如何实现电能储存和利用

利用发电机的旋转来产生电能有许多好处，而不同形式的能量都可以转换成机械能，带动发电机的旋转，比如煤、石油和天然气，以及风力和潮汐涨退的水力，甚至垃圾。不过在这当中也有许多环保、效率和投资成本的考量。

电能最重要的优点之一，是不但可以通过输电、配电的网络输送到任何一个地方，而且智慧型的输配电网络更可以按照供电的资源和用户的需求，做最佳的分配和共享，特别是当某一个供电资源或某一部分输配电网络发生意外时，智慧型的输配电网络即可以避免灾难，以及任何不便的发生。

然而，在每天不同的时间点，或在周末假日，甚至因为气候温度的变化，电能的消耗必定有起有落，这就是所谓尖峰和离峰的电力消耗。在离峰时发出来过剩的电力必须储存起来，以供尖峰时使用。方法之一是建立储水的水坝，利用离峰时过剩的电力将水从水坝的低点抽送到水坝的高点，到了尖峰时，再利用水往下流的动力带动发电机的旋转，产生电能。

另一个做法是建立庞大的储电设备，如同一个大型充电池，不过这么一个大规模的建设很难符合经济成本的考量，所以倒不如鼓励政府机关、企业、家庭建立小型的储电设备，在离峰时间按照较低的电费将电的能量储存起来，到尖峰负荷增加时再使用。(www.xing528.com)

储存电能的另一个方法是充电电池，在此先来简单地谈谈电池的基本原理。

早在1800年，意大利科学家伏特（Volta）发现，在两片不同的金属锌和铜中间夹上一片浸过盐水的硬纸板，两片金属之间便会产生电压，因而产生微小的电流，而液体或固体的电解质里会有正离子和负离子，这就是电池的原理。最简单的电池模型是将盐（Sodium Chloride，NaCl）溶解在水里，NaCl这个分子就会分成钠（Sodium）的正离子和氯（Chloride）的负离子，此时在盐水里插入两个用不同的金属制成的电极——阴极和阳极，阴极在电解质里的电化作用会释放出电子，阳极在电解质里的电化作用会接受电子，就形成电池外面的电流。同时，在电解质里的负离子往阴极走，正离子往阳极走，形成电化作用，此时释放出的化学能就会转换成电能送到电池外面去了。因为电化作用的缘故，电极的物质逐渐被氧化，电池也会逐渐失去发电的功能，这就是一次性电池。

充电电池也叫作二次电池，基本原理是电池把电的能量释放出之后，用外加的电流把电池放电的电化过程反过来进行，让电极被氧化的物质恢复原来的状态，这就是充电。充电后的电池又可以重新放电，充电、放电的过程往返循环，也就是电能和化学能的反复交换。今日市场上的充电电池，可以反复使用几百次，甚至几千次。