Dlaczego baterie z przepływem wanadu mogą być przyszłością magazynowania energii na skalę przemysłową

Invinity Energy Systems wanadowy akumulator przepływowy testowany w Krajowej energii odnawialnej … Laboratorium (2019).

Invinity Energy Systems

na początku tego roku Kalifornijska Komisja ds. energii (CEC) opublikowała zaproszenie w wysokości 20 milionów dolarów na sfinansowanie projektów badawczych dotyczących wdrożenia długoterminowego magazynowania energii. Celem było wypracowanie jasnego zrozumienia roli, jaką długoterminowe magazynowanie energii (10 godzin lub więcej) może odegrać w realizacji mandatu państwa w zakresie dekarbonizacji sektora energii elektrycznej do 2045 r. Baterie litowo-jonowe zostały wyłączone z nagabywania.

CEC wybrał cztery projekty magazynowania energii zawierające akumulatory przepływowe wanadu (“VfB”) z Ameryki Północnej i Invinity Energy Systems plc z siedzibą w Wielkiej Brytanii. Wszystkie cztery obiekty są obiektami komercyjnymi lub przemysłowymi, które chcą samodzielnie wytwarzać energię (np. energię słoneczną), a w niektórych przypadkach mają możliwość działania poza siecią. Całkowity zasięg Invinity wynosi 7,8 megawatogodzin (MWh) baterii w czterech projektach. Jednym z celów jest możliwość wyłączenia tych urządzeń z sieci na dłuższy okres czasu, aby uniknąć przerw w ich zasilaniu podczas awarii sieci.

czym jest VFB i czym różni się od bardziej wszechobecnego akumulatora litowo-jonowego? Aby odpowiedzieć na te pytania i dowiedzieć się więcej o systemach energetycznych Invinity, w tym tygodniu rozmawiałem z dyrektorem handlowym i współzałożycielem Invinity, Mattem Harperem i Joe Worthingtonem, dyrektorem ds. komunikacji firmy.

Matt z wykształcenia jest inżynierem mechanikiem i wyjaśnił, że od 25 lat buduje technologię czystej energii. Przez ostatnie 15 lat rozwijał akumulatory przepływowe.

wanad jest pierwiastkiem, który może Zwykle występować w czterech różnych stanach utleniania. Oznacza to, że może istnieć jako Jon o różnych ładunkach. Na przykład jon wanadu, w którym brakuje trzech elektronów, miałby ładunek V3+. Jeśli dodamy do niego elektron, przekształci się on w jon V2+. To przenoszenie elektronów tam iz powrotem sprawia, że vfbs ładuje i rozładowuje, ponieważ jony wanadu w akumulatorze wahają się od V2+ do V5+.

to różni się od akumulatorów litowo-jonowych tym, że za każdym razem, gdy lit ładuje i rozładowuje, poszycie i zubożenie metalu litowego na katodzie. Chociaż reakcja ta jest prawie całkowicie odwracalna, doprowadzi do degradacji po kilku tysiącach cykli i wydajność spadnie.

a VFB składa się z dwóch zbiorników elektrolitu rozpuszczonego w wodzie i oddzielonego membraną wymiany protonów. Oba elektrolity są oparte na wanadzie. Gdy baterie są ładowane i rozładowywane, jony wanadu są po prostu przemieszczane między Stanami utleniania. Według Matta można to zrobić dziesiątki tysięcy razy w okresie mierzonym w dziesięcioleciach, bez degradacji zdolności roztworów wanadu do utrzymywania ładunku.

szacują, że co 10-20 lat błona, przez którą krzyżują się gatunki jonowe, będzie wymagała wymiany. Ponownie, jest to w przeciwieństwie do akumulatora litowo-jonowego, w którym cała bateria musiałaby zostać wymieniona. Porównali to do konserwacji samochodu. Matt wskazał, że mają produkty w tej dziedzinie, które od ponad 30 lat ładują i rozładowują rowery.

akumulatory litowo-jonowe mają przewagę w gęstości energii, dlatego VfB są przeznaczone do zastosowań stacjonarnych. Jednak w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi do przechowywania w skali sieciowej, VfB nie stwarza zagrożenia pożarowego. Akumulatory litowo-jonowe muszą być oddalone od siebie dalej lub mieć wystarczające tłumienie ognia. W ten sposób VfB może być pakowany mocniej niż lit, więc ślad dla operacji w skali siatki jest porównywalny.

w odniesieniu do kosztów, Invinity informuje, że sprzedaje swoje baterie po cenie w tym samym przedziale cenowym, co Li-ion za MWh na rynku przemysłowym. Zaletą VFB Invinity jest wyrównany koszt w czasie ze względu na dziesięciolecia serwisowania, które może zapewnić jedno urządzenie. VfB może ładować i rozładowywać wiele pełnych cykli dziennie przez 20 lat. Nawet jeśli możesz uzyskać tysiące cykli z akumulatorem litowo-jonowym, w przypadku zastosowania w magazynach użyteczności publicznej lub komercyjnych, w których potrzebna jest codzienna jazda na rowerze, może to nie wystarczyć, aby zapewnić przewagę Li-ion.

podstawowa technologia Invinity – “stos komórek” będący rdzeniem VfB – została opracowana i wyprodukowana w Vancouver w Kanadzie. Firma ma również dostawcę w Chinach, który wykonuje obudowy metalowe. Jednak montaż końcowy odbywa się jak najbliżej miejsca, w którym realizowane są projekty ze względu na wielkość instalacji.

Invinity ma komercyjne zastosowania swoich VfB zainstalowanych w ponad 40 lokalizacjach w Europie, Ameryce Północnej, Afryce, Azji i Australazji. Poniżej znajduje się projekt 2 MWh w Chinach, który działa od dwóch lat.

2 Instalacja MWh w Huanghe Hydro w Chinach.

Invinity Energy Systems.

zapytałem co Invinity robi inaczej niż konkurenci w tej przestrzeni. Matt powiedział mi, że podejście invinity polegało na wzięciu podstaw chemii i dostarczeniu jej jako produktu “pod klucz”. Polegali na produkcji wielkoseryjnej, aby obniżyć cenę i uzyskać dobrą kontrolę jakości. Niektórzy producenci VFB nie byli w stanie dostarczyć taniego produktu, ponieważ nie znormalizowali produkcji. Invinity wyprodukowało około 250 modułów od 2017 roku, a obecnie buduje placówkę, część Energy Superhub Oxford w Wielkiej Brytanii, która będzie miała 162 Moduły.

obecnie istnieją komercyjne zastosowania baterii V flow. Nacisk kładziony jest na aplikacje komercyjne/przemysłowe, które kompensują okresy szczytowe taryf, sprawiedliwy bit w generowaniu w skali sieci, a także samodzielne mikrosieci, w których osoby chcą być poza siecią przez cały czas lub podczas przerwy w dostawie prądu.

w końcu zapytałem o dostawę wanadu. Dowiedziałem się, że wanad jest trzynastym najliczniejszym pierwiastkiem metalicznym w skorupie ziemskiej. Jest bardziej obfity niż miedź. Co więcej, dostawa wanadu w akumulatorze może być poddana recyklingowi praktycznie bez końca, ponieważ jony wanadu są przemieszczane między Stanami utleniania i nie są niszczone ani degradowane. Oprócz tego, że elektrolit wanadowy jest nieskończenie wielokrotnego użytku, równowaga VFB Invinity jest wykonana prawie w całości z popularnych materiałów, takich jak stal i domowe Tworzywa sztuczne, które można łatwo poddać recyklingowi.

w USA istnieją duże zasoby wanadu.obecnie 90% podaży trafia do produkcji stali. Tak więc regiony produkcji stali, takie jak Chiny, są obecnie największymi producentami wanadu.

Podsumowując, Matt przyznał, że akumulatory litowo-jonowe udowodniły, że magazynowanie energii może być opłacalne, a VfB skorzystało z postępu. Dodał, że akumulatory litowo-jonowe doskonale nadają się do przechowywania 2-4 godzin energii 50 razy w roku, ale VfB świecą w aplikacjach długotrwałych, w których energia jest potrzebna każdego dnia; na przykład, gdy próbujesz udostępnić energię słoneczną na żądanie przez całą dobę.

ale koncentracja wokół konkretnej technologii — zwłaszcza takiej, jak akumulator litowo-jonowy, który do przechowywania w sieci jest produkowany prawie wyłącznie na morzu — jest problemem. Tak więc VFBs oferuje dywersyfikację przestrzeni magazynowej, zarówno w miejscu produkcji, jak i na rynku, który może być lepiej dopasowany niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.