Podobnie jak hydrofor, który w pewnych warunkach przydaje się do magazynowania wody (jak trzeba jej zmagazynować dużo, to znacznie lepiej nadaje się do tego jezioro), kondensatory w pewnych warunkach przydają się do magazynowania energii elektrycznej – wybór sposobu jej magazynowania zależy od tego, jakie parametry „magazynu energii” daje się uzyskać, jakie są wymagania co do tych parametrów, jakie koszty spełnienia tych wymagań.

Dotyczy to też magazynowania wody: do chwilowego magazynowania wody w wodociągach stosowano wieże ciśnień, które stabilizowały ciśnienie, ale w sieci wodociągowej dużego miasta trzeba było stosować stacje pomp rozproszone po sieci, żeby uniknąć stosowania bardzo dużych ciśnień, i trudno było przy każdej stawiać wieżę ciśnień znacznie wyższą od budynków w jej otoczeniu – hydrofory okazały się wygodniejsze, bo były mniejsze i tańsze od wież, i na dodatek mogły być bliżej odbiorcy, bo w tym samym budynku.

Wracając do magazynowania energii elektrycznej: parametry magazynowania są bardzo zróżnicowane, zwłaszcza dla kondensatorów, ale kondensatory o największej gęstości energii, jakie są obecnie dostępne, magazynują jej dużo (od kilku do kilkudziesięciu razy) mniej od akumulatorów o podobnej objętości i masie; ponadto koszt kondensatorów jest znacznie większy; ich wadą jest ponadto dużo większa zmiana napięcia przy zmianie naładowania; natomiast ich zaletą jest dużo większa trwałość.

Kondensatory są masowo stosowane w układach zasilających z sieci układy elektroniczne: przy zasilaniu 1-fazowym napięcie z sieci zanika 100 razy na sekundę, ma „dziury”, do wypełniania których zazwyczaj magazynuje się energię w kondensatorze – w typowym zasilaczu podłączonym do sieci 50Hz z 10ms półokresu tych 50Hz energia jest pobierana z sieci przez czas poniżej 4ms – a przez ponad 6ms wykorzystuje się energię zmagazynowaną w kondensatorze.

Kondensator jest też niezbędnym magazynem energii w elektronowej lampie błyskowej stosowanej do fotografii: w ciągu (zwykle) kilkudziesięciu sekund jest ładowany i magazynuje się w nim energia o wartości kilkudziesięciu J, żeby następnie w ciągu milisekundy wyprodukować w lampie błysk światła.

Do tego stosowano kondensatory elektrolityczne, które mogły magazynować około tysiąca razy mniej energii, niż akumulator o podobnej wielkości – taka sytuacja była około 50 lat temu, i zmienia się wraz z ulepszaniem konstrukcji zarówno kondensatorów, jak i akumulatorów – w jednych i drugich można obecnie magazynować dużo więcej energii, niż wtedy. Dziś kondensatory nie są już pod względem osiągalnej gęstości energii tak daleko w tyle, w dużej mierze dzięki pojawieniu się superkondensatorów, o ogromnej pojemności (około 1 farada przy rozmiarach typowego guzika), ale na bardzo niskie napięcie (parę V – wyższe napięcia uzyskuje się łącząc je szeregowo).

Porównanie superkondensatora z akumulatorem samochodowym o zbliżonej masie:

• akumulator magazynuje 10 razy więcej energii i jest 30 razy tańszy;
• trwałość kondensatora jest około 2000 razy większa;
• ładowanie/rozładowanie kondensatora trwa nieco ponad minutę (akumulatora kilka godzin – kilkaset razy więcej).

Porównywane: akumulator Centra Std 54Ah/12V CC542 i moduł Eaton XLR-51 188 F.

Wysoka cena superkondensatora powoduje nieopłacalność przechowywania w nim energii przez dłuższy czas; sensowny czas to kilka minut. Przykładem może być autobus komunikacji miejskiej z ładowaniem na każdym przystanku. W tym zastosowaniu kondensator może być korzystniejszy od akumulatora. Zazwyczaj koszt kondensatorów ogranicza ich zastosowanie – kondensatory, które mogłyby przechować energię 1kWh, kosztują ponad 90 000 zł (netto), za to można je naładować i rozładować milion razy (a więc 9gr/kWh/cykl); odpowiedni akumulator kosztuje około 200 zł, ale „przeżyje” około 500 cykli, co oznacza koszt około 40gr/kWh/cykl – kilka razy wyższy, i porównywalny z ceną energii w sieci, więc nieopłacalny jako magazyn tam, gdzie jest sieć, z wyjątkiem urządzeń, od których wymaga się działania w razie zaniku zasilania w sieci.

Do magazynowania energii elektrycznej przez dłuższy czas lepiej nadają się (przynajmniej jeśli chodzi o koszty) akumulatory – stosuje się do tego konstrukcje akumulatorów, które nie mogą być używane na małą skalę, jak akumulatory siarkowo-sodowe (one do działania wymagają temperatury >300°C, są niebezpieczne, bo sód i siarka są łatwopalne, ale w zastosowaniu na skalę przemysłową są tańsze od innych – aktualnie, systemy właśnie z takimi akumulatorami działają i magazynują dość energii, by jej wystarczyło na kilkadziesiąt godzin dla małego miasta) – w Japonii są dwa duże systemy takich akumulatorów, łączna pojemność ponad 500 MWh – prawie tyle, co w sumie wszystkie inne co większe instalacje na całym świecie.
https://en.wikipedia.org/wiki/Battery_storage_power_station#Largest_grid_batteries
Ale niedawno pojawiła się publikacja o tego typu akumulatorach działających w temperaturze pokojowej:
Nature: A room-temperature sodium–sulfur battery with high capacity and stable cycling performance

Inny system – baterie polisiarczkowo-bromowe – próbowano zbudować i uruchomić w Little Barford Power Station w Wielkiej Brytanii (nie oddano go do użytku) i w Tennessee Valley Authority w Columbus, Mississippi, USA (nie ukończono). https://en.wikipedia.org/wiki/Polysulfide_bromide_battery

O ile porównanie możliwości przechowywania energii przez czas powyżej niewielu minut dla dostępnych w sprzedaży i stosowanych akumulatorów i kondensatorów daje akumulatorom dużą przewagę, nie jest do końca jasne, czy nie uda się skonstruować kondensatorów, które będą w stanie konkurować z akumulatorami. Być może są fizyczne powody, dla których kondensatory nie mogą magazynować energii w ilości porównywalnej z możliwościami akumulatorów, ale wygląda na to, że nie ma co do tego pewności.

Świadczy o tym chociażby sprawa z EEStor – jest to firma, która twierdzi, że umie wyprodukować kondensatory zdolne magazynować tyle energii, co akumulatory Li-ion, a około tysiąca razy bardziej od nich trwałe, do tego koszt produkcji miał być porównywalny z najtańszymi akumulatorami. Firma opatentowała swoje rozwiązanie w kwietniu 2006 roku (później patentowała dalsze, np. w 2016) i w 2008 roku zapowiadano, że za 2-3 lata urządzenia EEStor magazynujące energię będą powszechnie dostępne. Wciąż ich nie ma.

I nie ma możliwości sprawdzenia, czy to rzeczywiście działa (nie można zamówić takiego kondensatora i sprawdzić działania) – są wątpliwości, ale nie ma dowodu, ani jasnego stwierdzenia, że to nie jest możliwe; nie ma też niezależnego potwierdzenia, że taki kondensator można zbudować – potwierdzone możliwości są na poziomie paru % tego, co zapowiada EEStor. A ta sprawa ma spore znaczenie finansowe – chodzi chociażby o dziesiątki milionów USD, na które wycenia się akcje EEStor.

Wygląda więc na to, że aktualnie w zastosowaniu do dłuższego przechowywania energii akumulatory mają dużą przewagę, ale wciąż nie udało się rozstrzygnąć, czy ją utrzymają.

EEStor w Wikipedii. Więcej linków o EEStor:

https://gm-volt.com/2008/12/21/eestor-is-granted-a-new-patent-on-the-eesu-offering-extensive-detail-on-its-design-and-function/ – patent, w którym ujawniono więcej szczegółów konstrukcji EEStor.

Zasilacz buforowy 5V,jaki akumulator, schemat… (forum Elektroda 2006-10-19) – pierwsze doniesienie o EEStor.

Fiat 126p- napęd elektryczny (forum Elektroda.pl, 2008-10-26) – według informacji sprawdzonej tego dnia obiecywano urządzenie za 3200 USD magazynujące 52kWh, i pojawienie się pod koniec 2009 roku samochodu wykorzystującego takie kondensatory; wciąż nie ma tych kondensatorów.

Super kondensatory (może nie do końca) (forum Elektroda.pl, grudzień 2008) – w jednej z wypowiedzi informacja o (przewidywanej) cenie 2100 USD i magazynowaniu energii 54kWh.

Elektroda.pl: Samochody z napędem elektrycznym (2012-05-10): zabawa trwa od 2007 roku a jak dotychczas nie zostało zademonstrowane NIC.

Czy to moment, aby pożegnać się z aluminiowymi kondensatorami? (2017-06-24) – po 10 latach wciąż oczekuje się sukcesu EEStor…