Baterías de fluxo redox de vanadio (VFB)son unha tecnoloxía emerxente de almacenamento de enerxía con potencial significativo, especialmente en aplicacións de almacenamento a grande escala e de longa duración. A diferenza das convencionaisalmacenamento de batería recargableOs VFB empregan unha solución electrolítica de vanadio tanto para os eléctrodos positivo como negativo, o que os fai únicos no seu deseño e funcionamento.
Que é unha batería de fluxo redox de vanadio?
O/Abatería redox de vanadio (VRB), tamén coñecida como batería de fluxo de vanadio (VFB) ou batería de fluxo redox de vanadio (VRFB), é un tipo de batería de fluxo recargable.
Utiliza ións de vanadio en varios estados de oxidación para almacenar e liberar enerxía eléctrica. A diferenza das baterías convencionais, as VRFB almacenan enerxía en electrólitos líquidos que circulan polo sistema en lugar de en eléctrodos sólidos. Este deseño permite unha capacidade escalable e flexible.solucións de almacenamento de enerxía.
Compoñentes clave dunha batería de fluxo redox de vanadio
| Compoñente clave | Descrición |
| Electrólitos | - O VRFB emprega dous electrolitos líquidos, que normalmente conteñen vanadio en diferentes estados de oxidación (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ e V⁵⁺). |
| Electrodos | Dous eléctrodos (xeralmente de carbono ou materiais similares) facilitan as reaccións redox (redución e oxidación) para liberar ou almacenar enerxía. |
| Membrana | Unha membrana condutora de protóns (a miúdo feita de Nafion) separa as dúas solucións electrolíticas, o que permite o fluxo de ións entre os dous lados durante o ciclo de carga/descarga. |
| Bombas e sistema de fluxo | - Estes compoñentes fan circular os electrolitos a través da cela electroquímica, garantindo un fluxo continuo de ións de vanadio para o proceso de conversión de enerxía. |
Como funciona unha batería de fluxo redox de vanadio?
- 1. Ciclo de descarga
- Durante a descarga, os ións de vanadio nas solucións electrolíticas positivas e negativas sofren reaccións de oxidación e redución nos eléctrodos, liberando enerxía eléctrica.
- 2. Ciclo de carga
- Durante a carga, a enerxía almacénase invertendo as reaccións de oxidación e redución, movendo os ións de vanadio de volta aos seus estados de oxidación orixinais. Este proceso implica a aplicación dunha corrente externa ao sistema.
- 3. Electrólitos que flúen
- A característica clave das baterías de fluxo é o uso de electrólitos líquidos que se bombean a través do sistema, o que permite aumentar facilmente a capacidade da batería simplemente ampliando o tamaño dos tanques de almacenamento de electrólitos.
Vantaxes das baterías de fluxo redox de vanadio
- √ Escalabilidade
Os VRFB pódense ampliar facilmente aumentando o tamaño dos tanques de electrólitos, o que os fai ideais para aplicacións de almacenamento de enerxía a grande escala, como o balance de redes e o almacenamento de enerxía renovable. - √ Longa vida útil do ciclo
O vanadio non se degrada durante o ciclado (porque usa o mesmo material tanto para os electrólitos positivos como para os negativos), o que lle dá ás baterías VRFB unha vida útil máis longa en comparación con outras composicións químicas de baterías.
Naturgy despregou esta batería de fluxo de vanadio en Zamora, España.
- √Seguridade
As baterías de tipo VRFB son relativamente seguras porque os seus electrólitos non son inflamables nin tóxicos. A súa forma líquida tamén reduce o risco de fuga térmica, que pode ser un problema noutros tipos de baterías. - √ Eficiencia
Os VRFB poden ter eficiencias de ida e volta (a porcentaxe de enerxía recuperada durante a descarga) que van do 65 % ao 85 %, dependendo do deseño e das condicións de funcionamento. -
√ Desacoplamento de enerxía e potencia
Os VRFB poden escalar de forma independente os compoñentes de enerxía (tamaño dos tanques de electrolitos) e potencia (tamaño da cela electroquímica), o que lles dá flexibilidade para diferentes aplicacións.
Aplicacións das baterías de fluxo redox de vanadio
A batería de fluxo de vanadio en contedores de 1 MW e 4 MWh propiedade deAvista Utilities e fabricado por UniEnergy Technologies.
- ⭐Almacenamento en grella:Os VRFB son particularmente útiles para almacenar o exceso de enerxía procedente de fontes renovables como a eólica e a solar, proporcionando un amortecedor para suavizar a intermitencia destas fontes de enerxía.
- ⭐Integración das enerxías renovables:Poden almacenar enerxía cando a demanda é baixa e liberala durante as horas de maior demanda.
- ⭐enerxía de reserva:Os VRFB tamén se poden usar para sistemas de enerxía de reserva en infraestruturas críticas.
Batería de fluxo redox de vanadio VS batería de ións de litio
| Característica | Batería de fluxo redox de vanadio (VFB) | |
| Seguridade | Inherentemente máis seguro debido ás solucións electrolíticas acuosas, sen fugas térmicas, incendios ou explosións. | Pode supoñer riscos para a seguridade, incluíndo fugas térmicas, incendios ou explosións se se dana ou se sobrequenta. |
| Escalabilidade | Facilmente escalable, o que permite a expansión modular axeitada para grandes instalacións de almacenamento (centos de MWh). | Menos escalable; normalmente úsase en unidades de tamaño fixo, aínda que se pode escalar para algunhas aplicacións. |
| Custo inicial | Maior investimento inicial en comparación coas baterías de ións de litio. | Custo inicial máis baixo en comparación cos VFB. |
| Densidade de enerxía | Menor densidade enerxética (12-40 Wh/kg), o que os fai inadecuados para aplicacións móbiles como os vehículos eléctricos. | Maior densidade de enerxía (80-300 Wh/kg), ideal para aplicacións móbiles como vehículos eléctricos (VE). |
| Eficiencia de conversión de enerxía | Menor eficiencia (70-75 %) en comparación coas baterías de ións de litio. | Maior eficiencia (90 %) debido a ciclos de carga/descarga máis eficientes. |
| Ciclo de vida | Vida útil extremadamente longa (>10.000 ciclos, algúns superando os 20.000 ciclos). | Vida útil máis curta (normalmente de 1.000 a 3.000 ciclos, dependendo do tipo de batería e do uso). |
| Custos de por vida | Menor custo por vatio-hora (Wh) durante todo o ciclo de vida. Máis respectuoso co medio ambiente con electrolitos de vanadio reciclables. | Maior custo por vatio-hora na vida útil debido a un ciclo de vida máis curto e á degradación co paso do tempo. |
| Custo por quilogramo | Actualmente custa arredor de 0,30 $ a 0,40 $ por Wh, o que é máis rendible para o almacenamento de enerxía a longo prazo. | Normalmente 0,50 $ por Wh, un custo máis elevado para o almacenamento a longo prazo debido a un ciclo de vida máis curto e unha degradación máis rápida. |
▲Baterías de fluxo redox de vanadio (VFB) son máis axeitados para aplicacións de almacenamento de enerxía a grande escala e longa duración debido á súa seguridade, escalabilidade, longa vida útil e eficiencia de custos a longo prazo. Non obstante, a súa baixa densidade de enerxía e o seu alto custo inicial fan que non sexan axeitados para aplicacións como os vehículos eléctricos.
▲ Baterías de ións de litio (Li-ion)Úsanse máis amplamente para aplicacións portátiles como os vehículos eléctricos debido á súa maior densidade de enerxía, pero supoñen riscos para a seguridade, unha vida útil máis curta e custos a longo prazo máis elevados en comparación cos VFB.
As 10 mellores empresas de baterías de fluxo de vanadio
Hai varias empresas e organizacións en todo o mundo que traballan no desenvolvemento e comercialización de baterías de fluxo redox de vanadio (VRFB), centrándose ensolucións de almacenamento de enerxía a grande escalaAlgúns dos principais actores do mercado de VRFB inclúen tanto empresas consolidadas como empresas emerxentes especializadas nesta tecnoloxía.
1. RedT Energy (agora Sistemas de Enerxía Invinity)
- Localización: Reino Unido
- Visión xeral: RedT Energy fusionouse con HydroStar para formar Invinity Energy Systems. Especialízanse en solucións de almacenamento de enerxía de longa duración baseadas na tecnoloxía VRFB. Os seus produtos están dirixidos a aplicacións de almacenamento de enerxía a escala industrial e de rede.
2. Enerxía VRB
- Localización: China / Canadá
- Visión xeral:VRB Energy é unha filial da State Grid Corporation de China e céntrase no desenvolvemento e comercialización de VRFB. Ofrecen solucións de almacenamento de enerxía a grande escala e son especialmente activos tanto na China como nos mercados internacionais.
3. SIndustrias eléctricas umitomo
- Localización: Xapón
- Visión xeral: Sumitomo foi un actor importante no desenvolvemento da tecnoloxía de baterías de fluxo redox de vanadio. A empresa desenvolveu os seus propios sistemas VRFB e implantounos en varios proxectos de almacenamento de enerxía, especialmente no mercado xaponés.
- Localización: Estados Unidos
- Visión xeral:Imergy Power Systems especialízase no desenvolvemento de baterías de fluxo baseadas en vanadio para o almacenamento de enerxía a escala de rede. A empresa céntrase na integración de fontes de enerxía renovables como a solar e a eólica co almacenamento de enerxía.
5. Sivens
- Localización:Francia
- Visión xeral: Sivens é unha empresa francesa dedicada á produción de sistemas VRFB para o almacenamento de enerxía. Céntranse no desenvolvemento de solucións de almacenamento de enerxía rendibles e duradeiras tanto para aplicacións comerciais como industriais.
6. Recursos de VanadiumCorp Inc.
- Localización:Canadá
- Visión xeral: VanadiumCorp Resource Inc. é unha empresa mineira e tecnolóxica canadense centrada na extracción de vanadio e no desenvolvemento da tecnoloxía VRFB. A empresa está a traballar na mellora da eficiencia da extracción de vanadio e no desenvolvemento de novas aplicacións para os VRFB.
7. Sistemas de almacenamento de enerxía (ESS, Inc.)
- Localización:Estados Unidos
- Visión xeral:ESS Inc. é unha empresa centrada en solucións de almacenamento de enerxía de longa duración que empregan tecnoloxía de baterías de fluxo de ferro, que é similar á VRFB pero usa ferro en lugar de vanadio. Ofrecen solucións de almacenamento de enerxía a grande escala, pero o seu traballo forma parte do crecente mercado das baterías de fluxo.
8. Sistemas de almacenamento de enerxía CellCube
- Localización:Austria / Canadá
- Visión xeral: CellCube, unha filial de Gildemeister Energy Storage, céntrase na fabricación e implantación de baterías de fluxo redox de vanadio para o almacenamento a escala de rede. A empresa participa especialmente en proxectos de almacenamento de enerxía a grande escala en Europa e América do Norte.
9. Solucións de enerxía renovable (Grupo RES)
- Localización: Reino Unido
- Visión xeral:RES Group, un gran actor mundial das enerxías renovables, está a traballar na integración de baterías de fluxo de vanadio nos sistemas enerxéticos como parte do seu obxectivo de desenvolver solucións de almacenamento de enerxía sostibles e a grande escala para as enerxías renovables.
- Localización:China
- Visión xeral: Pu Neng (PNT) é unha empresa chinesa que desenvolve e fabrica baterías de fluxo redox de vanadio para solucións de almacenamento de enerxía a pequena e grande escala. Céntranse na integración de VRFB en sistemas de enerxía renovable.
Desafíos e perspectivas de futuro
Aínda que as baterías de fluxo redox de vanadio ofrecen vantaxes prometedoras, existen algúns desafíos que cómpre abordar:
- ●Prezo da batería de fluxo redox de vanadio:O custo do vanadio e a infraestrutura necesaria para os sistemas VFB a grande escala poden ser relativamente elevados. Non obstante, a medida que a tecnoloxía madura e a produción de vanadio aumenta, espérase que os custos diminúan.
- ●Densidade de enerxía:Aínda que as VFB teñen excelentes capacidades de longa duración, a súa densidade de enerxía (a cantidade de enerxía almacenada por unidade de volume ou peso) é menor que a das baterías de ións de litio ou de estado sólido. Isto pode facelas menos axeitadas para aplicacións onde o espazo e o peso son críticos.
- ●Eficiencia: A eficiencia dos VFB, aínda que alta, segue sendo lixeiramente inferior á das baterías de ións de litio. Non obstante, espérase que as melloras nos materiais e no deseño melloren a eficiencia co paso do tempo.
Conclusión
A batería de fluxo redox de vanadio é unha solución de almacenamento de enerxía innovadora e prometedora co potencial de revolucionar os sistemas de almacenamento de enerxía a grande escala. A súa escalabilidade, longa vida útil, seguridade e deseño respectuoso co medio ambiente convértena nunha opción atractiva para o almacenamento en rede, a integración de enerxías renovables e outras aplicacións de almacenamento de enerxía a grande escala. A medida que a tecnoloxía madura e se consiguen reducións de custos, os VFB poderían desempeñar un papel fundamental no futuro dealmacenamento de enerxía sostible, axudando a crear unha rede enerxética máis resiliente e fiable.
Data de publicación: 07-01-2025