Vanādija redoksplūsmas akumulatori (VFB)ir jauna enerģijas uzkrāšanas tehnoloģija ar ievērojamu potenciālu, jo īpaši liela mēroga, ilgtermiņa uzglabāšanas lietojumprogrammās. Atšķirībā no tradicionālajāmuzlādējama akumulatora uzglabāšanaVFB izmanto vanādija elektrolīta šķīdumu gan pozitīvajiem, gan negatīvajiem elektrodiem, padarot tos unikālus gan konstrukcijas, gan darbības ziņā.
Kas ir vanādija redoksa plūsmas akumulators?
Thevanādija redoksa akumulators (VRB), kas pazīstams arī kā vanādija plūsmas akumulators (VFB) vai vanādija redoksplūsmas akumulators (VRFB), ir atkārtoti uzlādējama plūsmas akumulatora veids.
Tajā tiek izmantoti vanādija joni dažādos oksidācijas stāvokļos, lai uzglabātu un atbrīvotu elektrisko enerģiju. Atšķirībā no parastajām baterijām, VRFB uzglabā enerģiju šķidros elektrolītos, kas cirkulē sistēmā, nevis cietos elektrodos. Šī konstrukcija nodrošina mērogojamu un elastīgu darbību.enerģijas uzglabāšanas risinājumi.
Vanādija redoksa plūsmas akumulatora galvenās sastāvdaļas
| Galvenā sastāvdaļa | Apraksts |
| Elektrolīti | - VRFB izmanto divus šķidrus elektrolītus, kas parasti satur vanādiju dažādās oksidācijas pakāpēs (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ un V⁵⁺). |
| Elektrodi | Divi elektrodi (parasti ogleklis vai līdzīgi materiāli) veicina redoksreakcijas (reducēšanu un oksidēšanu), lai atbrīvotu vai uzkrātu enerģiju. |
| Membrāna | Protonu vadoša membrāna (bieži vien izgatavota no Nafiona) atdala abus elektrolīta šķīdumus, nodrošinot jonu plūsmu starp abām pusēm uzlādes/izlādes cikla laikā. |
| Sūkņi un plūsmas sistēma | - Šie komponenti cirkulē elektrolītus caur elektroķīmisko šūnu, nodrošinot nepārtrauktu vanādija jonu plūsmu enerģijas pārveidošanas procesam. |
Kā darbojas vanādija redoksa plūsmas akumulators?
- 1. Izlādes cikls
- Izlādes laikā vanādija joni pozitīvajos un negatīvajos elektrolītu šķīdumos elektrodos tiek pakļauti oksidācijas un reducēšanas reakcijām, atbrīvojot elektrisko enerģiju.
- 2. Uzlādes cikls
- Uzlādes laikā enerģija tiek uzkrāta, apgriežot oksidācijas un reducēšanas reakcijas, atgriežot vanādija jonus to sākotnējā oksidācijas stāvoklī. Šis process ietver ārējas strāvas pievadīšanu sistēmai.
- 3. Plūstoši elektrolīti
- Plūsmas akumulatoru galvenā īpašība ir šķidru elektrolītu izmantošana, kas tiek sūknēti caur sistēmu, kas ļauj viegli palielināt akumulatora ietilpību, vienkārši palielinot elektrolīta uzglabāšanas tvertņu izmēru.
Vanādija redoksa plūsmas akumulatoru priekšrocības
- √ Mērogojamība
VRFB var viegli palielināt, palielinot elektrolīta tvertņu izmēru, padarot tās ideāli piemērotas liela mēroga enerģijas uzkrāšanas lietojumprogrammām, piemēram, tīkla balansēšanai un atjaunojamās enerģijas uzkrāšanai. - √ Ilgs cikla mūžs
Vanādijs cikla laikā nesadalās (jo gan pozitīvajiem, gan negatīvajiem elektrolītiem tiek izmantots viens un tas pats materiāls), kas VRFB nodrošina ilgāku darbības laiku salīdzinājumā ar citām akumulatoru ķīmiskajām vielām.
Naturgy izvietoja šo vanādija plūsmas akumulatoru Zamorā, Spānijā.
- √Drošība
VRFB ir relatīvi droši, jo elektrolīti nav viegli uzliesmojoši un netoksiski. Šķidrā forma arī samazina termiskās nekontrolējamas pārraides risku, kas var radīt bažas dažu citu veidu akumulatoros. - √ Efektivitāte
VRFB var būt aprites efektivitāte (izlādes laikā atgūtās enerģijas procentuālā daļa) no 65% līdz 85% atkarībā no konstrukcijas un ekspluatācijas apstākļiem. -
√ Enerģijas un jaudas atdalīšana
VRFB var neatkarīgi mērogot enerģijas (elektrolīta tvertņu izmēru) un jaudas (elektroķīmiskās šūnas izmēru) komponentus, kas tiem nodrošina elastību dažādiem pielietojumiem.
Vanādija redoksa plūsmas akumulatoru pielietojums
1 MW 4 MWh konteinerizētā vanādija plūsmas baterija, kas pieder uzņēmumamAvista Utilities un ražo UniEnergy Technologies.
- ⭐Režģa krātuve:VRFB ir īpaši noderīgi, lai uzglabātu lieko enerģiju no atjaunojamiem avotiem, piemēram, vēja un saules enerģijas, nodrošinot buferi, lai izlīdzinātu šo enerģijas avotu pārtraukumus.
- ⭐Atjaunojamās enerģijas integrācija:Tie var uzkrāt enerģiju, kad pieprasījums ir zems, un atbrīvot to maksimālā pieprasījuma stundās.
- ⭐Rezerves barošana:VRFB var izmantot arī rezerves barošanas sistēmām kritiskajā infrastruktūrā.
Vanādija Redox plūsmas akumulators VS litija jonu akumulators
| Funkcija | Vanādija redoksa plūsmas akumulators (VFB) | |
| Drošība | Pateicoties ūdens elektrolītu šķīdumiem, ir drošāks, nerodas termiska noplūde, ugunsgrēki vai sprādzieni. | Bojājuma vai pārkaršanas gadījumā var radīt drošības riskus, tostarp termisku noplūdi, ugunsgrēkus vai sprādzienus. |
| Mērogojamība | Viegli mērogojams, ļaujot veikt modulāru paplašināšanu, kas piemērota lielām uzglabāšanas iekārtām (simtiem MWh). | Mazāk mērogojams; parasti izmanto fiksēta izmēra vienībās, lai gan dažiem lietojumiem to var mērogot. |
| Sākotnējās izmaksas | Lielākas sākotnējās investīcijas salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem. | Zemākas sākotnējās izmaksas salīdzinājumā ar VFB. |
| Enerģijas blīvums | Zemāks enerģijas blīvums (12–40 Wh/kg), tāpēc tie nav piemēroti mobilām lietojumprogrammām, piemēram, elektrotransportlīdzekļiem. | Augstāks enerģijas blīvums (80–300 Wh/kg), ideāli piemērots mobilām lietojumprogrammām, piemēram, elektriskajiem transportlīdzekļiem (EV). |
| Enerģijas konversijas efektivitāte | Zemāka efektivitāte (70–75%) salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem. | Augstāka efektivitāte (90%), pateicoties efektīvākiem uzlādes/izlādes cikliem. |
| Cikla dzīve | Īpaši ilgs cikla kalpošanas laiks (> 10 000 ciklu, daži pārsniedz 20 000 ciklus). | Īsāks ciklu kalpošanas laiks (parasti 1000–3000 cikli atkarībā no akumulatora veida un lietošanas veida). |
| Mūža izmaksas | Zemākas izmaksas par vatstundu (Wh) visā dzīves ciklā. Videi draudzīgāks, pateicoties pārstrādājamiem vanādija elektrolītiem. | Augstākas kalpošanas laika izmaksas uz vatstundu īsāka cikla kalpošanas laika un degradācijas dēļ laika gaitā. |
| Izmaksas par vatstundu | Pašlaik aptuveni 0,30–0,40 USD par Wh, kas ir izmaksu ziņā efektīvāka ilgtermiņa enerģijas uzglabāšanai. | Parasti 0,50 ASV dolāri par Wh, augstākas izmaksas par ilgtermiņa glabāšanu īsāka cikla kalpošanas laika un ātrākas degradācijas dēļ. |
▲Vanādija redoksplūsmas akumulatori (VFB) ir piemērotāki liela mēroga, ilgtermiņa enerģijas uzkrāšanas lietojumiem, pateicoties to drošībai, mērogojamībai, ilgajam cikla laikam un izmaksu efektivitātei ilgtermiņā. Tomēr to zemais enerģijas blīvums un augstās sākotnējās izmaksas padara tos nepiemērotus tādiem lietojumiem kā elektrotransportlīdzekļi.
▲ Litija jonu akumulatori (litija jonu)tiek plašāk izmantoti pārnēsājamās lietojumprogrammās, piemēram, elektriskajos transportlīdzekļos, pateicoties to augstākajam enerģijas blīvumam, taču tiem ir drošības riski, īsāks cikla kalpošanas laiks un augstākas ilgtermiņa izmaksas salīdzinājumā ar VFB.
10 labākie vanādija plūsmas akumulatoru uzņēmumi
Vairāki uzņēmumi un organizācijas visā pasaulē strādā pie vanādija redoksplūsmas akumulatoru (VRFB) izstrādes un komercializācijas, īpašu uzmanību pievēršotliela mēroga enerģijas uzglabāšanas risinājumiDaži no galvenajiem VRFB tirgus dalībniekiem ir gan jau esoši uzņēmumi, gan jaunuzņēmumi, kas specializējas šajā tehnoloģijā.
1. RedT Energy (tagad Invinity Energy Systems)
- Atrašanās vieta: Apvienotā Karaliste
- Pārskats: RedT Energy apvienojās ar HydroStar, izveidojot Invinity Energy Systems. Uzņēmums specializējas ilgtermiņa enerģijas uzkrāšanas risinājumos, kuru pamatā ir VRFB tehnoloģija. Viņu produkti ir paredzēti rūpnieciskiem un tīkla mēroga enerģijas uzkrāšanas lietojumiem.
2. VRB Energy
- Atrašanās vieta: Ķīna / Kanāda
- Pārskats:VRB Energy ir Ķīnas Valsts tīkla korporācijas meitasuzņēmums, kas koncentrējas uz VRFB izstrādi un komercializāciju. Tas piedāvā liela mēroga enerģijas uzglabāšanas risinājumus un ir īpaši aktīvs gan Ķīnā, gan starptautiskajos tirgos.
3. Sumitomo Electric Industries
- Atrašanās vieta: Japāna
- Pārskats: Sumitomo ir bijis nozīmīgs spēlētājs vanādija redoksa plūsmas akumulatoru tehnoloģijas attīstībā. Uzņēmums ir izstrādājis savas VRFB sistēmas un ieviesis tās dažādos enerģijas uzkrāšanas projektos, īpaši Japānas tirgū.
- Atrašanās vieta: Amerikas Savienotās Valstis
- Pārskats:Imergy Power Systems specializējas vanādija bāzes plūsmas akumulatoru izstrādē tīkla mēroga enerģijas uzglabāšanai. Uzņēmums koncentrējas uz atjaunojamo enerģijas avotu, piemēram, saules un vēja enerģijas, integrēšanu enerģijas uzglabāšanas sistēmās.
5. Sivens
- Atrašanās vieta:Francija
- Pārskats: Sivens ir Francijas uzņēmums, kas nodarbojas ar VRFB sistēmu ražošanu enerģijas uzkrāšanai. Tas koncentrējas uz rentablu, ilgstošu enerģijas uzkrāšanas risinājumu izstrādi gan komerciāliem, gan rūpnieciskiem lietojumiem.
- Atrašanās vieta:Kanāda
- Pārskats: VanadiumCorp Resource Inc. ir Kanādas ieguves rūpniecības un tehnoloģiju uzņēmums, kas koncentrējas uz vanādija ieguvi un VRFB tehnoloģijas attīstību. Uzņēmums strādā pie vanādija ieguves efektivitātes uzlabošanas un jaunu VRFB pielietojumu izstrādes.
7. Enerģijas uzkrāšanas sistēmas (ESS, Inc.)
- Atrašanās vieta:Amerikas Savienotās Valstis
- Pārskats:ESS Inc. ir uzņēmums, kas koncentrējas uz ilgtermiņa enerģijas uzkrāšanas risinājumiem, izmantojot dzelzs plūsmas akumulatoru tehnoloģiju, kas ir līdzīga VRFB, bet vanādija vietā izmanto dzelzi. Tie nodrošina liela mēroga enerģijas uzkrāšanas risinājumus, taču viņu darbs ir daļa no augošā plūsmas akumulatoru tirgus.
8. CellCube enerģijas uzglabāšanas sistēmas
- Atrašanās vieta:Austrija / Kanāda
- Pārskats: CellCube, Gildemeister Energy Storage meitasuzņēmums, koncentrējas uz vanādija redoksa plūsmas akumulatoru ražošanu un ieviešanu tīkla mēroga uzglabāšanai. Uzņēmums ir īpaši iesaistīts liela mēroga enerģijas uzglabāšanas projektos Eiropā un Ziemeļamerikā.
9. Atjaunojamās enerģijas risinājumi (RES grupa)
- Atrašanās vieta: Apvienotā Karaliste
- Pārskats:RES Group, liels pasaules mēroga atjaunojamās enerģijas spēlētājs, strādā pie vanādija plūsmas akumulatoru integrēšanas energosistēmās, lai izstrādātu ilgtspējīgus, liela mēroga enerģijas uzkrāšanas risinājumus atjaunojamajiem energoresursiem.
- Atrašanās vieta:Ķīna
- Pārskats: Pu Neng (PNT) ir Ķīnas uzņēmums, kas izstrādā un ražo vanādija redoksa plūsmas akumulatorus gan maziem, gan lieliem enerģijas uzkrāšanas risinājumiem. Tas koncentrējas uz VRFB integrēšanu atjaunojamās enerģijas sistēmās.
Izaicinājumi un nākotnes perspektīvas
Lai gan vanādija redoksa plūsmas akumulatori piedāvā daudzsološas priekšrocības, ir jārisina dažas problēmas:
- ●Vanādija redoksa plūsmas akumulatora cena:Vanādija un liela mēroga VFB sistēmām nepieciešamās infrastruktūras izmaksas var būt samērā augstas. Tomēr, tehnoloģijai attīstoties un vanādija ražošanas apjomam palielinoties, paredzams, ka izmaksas samazināsies.
- ●Enerģijas blīvums:Lai gan VFB ir lieliskas ilgmūžības spējas, to enerģijas blīvums (uzglabātās enerģijas daudzums tilpuma vai svara vienībā) ir zemāks nekā litija jonu vai cietvielu akumulatoriem. Tas var padarīt tos mazāk piemērotus lietojumiem, kuros telpa un svars ir kritiski svarīgi.
- ●Efektivitāte: VFB efektivitāte, lai arī augsta, joprojām ir nedaudz zemāka nekā litija jonu akumulatoriem. Tomēr paredzams, ka materiālu un dizaina uzlabojumi laika gaitā uzlabos efektivitāti.
Secinājums
Vanādija redoksa plūsmas akumulators ir inovatīvs un daudzsološs enerģijas uzkrāšanas risinājums ar potenciālu revolucionizēt liela mēroga enerģijas uzkrāšanas sistēmas. Tā mērogojamība, ilgais cikla kalpošanas laiks, drošība un videi draudzīgais dizains padara to par pievilcīgu iespēju tīkla uzkrāšanai, atjaunojamās enerģijas integrācijai un citiem liela mēroga enerģijas uzkrāšanas lietojumiem. Tehnoloģijām attīstoties un izmaksu samazinājumam, VFB varētu spēlēt galveno lomu nākotnē.ilgtspējīga enerģijas uzglabāšana, palīdzot izveidot noturīgāku un uzticamāku energosistēmas tīklu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 7. janvāris