先簡單說一下。電(磁)能是可以直接儲存的,常見的儲存形式為超導環流儲能,還有一種就是電容儲能。首先要說明的是電和磁是一樣的東西,麥克斯韋以後電磁就統一起來了,所以電能的直接儲存應該是包含電磁能的儲存。超導環流儲能是在一個超導的環形導體中“注入”電流,這個電流在超導環中永遠不會損耗,他的能量在沒有外界環境變化的條件下將一直儲存在超導環中。事實上,由於電磁之間相輔相成的好基友關係,這個超導環表面上看是將電流儲存起來,是存下了電能,但是實際上是將磁勢儲存了起來,存下的是磁場能。第二種電能的儲存形式就是電容,一個理想介質的電容上的電荷永遠不會洩漏,那麼他就不會有能量損失。這個很好理解。那為什麼電能的直接儲存形式會是這兩種呢,這兩種形式其實就於電的本質有關。就跟質量與萬有引力的對應關係,電荷對應的就是電場力,當電荷運動起來,就形成了電流,這就是電對應機械能的“動能”,電的動能的表現就是電流以及電流產生的磁場。當一個電荷在另一個電荷產生的電場中相對另一個電荷靜止時,這就對應了機械能裡的“勢能”,電的勢能表現形式稱為電勢能。所以超導儲能中電能以動能的形式儲存,而電容儲能中,電能以電勢能的形式儲存。再繼續說題主說的電能直接形式的大量儲存問題。上面我們看到了電能直接儲存的兩種形式,那麼“電動能”的儲存有一個很大的缺點,就是損耗。就像在地球大氣中運動的物體總要受到大氣摩擦力的作用而動能不斷耗散為內能,電子在運動過程中也會相互碰撞或與其他原子碰撞而動能降低,超導技術尚無法實現大規模應用,因此電動能形式的直接儲存電能較難實現。再說電勢能,理想的介質是不存在的,電荷總是會在電場力的作用下慢慢靠到一起,能量轉化為電動能最終耗散為內能。而一定的介質,要提高能量儲存就要提升電極間的電勢差(電壓),電勢差增加,對介質的絕緣要求也更高,對製造工藝也要求更高。因此電勢能的直接儲存也是難以實現的。最後,既然題主對電的儲存這麼感興趣,那就說一下目前在轉化成為其他形式後的電能,儲存容量最大的方式。抽水蓄能電站。抽水蓄能電站有兩個水庫,一個位於低海拔的下庫,一個位於高海拔的上庫,當電網電能富餘時(一般是夜間),透過抽水將下庫水抽到上庫,將電能轉化為重力勢能,當電網電能緊張時,透過用上庫水帶動水輪發電機發電,將重力勢能轉化為電能。這樣的一個抽水蓄能電站能儲存的能量大概在10GWh(千萬千瓦時)的數量級。
先簡單說一下。電(磁)能是可以直接儲存的,常見的儲存形式為超導環流儲能,還有一種就是電容儲能。首先要說明的是電和磁是一樣的東西,麥克斯韋以後電磁就統一起來了,所以電能的直接儲存應該是包含電磁能的儲存。超導環流儲能是在一個超導的環形導體中“注入”電流,這個電流在超導環中永遠不會損耗,他的能量在沒有外界環境變化的條件下將一直儲存在超導環中。事實上,由於電磁之間相輔相成的好基友關係,這個超導環表面上看是將電流儲存起來,是存下了電能,但是實際上是將磁勢儲存了起來,存下的是磁場能。第二種電能的儲存形式就是電容,一個理想介質的電容上的電荷永遠不會洩漏,那麼他就不會有能量損失。這個很好理解。那為什麼電能的直接儲存形式會是這兩種呢,這兩種形式其實就於電的本質有關。就跟質量與萬有引力的對應關係,電荷對應的就是電場力,當電荷運動起來,就形成了電流,這就是電對應機械能的“動能”,電的動能的表現就是電流以及電流產生的磁場。當一個電荷在另一個電荷產生的電場中相對另一個電荷靜止時,這就對應了機械能裡的“勢能”,電的勢能表現形式稱為電勢能。所以超導儲能中電能以動能的形式儲存,而電容儲能中,電能以電勢能的形式儲存。再繼續說題主說的電能直接形式的大量儲存問題。上面我們看到了電能直接儲存的兩種形式,那麼“電動能”的儲存有一個很大的缺點,就是損耗。就像在地球大氣中運動的物體總要受到大氣摩擦力的作用而動能不斷耗散為內能,電子在運動過程中也會相互碰撞或與其他原子碰撞而動能降低,超導技術尚無法實現大規模應用,因此電動能形式的直接儲存電能較難實現。再說電勢能,理想的介質是不存在的,電荷總是會在電場力的作用下慢慢靠到一起,能量轉化為電動能最終耗散為內能。而一定的介質,要提高能量儲存就要提升電極間的電勢差(電壓),電勢差增加,對介質的絕緣要求也更高,對製造工藝也要求更高。因此電勢能的直接儲存也是難以實現的。最後,既然題主對電的儲存這麼感興趣,那就說一下目前在轉化成為其他形式後的電能,儲存容量最大的方式。抽水蓄能電站。抽水蓄能電站有兩個水庫,一個位於低海拔的下庫,一個位於高海拔的上庫,當電網電能富餘時(一般是夜間),透過抽水將下庫水抽到上庫,將電能轉化為重力勢能,當電網電能緊張時,透過用上庫水帶動水輪發電機發電,將重力勢能轉化為電能。這樣的一個抽水蓄能電站能儲存的能量大概在10GWh(千萬千瓦時)的數量級。