期的幾材料預付款。 在乙酸鉛和鈉硫磺之外，流電池例如釩和 ZnBr 顯示巨大承諾。 流電池有好效率 (75%) 和長的壽命 (10,000 個充電放電循環) 并且是可升級的 (電解質接受器範圍取決於的電池範圍)。 釩 800 kW 流電池到 1.5 兆瓦在應用順利地被展示了例如半導體製造、海島固定網格的能力和刮應用的網格峰頂的 UPS。 在 200-500 kW 範圍的幾個 ZnBr 系統為峰頂刮和海島網格應用被展示了。 當當前成本的這樣流電池高與乙酸鉛比較時，有這些新技術的成本降低的充足的機會與成熟技術比較例如乙酸鉛多數成本降低機會已經認識到的地方。
液體金屬電池是可能提供至 10x 當前電池當前能力在一個簡單系統的可能最好被描述作為鈉硫磺系統擴展名熔鹽電解質將夾在中間二種區別金屬之間的另一個扣人心弦的概念。 像鈉硫磺電池，它是一個高溫固定式解決方法，但是，如果當前存儲容量是一樣高如報告，它可能是可能在此報表包括的時間期內商業化的一個更加低價，耐久的解決方法。
ultracapacitor 模式也看起來扣人心弦通過報告期的長度。 在提煉和成本降低之外與製造改善和當前被激活的碳的批量生產相關根據 ultracapacitors，幾新的材料支付命令周密的調查。 在 nanostructured 金屬氧化物、 pervoskites、 nanotubes 和 graphenes 基礎上的 Nanostructured ultracapacitors 在調查中。 這些材料向增量 ultracapacitor 能力報告 5-10 次與當前被激活的碳 ultracapacitors 比較。
Nanomarkets 研究表明一個最有為的技術是 ultracapacitors 和乙酸鉛電池的組合到什麼 SIRO 在澳大利亞是指作為 ultrabattery。 他們的 ultrabattery 雜種電車已經展示了在一套的 100,000 英里 ultrabatteries。 麥克斯韋在集成 ultracapacitor/電池 ultrabatteries 也運作。
來源： 接通對聰明的網格應用的材料趨勢
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