Накопичувачі енергії стають важливим засобом оптимізації режимів роботи систем на основі відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), підтримки малої розподіленої енергетики. Накопичувачі відіграють важливу роль у підвищенні якості електроенергії у споживачів, стабілізуючи напругу і вирівнюючи графіки навантажень (особливо при наявності навантажень резкопеременного, імпульсного характеру). Надзвичайно актуально використання накопичувачів для вирівнювання графіків подачі потужності в енергосистемах на основі ВДЕ.
Найбільш поширеними і динамічно розвиваються в даний час системами ВДЕ є сонячні фотоелектричні станції (ФЕС) і вітроенергетичні установки (ВЕУ). Для енергетичних об’єктів з встановленою потужністю десятки кВт, основним генеруючим джерелом яких є ФЕС і ВЕУ, необхідні значні накопичувачі енергії. При цьому вартість накопичувачів енергії (акумуляторних батарей) в автономних системах електропостачання на основі ВДЕ може становити близько половини вартості всього обладнання, а термін їх служби безпосередньо залежить від кількості і характеру циклів «заряд – розряд» в процесі експлуатації.
Серед накопичувачів енергії, що пропонуються для використання в галузі відновлюваної енергетики, особливий інтерес представляють конденсаторні (ємнісні) накопичувачі у вигляді суперконденсаторів.
Суперконденсатор (іоністор) – це конденсатор з подвійним електричним шаром на межі розділу електродів і електроліту. Накопичення електроенергії в іоністорі, як і в звичайному конденсаторі, відбувається за допомогою додатка постійної напруги до його висновків. Енергія у вигляді статичного електричного заряду накопичується між двома обкладинками. Іоністори відрізняються від звичайних конденсаторів тим, що мають велику ємність, що обчислюється у фарадах.
Відмітними особливостями іоністорів є здатність швидко заряджатися необмежену кількість разів та здатність розряджатися за час від декількох мілісекунд до декількох хвилин, віддаючи високі потужності в навантаження. В сутності, суперконденсатори (СК) – це надпотужні накопичувачі енергії, що займають за своїми характеристиками проміжне положення між оксидно-електролітичними конденсаторами та акумуляторними батареями (АКБ).
Напруга одного іоністору становить 1,8…3, номінальна ємність до 5000 Ф, вага до 1 кг Питома потужність іоністорів може досягати 20 кВт/кг. Робочі струми іоністорів складають до 1000 А.
Іоністори можуть широко застосовуватися в якості короткочасних презаряжаемых джерел струму з дуже великою кількістю циклів в режимі «заряд-розряд». Таким чином, використання іоністорів найбільш ефективно тоді, коли вимагається віддача великої потужності і, особливо, накопичення енергії на відносно коротких проміжках часу (до 10 с). Схема включення іоністору між джерелом живлення і резервованій навантаженням представлена нижче.
Діод VD1 запобігає розряд іоністора С1 при Uжив = 0. Резистор R1 обмежує зарядний струм іоністору, захищаючи джерело живлення від перевантаження при включенні. Враховуючи особливості іоністорів, згадані вище, доцільно їх використання в гібридних схемах з акумуляторами (гібридних накопичувачах). У цьому випадку іоністор реагує на короткі піки генерації або споживання електроенергії, збільшуючи ресурс (термін служби) акумуляторних батарей і знижуючи час відгуку всієї схеми на зовнішні впливи.
Конденсаторні накопичувачі можуть також застосовуватися в системах забезпечення якісного та безперебійного електропостачання відповідальних споживачів або в якості буферного накопичувача енергії в системах на основі ВДЕ. Наприклад: батарея сонячних модулів/вітряний генератор – іоністор – споживач. Тут модулі іоністорів використовуються для накопичення енергії в момент максимальної генерації від джерел і згладжування пікових навантажень. Проглядається ніша застосування таких накопичувачів в гібридних ветродизельных установках для згладжування швидких коливань потужності. Також ефективним буде застосування іоністорів в автономних фотоелектричних водопідйомних установках, де запуск двигуна насоса супроводжується короткочасним кидком пускового струму.
