De ce bateriile cu flux de vanadiu pot fi viitorul stocării energiei la scară utilitară

o baterie Invinity Energy Systems cu flux de vanadiu testată la energia regenerabilă Națională … Laborator (2019).

Invinity Energy Systems

la începutul acestui an, California Energy Commission (CEC) a publicat o solicitare de 20 de milioane de dolari pentru a finanța proiecte de cercetare pentru desfășurarea de stocare a energiei de lungă durată. Obiectivul a fost de a dezvolta o înțelegere clară a rolului pe care stocarea pe termen lung a energiei (10 ore sau mai mult) îl poate juca în îndeplinirea mandatelor statului de decarbonizare a sectorului de energie electrică până în 2045. Bateriile litiu-ion au fost excluse din solicitare.

CEC a selectat patru proiecte de stocare a energiei care încorporează Baterii cu flux de vanadiu (“VfB”) din America de Nord și din Marea Britanie Invinity Energy Systems plc. Cele patru site-uri sunt toate instalații comerciale sau industriale care doresc să se auto-genereze energie (cum ar fi energia solară) și, în unele cazuri, au capacitatea de a funcționa în afara rețelei. Domeniul total al Invinity este de 7,8 megawați-oră (MWh) de baterii în cele patru proiecte. O parte a obiectivului este de a putea scoate aceste instalații în afara rețelei pentru o perioadă lungă de timp, pentru a evita întreruperile alimentării cu energie electrică în timpul întreruperilor rețelei.

ce este un VFB și cum diferă de bateria litiu-ion mai omniprezentă? Pentru a răspunde la aceste întrebări și a afla mai multe despre Invinity Energy Systems, săptămâna aceasta am vorbit cu directorul comercial și co-fondatorul Invinity, Matt Harper și Joe Worthington, directorul de comunicații al companiei.

Matt este inginer mecanic prin instruire și a explicat că construiește tehnologie de energie curată de 25 de ani. În ultimii 15 ani, el a dezvoltat baterii de flux.

vanadiul este un element care poate exista în mod obișnuit în patru stări de oxidare diferite. Asta înseamnă doar că poate exista ca un ion cu sarcini diferite. De exemplu, un ion de vanadiu căruia îi lipsesc trei electroni ar avea o sarcină de V3+. Dacă adăugați un electron la acesta, acesta se transformă într-un ion V2+. Acest transfer de electroni înainte și înapoi este ceea ce face ca vfbs să se încarce și să se descarce, deoarece ionii de vanadiu din baterie se balansează de la V2+ la V5+.

aceasta diferă de bateriile litiu-ion prin faptul că de fiecare dată când litiul se încarcă și se descarcă, acesta acoperă și epuizează metalul litiu pe catod. Deși această reacție este aproape complet reversibilă, va duce la degradare după câteva mii de cicluri și performanța va scădea.

un VFB este format din două rezervoare de electrolit dizolvate în apă și separate de o membrană de schimb de protoni. Ambii electroliți sunt pe bază de vanadiu. Pe măsură ce bateriile sunt încărcate și descărcate, ionii de vanadiu sunt pur și simplu mutați între stările de oxidare. Potrivit lui Matt, acest lucru se poate face de zeci de mii de ori pe o perioadă de timp măsurată în decenii, fără degradarea capacității soluțiilor de vanadiu de a menține sarcina.

ei estimează că la fiecare 10-20 de ani, membrana pe care specia Ionică o traversează va necesita o înlocuire. Din nou, acest lucru este diferit de o baterie litiu-ion în care întreaga baterie ar trebui înlocuită. Ei au comparat acest lucru cu întreținerea unei mașini. Matt a indicat că au produse în domeniu care au făcut mai mult de 30 de ani de încărcare și descărcare cu bicicleta.

bateriile Li-ion au un avantaj în densitatea energiei, motiv pentru care VfB-urile sunt vizate pentru aplicații staționare. Cu toate acestea, în comparație cu bateriile Li-ion pentru stocarea la scară de rețea, nu există risc de incendiu cu VFBs. Bateriile Li-ion trebuie să fie distanțate mai departe sau să aibă suficientă stingere a incendiilor. Astfel, VfB-urile pot fi ambalate mai strâns decât litiul, astfel încât amprenta pentru funcționarea la scară de rețea este comparabilă.

în ceea ce privește costul, Invinity raportează că își vând bateriile la un preț în același stadion ca Li-ion pe MWh pentru piața industrială. Beneficiul VfB al Invinity vine în costul nivelat în timp, din cauza deceniilor de servicii pe care un singur dispozitiv le poate livra. VFBs poate încărca și descărca mai multe cicluri complete zilnic timp de 20 de ani. Chiar dacă puteți obține mii de cicluri cu o baterie Li-ion, pentru o aplicație de utilitate sau de stocare comercială în care este nevoie de ciclism zilnic, care poate să nu fie suficient pentru a oferi Li-ion avantajul.

tehnologia de bază a Invinity – “stiva de celule” din Centrul VFB – este dezvoltată și fabricată în Vancouver, Canada. Compania are, de asemenea, un furnizor în China care face carcase metalice. Cu toate acestea, asamblarea finală se face cât mai aproape posibil de locul în care sunt livrate proiectele datorită dimensiunii instalațiilor.

Invinity are aplicații comerciale ale VfB-urilor sale instalate la peste 40 de site-uri din Europa, America de Nord, Africa, Asia și Australasia. Mai jos este un proiect de 2 MWh în China care funcționează de doi ani.

2 Instalare MWh la Huanghe Hydro în China.

Sisteme De Energie Invinity.

am întrebat ce face Invinity diferit de concurenții din acest spațiu. Matt mi-a spus că abordarea pe care a luat-o Invinity a fost să ia Fundamentele chimiei și să le livreze ca produs la cheie. S-au bazat pe producția de volum mare pentru a reduce prețul și a obține un control bun al calității. Unii producători VFB nu au putut livra produse cu costuri reduse, deoarece nu au standardizat producția. Invinity a produs aproximativ 250 de module din 2017 și în prezent construiesc un site, parte a Superhubului energetic Oxford din Marea Britanie, care va avea 162 de module.

există în prezent aplicații comerciale ale bateriilor cu flux V. Accentul se pune pe aplicațiile comerciale / industriale care compensează perioadele tarifare de vârf, un pic echitabil în generarea la scară de rețea și, de asemenea, microgrilele independente în care indivizii doresc să fie în afara rețelei tot timpul sau în timpul întreruperilor de curent.

în cele din urmă, am întrebat despre aprovizionarea cu vanadiu. Am aflat că vanadiul este al 13-lea cel mai abundent element metalic din scoarța terestră. Este mai abundent decât cuprul. Mai mult, furnizarea de vanadiu în baterie poate fi reciclată practic la nesfârșit, deoarece ionii de vanadiu sunt deplasați între stările de oxidare și nu distruși sau degradați. Pe lângă faptul că electrolitul de vanadiu este infinit reutilizabil, echilibrul VfB al Invinity este realizat aproape în întregime din materiale obișnuite, cum ar fi oțelul și materialele plastice de uz casnic, care pot fi ușor reciclate.

există resurse mari de vanadiu în SUA în prezent, 90% din aprovizionare merge în fabricarea oțelului. Deci, regiunile producătoare de oțel precum China sunt în prezent cei mai mari producători de vanadiu.

în concluzie, Matt a recunoscut că bateriile Li-ion au dovedit că stocarea energiei poate fi profitabilă, iar VfB-urile au beneficiat de progres. El a adăugat că bateriile Li-ion sunt excelente pentru stocarea a 2-4 ore de energie de 50 de ori pe an, dar VfB-urile strălucesc în aplicații de lungă durată în care energia este necesară în fiecare zi; de exemplu, atunci când încercați să faceți energia solară disponibilă la cerere Non-Stop.

dar concentrarea în jurul unei tehnologii specifice-în special una precum bateria Li — ion care pentru stocarea în rețea este fabricată aproape exclusiv în larg-este o preocupare. Deci, VfB-urile oferă diversificare în spațiul de stocare, atât în locația de fabricație, cât și direcționate către o piață care se potrivește poate mai bine decât pentru bateriile Li-ion.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.