Ванадыевыя акісляльна-аднаўленчыя праточныя батарэі (VFB)з'яўляюцца новай тэхналогіяй захоўвання энергіі са значным патэнцыялам, асабліва ў маштабных, доўгатэрміновых умовах захоўвання. У адрозненне ад традыцыйныхакумулятарная батарэяУ VFB выкарыстоўваецца раствор ванадыевага электраліта як для станоўчага, так і для адмоўнага электродаў, што робіць іх унікальнымі па канструкцыі і прынцыпе працы.
Што такое ванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя?
Theванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя (VRB), таксама вядомая як ванадыевая праточная батарэя (VFB) або ванадыевая акісляльна-аднаўленчая праточная батарэя (VRFB), — гэта тып акумулятарнай праточнай батарэі.
Для захоўвання і вызвалення электрычнай энергіі ў ім выкарыстоўваюцца іоны ванадыя ў розных ступенях акіслення. У адрозненне ад звычайных акумулятараў, вярчападобныя акумулятары (VRFB) захоўваюць энергію ў вадкіх электралітах, якія цыркулююць па сістэме, а не ў цвёрдых электродах. Такая канструкцыя дазваляе маштабаваць і гнутка ствараць...рашэнні для захоўвання энергіі.
Асноўныя кампаненты ванадыевай акісляльна-аднаўленчай батарэі
| Ключавы кампанент | Апісанне |
| Электраліты | - VRFB выкарыстоўвае два вадкія электраліты, якія звычайна ўтрымліваюць ванадый у розных ступенях акіслення (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ і V⁵⁺). |
| Электроды | - Два электроды (звычайна вугляродныя або падобныя матэрыялы) спрыяюць акісляльна-аднаўленчым рэакцыям (аднаўленню і акісленню) для вызвалення або назапашвання энергіі. |
| Мембрана | - Пратонная праводная мембрана (часта вырабленая з Nafion) падзяляе два растворы электраліта, дазваляючы іённаму патоку паміж двума бакамі падчас цыклу зарадкі/разрадкі. |
| Помпы і сістэма патоку | - Гэтыя кампаненты цыркулююць электраліты праз электрахімічную ячэйку, забяспечваючы бесперапынны паток іонаў ванадыя для працэсу пераўтварэння энергіі. |
Як працуе ванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя?
- 1. Цыкл разрадкі
- Падчас разраду іоны ванадыя ў станоўчых і адмоўных растворах электралітаў падвяргаюцца рэакцыям акіслення і аднаўлення на электродах, вызваляючы электрычную энергію.
- 2. Цыкл зарадкі
- Падчас зарадкі энергія назапашваецца шляхам адваротных рэакцый акіслення і аднаўлення, вяртаючы іоны ванадыя ў іх зыходныя станы акіслення. Гэты працэс прадугледжвае падачу знешняга току на сістэму.
- 3. Патокі электралітаў
- Ключавой характарыстыкай праточных акумулятараў з'яўляецца выкарыстанне вадкіх электралітаў, якія перапампоўваюцца праз сістэму, што дазваляе лёгка павялічыць ёмістасць акумулятара, проста павялічыўшы памер рэзервуараў для захоўвання электраліта.
Перавагі ванадыевых акісляльна-аднаўленчых батарэй
- √ Маштабаванасць
Павялічваючы памер рэзервуараў для электраліта, VRFB можна лёгка маштабаваць, што робіць іх ідэальнымі для маштабных прымяненняў захоўвання энергіі, такіх як балансаванне сеткі і захоўванне аднаўляльнай энергіі. - √ Доўгі тэрмін службы
Ванадый не дэградуе падчас цыклічнай зарадкі і разрадкі (таму што для яго вырабу выкарыстоўваецца адзін і той жа матэрыял як для станоўчых, так і для адмоўных электралітаў), што забяспечвае больш працяглы тэрмін службы VRFB у параўнанні з акумулятарамі іншых хімічных тыпаў.
Кампанія Naturgy разгарнула гэтую ванадыевую праточную батарэю ў Саморы, Іспанія.
- √Бяспека
Вадкія акумулятары (VRFB) адносна бяспечныя, бо іх электраліты не гаручыя і не таксічныя. Вадкая форма таксама зніжае рызыку цеплавога разгону, які можа выклікаць праблемы ў некаторых іншых тыпах акумулятараў. - √ Эфектыўнасць
ККД VRFB (працэнт энергіі, якая рэкуперуецца падчас разраду) можа складаць ад 65% да 85% у залежнасці ад канструкцыі і ўмоў эксплуатацыі. -
√ Раздзяленне энергіі і магутнасці
VRFB могуць незалежна маштабаваць энергетычныя (памер электралітных рэзервуараў) і магутнасныя (памер электрахімічнай ячэйкі) кампаненты, што дае ім гнуткасць для розных ужыванняў.
Прымяненне ванадыевых акісляльна-аднаўленчых батарэй
Кантэйнерная ванадыевая праточная батарэя магутнасцю 1 МВт/4 МВт·г, якая належыцьAvista Utilities, выраблена кампаніяй UniEnergy Technologies.
- ⭐Сеткавае захоўванне:Вертыкальныя рэзервуары з высокім разрозненнем асабліва карысныя для захоўвання лішку энергіі з аднаўляльных крыніц, такіх як вецер і сонца, забяспечваючы буфер для згладжвання перарывістасці гэтых крыніц энергіі.
- ⭐Інтэграцыя аднаўляльных крыніц энергіі:Яны могуць назапашваць энергію, калі попыт нізкі, і вызваляць яе ў гадзіны пікавага попыту.
- ⭐Рэзервовае харчаванне:Рэзервовыя сістэмы электразабеспячэння VRFB таксама можна выкарыстоўваць у якасці рэзервовых сістэм электразабеспячэння ў крытычна важнай інфраструктуры.
Ванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя супраць літый-іённай батарэі
| Асаблівасць | Ванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя (VFB) | |
| Бяспека | Па сутнасці бяспечнейшы дзякуючы водным растворам электралітаў, адсутнасці цеплавога выкіду, пажараў або выбухаў. | Можа ствараць рызыку для бяспекі, у тым ліку цеплавы ўцёкі, пажары або выбухі пры пашкоджанні або перагрэве. |
| Маштабаванасць | Лёгка маштабуецца, што дазваляе модульнае пашырэнне, прыдатнае для вялікіх сховішчаў (сотні МВт·г). | Менш маштабуемы; звычайна выкарыстоўваецца ў адзінках фіксаванага памеру, хоць для некаторых прыкладанняў можа маштабавацца. |
| Пачатковы кошт | Больш высокія першапачатковыя інвестыцыі ў параўнанні з літый-іённымі акумулятарамі. | Больш нізкія першапачатковыя выдаткі ў параўнанні з VFB. |
| Шчыльнасць энергіі | Нізкая шчыльнасць энергіі (12-40 Вт·г/кг), што робіць іх непрыдатнымі для мабільных прылад, такіх як электрамабілі. | Больш высокая шчыльнасць энергіі (80-300 Вт·г/кг), ідэальна падыходзіць для мабільных прылад, такіх як электрамабілі (EV). |
| Эфектыўнасць пераўтварэння энергіі | Ніжэйшая эфектыўнасць (70-75%) у параўнанні з літый-іённымі акумулятарамі. | Больш высокая эфектыўнасць (90%) дзякуючы больш эфектыўным цыклам зарадкі/разрадкі. |
| Жыццёвы цыкл | Вельмі працяглы тэрмін службы (>10 000 цыклаў, прычым некаторыя перавышаюць 20 000 цыклаў). | Меншы тэрмін службы (звычайна 1000-3000 цыклаў, у залежнасці ад тыпу батарэі і выкарыстання). |
| Выдаткі на працягу ўсяго жыцця | Больш нізкі кошт за ват-гадзіну (Вт·г) на працягу ўсяго тэрміну службы. Больш экалагічна чыстыя дзякуючы перапрацоўваемым ванадыевым электралітам. | Больш высокі кошт на ват-гадзіну на працягу ўсяго тэрміну службы з-за меншага тэрміну службы і дэградацыі з цягам часу. |
| Кошт за Вт⋅г | У цяперашні час каля 0,30–0,40 долараў за Вт·г, што больш эканамічна эфектыўна для доўгатэрміновага захоўвання энергіі. | Звычайна 0,50 долара за Вт·г, больш высокі кошт для доўгатэрміновага захоўвання з-за карацейшага цыклу і больш хуткай дэградацыі. |
▲Ванадыевыя акісляльна-аднаўленчыя праточныя батарэі (VFB) больш падыходзяць для маштабных, працяглых прымяненняў захоўвання энергіі з-за іх бяспекі, маштабаванасці, працяглага тэрміну службы і эканамічнай эфектыўнасці ў доўгатэрміновай перспектыве. Аднак іх нізкая шчыльнасць энергіі і высокі пачатковы кошт робяць іх непрыдатнымі для такіх ужыванняў, як электрамабілі.
▲ Літый-іённыя акумулятары (Li-ion)часцей выкарыстоўваюцца для партатыўных прылад, такіх як электрамабілі, з-за іх больш высокай шчыльнасці энергіі, але яны маюць рызыкі для бяспекі, карацейшы тэрмін службы і больш высокія доўгатэрміновыя выдаткі ў параўнанні з VFB.
Топ-10 кампаній па вытворчасці ванадыевых акумулятараў
Некалькі кампаній і арганізацый па ўсім свеце працуюць над распрацоўкай і камерцыялізацыяй ванадыевых акісляльна-аднаўленчых праточных акумулятараў (VRFB), з акцэнтам на...рашэнні для захоўвання энергіі ў вялікіх маштабахСярод ключавых гульцоў на рынку VRFB — як вядомыя кампаніі, так і стартапы, якія спецыялізуюцца на гэтай тэхналогіі.
1. RedT Energy (цяпер Invinity Energy Systems)
- Месцазнаходжанне: Вялікабрытанія
- Агляд: RedT Energy аб'ядналася з HydroStar, каб стварыць Invinity Energy Systems. Яны спецыялізуюцца на рашэннях для доўгатэрміновага захоўвання энергіі на аснове тэхналогіі VRFB. Іх прадукцыя прызначана для прамысловых і маштабных сетак прымянення ў галіне захоўвання энергіі.
2. VRB Energy
- Месцазнаходжанне: Кітай / Канада
- Агляд:VRB Energy з'яўляецца даччынай кампаніяй Кітайскай дзяржаўнай электрасеткавай карпарацыі і спецыялізуецца на распрацоўцы і камерцыялізацыі VRFB. Яны прапануюць маштабныя рашэнні для захоўвання энергіі і асабліва актыўна працуюць як на кітайскім, так і на міжнародным рынках.
3. SUmitomo Electric Industries
- Месцазнаходжанне: Японія
- Агляд: Кампанія Sumitomo адыграла значную ролю ў распрацоўцы тэхналогіі ванадыевых акісляльна-аднаўленчых акумулятараў. Кампанія распрацавала ўласныя сістэмы VRFB і ўкараніла іх у розныя праекты па захоўванні энергіі, асабліва на японскім рынку.
- Месцазнаходжанне: Злучаныя Штаты
- Агляд:Кампанія Imergi Power Systems спецыялізуецца на распрацоўцы праточных акумулятараў на аснове ванадыя для захоўвання энергіі маштабу сеткі. Кампанія сканцэнтравана на інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як сонечная і ветравая, з назапашваннем энергіі.
5. Сівенс
- Месцазнаходжанне:Францыя
- Агляд: Sivens — французская кампанія, якая займаецца вытворчасцю сістэм VRFB для захоўвання энергіі. Яны спецыялізуюцца на распрацоўцы эканамічна эфектыўных і даўгавечных рашэнняў для захоўвання энергіі як для камерцыйных, так і для прамысловых мэтаў.
- Месцазнаходжанне:Канада
- Агляд: VanadiumCorp Resource Inc. — канадская горназдабыўная і тэхналагічная кампанія, якая спецыялізуецца на здабычы ванадыя і распрацоўцы тэхналогіі VRFB. Кампанія працуе над павышэннем эфектыўнасці здабычы ванадыя і распрацоўкай новых ужыванняў для VRFB.
7. Сістэмы захоўвання энергіі (ESS, Inc.)
- Месцазнаходжанне:Злучаныя Штаты
- Агляд:ESS Inc. — гэта кампанія, якая спецыялізуецца на рашэннях для доўгатэрміновага захоўвання энергіі з выкарыстаннем тэхналогіі праточных акумулятараў жалеза, падобнай да VRFB, але ў якой замест ванадыя выкарыстоўваецца жалеза. Яны прапануюць маштабныя рашэнні для захоўвання энергіі, але іх праца з'яўляецца часткай расце рынку праточных акумулятараў.
8. Сістэмы захоўвання энергіі CellCube
- Месцазнаходжанне:Аўстрыя / Канада
- Агляд: CellCube, даччыная кампанія Gildemeister Energy Storage, спецыялізуецца на вытворчасці і ўкараненні ванадыевых акісляльна-аднаўленчых акумулятараў для захоўвання энергіі маштабу сеткі. Кампанія асабліва ўдзельнічае ў буйных праектах захоўвання энергіі ў Еўропе і Паўночнай Амерыцы.
9. Рашэнні ў галіне аднаўляльных крыніц энергіі (RES Group)
- Месцазнаходжанне: Вялікабрытанія
- Агляд:RES Group, буйны сусветны гулец у галіне аднаўляльных крыніц энергіі, працуе над інтэграцыяй ванадыевых праточных акумулятараў у энергетычныя сістэмы ў рамках сваёй мэты па распрацоўцы ўстойлівых, маштабных рашэнняў для захоўвання энергіі з аднаўляльных крыніц энергіі.
10.Пу Нэн (PNT)
- Месцазнаходжанне:Кітай
- Агляд: Pu Neng (PNT) — кітайская кампанія, якая распрацоўвае і вырабляе ванадыевыя акісляльна-аднаўленчыя акумулятары для малых і буйных сістэм захоўвання энергіі. Яны спецыялізуюцца на інтэграцыі вярчальных акумулятараў (VRFB) у сістэмы аднаўляльных крыніц энергіі.
Праблемы і будучыя перспектывы
Нягледзячы на шматабяцальныя перавагі ванадыевых акісляльна-аднаўленчых акумулятараў, ёсць некаторыя праблемы, якія неабходна вырашыць:
- ●Кошт ванадыевай акісляльна-аднаўленчай батарэі:Кошт ванадыю і інфраструктуры, неабходнай для буйных сістэм з выкарыстаннем велізарных адтулін, можа быць адносна высокім. Аднак па меры ўдасканалення тэхналогіі і павелічэння маштабаў вытворчасці ванадыю чакаецца зніжэнне выдаткаў.
- ●Шчыльнасць энергіі:Нягледзячы на выдатныя магчымасці працяглай працы, шчыльнасць энергіі (колькасць энергіі, якая захоўваецца на адзінку аб'ёму або вагі) ніжэйшая, чым у літый-іённых або цвёрдацельных акумулятараў. Гэта можа зрабіць іх менш прыдатнымі для прымянення, дзе прастора і вага маюць вырашальнае значэнне.
- ●Эфектыўнасць: Эфектыўнасць частасных пераўтваральнікаў, хоць і высокая, усё ж крыху ніжэйшая, чым у літый-іённых акумулятараў. Аднак чакаецца, што ўдасканаленне матэрыялаў і канструкцыі з часам павысіць эфектыўнасць.
Выснова
Ванадыевая акісляльна-аднаўленчая батарэя — гэта інавацыйнае і перспектыўнае рашэнне для захоўвання энергіі, якое можа рэвалюцыянізаваць маштабныя сістэмы захоўвання энергіі. Яе маштабаванасць, працяглы тэрмін службы, бяспека і экалагічна чыстая канструкцыя робяць яе прывабным варыянтам для захоўвання энергіі ў сетцы, інтэграцыі аднаўляльных крыніц энергіі і іншых маштабных прымяненняў захоўвання энергіі. Па меры развіцця тэхналогіі і зніжэння выдаткаў, варадыевыя акісляльна-аднаўленчыя батарэі могуць адыграць ключавую ролю ў будучыні...устойлівае захоўванне энергіі, што дапамагае стварыць больш устойлівую і надзейную энергасетку.
Час публікацыі: 07 студзеня 2025 г.