Vanaadiumi redoksvooluakud (VFB-d)on kujunemisjärgus energia salvestamise tehnoloogia, millel on märkimisväärne potentsiaal, eriti suuremahulistes ja pikaajalise salvestuse rakendustes. Erinevalt tavapärastestlaetava aku hoiustamineVFB-d kasutavad nii positiivse kui ka negatiivse elektroodi jaoks vanaadiumi elektrolüüdilahust, mis muudab need disaini ja tööpõhimõtte poolest ainulaadseks.
Mis on vanaadiumi redoksvoolu aku?
Seevanaadiumi redoks-aku (VRB), tuntud ka kui vanaadiumi vooluaku (VFB) või vanaadiumi redoksvooluaku (VRFB), on laetava vooluaku tüüp.
See kasutab elektrienergia salvestamiseks ja vabastamiseks erinevates oksüdatsiooniastmetes vanaadiumiioone. Erinevalt tavapärastest akudest salvestavad VRFB-d energiat vedelates elektrolüütides, mis ringlevad süsteemis, mitte tahketes elektroodides. See disain võimaldab skaleeritavat ja paindlikkuenergia salvestamise lahendused.
Vanaadiumi redoksvoolu aku põhikomponendid
| Põhikomponent | Kirjeldus |
| Elektrolüüdid | - VRFB kasutab kahte vedelat elektrolüüti, mis sisaldavad tavaliselt erinevas oksüdatsiooniastmes vanaadiumi (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ ja V⁵⁺). |
| Elektroodid | - Kaks elektroodi (tavaliselt süsinik või sarnased materjalid) hõlbustavad redoksreaktsioone (redutseerimist ja oksüdeerimist), et vabastada või salvestada energiat. |
| Membraan | - Prootonjuhtiv membraan (sageli Nafionist) eraldab kahte elektrolüüdilahust, võimaldades ioonide voogu kahe poole vahel laadimis-/tühjendustsükli ajal. |
| Pumbad ja voolusüsteem | - Need komponendid tsirkuleerivad elektrolüüte läbi elektrokeemilise elemendi, tagades vanaadiumiioonide pideva voolu energia muundamise protsessiks. |
Kuidas vanaadiumi redoksvoolu aku töötab?
- 1. Tühjendustsükkel
- Tühjendamise ajal läbivad positiivsetes ja negatiivsetes elektrolüüdilahustes olevad vanaadiumiioonid elektroodidel oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioone, vabastades elektrienergiat.
- 2. Laadimistsükkel
- Laadimise ajal salvestatakse energiat oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonide tagasipööramise teel, viies vanaadiumiioonid tagasi oma algsesse oksüdatsiooniolekusse. See protsess hõlmab süsteemile välise voolu rakendamist.
- 3. Voolav elektrolüüt
- Vooluakude peamine omadus on vedelate elektrolüütide kasutamine, mida pumbatakse läbi süsteemi, mis võimaldab aku mahtuvust hõlpsalt suurendada, suurendades lihtsalt elektrolüüdi mahutite suurust.
Vanaadiumi redoksvoolupatareide eelised
- √ Skaleeritavus
VRFB-sid saab elektrolüüdipaakide suuruse suurendamise abil hõlpsalt suurendada, mistõttu sobivad need ideaalselt suuremahuliste energia salvestamise rakenduste jaoks, näiteks võrgu tasakaalustamiseks ja taastuvenergia salvestamiseks. - √ Pikk tsükkel
Vanaadium ei lagune tsükli ajal (kuna nii positiivsete kui ka negatiivsete elektrolüütide jaoks kasutatakse sama materjali), mis annab VRFB-dele pikema tööea võrreldes teiste akukeemiatega.
Naturgy paigutas selle vanaadiumivooluaku Hispaanias Zamorasse.
- √Ohutus
VRFB-d on suhteliselt ohutud, kuna elektrolüüdid on mittesüttivad ja mittetoksilised. Vedel vorm vähendab ka termilise läbimurde ohtu, mis võib olla probleemiks mõnede teist tüüpi akude puhul. - √ Tõhusus
VRFB-de edasi-tagasi efektiivsus (tühjendamise ajal taaskasutatud energia protsent) võib olla vahemikus 65% kuni 85%, olenevalt konstruktsioonist ja töötingimustest. -
√ Energia ja võimsuse lahtisidumise
VRFB-d saavad energia (elektrolüüdipaakide suurus) ja võimsuse (elektrokeemilise elemendi suurus) komponente iseseisvalt skaleerida, mis annab neile paindlikkuse erinevate rakenduste jaoks.
Vanaadiumi redoksvoolupatareide rakendused
1 MW 4 MWh konteinerdatud vanaadiumi vooluaku, mis kuulub ettevõtteleAvista Utilities ja tootja UniEnergy Technologies.
- ⭐Võrgusalvestus:VRFB-d on eriti kasulikud taastuvatest energiaallikatest, näiteks tuulest ja päikesest, pärit liigse energia salvestamiseks, pakkudes puhvrit nende energiaallikate katkendlikkuse tasandamiseks.
- ⭐Taastuvenergia integreerimine:Nad saavad energiat salvestada, kui nõudlus on madal, ja vabastada seda tippnõudluse ajal.
- ⭐Varutoide:VRFB-sid saab kasutada ka kriitilise infrastruktuuri varutoitesüsteemidena.
Vanaadiumi redoksvoolu aku vs liitiumioonaku
| Funktsioon | Vanaadiumi redoksvooluaku (VFB) | |
| Ohutus | Oma olemuselt ohutum tänu vesilahustele, puudub termiline läbimurre, tulekahjud või plahvatused. | Võib kahjustuse või ülekuumenemise korral kujutada endast ohutusriske, sh termilist läbimurret, tulekahjusid või plahvatusi. |
| Skaleeritavus | Lihtsalt skaleeritav, võimaldades modulaarset laiendamist, mis sobib suurtele salvestusrajatistele (sajad MWh). | Vähem skaleeritav; tavaliselt kasutatakse fikseeritud suurusega üksustes, kuigi seda saab mõne rakenduse jaoks skaleerida. |
| Esialgne maksumus | Suurem alginvesteering võrreldes liitiumioonakudega. | Madalamad esialgsed kulud võrreldes VFB-dega. |
| Energiatihedus | Madalam energiatihedus (12–40 Wh/kg), mistõttu need ei sobi mobiilsete rakenduste, näiteks elektriautode jaoks. | Suurem energiatihedus (80–300 Wh/kg), ideaalne mobiilsete rakenduste, näiteks elektriautode (EV) jaoks. |
| Energia muundamise efektiivsus | Madalam efektiivsus (70–75%) võrreldes liitiumioonakudega. | Suurem efektiivsus (90%) tänu tõhusamatele laadimis-/tühjendustsüklitele. |
| Tsükli elu | Äärmiselt pikk tsüklite eluiga (>10 000 tsüklit, mõned üle 20 000 tsükli). | Lühem tsüklite eluiga (tavaliselt 1000–3000 tsüklit, olenevalt aku tüübist ja kasutusest). |
| Eluaegsed kulud | Madalam hind vatt-tunni (Wh) kohta kogu elutsükli jooksul. Keskkonnasõbralikum tänu taaskasutatavatele vanaadiumelektrolüütidele. | Kõrgem eluea hind vatt-tunni kohta lühema tsükli eluea ja aja jooksul tekkiva halvenemise tõttu. |
| Hind vatt-tunni kohta | Praegu umbes 0,30–0,40 dollarit vatt-tunni kohta, mis on pikaajalise energia salvestamise jaoks kulutõhusam. | Tavaliselt 0,50 dollarit vatt-tunni kohta, pikaajalise ladustamise hind on lühema tsükli eluea ja kiirema lagunemise tõttu kõrgem. |
▲Vanaadiumi redoksvooluakud (VFB-d) sobivad oma ohutuse, skaleeritavuse, pika tsükli eluea ja pikaajalise kulutõhususe tõttu paremini suuremahuliste ja pikaajaliste energiasalvestusrakenduste jaoks. Nende madal energiatihedus ja kõrge algkulu muudavad need aga sobimatuks selliste rakenduste jaoks nagu elektriautod.
▲ Liitiumioonakud (Li-ioon)Neid kasutatakse oma suurema energiatiheduse tõttu laialdasemalt kaasaskantavates rakendustes, näiteks elektriautodes, kuid nendega kaasnevad ohutusriskid, lühem tsükli eluiga ja kõrgemad pikaajalised kulud võrreldes VFB-dega.
10 parimat vanaadiumivooluakude tootjat
Maailmas on mitu ettevõtet ja organisatsiooni, mis tegelevad vanaadiumi redoksvooluakude (VRFB) arendamise ja turustamisega, keskendudes järgmistele teemadele:suuremahulised energiasalvestuslahendusedMõned VRFB turu võtmeisikud on nii sellele tehnoloogiale spetsialiseerunud tuntud ettevõtted kui ka idufirmad.
1. RedT Energy (nüüd Invinity Energy Systems)
- Asukoht: Ühendkuningriik
- Ülevaade: RedT Energy ühines HydroStariga, moodustades Invinity Energy Systemsi. Nad on spetsialiseerunud VRFB-tehnoloogial põhinevatele pikaajalise energia salvestamise lahendustele. Nende tooted on suunatud tööstuslikele ja võrgutasemel energia salvestamise rakendustele.
2. VRB Energia
- Asukoht: Hiina / Kanada
- Ülevaade:VRB Energy on Hiina Riikliku Elektrivõrgu tütarettevõte, mis keskendub VRFB-de arendamisele ja turustamisele. Nad pakuvad suuremahulisi energia salvestamise lahendusi ning on eriti aktiivsed nii Hiinas kui ka rahvusvahelistel turgudel.
3. Sumitomo Electric Industries
- Asukoht: Jaapan
- Ülevaade: Sumitomol on olnud oluline roll vanaadiumi redoksvooluakude tehnoloogia arendamisel. Ettevõte on välja töötanud oma VRFB-süsteemid ja rakendanud neid erinevates energiasalvestusprojektides, eriti Jaapani turul.
- Asukoht: Ameerika Ühendriigid
- Ülevaade:Imergy Power Systems on spetsialiseerunud vanaadiumipõhiste vooluakude arendamisele võrgupõhiseks energia salvestamiseks. Ettevõte keskendub taastuvate energiaallikate, näiteks päikese- ja tuuleenergia, integreerimisele energia salvestamise süsteemidega.
5. Kuus
- Asukoht:Prantsusmaa
- Ülevaade: Sivens on Prantsuse ettevõte, mis tegeleb VRFB-süsteemide tootmisega energia salvestamiseks. Nad keskenduvad kulutõhusate ja kauakestvate energiasalvestuslahenduste väljatöötamisele nii äri- kui ka tööstusrakenduste jaoks.
- Asukoht:Kanada
- Ülevaade: VanadiumCorp Resource Inc. on Kanada kaevandus- ja tehnoloogiaettevõte, mis keskendub vanaadiumi kaevandamisele ja VRFB-tehnoloogia arendamisele. Ettevõte töötab vanaadiumi kaevandamise efektiivsuse parandamise ja VRFB-de uute rakenduste väljatöötamise nimel.
7. Energiasalvestussüsteemid (ESS, Inc.)
- Asukoht:Ameerika Ühendriigid
- Ülevaade:ESS Inc. on ettevõte, mis keskendub pikaajalisele energiasalvestuslahendustele, kasutades raudvooluakude tehnoloogiat, mis on sarnane VRFB-ga, kuid kasutab vanaadiumi asemel rauda. Nad pakuvad suuremahulisi energiasalvestuslahendusi, kuid nende töö on osa kasvavast vooluakude turust.
8. CellCube'i energiasalvestussüsteemid
- Asukoht:Austria / Kanada
- Ülevaade: Gildemeister Energy Storage'i tütarettevõte CellCube keskendub vanaadiumi redoksvooluakude tootmisele ja kasutuselevõtule võrgupõhiseks salvestamiseks. Ettevõte on eriti seotud suuremahuliste energiasalvestusprojektidega Euroopas ja Põhja-Ameerikas.
9. Taastuvenergia lahendused (RES Group)
- Asukoht: Ühendkuningriik
- Ülevaade:Suur ülemaailmne taastuvenergia tegija RES Group töötab vanaadiumivooluakude integreerimise kallal energiasüsteemidesse, et arendada välja säästvaid ja suuremahulisi energia salvestamise lahendusi taastuvenergia jaoks.
- Asukoht:Hiina
- Ülevaade: Pu Neng (PNT) on Hiina ettevõte, mis arendab ja toodab vanaadiumi redoksvooluakusid nii väikesemahuliste kui ka suuremahuliste energiasalvestuslahenduste jaoks. Nad keskenduvad VRFB-de integreerimisele taastuvenergia süsteemidesse.
Väljakutsed ja tulevikuväljavaated
Kuigi vanaadiumi redoksvooluakud pakuvad paljulubavaid eeliseid, on mõned väljakutsed, millega tuleb tegeleda:
- ●Vanaadiumi redoksvoolu aku hind:Vanaadiumi ja suuremahuliste VFB-süsteemide jaoks vajaliku infrastruktuuri hind võib olla suhteliselt kõrge. Tehnoloogia arenedes ja vanaadiumi tootmise laienedes eeldatakse aga kulude vähenemist.
- ●Energiatihedus:Kuigi VFB-del on suurepärased pikaajalised omadused, on nende energiatihedus (salvestatud energia hulk mahu- või kaaluühiku kohta) madalam kui liitiumioon- või tahkisakudel. See võib muuta need vähem sobivaks rakenduste jaoks, kus ruum ja kaal on kriitilise tähtsusega.
- ●Tõhusus: VFB-de efektiivsus on küll kõrge, kuid siiski veidi madalam kui liitiumioonakudel. Materjalide ja disaini täiustused peaksid aga aja jooksul efektiivsust parandama.
Kokkuvõte
Vanaadiumi redoksvooluaku on uuenduslik ja paljutõotav energiasalvestuslahendus, millel on potentsiaal muuta suuremahulisi energiasalvestussüsteeme revolutsiooniliselt. Selle skaleeritavus, pikk eluiga, ohutus ja keskkonnasõbralik disain muudavad selle atraktiivseks valikuks võrgusalvestuse, taastuvenergia integreerimise ja muude suuremahuliste energiasalvestusrakenduste jaoks. Tehnoloogia arenedes ja kulude vähendamise realiseerudes võivad VFB-d tulevikus võtmerolli mängida.säästev energia salvestamine, aidates luua vastupidavama ja usaldusväärsema energiavõrgu.
Postituse aeg: 07.01.2025