Vanadíum Redox Flow rafhlöður (VFB)eru ný orkugeymslutækni með mikla möguleika, sérstaklega í stórum, langtíma geymsluforritum. Ólíkt hefðbundnumGeymsla endurhlaðanlegra rafhlöðu, VFB-ar nota vanadíumraflausn fyrir bæði jákvæðu og neikvæðu rafskautin, sem gerir þá einstaka í hönnun og virkni.
Hvað er vanadíum redox flæðisrafhlaða?
Hinnvanadíum redox rafhlaða (VRB), einnig þekkt sem vanadíumflæðisrafhlaða (VFB) eða vanadíum redox flæðisrafhlaða (VRFB), er tegund endurhlaðanlegrar flæðisrafhlöðu.
Það notar vanadíumjónir í ýmsum oxunarástandi til að geyma og losa raforku. Ólíkt hefðbundnum rafhlöðum geyma VRFB-einingar orku í fljótandi rafvökvum sem streyma um kerfið frekar en í föstum rafskautum. Þessi hönnun gerir kleift að auka stigstærð og sveigjanleika.lausnir fyrir orkugeymslu.
Lykilþættir vanadíum redox flæðisrafhlöðu
| Lykilþáttur | Lýsing |
| Rafvaka | - VRFB notar tvær fljótandi raflausnir, sem innihalda yfirleitt vanadíum í mismunandi oxunarástandi (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ og V⁵⁺). |
| Rafskaut | - Tvær rafskautar (venjulega kolefni eða svipuð efni) auðvelda oxunar-afoxunarviðbrögðin (afoxun og afoxun) til að losa eða geyma orku. |
| Himna | - Prótónleiðandi himna (oft úr Nafion) aðskilur raflausnirnar tvær, sem gerir jónum kleift að flæða á milli hliða á meðan hleðslu-/afhleðsluferlinu stendur. |
| Dælur og flæðikerfi | - Þessir íhlutir dreifa rafvökvunum í gegnum rafefnafræðilega frumuna og tryggja þannig stöðugt flæði vanadíumjóna fyrir orkubreytingarferlið. |
Hvernig virkar vanadíum redox flæðisrafhlaða?
- 1. Útskriftarhringrás
- Við útskrift gangast vanadíumjónir í jákvæðum og neikvæðum raflausnum undir oxunar- og afoxunarviðbrögð við rafskautunum, sem losar raforku.
- 2. Hleðsluhringrás
- Við hleðslu er orka geymd með því að snúa oxunar- og afoxunarviðbrögðunum við, sem færir vanadíumjónir aftur í upprunalegt oxunarástand. Þetta ferli felur í sér að beita utanaðkomandi straumi á kerfið.
- 3. Flæðandi rafvökvar
- Lykilatriði flæðirafhlöðu er notkun fljótandi rafvökva sem er dælt í gegnum kerfið, sem gerir kleift að auka afkastagetu rafhlöðunnar auðveldlega með því einfaldlega að stækka geymslutankana fyrir rafvökvann.
Kostir vanadíum redoxflæðisrafhlöður
- √ Stærðhæfni
Auðvelt er að stækka VRFB-einingar með því að auka stærð rafvökvatankanna, sem gerir þær tilvaldar fyrir stórfelldar orkugeymsluforrit eins og jöfnun á raforkukerfum og geymslu endurnýjanlegrar orku. - √ Langur líftími
Vanadíum brotnar ekki niður við rafgeyma (þar sem sama efni er notað fyrir bæði jákvæða og neikvæða rafvökva), sem gefur VRFB-um lengri endingartíma samanborið við aðrar efnasamsetningar rafhlöðu.
Naturgy setti þessa vanadíumflæðisrafhlöðu upp í Zamora á Spáni.
- √Öryggi
VRFB-rafgeymar eru tiltölulega öruggar þar sem rafvökvinn er ekki eldfimur og ekki eitruð. Fljótandi formið dregur einnig úr hættu á hitaupphlaupi, sem getur verið áhyggjuefni í sumum öðrum gerðum rafhlöðu. - √ Skilvirkni
VRFB-rafhlöður geta haft skilvirkni fram og til baka (hlutfall orku sem endurheimt er við útskrift) á bilinu 65% til 85%, allt eftir hönnun og rekstrarskilyrðum. -
√ Orku- og afltenging
VRFB-einingar geta sjálfstætt kvarðað orkuþætti (stærð raflausnartanka) og aflþætti (stærð rafefnafræðilegrar frumu), sem gefur þeim sveigjanleika fyrir mismunandi notkun.
Notkun vanadíum redoxflæðisrafhlöðu
1 MW 4 MWh vanadíumflæðisrafhlaðan í gámum í eiguAvista Utilities og framleitt af UniEnergy Technologies.
- ⭐Geymsla á neti:VRFB-einingar eru sérstaklega gagnlegar til að geyma umframorku frá endurnýjanlegum orkugjöfum eins og vindi og sól, og veita þannig buffer til að jafna út óregluleika þessara orkugjafa.
- ⭐Samþætting endurnýjanlegrar orku:Þeir geta geymt orku þegar eftirspurn er lítil og losað hana þegar eftirspurnin er mest.
- ⭐Varafl:VRFB-rafhlöður geta einnig verið notaðar sem varaaflskerfi í mikilvægum innviðum.
Vanadíum Redox Flow rafhlöður VS Lithium Ion rafhlöður
| Eiginleiki | Vanadíum Redox Flow Rafhlaða (VFB) | |
| Öryggi | Í eðli sínu öruggara vegna vatnskenndra raflausna, engin hitauppstreymi, eldsvoðar eða sprengingar. | Getur skapað öryggisáhættu, þar á meðal hitaupphlaup, eldsvoða eða sprengingar ef það skemmist eða ofhitnar. |
| Stærðhæfni | Auðvelt að stigstærða, sem gerir kleift að stækka máteiningar og henta fyrir stórar geymslur (hundruð MWh). | Minna stigstærðanleg; venjulega notuð í einingum af fastri stærð, þó hægt sé að skala hana fyrir sum forrit. |
| Upphafskostnaður | Hærri upphafsfjárfesting samanborið við litíum-jón rafhlöður. | Lægri upphafskostnaður samanborið við VFB. |
| Orkuþéttleiki | Lægri orkuþéttleiki (12-40 Wh/kg), sem gerir þær óhentugar fyrir farsímaforrit eins og rafknúin ökutæki. | Meiri orkuþéttleiki (80-300 Wh/kg), tilvalið fyrir farsímaforrit eins og rafknúin ökutæki. |
| Orkunýting | Lægri skilvirkni (70-75%) samanborið við litíum-jón rafhlöður. | Meiri skilvirkni (90%) vegna skilvirkari hleðslu-/útskriftarferla. |
| Lífstími hringrásar | Mjög langur endingartími (>10.000 hringrásir, sumir fara yfir 20.000 hringrásir). | Styttri endingartími (venjulega 1.000-3.000 hringrásir, allt eftir gerð rafhlöðu og notkun). |
| Líftímakostnaður | Lægri kostnaður á hverja wattstund (Wh) yfir allan líftímainn. Umhverfisvænni með endurvinnanlegum vanadíum rafvökvum. | Hærri líftímakostnaður á wattstund vegna styttri líftíma og niðurbrots með tímanum. |
| Kostnaður á hverja klukkustund | Eins og er er það um 0,30-0,40 Bandaríkjadalir á Wh, sem er hagkvæmara fyrir langtíma orkugeymslu. | Venjulega $0,50 á Wh, hærri kostnaður við langtímageymslu vegna styttri líftíma og hraðari niðurbrots. |
▲Vanadíum Redox Flow rafhlöður (VFB) Henta betur fyrir stórfelldar, langtíma orkugeymsluforrit vegna öryggis þeirra, sveigjanleika, langs líftíma og hagkvæmni til langs tíma litið. Hins vegar gerir lág orkuþéttleiki þeirra og hár upphafskostnaður þær óhentugar fyrir notkun eins og rafknúin ökutæki.
▲ Lithium-jón rafhlöður (Li-ion)eru meira notaðar í flytjanlegum forritum eins og rafknúnum ökutækjum vegna hærri orkuþéttleika þeirra, en þeim fylgir öryggisáhætta, styttri líftími og hærri langtímakostnaður samanborið við hraðastillta rafgeyma.
Topp 10 fyrirtæki í vanadíumflæðisrafhlöðum
Það eru nokkur fyrirtæki og stofnanir um allan heim sem vinna að þróun og markaðssetningu á vanadíum-redoxflæðisrafhlöðum (VRFB), með áherslu álausnir fyrir stórfelldar orkugeymslurMeðal lykilaðila á VRFB markaðnum eru bæði rótgróin fyrirtæki og sprotafyrirtæki sem sérhæfa sig í þessari tækni.
1. RedT Energy (nú Invinity Energy Systems)
- Staðsetning: Bretland
- Yfirlit: RedT Energy sameinaðist HydroStar og myndaði Invinity Energy Systems. Þeir sérhæfa sig í langtíma orkugeymslulausnum byggðum á VRFB tækni. Vörur þeirra eru ætlaðar fyrir iðnaðar- og raforkugeymsluforrit.
2. VRB orka
- Staðsetning: Kína / Kanada
- Yfirlit:VRB Energy er dótturfyrirtæki kínverska ríkisnetsins State Grid Corporation og leggur áherslu á þróun og markaðssetningu á VRFB-kerfum. Þau bjóða upp á stórfelldar orkugeymslulausnir og eru sérstaklega virk bæði í Kína og á alþjóðamarkaði.
3. SUmitomo rafmagnsiðnaðurinn
- Staðsetning: Japan
- Yfirlit: Sumitomo hefur gegnt mikilvægu hlutverki í þróun Vanadium Redox Flow Battery tækni. Fyrirtækið hefur þróað sín eigin VRFB kerfi og hefur innleitt þau í ýmsum orkugeymsluverkefnum, sérstaklega á japanska markaðnum.
- Staðsetning: Bandaríkin
- Yfirlit:Imergy Power Systems sérhæfir sig í þróun vanadíum-byggðra flæðirafhlöðu fyrir orkugeymslu í raforkukerfi. Fyrirtækið leggur áherslu á að samþætta endurnýjanlega orkugjafa eins og sólar- og vindorku við orkugeymslu.
5. Sjömenningur
- Staðsetning:Frakkland
- Yfirlit: Sivens er franskt fyrirtæki sem framleiðir VRFB-kerfi fyrir orkugeymslu. Það leggur áherslu á að þróa hagkvæmar og endingargóðar orkugeymslulausnir fyrir bæði viðskipta- og iðnaðarnotkun.
- Staðsetning:Kanada
- Yfirlit: VanadiumCorp Resource Inc. er kanadískt námu- og tæknifyrirtæki sem sérhæfir sig í vinnslu vanadíums og þróun VRFB-tækni. Fyrirtækið vinnur að því að bæta skilvirkni vanadíumvinnslu og þróa ný forrit fyrir VRFB.
7. Orkugeymslukerfi (ESS, Inc.)
- Staðsetning:Bandaríkin
- Yfirlit:ESS Inc. er fyrirtæki sem sérhæfir sig í langtíma orkugeymslulausnum með því að nota járnflæðisrafhlöðutækni, sem er svipuð VRFB en notar járn í stað vanadíums. Þeir bjóða upp á stórfelldar orkugeymslulausnir, en starfsemi þeirra er hluti af vaxandi markaði flæðisrafhlöðu.
- Staðsetning:Austurríki / Kanada
- Yfirlit: CellCube, dótturfyrirtæki Gildemeister Energy Storage, einbeitir sér að framleiðslu og dreifingu á vanadíum-redoxflæðisrafhlöðum fyrir geymslu í raforkukerfi. Fyrirtækið tekur sérstaklega þátt í stórum orkugeymsluverkefnum í Evrópu og Norður-Ameríku.
9. Lausnir fyrir endurnýjanlega orku (RES Group)
- Staðsetning: Bretland
- Yfirlit:RES Group, stór alþjóðlegur aðili í endurnýjanlegri orku, vinnur að því að samþætta vanadíumflæðisrafhlöður í orkukerfi sem hluta af markmiði sínu um að þróa sjálfbærar, stórfelldar orkugeymslulausnir fyrir endurnýjanlega orkugjafa.
- Staðsetning:Kína
- Yfirlit: Pu Neng (PNT) er kínverskt fyrirtæki sem þróar og framleiðir vanadíum-redoxflæðisrafhlöður fyrir bæði litlar og stórar orkugeymslulausnir. Þeir einbeita sér að því að samþætta VRFB-rafhlöður í endurnýjanlega orkukerfi.
Áskoranir og framtíðarhorfur
Þótt vanadíum-redoxflæðisrafhlöður bjóði upp á efnilega kosti, þá eru nokkrar áskoranir sem þarf að taka á:
- ●Verð á vanadíum redox flæðisrafhlöðu:Kostnaður við vanadíum og innviði sem þarf fyrir stórfelld VFB kerfi getur verið tiltölulega hár. Hins vegar, eftir því sem tæknin þroskast og vanadíumframleiðsla eykst, er búist við að kostnaður lækki.
- ●Orkuþéttleiki:Þótt VFB-rafhlöður hafi framúrskarandi langtíma endingargetu, er orkuþéttleiki þeirra (orkumagn sem geymt er á rúmmáls- eða þyngdareiningu) lægri en hjá litíumjónarafhlöðum eða föstu-ástandsrafhlöðum. Þetta getur gert þær óhentugari fyrir notkun þar sem pláss og þyngd skipta sköpum.
- ●Skilvirkni: Þótt skilvirkni snúningshraðarafhlöðu sé mikil, er hún samt örlítið lægri en hjá litíumjónarafhlöðum. Hins vegar er búist við að úrbætur í efni og hönnun muni auka skilvirknina með tímanum.
Niðurstaða
Vanadíum-redoxflæðisrafhlaðan er nýstárleg og efnileg lausn til orkugeymslu sem hefur möguleika á að gjörbylta stórum orkugeymslukerfum. Sveigjanleiki hennar, langur líftími, öryggi og umhverfisvæn hönnun gera hana að aðlaðandi valkosti fyrir geymslu í raforkukerfi, samþættingu endurnýjanlegrar orku og aðrar stórar orkugeymsluforrit. Þegar tæknin þroskast og kostnaðarlækkun næst gætu hefðbundnar vanadíum-redoxflæðisrafhlaður gegnt lykilhlutverki í framtíðinni.sjálfbær orkugeymsla, sem hjálpar til við að skapa seigra og áreiðanlegra orkunet.
Birtingartími: 7. janúar 2025