אחסון אנרגיה חשמליתכולל בעיקר אחסון אנרגיה של קבל-על ואחסון אנרגיה מוליך-על. הראשון אוגר אנרגיה חשמלית בשדה חשמלי, בעוד האחרון אוגר אנרגיה חשמלית בשדה מגנטי. לאחסון אנרגיה חשמלית יש יתרונות משמעותיים בצפיפות ההספק ובחיי המחזור, יכול להפחית את ההשפעה של הפסקות חשמל מיידיות, לדכא תנודות הספק-נמוכות ברשת ולשפר את מאפייני המתח והתדר.
אחסון אנרגיה של קבל-על
קבלים-על, הידועים גם כקבלים אלקטרוכימיים, הם התקני אחסון אנרגיה האוגרים אנרגיה באמצעות הצטברות מטען על פני האלקטרודה. מנגנון אחסון האנרגיה שלהם שונה מסוללות מסורתיות; הם אוגרים אנרגיה דרך המטען שנוצר על ידי השכבה הכפולה בממשק האלקטרודה-אלקטרוליט. קבלי-על בעלי צפיפות הספק גבוהה במיוחד, חיי מחזור ארוכים במיוחד ויכולות פריקה-מהירה של טעינה, ובכך מוצאים יישום נרחב בכלי רכב חשמליים, מערכות בלימה רגנרטיביות, ספקי כוח גיבוי וויסות תדרים ברשת. עם זאת, צפיפות האנרגיה של קבלי-על נמוכה יחסית, נמוכה בהרבה מזו של סוללות ליתיום-יון, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים הדורשים יישומי הספק-קצר טווח, גבוה-. בעתיד, עם ההתקדמות במדעי החומרים, צפיפות האנרגיה של קבלי-על צפויה לעלות עוד יותר, ובכך להרחיב את היישומים שלהם בשוק אגירת האנרגיה.
ניתן לסווג בעיקר קבלי-על לשלוש קטגוריות: קבלים חשמליים-שכבתיים, קבלים של Faraday וקבלי-על היברידיים. קבלים חשמליים דו-שכבתיים- משתמשים בחומרי פחמן כאלקטרודות, כאשר הפרדת המטען מתרחשת בממשק הנוזל המוצק- הנוצר מהמגע עם האלקטרוליט, ויוצרים מבנה חשמלי כפול-. קבלים אלו עוברים תהליכי ספיחה ופירוק מטען פיזי במהלך הטעינה והפריקה. למרות שלקבלים דו-שכבתיים- חשמליים יש צפיפות הספק גבוהה ותוחלת חיים ארוכה, צפיפות האנרגיה שלהם נמוכה יחסית. נכון לעכשיו, מכשירים אלה השיגו יישום מסחרי.
קבלים של פאראדיי משתמשים בתחמוצות מתכת או בפולימרים מוליכים כחומרי אלקטרודה, כאשר קיבול ספיחה נוצר באמצעות תגובות חיזור על פני השטח ואזורים רדודים של חומרים אלה. עקרון הפעולה של קבלים מסוג זה דומה לתהליך התגובה בסוללה; בהינתן שטחי פני אלקטרודה דומים, הוא יכול לספק פי כמה מהקיבול של קבל חשמלי כפול-שכבתי. עם זאת, במונחים של מאפייני הספק עבור פריקת זרם- מיידית וחיי מחזור גבוהים, קבלי Faraday אינם מתפקדים כמו קבלים דו-שכבתיים חשמליים-. יתר על כן, קבלים של פאראדיי מתמודדים גם עם אתגרים כמו עלויות ייצור גבוהות והטכנולוגיה שעדיין לא בשלה לחלוטין.
קבלי-על היברידיים ידועים בצפיפות האנרגיה הגבוהה ובתוחלת החיים הארוכה שלהם. למרות שכיום נמצאים בשלבים הראשונים של המסחור, יש להם פוטנציאל פיתוח עתידי עצום.
אחסון אנרגיה מוליך-על
אחסון אנרגיה מוליך-על הוא טכנולוגיית אחסון אנרגיה אלקטרומגנטית המשתמשת במוליכי-על כדי לאחסן אנרגיה חשמלית במצב-חופשי של התנגדות. עקרון העבודה שלו כולל יצירת שדה מגנטי חזק באמצעות זרם ישר בסליל מוליך-על, ובכך אוגר אנרגיה, ושחרורה באמצעות פריקת זרם בעת הצורך. מכיוון שלמוליכים אין התנגדות בטמפרטורות נמוכות, מערכות אחסון אנרגיה מוליכות יכולות להשיג יעילות טעינה ופריקה גבוהה ביותר ללא אובדן אנרגיה כמעט. יתר על כן, לאחסון אנרגיה מוליך-על זמני תגובה מהירים במיוחד, משיגים טעינה ופריקה באלפיות שניות, מה שהופך אותו למתאים לוויסות מתח מיידי ובקרת תדרים במערכות חשמל. עם זאת, העלות של מערכות אחסון אנרגיה מוליכות גבוהה, מוגבלת בעיקר על ידי פיתוח חומרים מוליכים וטכנולוגיית קירור קריוגני. לכן, היישומים הנוכחיים מרוכזים בעיקר בתחומים מיוחדים הדורשים אחסון אנרגיה-גבוה,-לטווח קצר, כגון יציבות רשת וציוד צבאי.
חומרים מוליכים נפוצים כוללים-מוליכים בטמפרטורה נמוכה כגון Nb-Ti ו-Nb3Sn, ומוליכי-על בטמפרטורה גבוהה- כגון Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) ו-Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide (BSCCO). למוליכים בטמפרטורה-גבוהה יש טמפרטורות קריטיות גבוהות יותר מאשר למוליכים בטמפרטורה-נמוכה, מה שמפחית את דרישות הקירור והופכת מערכות אחסון אנרגיה מוליכות למעשיות וחסכוניות יותר.