Baterías de flujo redox de vanadio (VFB)Son una tecnología emergente de almacenamiento de energía con un potencial significativo, especialmente en aplicaciones de almacenamiento a gran escala y de larga duración. A diferencia de las convencionalesalmacenamiento de batería recargableLos VFB utilizan una solución de electrolito de vanadio tanto para los electrodos positivos como negativos, lo que los hace únicos en diseño y funcionamiento.
¿Qué es la batería de flujo redox de vanadio?
Elbatería redox de vanadio (VRB), también conocida como batería de flujo de vanadio (VFB) o batería de flujo redox de vanadio (VRFB), es un tipo de batería de flujo recargable.
Utiliza iones de vanadio en diversos estados de oxidación para almacenar y liberar energía eléctrica. A diferencia de las baterías convencionales, las VRFB almacenan energía en electrolitos líquidos que circulan por el sistema, en lugar de electrodos sólidos. Este diseño permite una escalabilidad y flexibilidad.soluciones de almacenamiento de energía.
Componentes clave de una batería de flujo redox de vanadio
| Componente clave | Descripción |
| electrolitos | - VRFB utiliza dos electrolitos líquidos, que normalmente contienen vanadio en diferentes estados de oxidación (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ y V⁵⁺). |
| Electrodos | - Dos electrodos (generalmente de carbono o materiales similares) facilitan las reacciones redox (reducción y oxidación) para liberar o almacenar energía. |
| Membrana | - Una membrana conductora de protones (a menudo hecha de Nafion) separa las dos soluciones electrolíticas, lo que permite el flujo de iones entre los dos lados durante el ciclo de carga/descarga. |
| Bombas y sistema de flujo | - Estos componentes hacen circular los electrolitos a través de la celda electroquímica, asegurando un flujo continuo de iones de vanadio para el proceso de conversión de energía. |
¿Cómo funciona una batería de flujo redox de vanadio?
- 1. Ciclo de descarga
- Durante la descarga, los iones de vanadio en las soluciones electrolíticas positivas y negativas experimentan reacciones de oxidación y reducción en los electrodos, liberando energía eléctrica.
- 2. Ciclo de carga
- Durante la carga, la energía se almacena invirtiendo las reacciones de oxidación y reducción, devolviendo los iones de vanadio a sus estados de oxidación originales. Este proceso implica la aplicación de una corriente externa al sistema.
- 3. Electrolitos que fluyen
- La característica clave de las baterías de flujo es el uso de electrolitos líquidos que se bombean a través del sistema, lo que permite aumentar fácilmente la capacidad de la batería simplemente ampliando el tamaño de los tanques de almacenamiento de electrolitos.
Ventajas de las baterías de flujo redox de vanadio
- √ Escalabilidad
Los VRFB se pueden ampliar fácilmente incrementando el tamaño de los tanques de electrolitos, lo que los hace ideales para aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala, como el equilibrio de la red y el almacenamiento de energía renovable. - √ Ciclo de vida largo
El vanadio no se degrada durante el ciclo (porque utiliza el mismo material para los electrolitos positivos y negativos), lo que le otorga a las VRFB una vida útil más larga en comparación con otras químicas de batería.
Naturgy implementó esta batería de flujo de vanadio en Zamora, España.
- √Seguridad
Las baterías VRFB son relativamente seguras porque sus electrolitos no son inflamables ni tóxicos. Su presentación líquida también reduce el riesgo de fugas térmicas, que puede ser un problema en otros tipos de baterías. - √ Eficiencia
Los VRFB pueden tener eficiencias de ida y vuelta (el porcentaje de energía recuperada durante la descarga) que van del 65% al 85%, dependiendo del diseño y las condiciones de operación. -
√ Desacoplamiento de energía y potencia
Los VRFB pueden escalar independientemente los componentes de energía (tamaño de los tanques de electrolitos) y potencia (tamaño de la celda electroquímica), lo que les brinda flexibilidad para diferentes aplicaciones.
Aplicaciones de las baterías de flujo redox de vanadio
La batería de flujo de vanadio en contenedor de 1 MW y 4 MWh, propiedad deAvista Utilities y fabricado por UniEnergy Technologies.
- ⭐Almacenamiento en red:Los VRFB son particularmente útiles para almacenar el exceso de energía proveniente de fuentes renovables como la eólica y la solar, proporcionando un amortiguador para suavizar la intermitencia de estas fuentes de energía.
- ⭐Integración de energías renovables:Pueden almacenar energía cuando la demanda es baja y liberarla durante las horas de máxima demanda.
- ⭐Energía de respaldo:Los VRFB también se pueden utilizar para sistemas de energía de respaldo en infraestructuras críticas.
Batería de flujo redox de vanadio vs. batería de iones de litio
| Característica | Batería de flujo redox de vanadio (VFB) | |
| Seguridad | Intrínsecamente más seguro debido a las soluciones electrolíticas acuosas, sin fugas térmicas, incendios ni explosiones. | Puede presentar riesgos de seguridad, incluidos descontrol térmico, incendios o explosiones si se daña o se sobrecalienta. |
| Escalabilidad | Fácilmente escalable, lo que permite una expansión modular adecuada para grandes instalaciones de almacenamiento (cientos de MWh). | Menos escalable; normalmente se utiliza en unidades de tamaño fijo, aunque se puede escalar para algunas aplicaciones. |
| Costo inicial | Mayor inversión inicial en comparación con las baterías de iones de litio. | Costo inicial más bajo en comparación con los VFB. |
| Densidad de energía | Menor densidad energética (12-40 Wh/kg), lo que los hace inadecuados para aplicaciones móviles como los vehículos eléctricos. | Mayor densidad energética (80-300 Wh/kg), ideal para aplicaciones móviles como vehículos eléctricos (EV). |
| Eficiencia de conversión de energía | Menor eficiencia (70-75%) en comparación con las baterías de iones de litio. | Mayor eficiencia (90%) debido a ciclos de carga/descarga más eficientes. |
| Ciclo de vida | Ciclo de vida extremadamente largo (>10.000 ciclos, algunos superan los 20.000 ciclos). | Ciclo de vida más corto (generalmente entre 1000 y 3000 ciclos, según el tipo de batería y el uso). |
| Costos de por vida | Menor costo por vatio-hora (Wh) durante todo su ciclo de vida. Más ecológico gracias a sus electrolitos de vanadio reciclables. | Mayor costo de vida útil por vatio-hora debido a un ciclo de vida más corto y a la degradación con el tiempo. |
| Costo por Wh | Actualmente, el precio ronda los 0,30-0,40 dólares por Wh, lo que resulta más rentable para el almacenamiento de energía a largo plazo. | Generalmente, cuesta 0,50 dólares por Wh; el costo es mayor para el almacenamiento a largo plazo debido a un ciclo de vida más corto y una degradación más rápida. |
▲Baterías de flujo redox de vanadio (VFB) Son más adecuados para aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala y de larga duración debido a su seguridad, escalabilidad, larga vida útil y rentabilidad a largo plazo. Sin embargo, su baja densidad energética y su elevado coste inicial los hacen inadecuados para aplicaciones como los vehículos eléctricos.
▲ Baterías de iones de litio (Li-ion)Se utilizan más ampliamente para aplicaciones portátiles como vehículos eléctricos debido a su mayor densidad energética, pero conllevan riesgos de seguridad, un ciclo de vida más corto y costos a largo plazo más altos en comparación con los VFB.
Las 10 principales empresas de baterías de flujo de vanadio
Hay varias empresas y organizaciones en todo el mundo que trabajan en el desarrollo y comercialización de baterías de flujo redox de vanadio (VRFB), con un enfoque ensoluciones de almacenamiento de energía a gran escalaAlgunos actores clave en el mercado de VRFB incluyen tanto empresas establecidas como startups especializadas en esta tecnología.
1. RedT Energy (ahora Invinity Energy Systems)
- Ubicación: Reino Unido
- Descripción general: RedT Energy se fusionó con HydroStar para formar Invinity Energy Systems. Se especializa en soluciones de almacenamiento de energía de larga duración basadas en tecnología VRFB. Sus productos están destinados a aplicaciones de almacenamiento de energía industriales y a escala de red.
2. VRB Energía
- Ubicación: China/Canadá
- Descripción general:VRB Energy es una filial de la Corporación Estatal de Red Eléctrica de China y se centra en el desarrollo y la comercialización de baterías VRFB. Ofrece soluciones de almacenamiento de energía a gran escala y tiene una presencia activa tanto en China como en los mercados internacionales.
3. SIndustrias eléctricas umitomo
- Ubicación: Japón
- Descripción general: Sumitomo ha sido un actor clave en el desarrollo de la tecnología de baterías de flujo redox de vanadio. La compañía ha desarrollado sus propios sistemas VRFB y los ha implementado en diversos proyectos de almacenamiento de energía, especialmente en el mercado japonés.
- Ubicación: Estados Unidos
- Descripción general:Imergy Power Systems se especializa en el desarrollo de baterías de flujo de vanadio para el almacenamiento de energía a escala de red. La empresa se centra en la integración de fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, con el almacenamiento de energía.
5. Sivens
- Ubicación:Francia
- Descripción general: Sivens es una empresa francesa dedicada a la producción de sistemas VRFB para el almacenamiento de energía. Se centra en el desarrollo de soluciones de almacenamiento de energía rentables y duraderas para aplicaciones comerciales e industriales.
- Ubicación:Canadá
- Descripción general: VanadiumCorp Resource Inc. es una empresa canadiense de minería y tecnología dedicada a la extracción de vanadio y al desarrollo de tecnología VRFB. La empresa trabaja para mejorar la eficiencia de la extracción de vanadio y desarrollar nuevas aplicaciones para las VRFB.
7. Sistemas de almacenamiento de energía (ESS, Inc.)
- Ubicación:Estados Unidos
- Descripción general:ESS Inc. es una empresa especializada en soluciones de almacenamiento de energía de larga duración que utilizan tecnología de baterías de flujo de hierro, similar a la VRFB, pero que utiliza hierro en lugar de vanadio. Ofrecen soluciones de almacenamiento de energía a gran escala, pero su trabajo se enmarca en el creciente mercado de las baterías de flujo.
8. Sistemas de almacenamiento de energía CellCube
- Ubicación:Austria / Canadá
- Descripción general: CellCube, filial de Gildemeister Energy Storage, se centra en la fabricación y el despliegue de baterías de flujo redox de vanadio para el almacenamiento a escala de red. La empresa participa especialmente en proyectos de almacenamiento de energía a gran escala en Europa y Norteamérica.
9. Soluciones de Energía Renovable (Grupo RES)
- Ubicación: Reino Unido
- Descripción general:RES Group, un importante actor mundial en el ámbito de las energías renovables, está trabajando en la integración de baterías de flujo de vanadio en los sistemas energéticos como parte de su objetivo de desarrollar soluciones de almacenamiento de energía sostenibles y a gran escala para las energías renovables.
- Ubicación:Porcelana
- Descripción general: Pu Neng (PNT) es una empresa china que desarrolla y fabrica baterías de flujo redox de vanadio para soluciones de almacenamiento de energía a pequeña y gran escala. Se centra en la integración de baterías VRFB en sistemas de energía renovable.
Desafíos y perspectivas futuras
Si bien las baterías de flujo redox de vanadio ofrecen ventajas prometedoras, existen algunos desafíos que deben abordarse:
- ●Precio de la batería de flujo redox de vanadio:El costo del vanadio y la infraestructura necesaria para sistemas VFB a gran escala pueden ser relativamente altos. Sin embargo, a medida que la tecnología madure y la producción de vanadio aumente, se espera que los costos disminuyan.
- ●Densidad de energía:Si bien las baterías VFB tienen una excelente capacidad de larga duración, su densidad energética (la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen o peso) es menor que la de las baterías de iones de litio o de estado sólido. Esto puede hacerlas menos adecuadas para aplicaciones donde el espacio y el peso son cruciales.
- ●Eficiencia: La eficiencia de las baterías de iones de litio (VFB), aunque alta, es ligeramente inferior a la de las baterías de iones de litio. No obstante, se espera que mejoras en los materiales y el diseño aumenten su eficiencia con el tiempo.
Conclusión
La batería de flujo redox de vanadio es una solución innovadora y prometedora de almacenamiento de energía con el potencial de revolucionar los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. Su escalabilidad, larga vida útil, seguridad y diseño ecológico la convierten en una opción atractiva para el almacenamiento en red, la integración de energías renovables y otras aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala. A medida que la tecnología madure y se logren reducciones de costos, las baterías de flujo redox de vanadio podrían desempeñar un papel clave en el futuro de...almacenamiento de energía sostenible, contribuyendo a crear una red energética más resistente y fiable.
Hora de publicación: 07-ene-2025