Vanadžio redokso srauto baterijos (VFB)yra nauja energijos kaupimo technologija, turinti didelį potencialą, ypač didelio masto, ilgalaikio kaupimo srityse. Skirtingai nuo įprastųįkraunamų baterijų saugyklaVFB naudoja vanadžio elektrolito tirpalą tiek teigiamam, tiek neigiamam elektrodams, todėl jie yra unikalūs savo konstrukcija ir veikimu.
Kas yra vanadžio redokso srauto baterija?
Thevanadžio redokso akumuliatorius (VRB), dar žinoma kaip vanadžio srauto baterija (VFB) arba vanadžio redokso srauto baterija (VRFB), yra įkraunamos srauto baterijos tipas.
Jame naudojami įvairių oksidacijos būsenų vanadžio jonai elektros energijai kaupti ir išlaisvinti. Skirtingai nuo įprastų baterijų, VRFB kaupia energiją skystuose elektrolituose, kurie cirkuliuoja sistemoje, o ne kietuose elektroduose. Ši konstrukcija leidžia pritaikyti ir pritaikyti įvairiems tikslams.energijos kaupimo sprendimai.
Pagrindiniai vanadžio redokso srauto akumuliatoriaus komponentai
| Pagrindinis komponentas | Aprašymas |
| Elektrolitai | - VRFB naudoja du skystus elektrolitus, kuriuose paprastai yra skirtingose oksidacijos būsenose (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ ir V⁵⁺) esančio vanadžio. |
| Elektrodai | - Du elektrodai (dažniausiai anglies arba panašios medžiagos) palengvina redokso reakcijas (redukciją ir oksidaciją), kad išskirtų arba kauptų energiją. |
| Membrana | Protonams laidi membrana (dažnai pagaminta iš Nafiono) skiria du elektrolitų tirpalus, leisdama jonams tekėti tarp dviejų pusių įkrovimo / iškrovimo ciklo metu. |
| Siurbliai ir srauto sistema | - Šie komponentai cirkuliuoja elektrolitus per elektrocheminę celę, užtikrindami nuolatinį vanadžio jonų srautą energijos konversijos procesui. |
Kaip veikia vanadžio redokso srauto baterija?
- 1. Iškrovimo ciklas
- Iškrovimo metu vanadžio jonai teigiamuose ir neigiamuose elektrolitų tirpaluose elektroduose oksiduojasi ir redukuojasi, išskirdami elektros energiją.
- 2. Įkrovimo ciklas
- Įkrovimo metu energija kaupiama keičiant oksidacijos ir redukcijos reakcijas, grąžinant vanadžio jonus į pradinę oksidacijos būseną. Šis procesas apima išorinės srovės taikymą sistemai.
- 3. Tekantys elektrolitai
- Pagrindinė srautinių akumuliatorių savybė yra skystų elektrolitų, kurie pumpuojami per sistemą, naudojimas, todėl akumuliatoriaus talpą galima lengvai padidinti tiesiog padidinant elektrolito kaupimo bakų dydį.
Vanadžio redokso srauto baterijų privalumai
- √ Mastelio keitimas
VRFB galima lengvai padidinti elektrolitų bakų dydį, todėl jie idealiai tinka didelio masto energijos kaupimo reikmėms, tokioms kaip tinklo balansavimas ir atsinaujinančiosios energijos kaupimas. - √ Ilgas ciklo gyvenimas
Vanadis ciklų metu nesuyra (nes teigiamam ir neigiamam elektrolitui naudojama ta pati medžiaga), todėl VRFB tarnauja ilgiau, palyginti su kitų cheminių medžiagų akumuliatoriais.
„Naturgy“ šią vanadžio srauto bateriją dislokavo Zamoroje, Ispanijoje.
- √Saugumas
VRFB yra gana saugūs, nes elektrolitai yra nedegūs ir netoksiški. Skystoji forma taip pat sumažina šiluminio išsiveržimo riziką, kuri gali kelti problemų kai kurių kitų tipų baterijose. - √ Efektyvumas
VRFB akumuliatorių efektyvumas per visą kelionę (iškrovimo metu atgautos energijos procentas) gali svyruoti nuo 65% iki 85%, priklausomai nuo konstrukcijos ir eksploatavimo sąlygų. -
√ Energijos ir galios atskyrimas
VRFB gali nepriklausomai keisti energijos (elektrolitų bakų dydis) ir galios (elektrocheminio elemento dydis) komponentų dydį, todėl jie gali būti naudojami įvairioms reikmėms.
Vanadžio redokso srauto baterijų taikymas
1 MW 4 MWh konteinerinė vanadžio srauto baterija, priklausanti„Avista Utilities“ ir gamina „UniEnergy Technologies“.
- ⭐Tinklelio saugykla:VRFB yra ypač naudingi kaupiant perteklinę energiją iš atsinaujinančių šaltinių, tokių kaip vėjas ir saulė, ir suteikiant buferį, kuris sušvelnina šių energijos šaltinių pertraukiamą tiekimą.
- ⭐Atsinaujinančios energijos integravimas:Jie gali kaupti energiją, kai paklausa maža, ir ją išleisti piko metu.
- ⭐Atsarginė energija:VRFB taip pat gali būti naudojami atsarginėms maitinimo sistemoms kritinėje infrastruktūroje.
Vanadžio Redox srauto baterija ir ličio jonų baterija
| Funkcija | Vanadžio redokso srauto akumuliatorius (VFB) | |
| Saugumas | Iš esmės saugesnis dėl vandeninių elektrolitų tirpalų, nėra terminio išsiveržimo, gaisrų ar sprogimų. | Gali kelti pavojų saugai, įskaitant terminį išsiveržimą, gaisrus ar sprogimus, jei pažeidžiamas ar perkaitinamas. |
| Mastelio keitimas | Lengvai keičiamo dydžio, leidžia modulinę plėtrą, tinkančią dideliems saugyklų objektams (šimtai MWh). | Mažiau keičiamo mastelio; paprastai naudojamas fiksuoto dydžio įrenginiuose, nors kai kurioms reikmėms jį galima keisti. |
| Pradinė kaina | Didesnės pradinės investicijos, palyginti su ličio jonų akumuliatoriais. | Mažesnės pradinės išlaidos, palyginti su VFB. |
| Energijos tankis | Mažesnis energijos tankis (12–40 Wh/kg), todėl jie netinka mobiliesiems įrenginiams, pavyzdžiui, elektromobiliams. | Didesnis energijos tankis (80–300 Wh/kg), idealiai tinka mobiliesiems įrenginiams, pavyzdžiui, elektrinėms transporto priemonėms (EV). |
| Energijos konversijos efektyvumas | Mažesnis efektyvumas (70–75 %), palyginti su ličio jonų akumuliatoriais. | Didesnis efektyvumas (90 %) dėl efektyvesnių įkrovimo / iškrovimo ciklų. |
| Ciklo gyvenimas | Labai ilgas ciklų skaičius (> 10 000 ciklų, kai kurie viršija 20 000 ciklų). | Trumpesnis ciklų tarnavimo laikas (paprastai 1 000–3 000 ciklų, priklausomai nuo akumuliatoriaus tipo ir naudojimo). |
| Viso naudojimo laiko išlaidos | Mažesnės išlaidos vienai vatvalandei (Wh) per visą gyvavimo ciklą. Draugiškesnis aplinkai dėl perdirbamų vanadžio elektrolitų. | Didesnė eksploatavimo trukmės kaina vienai vatvalandei dėl trumpesnio ciklo trukmės ir degradacijos laikui bėgant. |
| Kaina už Wh | Šiuo metu apie 0,30–0,40 USD už Wh, tai ekonomiškiau ilgalaikiam energijos kaupimui. | Paprastai 0,50 USD už Wh, didesnė ilgalaikio saugojimo kaina dėl trumpesnio ciklo trukmės ir greitesnio degradacijos. |
▲Vanadžio redokso srauto baterijos (VFB) Dėl savo saugumo, mastelio keitimo, ilgo ciklo ir ekonomiškumo ilguoju laikotarpiu jie labiau tinka didelio masto, ilgalaikiam energijos kaupimui. Tačiau dėl mažo energijos tankio ir didelės pradinės kainos jie netinka tokioms reikmėms kaip elektrinės transporto priemonės.
▲ Ličio jonų baterijos (Li-ion)Dėl didesnio energijos tankio jie plačiau naudojami nešiojamose programose, tokiose kaip elektrinės transporto priemonės, tačiau, palyginti su kintamos srovės varikliais (VFB), jie kelia pavojų saugai, trumpesnį ciklo tarnavimo laiką ir didesnes ilgalaikes išlaidas.
10 geriausių vanadžio srauto akumuliatorių gamintojų
Visame pasaulyje yra keletas įmonių ir organizacijų, dirbančių su vanadžio redokso srauto baterijų (VRFB) kūrimu ir komercializavimu, daugiausia dėmesio skirdamosdidelio masto energijos kaupimo sprendimaiKai kurie pagrindiniai VRFB rinkos dalyviai yra tiek įsitvirtinusios įmonės, tiek startuoliai, kurie specializuojasi šioje technologijoje.
1. „RedT Energy“ (dabar „Invinity Energy Systems“)
- Vieta: Jungtinė Karalystė
- Apžvalga: „RedT Energy“ susijungė su „HydroStar“ ir sukūrė „Invinity Energy Systems“. Ji specializuojasi ilgalaikio energijos kaupimo sprendimuose, pagrįstuose VRFB technologija. Jų produktai skirti pramoninėms ir tinklo masto energijos kaupimo reikmėms.
2. VRB Energy
- Vieta: Kinija / Kanada
- Apžvalga:„VRB Energy“ yra Kinijos valstybinės elektros tinklų korporacijos dukterinė įmonė, kurios pagrindinė veikla yra VRFB kūrimas ir komercializavimas. Ji siūlo didelio masto energijos kaupimo sprendimus ir yra ypač aktyvi tiek Kinijos, tiek tarptautinėse rinkose.
3. S„umitomo Electric Industries“
- Vieta: Japonija
- Apžvalga: „Sumitomo“ atliko svarbų vaidmenį kuriant vanadžio redokso srauto akumuliatorių technologiją. Bendrovė sukūrė savo VRFB sistemas ir jas įdiegė įvairiuose energijos kaupimo projektuose, ypač Japonijos rinkoje.
- Vieta: Jungtinės Valstijos
- Apžvalga:„Imergy Power Systems“ specializuojasi vanadžio pagrindu pagamintų srautinių akumuliatorių, skirtų tinklo masto energijos kaupimui, kūrime. Įmonė daugiausia dėmesio skiria atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip saulės ir vėjo energija, integravimui į energijos kaupimo sistemas.
5. Šešiasdešimt
- Vieta:Prancūzija
- Apžvalga: „Sivens“ yra Prancūzijos įmonė, gaminanti VRFB sistemas energijos kaupimui. Ji daugiausia dėmesio skiria ekonomiškų, ilgalaikių energijos kaupimo sprendimų, skirtų tiek komercinėms, tiek pramonės reikmėms, kūrimui.
- Vieta:Kanada
- Apžvalga: „VanadiumCorp Resource Inc.“ yra Kanados kasybos ir technologijų įmonė, kurios veikla sutelkta į vanadžio gavybą ir VRFB technologijos kūrimą. Įmonė dirba siekdama pagerinti vanadžio gavybos efektyvumą ir kurti naujas VRFB taikymo sritis.
7. Energijos kaupimo sistemos (ESS, Inc.)
- Vieta:Jungtinės Valstijos
- Apžvalga:„ESS Inc.“ yra įmonė, orientuota į ilgalaikius energijos kaupimo sprendimus, naudojanti geležies srauto baterijų technologiją, kuri yra panaši į VRFB, tačiau vietoj vanadžio naudoja geležį. Jie teikia didelio masto energijos kaupimo sprendimus, tačiau jų darbas yra augančios srauto baterijų rinkos dalis.
8. „CellCube“ energijos kaupimo sistemos
- Vieta:Austrija / Kanada
- Apžvalga: „CellCube“, „Gildemeister Energy Storage“ dukterinė įmonė, daugiausia dėmesio skiria vanadžio-redokso srauto baterijų, skirtų tinklo masto kaupimui, gamybai ir diegimui. Bendrovė ypač aktyviai dalyvauja didelio masto energijos kaupimo projektuose Europoje ir Šiaurės Amerikoje.
9. Atsinaujinančios energijos sprendimai (RES grupė)
- Vieta: Jungtinė Karalystė
- Apžvalga:Didelė pasaulinė atsinaujinančiosios energijos žaidėja „RES Group“ dirba ties vanadžio srauto baterijų integravimu į energetikos sistemas, siekdama sukurti tvarius, didelio masto energijos kaupimo sprendimus atsinaujinantiems energijos šaltiniams.
- Vieta:Kinija
- Apžvalga: „Pu Neng“ (PNT) yra Kinijos įmonė, kurianti ir gaminanti vanadžio redokso srauto baterijas tiek mažiems, tiek dideliems energijos kaupimo sprendimams. Ji daugiausia dėmesio skiria VRFB integravimui į atsinaujinančios energijos sistemas.
Iššūkiai ir ateities perspektyvos
Nors vanadžio redokso srauto baterijos siūlo daug žadančių privalumų, reikia spręsti keletą iššūkių:
- ●Vanadžio Redox srauto akumuliatoriaus kaina:Vanadžio ir didelio masto VFB sistemoms reikalingos infrastruktūros kaina gali būti gana didelė. Tačiau, tobulėjant technologijoms ir didinant vanadžio gamybos mastą, tikimasi, kad išlaidos mažės.
- ●Energijos tankis:Nors kintamosios srovės akumuliatoriai pasižymi puikiomis ilgalaikėmis savybėmis, jų energijos tankis (sukaupiamas energijos kiekis tūrio arba svorio vienete) yra mažesnis nei ličio jonų arba kietojo kūno akumuliatorių. Dėl to jie gali būti mažiau tinkami ten, kur erdvė ir svoris yra labai svarbūs.
- ●Efektyvumas: VFB akumuliatorių efektyvumas, nors ir didelis, vis tiek yra šiek tiek mažesnis nei ličio jonų akumuliatorių. Tačiau tikimasi, kad medžiagų ir dizaino patobulinimai laikui bėgant padidins efektyvumą.
Išvada
Vanadžio-redokso srauto akumuliatorius yra novatoriškas ir perspektyvus energijos kaupimo sprendimas, galintis pakeisti didelio masto energijos kaupimo sistemas. Dėl savo mastelio keitimo, ilgo ciklo, saugumo ir aplinkai nekenksmingo dizaino jis yra patrauklus pasirinkimas tinklo kaupimui, atsinaujinančiosios energijos integravimui ir kitoms didelio masto energijos kaupimo reikmėms. Technologijoms tobulėjant ir mažinant sąnaudas, VFB galėtų atlikti pagrindinį vaidmenį ateityje.tvarus energijos kaupimas, padėdama sukurti atsparesnį ir patikimesnį energetikos tinklą.
Įrašo laikas: 2025 m. sausio 7 d.