Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցներ (VFB)էներգիայի կուտակման զարգացող տեխնոլոգիա է, որն ունի զգալի ներուժ, մասնավորապես՝ մեծածավալ, երկարատև կուտակման կիրառություններում: Ի տարբերություն ավանդականլիցքավորվող մարտկոցի պահեստավորում, ՎՖԲ-ները օգտագործում են վանադիումի էլեկտրոլիտային լուծույթ և՛ դրական, և՛ բացասական էլեկտրոդների համար, ինչը դրանք դարձնում է եզակի իրենց նախագծմամբ և շահագործմամբ։
Ի՞նչ է վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցը:
Theվանադիումի օքսիդա-վերականգնման մարտկոց (VRB), որը հայտնի է նաև որպես վանադիումի հոսքային մարտկոց (VFB) կամ վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքային մարտկոց (VRFB), լիցքավորվող հոսքային մարտկոցի տեսակ է։
Այն օգտագործում է վանադիումի իոններ տարբեր օքսիդացման վիճակներում՝ էլեկտրական էներգիա կուտակելու և արտանետելու համար: Ի տարբերություն ավանդական մարտկոցների, VRFB-ները էներգիան կուտակում են համակարգում շրջանառվող հեղուկ էլեկտրոլիտներում, այլ ոչ թե պինդ էլեկտրոդներում: Այս դիզայնը թույլ է տալիս մասշտաբային և ճկուն լինել:էներգիայի կուտակման լուծումներ.
Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցի հիմնական բաղադրիչները
| Հիմնական բաղադրիչ | Նկարագրություն |
| Էլեկտրոլիտներ | - VRFB-ն օգտագործում է երկու հեղուկ էլեկտրոլիտ, որոնք սովորաբար պարունակում են վանադիում տարբեր օքսիդացման աստիճաններում (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ և V⁵⁺): |
| Էլեկտրոդներ | Երկու էլեկտրոդներ (սովորաբար ածխածնային կամ նմանատիպ նյութեր) նպաստում են օքսիդա-վերականգնման ռեակցիաներին (վերականգնում և օքսիդացում)՝ էներգիա անջատելու կամ կուտակելու համար։ |
| Թաղանթ | - Երկու էլեկտրոլիտային լուծույթները բաժանվում են պրոտոնահաղորդիչ թաղանթով (հաճախ պատրաստված Նաֆիոնից), որը թույլ է տալիս իոնների հոսքը երկու կողմերի միջև լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլի ընթացքում։ |
| Պոմպեր և հոսքի համակարգ | - Այս բաղադրիչները շրջանառում են էլեկտրոլիտները էլեկտրաքիմիական խցիկով, ապահովելով վանադիումի իոնների անընդհատ հոսքը էներգիայի փոխակերպման գործընթացի համար։ |
Ինչպե՞ս է աշխատում վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցը։
- 1. Արտանետման ցիկլ
- Լիցքաթափման ընթացքում դրական և բացասական էլեկտրոլիտային լուծույթներում վանադիումի իոնները էլեկտրոդներում ենթարկվում են օքսիդացման և վերականգնման ռեակցիաների՝ անջատելով էլեկտրական էներգիա։
- 2. Լիցքավորման ցիկլ
- Լիցքավորման ընթացքում էներգիան կուտակվում է օքսիդացման և վերականգնման ռեակցիաները հակադարձելու միջոցով, վանադիումի իոնները վերադարձնելով իրենց սկզբնական օքսիդացման վիճակներին: Այս գործընթացը ներառում է համակարգին արտաքին հոսանք հաղորդելը:
- 3. Հոսող էլեկտրոլիտներ
- Հոսքային մարտկոցների հիմնական առանձնահատկությունը համակարգով մղվող հեղուկ էլեկտրոլիտների օգտագործումն է, ինչը թույլ է տալիս հեշտությամբ մեծացնել մարտկոցի հզորությունը՝ պարզապես մեծացնելով էլեկտրոլիտի պահեստավորման բաքերի չափը։
Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցների առավելությունները
- √ Մասշտաբայնություն
VRFB-ները կարող են հեշտությամբ մեծացվել՝ մեծացնելով էլեկտրոլիտային բաքերի չափը, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում էներգիայի կուտակման խոշորածավալ կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ցանցի հավասարակշռումը և վերականգնվող էներգիայի կուտակումը։ - √ Երկար ցիկլի կյանք
Վանադիումը չի քայքայվում ցիկլային աշխատանքի ընթացքում (քանի որ այն օգտագործում է նույն նյութը և՛ դրական, և՛ բացասական էլեկտրոլիտների համար), ինչը VRFB-ներին ավելի երկար աշխատանքային կյանք է հաղորդում՝ համեմատած այլ մարտկոցների քիմիական նյութերի հետ։
Naturgy-ն այս վանադիումի հոսքի մարտկոցը տեղակայեց Իսպանիայի Սամորա քաղաքում։
- √Անվտանգություն
VRFB-ները համեմատաբար անվտանգ են, քանի որ էլեկտրոլիտները չեն այրվում և չեն թունավորվում: Հեղուկ ձևը նաև նվազեցնում է ջերմային արտահոսքի ռիսկը, որը կարող է մտահոգիչ լինել որոշ այլ տեսակի մարտկոցների դեպքում: - √ Արդյունավետություն
VRFB-ները կարող են ունենալ 65%-ից մինչև 85% երկկողմանի արդյունավետություն (լիցքաթափման ընթացքում վերականգնված էներգիայի տոկոսը)՝ կախված նախագծումից և շահագործման պայմաններից։ -
√ Էներգիայի և հզորության անջատում
VRFB-ները կարող են անկախ մասշտաբավորել էներգիայի (էլեկտրոլիտային բաքերի չափը) և հզորության (էլեկտրաքիմիական բջջի չափը) բաղադրիչները, ինչը նրանց ճկունություն է հաղորդում տարբեր կիրառությունների համար։
Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցների կիրառությունները
1 ՄՎտ 4 ՄՎտժ տարողությամբ կոնտեյներացված վանադիումային հոսքի մարտկոցը, որը պատկանում էAvista Utilities-ի կողմից և արտադրված UniEnergy Technologies-ի կողմից։
- ⭐Ցանցային պահեստավորում՝VRFB-ները հատկապես օգտակար են վերականգնվող աղբյուրներից, ինչպիսիք են քամու և արևի էներգիան, ավելորդ էներգիան պահեստավորելու համար՝ ապահովելով բուֆեր՝ այդ էներգիայի աղբյուրների անկանոնությունը հարթելու համար։
- ⭐Վերականգնվող էներգիայի ինտեգրում.Նրանք կարող են կուտակել էներգիա, երբ պահանջարկը ցածր է, և ազատել այն գագաթնակետային պահանջարկի ժամերին։
- ⭐Պահուստային հզորություն:VRFB-ները կարող են նաև օգտագործվել կարևոր ենթակառուցվածքներում պահուստային էներգամատակարարման համակարգերի համար։
Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցն ընդդեմ լիթիում-իոնային մարտկոցի
| Հատկանիշ | Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոց (VFB) | |
| Անվտանգություն | Բնութագրորեն ավելի անվտանգ է՝ ջրային էլեկտրոլիտային լուծույթների շնորհիվ, ջերմային արտահոսքի, հրդեհների կամ պայթյունների բացակայության պատճառով։ | Կարող է անվտանգության ռիսկեր առաջացնել, այդ թվում՝ ջերմային արտահոսք, հրդեհներ կամ պայթյուններ, եթե վնասվի կամ գերտաքանա։ |
| Մասշտաբայնություն | Հեշտությամբ մասշտաբավորվող, թույլ տալով մոդուլային ընդլայնում, որը հարմար է մեծ պահեստային օբյեկտների համար (հարյուրավոր ՄՎտժ): | Ավելի քիչ մասշտաբային է; սովորաբար օգտագործվում է ֆիքսված չափի միավորներում, չնայած որոշ կիրառությունների համար այն կարող է մասշտաբային լինել։ |
| Սկզբնական արժեքը | Ավելի բարձր նախնական ներդրում՝ համեմատած լիթիում-իոնային մարտկոցների հետ։ | Ավելի ցածր նախնական ծախս՝ համեմատած VFB-ների հետ։ |
| Էներգիայի խտություն | Ավելի ցածր էներգիայի խտություն (12-40 Վտժ/կգ), ինչը դրանք անպիտան է դարձնում շարժական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաները։ | Ավելի բարձր էներգիայի խտություն (80-300 Վտժ/կգ), իդեալական է շարժական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաները (EV): |
| Էներգիայի փոխակերպման արդյունավետություն | Ավելի ցածր արդյունավետություն (70-75%)՝ համեմատած լիթիում-իոնային մարտկոցների հետ։ | Ավելի բարձր արդյունավետություն (90%)՝ ավելի արդյունավետ լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլերի շնորհիվ։ |
| Ցիկլի կյանքը | Չափազանց երկար ցիկլային կյանք (>10,000 ցիկլ, որոշ դեպքերում՝ ավելի քան 20,000 ցիկլ): | Ավելի կարճ ցիկլի կյանք (սովորաբար 1000-3000 ցիկլ, կախված մարտկոցի տեսակից և օգտագործումից): |
| Կյանքի ընթացքում ծախսեր | Ցածր ծախս մեկ վատտ-ժամի (Վտժ) համար ողջ կյանքի ցիկլի ընթացքում: Ավելի էկոլոգիապես մաքուր՝ վերամշակվող վանադիումի էլեկտրոլիտների շնորհիվ: | Ավելի բարձր կյանքի արժեք մեկ վատտ-ժամի համար՝ ավելի կարճ ցիկլի և ժամանակի ընթացքում քայքայման պատճառով։ |
| Արժեքը մեկ Վտժ-ի համար | Ներկայումս մոտ $0.30-$0.40 մեկ Վտ/ժ-ի համար, որն ավելի արդյունավետ է երկարաժամկետ էներգիայի կուտակման համար։ | Սովորաբար $0.50 մեկ Վտ/ժամի համար, երկարաժամկետ պահեստավորման համար ավելի բարձր արժեք՝ ավելի կարճ ցիկլի և ավելի արագ քայքայման պատճառով։ |
▲Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցներ (VFB) Ավելի հարմար են մեծածավալ, երկարատև էներգակուտակման կիրառությունների համար՝ իրենց անվտանգության, մասշտաբայնության, երկար ցիկլի ծառայության և երկարաժամկետ ծախսարդյունավետության շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, դրանց ցածր էներգիայի խտությունը և բարձր սկզբնական արժեքը դրանք անպիտան են դարձնում էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների նման կիրառությունների համար:
▲ Լիթիում-իոնային մարտկոցներ (Li-ion)Ավելի լայնորեն օգտագործվում են շարժական կիրառությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները՝ իրենց ավելի բարձր էներգիայի խտության պատճառով, սակայն դրանք ունեն անվտանգության ռիսկեր, ավելի կարճ ցիկլի կյանք և ավելի բարձր երկարաժամկետ ծախսեր՝ համեմատած VFB-ների հետ։
Վանադիումի հոսքի մարտկոցների լավագույն 10 ընկերությունները
Աշխարհում կան մի շարք ընկերություններ և կազմակերպություններ, որոնք աշխատում են վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքային մարտկոցների (VRFB) մշակման և առևտրայնացման վրա՝ կենտրոնանալով հետևյալի վրա.մեծածավալ էներգիայի կուտակման լուծումներVRFB շուկայի որոշ հիմնական խաղացողների թվում են ինչպես հաստատված ընկերություններ, այնպես էլ այս տեխնոլոգիայում մասնագիտացած ստարտափներ։
1. RedT Energy (այժմ՝ Invinity Energy Systems)
- Գտնվելու վայրը՝ Միացյալ Թագավորություն
- Ընդհանուր տեսք՝ RedT Energy-ն միաձուլվեց HydroStar-ի հետ՝ ստեղծելով Invinity Energy Systems-ը: Նրանք մասնագիտանում են VRFB տեխնոլոգիայի վրա հիմնված երկարաժամկետ էներգիայի կուտակման լուծումների մեջ: Նրանց արտադրանքը նախատեսված է արդյունաբերական և ցանցային մասշտաբի էներգիայի կուտակման կիրառությունների համար:
2. VRB Energy
- Գտնվելու վայրը՝ Չինաստան / Կանադա
- Ընդհանուր տեսք՝VRB Energy-ն Չինաստանի պետական էլեկտրացանցերի կորպորացիայի դուստր ձեռնարկություն է և կենտրոնանում է VRFB-ների մշակման և առևտրայնացման վրա: Նրանք առաջարկում են էներգիայի կուտակման լայնածավալ լուծումներ և հատկապես ակտիվ են ինչպես Չինաստանում, այնպես էլ միջազգային շուկաներում:
3. SՈւմիտոմո Էլեկտրիկ Ինդաստրիզ
- Գտնվելու վայրը՝ Ճապոնիա
- Ընդհանուր տեսք՝ Sumitomo-ն նշանակալի դեր է խաղացել վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցների տեխնոլոգիայի մշակման գործում: Ընկերությունը մշակել է իր սեփական VRFB համակարգերը և ներդրել դրանք էներգիայի կուտակման տարբեր նախագծերում, մասնավորապես՝ ճապոնական շուկայում:
- Գտնվելու վայրը՝ Միացյալ Նահանգներ
- Ընդհանուր տեսք՝Imergy Power Systems-ը մասնագիտանում է ցանցային մասշտաբի էներգիայի կուտակման համար վանադիումի վրա հիմնված հոսքային մարտկոցների մշակման գործում: Ընկերությունը կենտրոնացած է վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների, ինչպիսիք են արևային և քամու էներգիան, ինտեգրման վրա էներգիայի կուտակման հետ:
5. Սիվենս
- Գտնվելու վայրը՝Ֆրանսիա
- Ընդհանուր տեսք՝ Sivens-ը ֆրանսիական ընկերություն է, որը զբաղվում է էներգիայի կուտակման VRFB համակարգերի արտադրությամբ: Նրանք կենտրոնանում են ծախսարդյունավետ, երկարակյաց էներգիայի կուտակման լուծումների մշակման վրա՝ ինչպես առևտրային, այնպես էլ արդյունաբերական կիրառությունների համար:
- Գտնվելու վայրը՝Կանադա
- Ընդհանուր տեսք՝ VanadiumCorp Resource Inc.-ը կանադական հանքարդյունաբերական և տեխնոլոգիական ընկերություն է, որը կենտրոնանում է վանադիումի արդյունահանման և VRFB տեխնոլոգիայի մշակման վրա: Ընկերությունն աշխատում է վանադիումի արդյունահանման արդյունավետության բարելավման և VRFB-ների համար նոր կիրառությունների մշակման ուղղությամբ:
7. Էներգիայի կուտակման համակարգեր (ESS, Inc.)
- Գտնվելու վայրը՝Միացյալ Նահանգներ
- Ընդհանուր տեսք՝ESS Inc.-ը ընկերություն է, որը կենտրոնացած է երկարատև էներգիայի կուտակման լուծումների վրա՝ օգտագործելով երկաթե հոսքային մարտկոցների տեխնոլոգիա, որը նման է VRFB-ին, բայց վանադիումի փոխարեն օգտագործում է երկաթ: Նրանք ապահովում են մեծածավալ էներգիայի կուտակման լուծումներ, բայց նրանց աշխատանքը հոսքային մարտկոցների աճող շուկայի մի մասն է:
8. CellCube էներգիայի կուտակման համակարգեր
- Գտնվելու վայրը՝Ավստրիա / Կանադա
- Ընդհանուր տեսք՝ CellCube-ը, որը Gildemeister Energy Storage-ի դուստր ձեռնարկությունն է, կենտրոնանում է վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքային մարտկոցների արտադրության և տեղակայման վրա՝ ցանցային մասշտաբի էներգիայի կուտակման համար: Ընկերությունը մասնավորապես ներգրավված է Եվրոպայում և Հյուսիսային Ամերիկայում էներգիայի կուտակման խոշորածավալ նախագծերում:
9. Վերականգնվող էներգիայի լուծումներ (RES խումբ)
- Գտնվելու վայրը՝ Միացյալ Թագավորություն
- Ընդհանուր տեսք՝Վերականգնվող էներգիայի խոշոր գլոբալ խաղացող RES Group-ը աշխատում է վանադիումի հոսքային մարտկոցները էներգետիկ համակարգերում ինտեգրելու ուղղությամբ՝ որպես վերականգնվող էներգիայի համար կայուն, մեծածավալ էներգախնայողության լուծումներ մշակելու իրենց նպատակի մի մաս։
- Գտնվելու վայրը՝Չինաստան
- Ընդհանուր տեսք՝ «Պու Նենգը» (PNT) չինական ընկերություն է, որը մշակում և արտադրում է վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքային մարտկոցներ՝ ինչպես փոքր, այնպես էլ մեծածավալ էներգակուտակման լուծումների համար: Նրանք կենտրոնանում են վերականգնվող էներգիայի համակարգերում VRFB-ների ինտեգրման վրա:
Մարտահրավերներ և ապագայի հեռանկարներ
Մինչդեռ վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցները խոստումնալից առավելություններ են առաջարկում, կան որոշ մարտահրավերներ, որոնք պետք է լուծվեն.
- ●Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցի գինը՝Վանադիումի և մեծածավալ VFB համակարգերի համար անհրաժեշտ ենթակառուցվածքների արժեքը կարող է համեմատաբար բարձր լինել։ Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիայի զարգացմանը և վանադիումի արտադրության մասշտաբների ընդլայնմանը զուգընթաց, կանխատեսվում է, որ ծախսերը կնվազեն։
- ●Էներգիայի խտություն՝Թեև VFB-ները ունեն գերազանց երկարատև օգտագործման հնարավորություններ, դրանց էներգիայի խտությունը (միավոր ծավալի կամ քաշի մեջ կուտակված էներգիայի քանակը) ավելի ցածր է, քան լիթիում-իոնային կամ պինդ վիճակի մարտկոցներինը։ Սա կարող է դրանք պակաս հարմար դարձնել այն կիրառությունների համար, որտեղ տարածքը և քաշը կարևոր են։
- ●Արդյունավետություն: Թեև VFB-ների արդյունավետությունը բարձր է, այնուամենայնիվ, մի փոքր ցածր է լիթիում-իոնային մարտկոցներից։ Այնուամենայնիվ, նյութերի և դիզայնի բարելավումները, ինչպես կանխատեսվում է, ժամանակի ընթացքում կբարձրացնեն արդյունավետությունը։
Եզրակացություն
Վանադիումի օքսիդա-վերականգնման հոսքի մարտկոցը նորարարական և խոստումնալից էներգիայի կուտակման լուծում է, որը կարող է հեղափոխություն մտցնել մեծածավալ էներգիայի կուտակման համակարգերում: Դրա մասշտաբայնությունը, երկար ցիկլի կյանքը, անվտանգությունը և շրջակա միջավայրի համար անվտանգ դիզայնը այն դարձնում են գրավիչ տարբերակ ցանցային կուտակման, վերականգնվող էներգիայի ինտեգրման և այլ մեծածավալ էներգիայի կուտակման կիրառությունների համար: Տեխնոլոգիայի զարգացմանը և ծախսերի կրճատմանը զուգընթաց, VFB-ները կարող են կարևոր դեր խաղալ ապագայում:կայուն էներգիայի կուտակում, որը նպաստում է ավելի դիմացկուն և հուսալի էներգետիկ ցանցի ստեղծմանը։
Հրապարակման ժամանակը. Հունվար-07-2025