Alternatif enerji kaynakları doğanın koşullarına son derece bağımlı durumdadır. Bu kaynaklar ile üretilen elektrik enerjisi sezonluk, günlük hatta anlık olarak büyük değişimler gösterebilir. Bu nedenle üretilen elektrik enerjisi ile talep edilen enerji arasında dengesizlik meydana gelebilir. Üretilen elektrik enerjisi, her zaman sonuna kadar tüketilmeyebilir. Bu yüzden enerjinin depo edilmesi gerekmektedir. Depo edilen enerji, ana kaynakların olmadığı ya da yetersiz kaldığı durumlarda yük talebinin karşılanması için kullanılmaktadır. Özellikle şebekeden bağımsız uygulamalar için enerji depolama sistemleri çok önemlidir. Bu şekildeki uygulamalarda enerji depolama sistemlerinin kullanılması, yüksek kurulum maliyeti olan enerji iletim hatlarına olan gereksinimi azaltacaktır.
Batarya
Günlük hayatta en çok karşılaştığımız enerji depolama yöntemidir. Primer ve sekonder olmak üzere ikiye ayrılır. Şarj edilebilen bataryalar sekonder batarya grubuna girmektedir. Cep telefonu, bilgisayar, elektrikli ev aletleri gibi cihazlarda ve elektrikli taşıtlarda sıkça kullanılır. Farklı uygulamalardaki ihtiyaçları karşılamak açısından birçok batarya türü geliştirilmiştir. Ancak, günümüzde kurşun-asit ve lityum-iyon (Li-ion) batarya türleri daha fazla kullanılmaktadır. Bataryalar yüksek ısılarda performansın düşmesi, karmaşık şarj devreleri, şarj-deşarj döngülerinin kısa olması gibi nedenlerden dolayı genellikle küçük güçlü ya da mobil enerji depolama sistemlerinde kullanılır.
Ultrakapasitör – Süperkapasitör
Nanometre boyutundaki yüzeysel elektrotlar sayesinde normal kapasitörlere göre çok daha yüksek kapasite değerlerine sahiptir. Ultrakapasitörler küçük güçlü sistemlerde yaygın olarak kullanılır. Bataryaların hızlı değişen yüklere yeterince hızlı cevap verememesi ultrakapasitörlerin kullanım alanlarını artırmıştır. Örneğin; elektrikli taşıtlarda fren esnasında çıkan enerji, elektrik enerjisine dönüştürülür ve daha sonra kullanılır. Ultrakapasitörün iç yapısında kimyasal bir reaksiyon gerçekleşmediğinden frenleme esnasında ortaya çıkan enerijiyi daha verimli şekilde geri kazanabilir. Şarj – deşarj döngüsü bataryalara göre çok daha uzundur (yaklaşık bir milyon çevrim) ve düşük sıcaklıklarda da (-40 °C ) çalışabilir.
Volan
Volan, enerjiyi kinetik enerji formunda depolayabilen mekanik bir sistemdir. Bir eksende döner ve depoladığı enerji dönüş hızına bağlı olarak artar. Ancak volanı döndürmek için bir enerjiye ihtiyaç vardır. Elektriksel sistemlerde kullanıldığında bu enerji genellikle bir elektrik motoru ile sağlanır. Volanda depolanan enerji, generatör modunda çalışan bir elektrik motoru ile elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Volan, tek başına kullanılamaz. Depoladığı enerji kısa sürelidir ve boşta çalışma kayıpları yüksektir. Bu yüzden genellikle elektrikli araçlarda batarya ile hibrit olarak ya da güç sistemlerinde yedek güç ünitesi olarak kullanılır.
Pompalanmış Su tabanlı Enerji Depolama (PHES)
Farklı yüksekliklerde bulunan rezervlerdeki suyun hareket ettirilmesiyle elektrik üretimi esasına dayanır. Elektrik talebinin az olduğu durumlarda elektrik enerjisi yüksekteki rezerve su pompalamakta kullanılır. Yüksek enerji talebinde ise su, aşağıdaki rezerve doğru serbest bırakılır ve burada bulunan bir türbin ile elektrik enerjisi üretilir. Bu şekilde anlatıldığında enerji depolamadan çok enerji üreten bir sistem gibi görülmektedir. Ancak, suyun yukarı rezerve pompalandığı durum şarj, aşağı rezerve bırakıldığı durum ise deşarj olarak düşünülebilir. Bu sistemin en büyük dezavantajı ise; farklı yüksekliklerde rezervler oluşturmak için çok fazla alana ihtiyaç duyulmasıdır.
Sıkıştırılmış Hava Tabanlı Enerji Depolama (CAES)
PHES gibi yüksek güçlü uygulamalarda kullanılan bir enerji depolama teknolojisidir. Elektrik enerjisi talebinin az olduğu durumlarda elektrik enerjisi havayı sıkıştırmak için kullanılır. Elektrik talebinin fazla olduğu durumlarda ise sıkıştırılan bu hava, bir türbini döndürerek elektrik enerjisi üretir. Yer altında bulunan ve artık kullanılmayan eski tuz madenleri, doğalgaz yatakları gibi yerler CAES için en iyi seçeneklerdir. Sıkıştırma işleminin daha etkili olması için 40 – 70 bar gibi yüksek başınç uygulanır. Böyle bir sistemin verimi %70 civarındadır ve verimin yükselmesi için hava kaçaklarını olabildiğince azaltmak gerekir.
