1. 概要
エネルギー貯蔵技術は、大きく物理的貯蔵と化学的貯蔵に分類できる。物理的貯蔵には、揚水発電、圧縮空気貯蔵、フライホイール貯蔵、重力貯蔵、相変化貯蔵などの技術が含まれる。化学的貯蔵には、リチウムイオン電池、フロー電池、ナトリウムイオン電池、水素（アンモニア）貯蔵技術などが含まれる。
新エネルギー貯蔵とは、揚水発電を除く、主に電力を出力する蓄電技術を指します。揚水発電と比較して、新エネルギー貯蔵技術は、設置場所の柔軟性、短い建設期間、迅速な応答性、多様な機能特性といった利点があります。
新しいエネルギー貯蔵技術は、電力システムの様々な分野で広く応用され、従来の電力システムの運用特性を大きく変えています。これらは、電力システムの安全、安定、経済的な運用に不可欠な設備となっています。
2. 機械エネルギー貯蔵
機械エネルギー貯蔵には、主に圧縮空気エネルギー貯蔵とフライホイールエネルギー貯蔵が含まれる。
圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）：CAESは、電力需要の少ない時間帯に余剰電力を使用して空気を圧縮し、貯蔵します。そして、電力需要のピーク時に放出された空気は、ガスタービンを駆動して発電します。CAESはピークカット能力があるため、風力発電所などの大規模な用途に適していますが、特定の地理的条件が必要です。
フライホイール式蓄電：この方式では、真空中に置かれたローターを電気エネルギーで加速させ、電気エネルギーを運動エネルギーに変換して蓄電します。フライホイール式蓄電は、放電時間が短く容量も小さいため、無停電電源装置（UPS）や周波数調整などの用途に最適です。ただし、エネルギー密度は比較的低く、電力供給時間は数秒から数分程度に限られます。
3. 電気化学エネルギー貯蔵
電気化学エネルギー貯蔵は、様々な種類の電池を含む重要な分野である。
リチウムイオン電池：最も成熟し、広く利用されている電気化学蓄電技術であり、現在大規模生産されており、最も急速な成長と最大の市場シェアを誇っている。
鉛蓄電池：これらの電池は、主に鉛とその酸化物からなる電極と硫酸電解液で構成されています。安定した性能を持つ成熟した技術ですが、充電時間が長く、環境汚染が大きく、寿命が短いという欠点があります。
フロー電池：まだ実証段階にあるフロー電池は、電解質系に基づいて、バナジウムレドックスフロー電池、亜鉛鉄フロー電池、亜鉛臭素フロー電池、鉄クロムフロー電池に分類できます。バナジウムレドックスフロー電池が最も商業化が進んでおり、他のフロー電池は工業化に向けて開発が加速しています。
ナトリウムイオン電池：これらの電池は、正極と負極の間でナトリウムイオンが挿入・脱挿入される原理を利用して充電・放電を行います。ナトリウムイオン技術はまだ実験段階であり、さらなる研究と試験が進められています。
4. 電磁エネルギー貯蔵
電磁エネルギー貯蔵には、超伝導磁気エネルギー貯蔵（SMES）とスーパーキャパシタエネルギー貯蔵が含まれ、これらは急速放電と高出力を必要とする用途に適している。
超伝導磁気エネルギー貯蔵（SMES）：磁場に電気エネルギーを蓄積し、高速な充放電と高い電力密度を実現する。低温および高温のSMES製品は市販されているものの、超伝導材料の高コストと複雑なメンテナンスのため、電力網への応用は限定的であり、依然として実験段階にとどまっている。
スーパーキャパシタ：静電原理を利用して電気エネルギーを蓄積するが、誘電体材料の耐電圧が低い。そのため、スーパーキャパシタはエネルギー貯蔵容量が限られており、エネルギー密度が低く、初期投資コストが高い。
5. 化学エネルギー貯蔵
化学エネルギー貯蔵とは、主に水素貯蔵技術を指します。これらの技術は、断続的または余剰の電力を電気分解によって水素に変換して貯蔵し、必要に応じて燃料電池やその他の発電装置を用いて再び電力に変換することができます。
Polarisによる「水素エネルギー貯蔵ピークカットステーションの開発経路研究」によると、現在の水素燃料電池システムの発電効率は約45%である。水の電気分解におけるエネルギー損失を考慮すると、水素貯蔵発電のシステム全体の効率は約35%となる。エネルギー変換効率の向上は重要な課題であり、水素エネルギー貯蔵の大規模な産業展開には相当な時間を要する。
