Hvorfor Vanadiumstrømsbatterier kan være fremtiden for energilagring i Forsyningsskala

et Invinity Energy Systems vanadium strømningsbatteri testes på National vedvarende energi … Laboratorium (2019).

Invinity Energy Systems

tidligere i år offentliggjorde California Energy Commission (CEC) en opfordring på 20 millioner dollars til at finansiere forskningsprojekter til implementering af langvarig energilagring. Målet var at udvikle en klar forståelse af den rolle, som langvarig energilagring (10 timer eller derover) kan spille for at hjælpe med at opfylde statens mandater om at dekarbonisere elsektoren inden 2045. Lithium-ion-batterier blev udelukket fra anmodningen.

CEC valgte fire energilagringsprojekter med vanadiumstrømsbatterier (“VFBs”) fra Nordamerika og UK-baserede Invinity Energy Systems plc. De fire steder er alle kommercielle eller industrielle faciliteter, der ønsker at selv generere strøm (som sol) og i nogle tilfælde har evnen til at drive off-grid. Invinitys samlede omfang er 7,8 megavattimer (Mvh) af batterier på tværs af de fire projekter. En del af målet er at være i stand til at tage disse faciliteter off-grid i en længere periode for at undgå afbrydelser i deres strømforsyning under netafbrydelser.

Hvad er en VFB, og hvordan adskiller den sig fra det mere allestedsnærværende lithium-ion-batteri? For at besvare disse spørgsmål og lære mere om Invinity Energy Systems talte jeg i denne uge med Invinity ‘ s Chief Commercial Officer og medstifter, Matt Harper og Joe Værdington, virksomhedens kommunikationsdirektør.

Matt er maskiningeniør ved uddannelse, og han forklarede, at han har bygget ren energiteknologi i 25 år. I de sidste 15 år har han udviklet strømningsbatterier.

Vanadium er et element, der almindeligvis kan eksistere i fire forskellige iltningstilstande. Det betyder bare, at det kan eksistere som en ion med forskellige ladninger. For eksempel ville en vanadiumion, der mangler tre elektroner, have en ladning på V3+. Hvis du tilføjer en elektron til den, konverteres den til en V2+ ion. Denne overførsel af elektroner frem og tilbage er det, der får VFBs til at oplade og aflade, da vanadiumionerne i batteriet svinger fra V2+ til V5+.

dette adskiller sig fra lithium-ion-batterier ved, at hver gang lithium oplades og aflades, er det plettering og udtømning af lithiummetal på katoden. Selvom denne reaktion næsten er fuldstændig reversibel, vil den føre til nedbrydning efter et par tusinde cyklusser, og ydeevnen vil falde.

en VFB består af to tanke elektrolyt opløst i vand og adskilt af en protonbytningsmembran. Begge elektrolytter er vanadiumbaserede. Da batterierne oplades og aflades, flyttes vanadiumioner simpelthen mellem iltningstilstande. Ifølge Matt kan dette gøres titusinder af gange over en tidsperiode målt i årtier uden forringelse af vanadiumopløsningernes evne til at holde opladning.

de estimerer, at membranen, som den ioniske Art krydser over, hvert 10-20 år kræver en udskiftning. Igen er dette i modsætning til et lithium-ion-batteri, hvor hele batteriet skal udskiftes. De sammenlignede dette med vedligeholdelse på en bil. Matt angav, at de har produkter i marken, der har gjort mere end 30 års opladning og afladning af cykling.

Li-ion-batterier har en fordel i energitæthed, hvorfor VfB ‘ er målrettes mod stationære applikationer. Sammenlignet med Li-ion-batterier til opbevaring af netskala er der imidlertid ingen brandrisiko med VFBs. Li-ion-batterier skal være adskilt længere fra hinanden eller have tilstrækkelig brandbekæmpelse. Således kan VfB ‘ er pakkes strammere end lithium, så fodaftrykket til drift i netskala er sammenligneligt.

med hensyn til omkostningerne rapporterer Invinity, at de sælger deres batterier til en pris i samme ballpark som Li-ion pr. Fordelen ved Invinity ‘ s VFB kommer i de niveauerede omkostninger over tid på grund af årtiers service, som en enkelt enhed kan levere. VFBs kan oplade og aflade flere fulde cyklusser dagligt i 20 år. Selvom du kan få tusindvis af cykler med en Li-ion batteri, for et hjælpeprogram eller kommerciel opbevaring program, hvor daglig cykling er nødvendig, som måske ikke er nok til at give Li-ion den fordel.

Invinity ‘s kerneteknologi – “cellestakken” i kernen af VFB – er udviklet og fremstillet i Vancouver, Canada. Virksomheden har også en leverandør i Kina, der gør metal kabinetter. Den endelige samling udføres dog så tæt som muligt på, hvor projekter leveres på grund af installationens størrelse.

Invinity har kommercielle anvendelser af sine VfB ‘ er installeret på mere end 40 steder i Europa, Nordamerika, Afrika, Asien og Australasien. Nedenfor er et 2 MH-projekt i Kina, der har været i drift i to år.

2 installation på Huanghe Hydro i Kina.

Invinity Energisystemer.

jeg spurgte, hvad Invinity gør anderledes end konkurrenter i dette rum. Matt fortalte mig, at den tilgang, som Invinity tog, var at tage de grundlæggende elementer i Kemi og levere dem som et nøglefærdigt produkt. De stolede på højvolumenproduktion for at få prisen ned og få god kvalitetskontrol. Nogle VfB-producenter kunne ikke levere billige produkter, fordi de ikke standardiserede produktionen. Invinity har produceret omkring 250 moduler siden 2017, og de bygger i øjeblikket et sted, der er en del af Energy Superhub i Storbritannien, der vil have 162 moduler.

der er i øjeblikket kommercielle anvendelser af V-strømningsbatterier. Fokus er på kommercielle / industrielle applikationer, der modregner spidsbelastningsperioder, en rimelig smule i netskala generation og også selvstændige microgrids, hvor enkeltpersoner ønsker at være off-grid hele tiden eller under strømafbrydelser.

endelig spurgte jeg om forsyningen af vanadium. Jeg lærte, at vanadium er det 13.mest rigelige metalliske element i jordskorpen. Det er mere rigeligt end kobber. Desuden kan tilførslen af vanadium i batteriet genanvendes næsten uendeligt, da vanadiumionerne flyttes mellem iltningstilstande og ikke ødelægges eller nedbrydes. Ud over at vanadiumelektrolytten er uendeligt genanvendelig, er balancen i Invinity ‘ s VFB lavet næsten udelukkende af almindelige materialer, som stål og husholdningsplast, der let kan genbruges.

der er store vanadiumressourcer i USA på nuværende tidspunkt går 90% af forsyningen til stålfremstilling. Så stålproducerende regioner som Kina er i øjeblikket de største producenter af vanadium.

afslutningsvis erkendte Matt, at Li-ion-batterier har bevist, at energilagring kan være rentabel, og VFBs har draget fordel af fremskridtene. Han tilføjede, at Li-ion-batterier er gode til opbevaring af 2-4 timers Energi 50 gange om året, men VfB ‘ er skinner i langvarige applikationer, hvor der kræves energi hver dag; for eksempel når man prøver at gøre solenergi tilgængelig efter behov døgnet rundt.

men koncentration omkring en bestemt teknologi — især en som Li-ion — batteriet, der til netopbevaring fremstilles næsten udelukkende offshore-er et problem. Så VfB ‘ er tilbyder diversificering i lagerpladsen, både på fremstillingsstedet og rettet mod et marked, der måske passer bedre end for Li-ion-batterier.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.