为什么电能不能被大量直接地储存

为什么电能不能被大量直接地储存

先简单说一下。
电（磁）能是可以直接储存的，常见的储存形式为超导环流储能，还有一种就是电容储能。
首先要说明的是电和磁是一样的东西，麦克斯韦以后电磁就统一起来了，所以电能的直接存储应该是包含电磁能的存储。
超导环流储能是在一个超导的环形导体中“注入”电流，这个电流在超导环中永远不会损耗，他的能量在没有外界环境变化的条件下将一直存储在超导环中。事实上，由于电磁之间相辅相成的好基友关系，这个超导环表面上看是将电流储存起来，是存下了电能，但是实际上是将磁势储存了起来，存下的是磁场能。
第二种电能的储存形式就是电容，一个理想介质的电容上的电荷永远不会泄漏，那么他就不会有能量损失。这个很好理解。
那为什么电能的直接存储形式会是这两种呢，这两种形式其实就于电的本质有关。就跟质量与万有引力的对应关系，电荷对应的就是电场力，当电荷运动起来，就形成了电流，这就是电对应机械能的“动能”，电的动能的表现就是电流以及电流产生的磁场。当一个电荷在另一个电荷产生的电场中相对另一个电荷静止时，这就对应了机械能里的“势能”，电的势能表现形式称为电势能。所以超导储能中电能以动能的形式储存，而电容储能中，电能以电势能的形式储存。
再继续说题主说的电能直接形式的大量储存问题。上面我们看到了电能直接存储的两种形式，那么“电动能”的存储有一个很大的缺点，就是损耗。就像在地球大气中运动的物体总要受到大气摩擦力的作用而动能不断耗散为内能，电子在运动过程中也会相互碰撞或与其他原子碰撞而动能降低，超导技术尚无法实现大规模应用，因此电动能形式的直接存储电能较难实现。再说电势能，理想的介质是不存在的，电荷总是会在电场力的作用下慢慢靠到一起，能量转化为电动能最终耗散为内能。而一定的介质，要提高能量储存就要提升电极间的电势差（电压），电势差增加，对介质的绝缘要求也更高，对制造工艺也要求更高。因此电势能的直接存储也是难以实现的。
最后，既然题主对电的储存这么感兴趣，那就说一下目前在转化成为其他形式后的电能，储存容量最大的方式。抽水蓄能电站。抽水蓄能电站有两个水库，一个位于低海拔的下库，一个位于高海拔的上库，当电网电能富余时（一般是夜间），通过抽水将下库水抽到上库，将电能转化为重力势能，当电网电能紧张时，通过用上库水带动水轮发电机发电，将重力势能转化为电能。这样的一个抽水蓄能电站能存储的能量大概在10GWh（千万千瓦时）的数量级。

——引自知乎 空信

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