Baterai Aliran Redoks Vanadium (VFB)adalah teknologi penyimpanan energi yang sedang berkembang dengan potensi yang signifikan, terutama dalam aplikasi penyimpanan skala besar dan jangka panjang. Tidak seperti penyimpanan konvensional,penyimpanan baterai isi ulangVFB menggunakan larutan elektrolit vanadium untuk elektroda positif dan negatif, menjadikannya unik dalam desain dan pengoperasian.
Apa itu Baterai Aliran Redoks Vanadium?
Itubaterai redoks vanadium (VRB), juga dikenal sebagai baterai aliran vanadium (VFB) atau baterai aliran redoks vanadium (VRFB), adalah jenis baterai aliran yang dapat diisi ulang.
Baterai ini menggunakan ion vanadium dalam berbagai tingkat oksidasi untuk menyimpan dan melepaskan energi listrik. Tidak seperti baterai konvensional, VRFB menyimpan energi dalam elektrolit cair yang bersirkulasi melalui sistem, bukan dalam elektroda padat. Desain ini memungkinkan penggunaan baterai yang dapat diskalakan dan fleksibel.solusi penyimpanan energi.
Komponen Utama Baterai Aliran Redoks Vanadium
| Komponen Kunci | Keterangan |
| Elektrolit | - VRFB menggunakan dua elektrolit cair, biasanya mengandung vanadium dalam keadaan oksidasi yang berbeda (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺, dan V⁵⁺). |
| Elektroda | - Dua elektroda (biasanya karbon atau bahan serupa) memfasilitasi reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) untuk melepaskan atau menyimpan energi. |
| Selaput | - Membran penghantar proton (sering terbuat dari Nafion) memisahkan dua larutan elektrolit, yang memungkinkan aliran ion antara kedua sisi selama siklus pengisian/pengosongan. |
| Pompa dan Sistem Aliran | Komponen ini mengedarkan elektrolit melalui sel elektrokimia, memastikan aliran ion vanadium yang berkelanjutan untuk proses konversi energi. |
Bagaimana Cara Kerja Baterai Aliran Redoks Vanadium?
- 1. Siklus Pelepasan
- Selama pelepasan, ion vanadium dalam larutan elektrolit positif dan negatif mengalami reaksi oksidasi dan reduksi pada elektroda, melepaskan energi listrik.
- 2. Siklus Pengisian Daya
- Selama pengisian daya, energi disimpan dengan cara membalikkan reaksi oksidasi dan reduksi, memindahkan ion vanadium kembali ke keadaan oksidasi aslinya. Proses ini melibatkan penerapan arus eksternal ke sistem.
- 3. Elektrolit yang mengalir
- Karakteristik utama baterai aliran adalah penggunaan elektrolit cair yang dipompa melalui sistem, yang memungkinkan kapasitas baterai ditingkatkan dengan mudah hanya dengan memperbesar ukuran tangki penyimpanan elektrolit.
Keunggulan Baterai Aliran Redoks Vanadium
- √ Skalabilitas
VRFB dapat dengan mudah ditingkatkan skalanya dengan meningkatkan ukuran tangki elektrolit, menjadikannya ideal untuk aplikasi penyimpanan energi berskala besar seperti penyeimbangan jaringan dan penyimpanan energi terbarukan. - √ Siklus Hidup Panjang
Vanadium tidak mengalami degradasi selama siklus (karena menggunakan bahan yang sama untuk elektrolit positif dan negatif), yang memberikan VRFB masa operasional yang lebih panjang dibandingkan dengan kimia baterai lainnya.
Naturgy menyebarkan baterai aliran vanadium ini di Zamora, Spanyol.
- √Keamanan
VRFB relatif aman karena elektrolitnya tidak mudah terbakar dan tidak beracun. Bentuk cairnya juga mengurangi risiko thermal runaway, yang dapat menjadi masalah pada beberapa jenis baterai lainnya. - √ Efisiensi
VRFB dapat memiliki efisiensi pulang pergi (persentase energi yang dipulihkan selama pemakaian) berkisar antara 65% hingga 85%, tergantung pada desain dan kondisi pengoperasian. -
√ Pemisahan Energi dan Daya
VRFB dapat secara independen menskalakan komponen energi (ukuran tangki elektrolit) dan daya (ukuran sel elektrokimia), yang memberinya fleksibilitas untuk berbagai aplikasi.
Aplikasi Baterai Aliran Redoks Vanadium
Baterai aliran vanadium dalam kontainer berkapasitas 1 MW 4 MWh yang dimiliki olehAvista Utilities dan diproduksi oleh UniEnergy Technologies.
- ⭐Penyimpanan Jaringan:VRFB sangat berguna untuk menyimpan kelebihan energi dari sumber-sumber terbarukan seperti angin dan matahari, dengan menyediakan penyangga guna memperlancar intermitensi sumber-sumber energi ini.
- ⭐Integrasi Energi Terbarukan:Mereka dapat menyimpan energi saat permintaan rendah dan melepaskannya selama jam-jam permintaan puncak.
- ⭐Daya Cadangan:VRFB juga dapat digunakan untuk sistem daya cadangan dalam infrastruktur penting.
Baterai Aliran Redoks Vanadium VS Baterai Ion Litium
| Fitur | Baterai Aliran Redoks Vanadium (VFB) | |
| Keamanan | Secara inheren lebih aman karena larutan elektrolit berair, tidak ada pelarian termal, kebakaran, atau ledakan. | Dapat menimbulkan risiko keselamatan, termasuk pelarian termal, kebakaran, atau ledakan jika rusak atau terlalu panas. |
| Skalabilitas | Mudah diskalakan, memungkinkan perluasan modular yang cocok untuk fasilitas penyimpanan besar (ratusan MWh). | Kurang berskala; biasanya digunakan dalam unit berukuran tetap, meskipun dapat diskalakan untuk beberapa aplikasi. |
| Biaya Awal | Investasi awal lebih tinggi dibandingkan dengan baterai Li-ion. | Biaya awal lebih rendah dibandingkan dengan VFB. |
| Kepadatan Energi | Kepadatan energi yang lebih rendah (12-40 Wh/kg), membuatnya tidak cocok untuk aplikasi seluler seperti EV. | Kepadatan energi yang lebih tinggi (80-300 Wh/kg), ideal untuk aplikasi seluler seperti kendaraan listrik (EV). |
| Efisiensi Konversi Energi | Efisiensi lebih rendah (70-75%) dibandingkan dengan baterai Li-ion. | Efisiensi lebih tinggi (90%) karena siklus pengisian/pengosongan daya lebih efisien. |
| Siklus Hidup | Siklus hidup yang sangat panjang (>10.000 siklus, beberapa di antaranya melebihi 20.000 siklus). | Siklus hidup lebih pendek (biasanya 1.000-3.000 siklus, tergantung pada jenis dan penggunaan baterai). |
| Biaya Seumur Hidup | Biaya per Watt-Hour (Wh) yang lebih rendah selama seluruh siklus hidup. Lebih ramah lingkungan dengan elektrolit vanadium yang dapat didaur ulang. | Biaya seumur hidup per watt-jam lebih tinggi karena siklus hidup yang lebih pendek dan penurunan kualitas seiring waktu. |
| Biaya Per Jam | Saat ini sekitar $0,30-$0,40 per Wh, lebih hemat biaya untuk penyimpanan energi jangka panjang. | Biasanya $0,50 per Wh, biaya lebih tinggi untuk penyimpanan jangka panjang karena siklus hidup lebih pendek dan degradasi lebih cepat. |
▲Baterai Aliran Redoks Vanadium (VFB) lebih cocok untuk aplikasi penyimpanan energi skala besar dan jangka panjang karena keamanannya, skalabilitasnya, siklus hidupnya yang panjang, dan efisiensi biaya dalam jangka panjang. Namun, kepadatan energinya yang rendah dan biaya awalnya yang tinggi membuatnya tidak cocok untuk aplikasi seperti kendaraan listrik.
▲ Baterai ion litium (Li-ion)lebih banyak digunakan untuk aplikasi portabel seperti kendaraan listrik karena kepadatan energinya yang lebih tinggi, tetapi memiliki risiko keselamatan, siklus hidup yang lebih pendek, dan biaya jangka panjang yang lebih tinggi dibandingkan dengan VFB.
10 Perusahaan Baterai Aliran Vanadium Teratas
Ada beberapa perusahaan dan organisasi di seluruh dunia yang bekerja pada pengembangan dan komersialisasi Baterai Aliran Redoks Vanadium (VRFB), dengan fokus padasolusi penyimpanan energi skala besarBeberapa pemain kunci di pasar VRFB mencakup perusahaan mapan dan perusahaan rintisan yang mengkhususkan diri dalam teknologi ini.
1. RedT Energy (sekarang Invinity Energy Systems)
- Lokasi: Inggris Raya
- Ringkasan: RedT Energy bergabung dengan HydroStar untuk membentuk Invinity Energy Systems. Mereka mengkhususkan diri dalam solusi penyimpanan energi jangka panjang berdasarkan teknologi VRFB. Produk mereka ditujukan untuk aplikasi penyimpanan energi skala industri dan jaringan.
2. Energi VRB
- Lokasi: Tiongkok/Kanada
- Ringkasan:VRB Energy merupakan anak perusahaan dari State Grid Corporation di China dan berfokus pada pengembangan dan komersialisasi VRFB. Mereka menawarkan solusi penyimpanan energi berskala besar dan khususnya aktif di pasar China dan internasional.
- Lokasi: Jepang
- Ringkasan: Sumitomo telah menjadi pemain penting dalam pengembangan teknologi Baterai Vanadium Redox Flow. Perusahaan ini telah mengembangkan sistem VRFB miliknya sendiri dan telah menerapkannya dalam berbagai proyek penyimpanan energi, khususnya di pasar Jepang.
- Lokasi: Amerika Serikat
- Ringkasan:Imergy Power Systems mengkhususkan diri dalam pengembangan baterai aliran berbasis vanadium untuk penyimpanan energi skala jaringan. Perusahaan ini berfokus pada pengintegrasian sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin dengan penyimpanan energi.
5. Tujuh Puluh
- Lokasi:Perancis
- Ringkasan: Sivens adalah perusahaan Prancis yang terlibat dalam produksi sistem VRFB untuk penyimpanan energi. Mereka berfokus pada pengembangan solusi penyimpanan energi yang hemat biaya dan tahan lama untuk aplikasi komersial dan industri.
- Lokasi:Kanada
- Ringkasan: VanadiumCorp Resource Inc. adalah perusahaan pertambangan dan teknologi asal Kanada yang berfokus pada ekstraksi vanadium dan pengembangan teknologi VRFB. Perusahaan ini berupaya meningkatkan efisiensi ekstraksi vanadium dan mengembangkan aplikasi baru untuk VRFB.
7. Sistem Penyimpanan Energi (ESS, Inc.)
- Lokasi:Amerika Serikat
- Ringkasan:ESS Inc. adalah perusahaan yang berfokus pada solusi penyimpanan energi jangka panjang menggunakan teknologi baterai aliran besi, yang mirip dengan VRFB tetapi menggunakan besi sebagai pengganti vanadium. Mereka menyediakan solusi penyimpanan energi skala besar, tetapi pekerjaan mereka merupakan bagian dari pasar baterai aliran yang sedang berkembang.
8. Sistem Penyimpanan Energi CellCube
- Lokasi:Austria/Kanada
- Ringkasan: CellCube, anak perusahaan Gildemeister Energy Storage, berfokus pada pembuatan dan penggunaan Baterai Vanadium Redox Flow untuk penyimpanan skala jaringan. Perusahaan ini khususnya terlibat dalam proyek penyimpanan energi skala besar di Eropa dan Amerika Utara.
9. Solusi Energi Terbarukan (RES Group)
- Lokasi: Inggris Raya
- Ringkasan:RES Group, pelaku utama energi terbarukan global, tengah berupaya mengintegrasikan baterai aliran vanadium ke dalam sistem energi sebagai bagian dari tujuan mereka untuk mengembangkan solusi penyimpanan energi berkelanjutan dan berskala besar untuk energi terbarukan.
- Lokasi:Cina
- Ringkasan: Pu Neng (PNT) adalah perusahaan Tiongkok yang mengembangkan dan memproduksi Baterai Vanadium Redox Flow untuk solusi penyimpanan energi skala kecil dan besar. Mereka berfokus pada pengintegrasian VRFB ke dalam sistem energi terbarukan.
Tantangan dan Prospek Masa Depan
Meskipun Baterai Aliran Redoks Vanadium menawarkan keuntungan yang menjanjikan, ada beberapa tantangan yang perlu diatasi:
- ●Harga Baterai Aliran Redoks Vanadium:Biaya vanadium dan infrastruktur yang dibutuhkan untuk sistem VFB skala besar bisa relatif tinggi. Namun, seiring dengan semakin matangnya teknologi dan meningkatnya skala produksi vanadium, biaya diperkirakan akan menurun.
- ●Kepadatan Energi:Meskipun VFB memiliki kemampuan jangka panjang yang sangat baik, kepadatan energinya (jumlah energi yang disimpan per satuan volume atau berat) lebih rendah daripada baterai lithium-ion atau solid-state. Hal ini dapat membuatnya kurang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ruang dan berat yang sangat penting.
- ●Efisiensi: Efisiensi VFB, meskipun tinggi, masih sedikit lebih rendah daripada baterai lithium-ion. Namun, peningkatan bahan dan desain diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dari waktu ke waktu.
Kesimpulan
Baterai Vanadium Redox Flow merupakan solusi penyimpanan energi yang inovatif dan menjanjikan dengan potensi untuk merevolusi sistem penyimpanan energi berskala besar. Skalabilitasnya, siklus hidup yang panjang, keamanan, dan desain yang ramah lingkungan menjadikannya pilihan yang menarik untuk penyimpanan jaringan, integrasi energi terbarukan, dan aplikasi penyimpanan energi berskala besar lainnya. Seiring dengan semakin matangnya teknologi dan pengurangan biaya yang direalisasikan, VFB dapat memainkan peran penting di masa depanpenyimpanan energi berkelanjutan, membantu menciptakan jaringan energi yang lebih tangguh dan andal.
Waktu posting: 07-Jan-2025