הקונספט שלאגירת אנרגיהמבוסס על החוק הראשון של התרמודינמיקה, כלומר חוק שימור האנרגיה. לפי חוק זה, לא ניתן ליצור או להרוס אנרגיה, אלא ניתן להפוך מצורה אחת לאחרת, בעוד שכמות האנרגיה הכוללת נשארת קבועה במהלך תהליך זה. לכן, המהות של אגירת אנרגיה היא להפוך אנרגיה לצורה אחרת ולאחסן אותה לשחרור בעת הצורך.
באחסון אנרגיה של סוללה, אנרגיה כימית מאוחסנת בסוללה, וכאשר הסוללה משחררת אנרגיה, האנרגיה הכימית מומרת לאנרגיה חשמלית. באופן דומה, באחסון אנרגיה מכנית, ניתן לאחסן אנרגיה קינטית או פוטנציאלית באמצעות מכשירים מכניים (כגון גלגלי תנופה או קפיצים) ולשחרר בעת הצורך. כל הצורות הללו של אחסון אנרגיה עוקבות אחר חוק שימור האנרגיה.
מערכות אחסון אנרגיה אינן עוסקות רק בהמרת אנרגיה, אלא כוללות גם העברת אנרגיה ואחסון, את כולם ניתן לנתח במסגרת תרמודינמית. לדוגמה, בתהליך אגירת האנרגיה, אנרגיה מאוחסנת במכשיר, אשר יכול להיחשב כמערכת תרמודינמית. עם עיצוב נכון, מערכת זו יכולה לאגור ולשחרר אנרגיה ביעילות.
בקיצור, אגירת אנרגיה היא תהליך המרה ואגירת אנרגיה בין צורות שונות. יש לו יישומים נרחבים בחברה המודרנית, כגון אחסון אנרגיה חשמלית, אחסון אנרגיה תרמית ואחסון אנרגיה כימית. עם התאמת מבנה האנרגיה ופיתוח אנרגיה מתחדשת, לטכנולוגיית אגירת אנרגיה יש תפקיד מכריע בניצול יעיל של אנרגיה ופיתוח בר קיימא.
בשלבי מיצוי האנרגיה, ההמרה, ההולכה והיישום, יש לעיתים קרובות אי התאמה בכמות, בצורה ובתזמון בין אספקת אנרגיה לביקוש. כדי לטפל בבעיות אלו ולנצל את האנרגיה בצורה יעילה יותר, פותחו טכנולוגיות שונות לאחסון ושחרור אנרגיה, המכונות ביחד טכנולוגיות אגירת אנרגיה.
לטכנולוגיות אלה יש את המאפיינים הבאים:
להתחבר למקורות אנרגיה חדשים ולהבטיח בטיחות
משאבים מתחדשים כמו רוח, שמש ואנרגיית האוקיינוסים מושפעים משתנים עונתיים, תנאי מזג אוויר ומיקום גיאוגרפי, ומפגינים תנודתיות וסירוגין משמעותיים. על ידי שימוש בטכנולוגיות אחסון אנרגיה-בקנה מידה גדול, ניתן לשלב ביעילות את מקורות האנרגיה הלא יציבים הללו ולהפוך אותם לאספקת חשמל יציבה ואמינה יותר.
רגולציה ובקרה סבירים מפחיתים משמעותית את העלויות.
באמצעות טכנולוגיית סוללות אחסון אנרגיה, המערכת נטענת באמצעות חשמל-שלא בשיא ומיושמת לייצור ותפעול בשעות השיא, מה שמשפר משמעותית את יעילות האנרגיה. גישה זו לא רק עוזרת להקל על לחץ הרשת אלא גם מפחיתה את עלויות התפעול לעסקים. בעתיד, פתרונות אחסון אנרגיה יהפכו לטכנולוגיה הכרחית עבור משרדים ובתים.
עבור מבנים מסחריים, אחסון-חשמל בעלות נמוכה בלילה ושחרורו בשעות השיא בשעות היום מאזן למעשה את העומס, ומפחית מאוד את עלויות החשמל.
הבטחת אספקת חשמל לייצור וחיי היום יום
מערכות אחסון אנרגיה יכולות להבטיח צרכי חשמל מקומיים בזמן הפסקות חשמל עירוניות. קביעת תצורה של ספקי כוח לגיבוי וחירום יכולה למתן את הבעיות השונות הנגרמות מהפסקות חשמל פתאומיות, קיצוב והפסקות חשמל במידה מסוימת. שלא כמו גנרטורים דיזל המשמשים למקרי חירום, תחנות כוח לאחסון אנרגיה יכולות לווסת גם את משאבי האנרגיה בזמנים רגילים, במקום להשתמש רק במצבי חירום.
שימור אנרגיה והפחתת פליטות, ואופטימיזציה של מבנה האנרגיה
טכנולוגיית אגירת אנרגיה ממלאת תפקיד חיובי בקידום שימור אנרגיה גלובלי, הפחתת פליטות ואופטימיזציה של מבנה האנרגיה. זוהי טכנולוגיה תומכת חיונית לפיתוח רשתות חכמות, שילוב אנרגיה חדשה, ייצור מבוזר, מערכות מיקרו-רשת וכלי רכב חשמליים. היישום של טכנולוגיית אחסון אנרגיה יכול לשפר ביעילות את יעילות התפעול של ציוד החשמל, להפחית את עלויות אספקת החשמל, ובסופו של דבר לשפר את איכות ויעילות החשמל, להבטיח אספקת חשמל- איכותית, בטוחה ואמינה ועמידה בדרישות לצריכת חשמל יעילה.