En av de største utfordringene med bruk av solenergi er at energien ikke kommer i en jevn flyt hele døgnet eller alle dager. Det er faktisk slik at vi ofte trenger energien når den er minst naturlig tilgjengelig. Vi har derfor behov for å lagre energi når den er tilgjengelig slik at vi kan bruke den når vi har behov for det.
I prinsippet kan det skilles mellom mekanisk, elektrisk, elektrokjemisk, kjemisk og termisk lagring av energi. De ulike måtene har sine fordeler og ulemper og ikke alle er like aktuelle for lagring av solenergi. Her skal vi se nærmere på ulike former for mekanisk lagring.
De tre viktigste formene for mekanisk lagring er pumpekraftverk, komprimert luft og svinghjul.
Pumpekraftverk
Lagring av energi i pumpekraftverk har eksistert lenge. De første anleggene ble bygget på slutten av 1800-tallet. Pumpekraftverk bygger derfor på en velkjent teknologi. Pumpekraftverk er trolig den metoden som er i stand til å lagre den største energimengden og samtidig ha den største effekten.
Et pumpekraftverk består i hovedsak av to vannmagasiner på forskjellig høyde. Ved det nederste magasinet plasseres en pumpe og en turbin eventuelt en turbin som kan fungere begge veier. Pumpeturbinen er montert på en generator. Generatoren fungerer som motor ved pumping. Når man lagrer energi, pumpes vann opp til det høyeste magasinet. Energien hentes ut ved å la vannet renne tilbake gjennom turbinen. Energimengden som kan lagres er avhengig av høydeforskjellen mellom magasinene og magasinstørrelsen, mens effekten bestemmes av størrelsen på pumpeturbinen. For pumpekraftverk er mye av teknologien den samme som for vannkraftverk, men i dette tilfelle er strømmen produsert med solenergi.
Komprimert luft
Komprimert luft som energilager er en lagringsteknologi som har vært i bruk siden 1970-tallet. Metoden går ut på at elektrisitet blir brukt til å komprimere luft og lagre den enten i underjordiske strukturer som huler, i nedlagte gruveganger eller i et system ledninger og trykktanker over bakken. Når det er bruk for energien igjen, blandes luften med naturgass, brennes og benyttes i en modifisert gassturbin. Turbinen driver både en kompressor og en generator. Gassturbiner som brukes i energilager med komprimert luft skiller seg fra vanlige gassturbiner ved at kompressor og turbin settes på forskjellige akslinger, slik at de kan kjøres uavhengig av hverandre. I forhold til en vanlig gassturbin, bruker dette systemet 40 prosent mindre energi til kompresjonen, ettersom det er elektrisk energi som gjerne kan være konvertert solenergi som driver kompressoren.
Komprimert luft som energilager er en forholdsvis kostbar teknologi. For at det skal være lønnsomt å bygge, bør tiden mellom lagring og produksjon være kort. De få anleggene som finnes kjøres ofte for døgnregulering.
Bruk av svinghjul
Bruk av svinghjul for lagring av energi er en teknologi som innebærer at energi blir lagret i en roterende skive. Skivens hastighet, masse og radius bestemmer hvor mye energi som kan lagres. Den roterende skiven er tilkoblet en elektrisk motor som også fungerer som generator. Energi tilføres ved å øke rotasjonshastigheten med motoren, mens energien hentes ut ved at motoren anvendes som generator.
Prinsippet for energilagring med svinghjul har vært kjent og brukt siden man begynte å konstruere maskiner. Likevel har det de senere årene blitt utviklet en ny type svinghjul som består av komposittmaterialer som tåler svært høye rotasjonshastigheter. Denne svinghjulteknologien benytter seg av magnetiske lagre og plasseres i en tank med vakuum for å redusere aerodynamiske tap.
Tilførsel og uthenting av energi skjer svært raskt og vil derfor bare være aktuelt under helt spesielle forhold for lagring av solenergi. Svinghjul brukes ofte i nødstrømsforsyning for å levere strøm mens et nødstrømsaggregat med lengre oppstartstid starter opp. Svinghjul blir også brukt i basestasjoner for mobiltelefoner.