ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეები (VFB)წარმოადგენს ენერგიის შენახვის ახალ ტექნოლოგიას მნიშვნელოვანი პოტენციალით, განსაკუთრებით ფართომასშტაბიანი, ხანგრძლივი შენახვის აპლიკაციებში. ტრადიციულიდან განსხვავებითდატენვადი ბატარეის შენახვა, VFB-ები იყენებენ ვანადიუმის ელექტროლიტის ხსნარს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი ელექტროდებისთვის, რაც მათ უნიკალურს ხდის დიზაინისა და მუშაობის თვალსაზრისით.
რა არის ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა?
ისვანადიუმის რედოქს ბატარეა (VRB), ასევე ცნობილი როგორც ვანადიუმის ნაკადის აკუმულატორი (VFB) ან ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორი (VRFB), არის დატენვადი ნაკადის აკუმულატორის ტიპი.
ის იყენებს ვანადიუმის იონებს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობაში ელექტროენერგიის შესანახად და გამოსათავისუფლებლად. ჩვეულებრივი ბატარეებისგან განსხვავებით, VRFB-ები ენერგიას ინახავს თხევად ელექტროლიტებში, რომლებიც ცირკულირებენ სისტემაში და არა მყარ ელექტროდებში. ეს დიზაინი საშუალებას იძლევა მასშტაბირებადი და მოქნილი იყოს.ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებები.
ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეის ძირითადი კომპონენტები
| ძირითადი კომპონენტი | აღწერა |
| ელექტროლიტები | - VRFB იყენებს ორ თხევად ელექტროლიტს, რომლებიც, როგორც წესი, შეიცავს ვანადიუმს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობაში (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ და V⁵⁺). |
| ელექტროდები | - ორი ელექტროდი (ჩვეულებრივ ნახშირბადის ან მსგავსი მასალებისგან) ხელს უწყობს რედოქს რეაქციებს (აღდგენა და დაჟანგვა) ენერგიის გამოთავისუფლების ან შენახვის მიზნით. |
| მემბრანა | - პროტონგამტარი მემბრანა (ხშირად დამზადებულია ნაფიონისგან) ჰყოფს ორ ელექტროლიტურ ხსნარს, რაც უზრუნველყოფს იონების ნაკადს ორ მხარეს შორის დამუხტვა/განმუხტვის ციკლის დროს. |
| ტუმბოები და ნაკადის სისტემა | - ეს კომპონენტები ელექტროლიტებს ელექტროქიმიურ უჯრედში ატარებენ, რაც ენერგიის გარდაქმნის პროცესისთვის ვანადიუმის იონების უწყვეტ ნაკადს უზრუნველყოფს. |
როგორ მუშაობს ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა?
- 1. განმუხტვის ციკლი
- განმუხტვის დროს, დადებით და უარყოფით ელექტროლიტურ ხსნარებში ვანადიუმის იონები ელექტროდებზე განიცდიან დაჟანგვისა და აღდგენის რეაქციებს, რაც იწვევს ელექტრული ენერგიის გამოყოფას.
- 2. დატენვის ციკლი
- დამუხტვის დროს ენერგია გროვდება დაჟანგვისა და აღდგენის რეაქციების შებრუნებით, რაც ვანადიუმის იონებს საწყის დაჟანგვის მდგომარეობებში დააბრუნებს. ეს პროცესი გულისხმობს სისტემაში გარე დენის მიწოდებას.
- 3. ელექტროლიტების ნაკადი
- ნაკადის ტიპის აკუმულატორების მთავარი მახასიათებელია თხევადი ელექტროლიტების გამოყენება, რომლებიც სისტემაში იტუმბება, რაც საშუალებას იძლევა აკუმულატორის სიმძლავრის მარტივად გაზრდის ელექტროლიტების შესანახი ავზების ზომის გაზრდით.
ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორების უპირატესობები
- √ მასშტაბირება
VRFB-ების მასშტაბირება ელექტროლიტების ავზების ზომის გაზრდით მარტივად შეიძლება, რაც მათ იდეალურს ხდის ენერგიის შენახვის ფართომასშტაბიანი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ქსელის დაბალანსება და განახლებადი ენერგიის შენახვა. - √ ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლე
ვანადიუმი ციკლის დროს არ იშლება (რადგან ის იყენებს ერთსა და იმავე მასალას როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი ელექტროლიტებისთვის), რაც VRFB-ებს უფრო ხანგრძლივ ექსპლუატაციის ვადას აძლევს სხვა ქიმიურ შემადგენლობის აკუმულატორებთან შედარებით.
Naturgy-მ ეს ვანადიუმის ნაკადის ბატარეა ესპანეთის ქალაქ სამორაში განათავსა.
- √უსაფრთხოება
VRFB-ები შედარებით უსაფრთხოა, რადგან ელექტროლიტები არააალებადია და არატოქსიკური. თხევადი ფორმა ასევე ამცირებს თერმული გადინების რისკს, რაც შეიძლება შემაშფოთებელი იყოს ზოგიერთი სხვა ტიპის აკუმულატორისთვის. - √ ეფექტურობა
VRFB-ებს შეიძლება ჰქონდეთ ორმხრივი ეფექტურობა (განმუხტვის დროს აღდგენილი ენერგიის პროცენტული მაჩვენებელი) 65%-დან 85%-მდე, დიზაინისა და ექსპლუატაციის პირობების მიხედვით. -
√ ენერგიისა და სიმძლავრის განცალკევება
VRFB-ებს შეუძლიათ დამოუკიდებლად მასშტაბირება გაუწიონ ენერგიის (ელექტროლიტური ავზების ზომა) და სიმძლავრის (ელექტროქიმიური უჯრედის ზომა) კომპონენტებს, რაც მათ მოქნილობას ანიჭებს სხვადასხვა გამოყენებისთვის.
ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეების გამოყენება
1 მეგავატიანი და 4 მეგავატ/სთ სიმძლავრის კონტეინერიზებული ვანადიუმის ნაკადის აკუმულატორი, რომელსაც ეკუთვნისAvista Utilities-ის მიერ და წარმოებულია UniEnergy Technologies-ის მიერ.
- ⭐ქსელის შენახვა:VRFB განსაკუთრებით სასარგებლოა განახლებადი წყაროებიდან, როგორიცაა ქარი და მზის ენერგია, ჭარბი ენერგიის შესანახად, რაც უზრუნველყოფს ბუფერს ამ ენერგიის წყაროების წყვეტილობის შესამსუბუქებლად.
- ⭐განახლებადი ენერგიის ინტეგრაცია:მათ შეუძლიათ ენერგიის შენახვა დაბალი მოთხოვნის დროს და მისი გამოთავისუფლება პიკური მოთხოვნის საათებში.
- ⭐სარეზერვო ენერგია:VRFB-ების გამოყენება ასევე შესაძლებელია კრიტიკულ ინფრასტრუქტურაში სარეზერვო ენერგოსისტემებისთვის.
ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა ლითიუმ-იონური ბატარეის წინააღმდეგ
| ფუნქცია | ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა (VFB) | |
| უსაფრთხოება | თანდაყოლილი უსაფრთხოება წყალხსნარი ელექტროლიტური ხსნარების გამო, თერმული გაჟონვის, ხანძრის ან აფეთქებების არარსებობის გამო. | დაზიანების ან გადახურების შემთხვევაში, შეიძლება საფრთხე შეუქმნას უსაფრთხოებას, მათ შორის თერმული გაჟონვას, ხანძარს ან აფეთქებებს. |
| მასშტაბირება | ადვილად მასშტაბირებადი, რაც საშუალებას იძლევა მოდულური გაფართოების, შესაფერისია დიდი საცავის ობიექტებისთვის (ასობით მეგავატ/სთ). | ნაკლებად მასშტაბირებადი; როგორც წესი, გამოიყენება ფიქსირებული ზომის ერთეულებში, თუმცა ზოგიერთი გამოყენებისთვის მისი მასშტაბირება შესაძლებელია. |
| საწყისი ღირებულება | უფრო მაღალი საწყისი ინვესტიცია ლითიუმ-იონურ ბატარეებთან შედარებით. | დაბალი საწყისი ღირებულება VFB-ებთან შედარებით. |
| ენერგიის სიმკვრივე | დაბალი ენერგიის სიმკვრივე (12-40 ვტ.სთ/კგ), რაც მათ შეუფერებელს ხდის მობილური აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ელექტრომობილები. | უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე (80-300 ვტ.სთ/კგ), იდეალურია მობილური აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ელექტრომობილები (EV). |
| ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობა | ლითიუმ-იონურ ბატარეებთან შედარებით უფრო დაბალი ეფექტურობა (70-75%). | უფრო მაღალი ეფექტურობა (90%) უფრო ეფექტური დატენვის/განმუხტვის ციკლების გამო. |
| ციკლის სიცოცხლე | უკიდურესად ხანგრძლივი ციკლის ვადა (>10,000 ციკლი, ზოგიერთი 20,000-ზე მეტი ციკლით). | უფრო მოკლე ციკლის ხანგრძლივობა (ჩვეულებრივ 1000-3000 ციკლი, ბატარეის ტიპისა და გამოყენების მიხედვით). |
| სიცოცხლის ხარჯები | ვატ-საათის (Wt.s.) უფრო დაბალი ღირებულება მთელი სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში. უფრო ეკოლოგიურად სუფთა გადამუშავებადი ვანადიუმის ელექტროლიტებით. | ვატ-საათზე უფრო მაღალი სიცოცხლის ღირებულება უფრო მოკლე ციკლის ხანგრძლივობისა და დროთა განმავლობაში გაუარესების გამო. |
| ღირებულება ერთ ვატ/სთ-ზე | ამჟამად დაახლოებით 0.30-0.40 აშშ დოლარი ვტ/სთ-ზე, რაც უფრო ეკონომიურია ენერგიის გრძელვადიანი შენახვისთვის. | როგორც წესი, 0.50 აშშ დოლარი ვტ/სთ-ზე, რაც უფრო მაღალი ღირებულებაა გრძელვადიანი შენახვისთვის, უფრო მოკლე ციკლის ვადის და სწრაფი დეგრადაციის გამო. |
▲ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეები (VFB) უფრო შესაფერისია ფართომასშტაბიანი, ხანგრძლივი ენერგიის შენახვის აპლიკაციებისთვის მათი უსაფრთხოების, მასშტაბირების, ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლისა და გრძელვადიან პერსპექტივაში ეკონომიურობის გამო. თუმცა, მათი დაბალი ენერგიის სიმკვრივე და მაღალი საწყისი ღირებულება მათ ელექტრომობილების მსგავსი აპლიკაციებისთვის შეუფერებელს ხდის.
▲ ლითიუმ-იონური ბატარეები (ლითიუმ-იონური)უფრო ფართოდ გამოიყენება პორტატული აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ელექტრომობილები, მათი უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივის გამო, თუმცა, VFB-ებთან შედარებით, მათ აქვთ უსაფრთხოების რისკები, უფრო მოკლე ციკლის ვადა და უფრო მაღალი გრძელვადიანი ხარჯები.
ვანადიუმის ნაკადის აკუმულატორების ტოპ 10 კომპანია
მსოფლიოში რამდენიმე კომპანია და ორგანიზაცია მუშაობს ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორების (VRFB) შემუშავებასა და კომერციალიზაციაზე, ძირითადი აქცენტით:მასშტაბური ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებებიVRFB ბაზრის ზოგიერთ მთავარ მოთამაშეს შორისაა როგორც უკვე დამკვიდრებული კომპანიები, ასევე ამ ტექნოლოგიაში სპეციალიზირებული სტარტაპები.
1. RedT Energy (ახლანდელი Invinity Energy Systems)
- მდებარეობა: გაერთიანებული სამეფო
- მიმოხილვა: RedT Energy HydroStar-თან გაერთიანდა და ჩამოაყალიბა Invinity Energy Systems. ისინი სპეციალიზირებულნი არიან VRFB ტექნოლოგიაზე დაფუძნებულ ენერგიის შენახვის გრძელვადიანი გადაწყვეტილებებში. მათი პროდუქცია განკუთვნილია სამრეწველო და ქსელის მასშტაბის ენერგიის შენახვის აპლიკაციებისთვის.
2. VRB ენერგია
- მდებარეობა: ჩინეთი / კანადა
- მიმოხილვა:VRB Energy ჩინეთის სახელმწიფო ელექტროგადამცემი ქსელის კორპორაციის შვილობილი კომპანიაა და VRFB-ების განვითარებასა და კომერციალიზაციაზეა ორიენტირებული. ისინი ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებებს გვთავაზობენ და განსაკუთრებით აქტიურები არიან როგორც ჩინეთზე, ასევე საერთაშორისო ბაზრებზე.
3. Sუმიტომო ელექტრო ინდუსტრიები
- მდებარეობა: იაპონია
- მიმოხილვა: Sumitomo მნიშვნელოვანი მოთამაშეა ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორების ტექნოლოგიის განვითარებაში. კომპანიამ შეიმუშავა საკუთარი VRFB სისტემები და დანერგა ისინი ენერგიის შენახვის სხვადასხვა პროექტში, განსაკუთრებით იაპონიის ბაზარზე.
- მდებარეობა: ამერიკის შეერთებული შტატები
- მიმოხილვა:„იმერჯი პაუერ სისტემსი“ სპეციალიზირებულია ვანადიუმის ბაზაზე დამზადებული ნაკადური აკუმულატორების შემუშავებაში ქსელის მასშტაბის ენერგიის შესანახად. კომპანია ორიენტირებულია განახლებადი ენერგიის წყაროების, როგორიცაა მზის და ქარის ენერგია, ენერგიის შენახვასთან ინტეგრირებაზე.
5. შვიდიანები
- მდებარეობა:საფრანგეთი
- მიმოხილვა: Sivens ფრანგული კომპანიაა, რომელიც ენერგიის შენახვის VRFB სისტემების წარმოებაშია ჩართული. ისინი ფოკუსირებულია ეკონომიური, გრძელვადიანი ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებების შემუშავებაზე, როგორც კომერციული, ასევე სამრეწველო გამოყენებისთვის.
- მდებარეობა:კანადა
- მიმოხილვა: VanadiumCorp Resource Inc. არის კანადური სამთო და ტექნოლოგიური კომპანია, რომელიც ორიენტირებულია ვანადიუმის მოპოვებასა და VRFB ტექნოლოგიის განვითარებაზე. კომპანია მუშაობს ვანადიუმის მოპოვების ეფექტურობის გაუმჯობესებაზე და VRFB-ების ახალი აპლიკაციების შემუშავებაზე.
7. ენერგიის შენახვის სისტემები (ESS, Inc.)
- მდებარეობა:ამერიკის შეერთებული შტატები
- მიმოხილვა:ESS Inc. არის კომპანია, რომელიც ორიენტირებულია ენერგიის შენახვის ხანგრძლივი დროის გადაწყვეტილებებზე, რომლებიც იყენებენ რკინის ნაკადის აკუმულატორის ტექნოლოგიას. ეს ტექნოლოგია VRFB-ის მსგავსია, მაგრამ ვანადიუმის ნაცვლად რკინას იყენებს. ისინი უზრუნველყოფენ ენერგიის შენახვის ფართომასშტაბიან გადაწყვეტილებებს, თუმცა მათი საქმიანობა ნაკადის აკუმულატორების მზარდი ბაზრის ნაწილია.
8. CellCube-ის ენერგიის შენახვის სისტემები
- მდებარეობა:ავსტრია / კანადა
- მიმოხილვა: CellCube, Gildemeister Energy Storage-ის შვილობილი კომპანია, ფოკუსირებულია ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორების წარმოებასა და დანერგვაზე ქსელის მასშტაბის ენერგიის შენახვისთვის. კომპანია განსაკუთრებით ჩართულია ევროპასა და ჩრდილოეთ ამერიკაში ენერგიის შენახვის მასშტაბურ პროექტებში.
9. განახლებადი ენერგიის გადაწყვეტილებები (RES ჯგუფი)
- მდებარეობა: გაერთიანებული სამეფო
- მიმოხილვა:განახლებადი ენერგიის მსხვილი გლობალური მოთამაშე, RES Group, მუშაობს ვანადიუმის ნაკადის ბატარეების ენერგოსისტემებში ინტეგრირებაზე, რაც მისი მიზნის ნაწილია, შეიმუშაოს მდგრადი, მასშტაბური ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებები განახლებადი ენერგიისთვის.
- მდებარეობა:ჩინეთი
- მიმოხილვა: „Pu Neng“ (PNT) ჩინური კომპანიაა, რომელიც ავითარებს და აწარმოებს ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორებს, როგორც მცირე, ასევე დიდი მასშტაბის ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებებისთვის. ისინი ფოკუსირებულია VRFB-ების განახლებადი ენერგიის სისტემებში ინტეგრირებაზე.
გამოწვევები და სამომავლო პერსპექტივები
მიუხედავად იმისა, რომ ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორები პერსპექტიულ უპირატესობებს გვთავაზობენ, არსებობს გარკვეული გამოწვევები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას:
- ●ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეის ფასი:ვანადიუმის ღირებულება და მასშტაბური VFB სისტემებისთვის საჭირო ინფრასტრუქტურა შეიძლება შედარებით მაღალი იყოს. თუმცა, ტექნოლოგიის განვითარებასთან და ვანადიუმის წარმოების მასშტაბირებასთან ერთად, მოსალოდნელია, რომ ხარჯები შემცირდება.
- ●ენერგიის სიმკვრივე:მიუხედავად იმისა, რომ VFB-ებს აქვთ შესანიშნავი ხანგრძლივი მუშაობის შესაძლებლობები, მათი ენერგიის სიმკვრივე (მოცულობის ან წონის ერთეულზე შენახული ენერგიის რაოდენობა) უფრო დაბალია, ვიდრე ლითიუმ-იონური ან მყარი მდგომარეობის აკუმულატორების. ამან შეიძლება ისინი ნაკლებად შესაფერისი გახადოს იმ აპლიკაციებისთვის, სადაც სივრცე და წონა კრიტიკულია.
- ●ეფექტურობა: VFB-ების ეფექტურობა, მიუხედავად მაღალისა, მაინც ოდნავ დაბალია ლითიუმ-იონური აკუმულატორების ეფექტურობასთან შედარებით. თუმცა, მასალებისა და დიზაინის გაუმჯობესება დროთა განმავლობაში ეფექტურობას გაზრდის.
დასკვნა
ვანადიუმის რედოქს ნაკადის აკუმულატორი ენერგიის შენახვის ინოვაციური და პერსპექტიული გადაწყვეტაა, რომელსაც აქვს პოტენციალი, რევოლუცია მოახდინოს ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის სისტემებში. მისი მასშტაბირება, ხანგრძლივი ციკლის ვადა, უსაფრთხოება და ეკოლოგიურად სუფთა დიზაინი მას მიმზიდველ ვარიანტად აქცევს ქსელში ენერგიის შენახვის, განახლებადი ენერგიის ინტეგრაციის და სხვა ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის აპლიკაციებისთვის. ტექნოლოგიის განვითარებასთან და ხარჯების შემცირებასთან ერთად, VFB-ებს შეუძლიათ მნიშვნელოვანი როლი შეასრულონ მომავალში.მდგრადი ენერგიის შენახვა, რაც ხელს უწყობს უფრო მდგრადი და საიმედო ენერგოქსელის შექმნას.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 7 იანვარი