Miksi vanadiini virtaus paristot voivat olla tulevaisuuden hyödyllisyys-mittakaavassa energian varastointi

Invinity Energy Systems vanadiini virtaus akku testataan National Renewable Energy … Laboratorio (2019).

Invinity Energy Systems

aiemmin tänä vuonna California Energy Commission (CEC) julkaisi 20 miljoonan dollarin pyynnön rahoittaa tutkimushankkeita pitkäaikaisen energiavarastoinnin käyttöönottamiseksi. Tavoitteena oli saada selkeä käsitys siitä, mikä merkitys pitkäaikaisella energiavarastoinnilla (vähintään 10 tuntia) voi olla, kun pyritään täyttämään valtion asettamat vaatimukset sähköalan hiilestä luopumisesta vuoteen 2045 mennessä. Litiumioniakut jätettiin tarjouskilpailun ulkopuolelle.

CEC valitsi neljä energian varastointihanketta, jotka sisälsivät vanadiinivirtausakkuja (“VFBs”) Pohjois-Amerikasta ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa toimivaa Invinity Energy Systems plc: tä. Nämä neljä laitosta ovat kaikki kaupallisia tai teollisia laitoksia, jotka haluavat itse tuottaa sähköä (kuten aurinkoenergia) ja joissakin tapauksissa pystyvät toimimaan sähköverkon ulkopuolella. Invinityn kokonaispinta-ala on 7,8 megawattituntia (MWh) akkuja kaikissa neljässä hankkeessa. Osa tavoitetta on, että kyseiset laitokset voidaan ottaa pois sähköverkosta pitkäksi ajaksi, jotta niiden virransyöttö ei katkea verkon katkosten aikana.

mikä on VFB, ja miten se eroaa yleisemmästä litiumioniakusta? Vastatakseni näihin kysymyksiin ja oppiakseni lisää Invinityn energiajärjestelmistä, puhuin tällä viikolla Invinityn kaupallisen johtajan ja perustajan Matt Harperin ja Joe Worthingtonin, yhtiön viestintäjohtajan kanssa.

Matt on koulutukseltaan koneinsinööri, ja hän kertoi rakentaneensa puhdasta energiateknologiaa 25 vuotta. Viimeiset 15 vuotta hän on kehittänyt flow-akkuja.

vanadiini on alkuaine, joka voi yleisesti esiintyä neljässä eri hapetustilassa. Se tarkoittaa vain, että se voi olla olemassa ionina, jolla on erilaisia varauksia. Esimerkiksi vanadiini-ionilla, jolta puuttuu kolme elektronia, olisi varaus v3+. Jos siihen lisätään elektroni, se muuntuu V2+ – ioniksi. Tämä elektronien siirto edestakaisin saa VFBs: n varautumaan ja purkautumaan, kun akun vanadiini-ionit heilahtavat v2+: sta V5+: aan.

tämä eroaa litiumioniakuista siinä, että joka kerta litiumin varatessa ja purkautuessa se pinnoittaa ja karkottaa litiummetallia katodilla. Vaikka tämä reaktio on lähes täysin palautuva, se johtaa hajoamiseen muutaman tuhannen syklin jälkeen ja suorituskyky heikkenee.

VFB koostuu kahdesta säiliöön liuotettua elektrolyyttiä, joita erottaa protoninvaihtokalvo. Molemmat elektrolyytit ovat vanadiinipohjaisia. Kun akut latautuvat ja purkautuvat, vanadiini-ionit yksinkertaisesti siirtyvät hapetustilojen välillä. Mattin mukaan tämä voidaan tehdä kymmeniä tuhansia kertoja vuosikymmenissä mitatulla ajanjaksolla ilman, että vanadiiniliuosten kyky pitää varausta heikkenee.

he arvioivat, että 10-20 vuoden välein ionilajien risteytämä kalvo vaatii uuden vaihtelun. Tämäkin on toisin kuin litiumioniakku, jossa koko akku olisi vaihdettava. He vertasivat tätä auton huoltoon. Matt ilmoitti, että heillä on alalla tuotteita, jotka ovat tehneet yli 30 vuotta latausta ja purkua pyöräilyyn.

Li-ioniakkujen etuna on energiatiheys, minkä vuoksi VfB: t on suunnattu kiinteisiin sovelluksiin. Vfbs: llä ei kuitenkaan ole palovaaraa verrattuna verkkomittakaavan varastointiin tarkoitettuihin Li-ion-akkuihin. Li-ion-akut on sijoitettava kauemmas toisistaan tai niillä on oltava riittävä palonsammutus. Näin VFBs voidaan pakata tiukemmin kuin litium, joten jalanjälki grid-mittakaavassa toimintaa on vertailukelpoinen.

Invinity ilmoittaa myyvänsä akkujaan teollisuusmarkkinoilla samaan hintaan kuin Li-ion MWh. Invinityn VfB: n hyöty tulee tasoitetussa kustannuksessa ajan myötä, koska yksi laite voi tarjota vuosikymmenten palvelun. VFBs voi ladata ja purkaa useita täysiä syklejä päivittäin 20 vuoden ajan. Vaikka Li-ion-akulla voi saada tuhansia syklejä, hyötykäyttöön tai kaupalliseen tallennussovellukseen, jossa tarvitaan päivittäistä pyöräilyä, se ei välttämättä riitä antamaan Li-Ionille etua.

Invinityn ydinteknologia – VfB: n ytimessä oleva “solupino” – on kehitetty ja valmistettu Vancouverissa, Kanadassa. Yhtiöllä on Kiinassa myös toimittaja, joka tekee metallikuoria. Loppukokoonpano tehdään kuitenkin mahdollisimman lähellä projektien toimituspaikkaa asennusten koon vuoksi.

Invinityllä on kaupallisia sovelluksia VFBs: llä, joka on asennettu yli 40 kohteeseen ympäri Eurooppaa, Pohjois-Amerikkaa, Afrikkaa, Aasiaa ja Australaasiaa. Alla on 2 MWh: n projekti Kiinassa, joka on ollut toiminnassa kaksi vuotta.

2 MWh: n asennus Huanghe Hydro-tehtaalla Kiinassa.

Invinity Energy Systems.

kysyin, mitä Invinity tekee tässä tilassa eri tavalla kuin kilpailijat. Matt kertoi, että Invinityn lähestymistapa oli ottaa kemian perusteet ja toimittaa ne avaimet käteen-tuotteena. He luottivat suuren volyymin valmistukseen saadakseen hinnan alas ja saadakseen hyvän laadunvalvonnan. Jotkut VFB-valmistajat eivät voineet toimittaa edullisia tuotteita, koska ne eivät standardisoineet tuotantoa. Invinity on valmistanut vuodesta 2017 lähtien noin 250 moduulia, ja he rakentavat parhaillaan rakennuspaikkaa, joka on osa Britannian Energy Superhub Oxfordia, jossa on 162 moduulia.

V-virtausparistoilla on nykyisin kaupallisia sovelluksia. Painopiste on kaupallisissa / teollisissa sovelluksissa, jotka kompensoivat ruuhkahuippuja kausia, reilusti verkon mittakaavassa tuotantoa, ja myös itsenäisiä mikrogridejä, joissa yksilöt haluavat olla off-grid koko ajan tai sähkökatkojen aikana.

lopulta kysyin vanadiinin tarjonnasta. Vanadiini on maankuoren 13. runsain metallinen alkuaine. Se on runsaampaa kuin kupari. Lisäksi vanadiinin saanti akussa voidaan kierrättää käytännössä loputtomasti, kun vanadiini-ionit siirtyvät hapetustilojen välillä eivätkä tuhoudu tai hajoa. Sen lisäksi, että Vanadiinielektrolyytti on äärettömän uudelleenkäytettävä, invinityn VfB-tasapaino on tehty lähes kokonaan tavallisista materiaaleista, kuten teräksestä ja kotitalousmuoveista, jotka voidaan helposti kierrättää.

Yhdysvalloissa on suuret vanadiinivarat, tällä hetkellä 90% tarjonnasta menee teräksen valmistukseen. Kiinan kaltaiset terästuotantoalueet ovat tällä hetkellä vanadiinin suurimpia tuottajia.

lopuksi Matt myönsi, että Li-ion-akut ovat osoittaneet, että energian varastointi voi olla kannattavaa, ja vfbs on hyötynyt edistyksestä. Hän lisäsi, että Li-ion-akut ovat erinomaisia 2-4 tunnin energian varastointiin 50 kertaa vuodessa, mutta VFBs loistaa pitkäkestoisissa sovelluksissa, joissa energiaa tarvitaan joka päivä; esimerkiksi, kun yritetään saada aurinkoenergiaa kysyntään ympäri vuorokauden.

keskittyminen tietyn teknologian ympärille — erityisesti sellaisen Li-ion — akun ympärille, jota valmistetaan lähes yksinomaan offshore-verkkoon. Niin, VFBs tarjoavat monipuolistamista varastotilaa, sekä valmistuspaikka, ja suunnattu markkinoille, joka on ehkä paremmin sovi kuin Li-ion-akut.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.