В индуктивном (электромагнитном) накопителе энергия хранится в виде энергии электромагнитного поля, связанного с электрическим током, протекающим в обмотке накопителя. Запасенная в накопителе энергия определяется по формуле:
, (3.1)
где 
– ток, протекающий в катушке, 
– индуктивность катушки.
Удельная энергия катушки вычисляется по формуле
, (3.2)
где 
– коэффициент пропорциональности, определяемый геометрическими размерами катушки, 
– удельная плотность проводника катушки, 
– внутренний радиус катушки, 
– число витков катушки.
Из (3.1) и (3.2) следует, что для данной катушки запасаемая энергия пропорциональна квадрату силы тока.
Таким образом, для увеличения запасаемой энергии необходимо увеличивать силу тока. Это приводит к резкому увеличению габаритов и массы катушки. Поэтому для конструирования индуктивных накопителей используют сверхпроводящие материалы (сверхпроводники).
Функциональная схема сверхпроводящего индукционного накопителя (СПИН) в упрощенном виде представлена на рис. 3.1.
Рисунок 3.1 – Функциональная схема СПИН
1 – трансформатор напряжения; 2 – преобразователь; 3 – блок управления; 4 – сверхпроводящая катушка; 5 – рефрижератор
Так как электроэнергия вырабатывается, передается и потребляется почти полностью в виде переменного тока, а запасается в виде постоянного, то связь СПИН с энергосистемой должна осуществляться c помощью трансформатора и управляемого вентильного преобразователя. В режиме заряда СПИН преобразователь работает в выпрямительном режиме. В режиме выдачи мощности (разряд СПИН) преобразователь работает в режиме инвертора. Трансформатор напряжения работает во время заряда как понижающий, а во время разряда – как повышающий.
Мощность преобразователя определяется конкретными условиями – в зависимости от объема накопителей. С учетом сложного характера работы накопителя в режиме разряда, а также в условиях, различных режимов его работы в энергосистеме, управление преобразователем должно производиться автоматически, с применением ЭВМ.
Рефрижераторы предназначены для поддержания обмотки соленоида в сверхпроводящем состоянии при температуре кипения жидкого гелия (4,2 К). Необходимы также криостаты, изолирующие обмотку от притоков тепла извне.
Сверхпроводящие индуктивные накопители с энергоемкостью 10 000 МВт·ч представляют собой весьма сложное и дорогостоящее сооружение диаметром до 300 м и высотой до 100 м, расположенное под землей на глубине 150-500 м – в зависимости от прочности пород. Это расположение катушек под землей помогает устранять вредное воздействие на окружающую среду сильного магнитного поля.
Особо следует обратить внимание на систему аварийной защиты СПИН. Энергия, запасенная в СПИН, сравнима по энергоемкости с современными, крупными гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС) (1013-1014Дж) и сопоставима с энергией крупного землетрясения, эквивалентной энергии, выделяемой при взрыве 10000 тонн тринитротолуола. Поэтому при спонтанной потере сверхпроводящих свойств в элементе провода катушки энергия, запасенная в накопителе, выделится в виде тепла на участке обмотки, перешедшего в нормальное состояние, и может произойти катастрофический взрыв. Поэтому нельзя допускать, чтобы такая энергия могла высвобождаться самопроизвольно.
Емкостные накопители
В конденсаторе энергия сосредоточена в изоляторе, находящемся между пластинами. Энергия заряженного конденсатора:
, (3.3)
где 
– емкость конденсатора, 
– напряжение на конденсаторе.
Емкость плоского конденсатора равна
, (3.4)
где 
– электрическая постоянная; 
– относительная диэлектрическая проницаемость; 
– площадь обкладки конденсатора; 
– толщина изолятора.
Часто используют понятие удельной энергии конденсатора т.е.
, (3.5)
где 
– масса диэлектрика, заключенного в конденсаторе.
Подставляя полученное значение 
в (3.5) и учитывая (3.3), получим:
. (3.6)
Таким образом, удельная энергия конденсатора определяется в основном физическими свойствами применяемого в нем изолятора, т.е. пробивным напряжением 
, диэлектрической проницаемостью и удельной плотностью (см. рис. 3.2).
Емкостные накопители представляют собой батарею последовательно и параллельно соединенных конденсаторов. Отечественная промышленность разработала конденсаторы, обладающие аномально высокой емкостью – до 1 Ф/см3. Эти конденсаторы имеют модульную конструкцию, что позволяет создавать достаточно мощные батареи, рассчитанные на большие напряжения (до 10 кВ) и ток в несколько сот килоампер. Энергия батареи таких конденсаторов может достигать нескольких миллионов МДж, что позволяет использовать ее в качестве аккумулятора электроэнергии, работающего в экстремальные часы графика нагрузки энергосистемы.
Рисунок 3.2 – Принцип работы ёмкостного накопителя
1 – обкладки конденсатора; 2 – диэлектрик; 3 – источник тока; 4 – переключатель; 5 – нагрузка
Для того, чтобы емкостный аккумулятор мог запасать энергию из сети переменного напряжения, он включается в эту сеть через управляемый вентильный преобразователь (см. рис. 3.3). В режиме потребления мощности (заряд) преобразователь работает в выпрямительном режиме, заряжая емкостный накопитель.
В режиме выдачи мощности (разряд) производится изменение полярности подключения емкостного накопителя (ЕН) к преобразователю, который при этом работает в режиме инвертора. Причем активная мощность на шинах переменного тока ЕН не должна зависеть от изменяющегося напряжения на ЕН. Это достигается применением управляемых преобразователей.
Рисунок 3.3 – Функциональная схема емкостного накопителя
1 – трансформатор напряжения; 2 – преобразователь, 3 – блок управления; 4 – емкостный накопитель
Емкостные накопители обладают высоким КПД, достигающим 90%.
Емкостные накопители могут иметь практически любую мощность, необходимую энергосистеме для компенсации тока нагрузки. По сравнению с ГАЭС емкостный накопитель занимает площадь в 100 раз меньше.
При эксплуатации ЕН не требуется специальных устройств для поддержания своей емкости, они не создают сильных внешних магнитных полей и не взрывоопасны.
По оценке многих исследователей, емкостные накопители имеют лучшие технико-экономические характеристики в сравнении с другими видами накопителей. Емкостные накопители в некоторых случаях могут применяться и для аккумулирования возобновляемой энергии.