エネルギー貯蔵
メタンは分子式が CH4 という最も単純な炭化水素である。メタンは再生可能エネルギーによる電力で生産可能である。メタンは水素よりも貯蔵と輸送が簡単で、燃焼方法も確立している。
まず、電気分解で水から酸素と水素を作る。
2 H 2 O ⟶ 2 H 2 + O 2 {\displaystyle {\ce {2H2O -> 2H2 + O2}}}
次にサバティエ反応によって水素と二酸化炭素を反応させ、メタンと水を作る。
CO 2 + 4 H 2 ⟶ CH 4 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O}}}
メタンは貯蔵しておき、後で発電に使う。水はリサイクルして電気分解でき、それによって必要な純水の量を減らすことができる。電気分解で発生した酸素も別に貯蔵して発電時にメタンを燃焼させるのに使えば、窒素酸化物の発生を抑えることができる。メタンを燃焼させると、二酸化炭素と水が生成される。
CH 4 + 2 O 2 ⟶ CO 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}}}
生成した二酸化炭素を再利用してサバティエ反応を加速させることができ、水は電気分解用にリサイクルできる。するとメタンの燃焼で生じた二酸化炭素は再びメタンになるので、温室効果ガスが全く発生しない。このようにメタン製造と発電を隣り合わせて行えば、全体でサイクルを形成できる。
畜エネには次のような種類がある。分類して挙げてみる。
化学的貯蔵 水素によるもの アンモニアによるもの 液体窒素によるもの 過酸化水素によるもの
電気化学的貯蔵 二次電池:レドックス・フロー電池、ナトリウム・硫黄電池
電気的貯蔵 コンデンサ:電気二重層コンデンサ 超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES)
力学的貯蔵 重力蓄電(重力による位置エネルギーを使う方式) 揚水発電 コンクリートバッテリー ばね 圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES) フライホイール・バッテリー アキュムレータ
熱的貯蔵 氷貯蔵 ソーラーポンド 蒸気アキュムレータ
自然の過程としてのエネルギー貯蔵は、宇宙そのものと同じぐらい古くからある。宇宙が生まれたとき存在したエネルギーは太陽などの恒星に貯蔵し、人類はそれを直接的(すなわち太陽熱)または間接的(すなわち、作物の成長や太陽電池で電気に変換するなど)に利用している。エネルギーを貯蔵することで人類はエネルギーの需要と供給のバランスをとることができる。今日商用で使われているエネルギー貯蔵システムは大まかに、力学、電気、化学、生物、熱、核に分類できる。
エネルギー貯蔵は意図的な活動として有史以前から存在していたが、エネルギーを貯蔵していると明確に意識して行われていたわけではない。力学的エネルギーを意図的に貯蔵した例としては、丸太や石を古代の砦の防御に使った方法がある。丸太や石を丘や城壁の上など高いところに集め、そうして蓄えた位置エネルギーを敵方が範囲内に入ってきたときの攻撃に使った。もっと最近の例では、水路を制御して水車を回し、粉をひいたり機械を動かしたりした。貯水池とダムの複合システムは水(とその位置エネルギー)を蓄え必要に応じて解放して利用するために建設された。