Ванадиумски редокс проточни батерии (VFB)се нова технологија за складирање на енергија со значителен потенцијал, особено во апликации за складирање на големи размери и долготрајност. За разлика од конвенционалнитескладирање на батерии што можат да се полнат, VFB користат раствор од ванадиум електролит и за позитивните и за негативните електроди, што ги прави уникатни по дизајн и работа.
Што е ванадиумска редокс проточна батерија?
Наванадиум редокс батерија (VRB), позната и како ванадиумска проточна батерија (VFB) или ванадиумска редокс проточна батерија (VRFB), е вид на батерија што може да се полни.
Користи јони на ванадиум во различни оксидациски состојби за складирање и ослободување на електрична енергија. За разлика од конвенционалните батерии, VRFB складираат енергија во течни електролити кои циркулираат низ системот, а не во цврсти електроди. Овој дизајн овозможува скалабилна и флексибилнарешенија за складирање на енергија.
Клучни компоненти на ванадиумска редокс проточна батерија
| Клучна компонента | Опис |
| Електролити | - VRFB користи два течни електролити, кои обично содржат ванадиум во различни оксидациски состојби (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ и V⁵⁺). |
| Електроди | - Две електроди (обично јаглеродни или слични материјали) ги олеснуваат редокс реакциите (редукција и оксидација) за ослободување или складирање на енергија. |
| Мембрана | - Мембрана што спроводува протони (често направена од Нафион) ги одделува двата електролитни раствори, овозможувајќи проток на јони помеѓу двете страни за време на циклусот на полнење/празнење. |
| Пумпи и систем за проток | - Овие компоненти ги циркулираат електролитите низ електрохемиската ќелија, обезбедувајќи континуиран проток на ванадиумски јони за процесот на конверзија на енергија. |
Како функционира ванадиумска редокс-течна батерија?
- 1. Циклус на празнење
- За време на празнењето, јоните на ванадиум во позитивните и негативните електролитни раствори подлежат на реакции на оксидација и редукција на електродите, ослободувајќи електрична енергија.
- 2. Циклус на полнење
- За време на полнењето, енергијата се складира со обратен тек на реакциите на оксидација и редукција, враќајќи ги јоните на ванадиум во нивните оригинални оксидациски состојби. Овој процес вклучува примена на надворешна струја во системот.
- 3. Течни електролити
- Клучната карактеристика на проточните батерии е употребата на течни електролити кои се пумпаат низ системот, што овозможува лесно зголемување на капацитетот на батеријата со едноставно зголемување на големината на резервоарите за складирање на електролити.
Предности на ванадиумските редокс проточни батерии
- √ Скалабилност
VRFB-ите можат лесно да се зголемат со зголемување на големината на резервоарите за електролити, што ги прави идеални за апликации за складирање на енергија во големи размери, како што се балансирање на мрежата и складирање на обновлива енергија. - √ Долг циклус на живот
Ванадиумот не се распаѓа за време на циклусот (бидејќи користи ист материјал и за позитивни и за негативни електролити), што им дава на VRFB-ите подолг работен век во споредба со другите хемикалии на батериите.
„Натурџи“ ја распореди оваа ванадиумска проточна батерија во Замора, Шпанија.
- √Безбедност
VRFB батериите се релативно безбедни бидејќи електролитите се незапаливи и нетоксични. Течната форма, исто така, го намалува ризикот од термичко бегство, што може да биде проблем кај некои други видови батерии. - √ Ефикасност
VRFB можат да имаат ефикасност во двата правци (процентот на енергија обновена за време на празнењето) што се движи од 65% до 85%, во зависност од дизајнот и условите за работа. -
√ Раздвојување на енергијата и моќноста
VRFB можат независно да ги скалираат компонентите за енергија (големина на резервоарите за електролит) и моќност (големина на електрохемиската ќелија), што им дава флексибилност за различни апликации.
Примени на ванадиумски редокс проточни батерии
Контејнеризираната батерија со проток од ванадиум од 1 MW и 4 MWh, во сопственост наAvista Utilities и произведено од UniEnergy Technologies.
- ⭐Складирање на мрежа:VRFB се особено корисни за складирање на вишок енергија од обновливи извори како што се ветерот и сонцето, обезбедувајќи тампон за измазнување на прекинатоста на овие извори на енергија.
- ⭐Интеграција на обновлива енергија:Тие можат да складираат енергија кога побарувачката е мала и да ја ослободуваат во часовите на најголема побарувачка.
- ⭐Резервна енергија:VRFB-ите можат да се користат и за резервни системи за напојување во критична инфраструктура.
Батерија со ванадиумски редокс проток наспроти литиум-јонска батерија
| Функција | Батерија со ванадиумски редокс проток (VFB) | |
| Безбедност | Инхерентно побезбедно поради водните електролитни раствори, без термичко бегство, пожари или експлозии. | Може да претставува ризик за безбедноста, вклучувајќи термичко бегство, пожари или експлозии доколку се оштети или прегрее. |
| Скалабилност | Лесно скалабилен, овозможува модуларно проширување погодно за големи складишта (стотици MWh). | Помалку скалабилен; обично се користи во единици со фиксна големина, иако може да се скалира за некои апликации. |
| Почетна цена | Повисока почетна инвестиција во споредба со литиум-јонските батерии. | Пониски однапред трошоци во споредба со VFB. |
| Густина на енергија | Помала густина на енергија (12-40 Wh/kg), што ги прави несоодветни за мобилни апликации како што се електричните возила. | Повисока густина на енергија (80-300 Wh/kg), идеална за мобилни апликации како што се електрични возила (EV). |
| Ефикасност на конверзија на енергија | Пониска ефикасност (70-75%) во споредба со литиум-јонските батерии. | Повисока ефикасност (90%) поради поефикасни циклуси на полнење/празнење. |
| Животен циклус | Исклучително долг век на траење (>10.000 циклуси, а некои надминуваат 20.000 циклуси). | Пократок век на траење (обично 1.000-3.000 циклуси, во зависност од типот на батеријата и употребата). |
| Трошоци во текот на целиот живот | Пониска цена по ват-час (Wh) во текот на целиот животен циклус. Поеколошки со рециклирачки ванадиумски електролити. | Повисок трошок за животен век по ват-час поради пократок циклус и деградација со текот на времето. |
| Цена по Wh | Моментално околу 0,30-0,40 долари за Wh, поекономично за долгорочно складирање на енергија. | Типично 0,50 долари за Wh, повисоки трошоци за долгорочно складирање поради пократок циклус и побрза деградација. |
▲Ванадиумски редокс проточни батерии (VFB) се посоодветни за големи, долгорочни апликации за складирање на енергија поради нивната безбедност, скалабилност, долг век на траење и ефикасност на трошоците на долг рок. Сепак, нивната ниска густина на енергија и високата почетна цена ги прават несоодветни за апликации како што се електричните возила.
▲ Литиум-јонски батерии (Li-ion)се пошироко користени за преносни апликации како електрични возила поради нивната поголема густина на енергија, но тие доаѓаат со безбедносни ризици, пократок век на траење и повисоки долгорочни трошоци во споредба со VFB.
Топ 10 компании за батерии со ванадиумски проток
Постојат неколку компании и организации ширум светот кои работат на развој и комерцијализација на ванадиумски редокс проточни батерии (VRFB), со фокус нарешенија за складирање на енергија во големи размериНекои клучни играчи на пазарот на VRFB вклучуваат и веќе етаблирани компании и стартапи специјализирани за оваа технологија.
1. RedT Energy (сега Invinity Energy Systems)
- Локација: Обединето Кралство
- Преглед: RedT Energy се спои со HydroStar за да ја формираат Invinity Energy Systems. Тие се специјализирани за решенија за долгорочно складирање на енергија базирани на VRFB технологијата. Нивните производи се наменети за индустриски и мрежни апликации за складирање на енергија.
2. VRB Energy
- Локација: Кина / Канада
- Преглед:VRB Energy е подружница на кинеската State Grid Corporation и се фокусира на развој и комерцијализација на VRFB. Тие нудат решенија за складирање на енергија во голем обем и се особено активни и на кинескиот и на меѓународните пазари.
3. SУмитомо Електрик Индустрис
- Локација: Јапонија
- Преглед: „Сумитомо“ е значаен играч во развојот на технологијата за батерии со ванадиумски редокс проток. Компанијата разви свои VRFB системи и ги имплементираше во разни проекти за складирање на енергија, особено на јапонскиот пазар.
- Локација: Соединетите Американски Држави
- Преглед:„Имерџи Пауер Системс“ е специјализирана за развој на проточни батерии базирани на ванадиум за складирање на енергија на мрежно ниво. Компанијата е фокусирана на интегрирање на обновливи извори на енергија како што се сончевата и ветерот со складирање на енергија.
5. Севсемина
- Локација:Франција
- Преглед: Сивенс е француска компанија која се занимава со производство на VRFB системи за складирање на енергија. Тие се фокусираат на развој на економични, долготрајни решенија за складирање на енергија, како за комерцијални, така и за индустриски апликации.
- Локација:Канада
- Преглед: „VanadiumCorp Resource Inc.“ е канадска компанија за рударство и технологија која се фокусира на екстракција на ванадиум и развој на VRFB технологија. Компанијата работи на подобрување на ефикасноста на екстракцијата на ванадиум и развој на нови апликации за VRFB.
7. Системи за складирање на енергија (ESS, Inc.)
- Локација:Соединетите Американски Држави
- Преглед:ESS Inc. е компанија фокусирана на решенија за долгорочно складирање на енергија со користење на технологија на батерии со проток на железо, која е слична на VRFB, но користи железо наместо ванадиум. Тие обезбедуваат решенија за складирање на енергија на големи размери, но нивната работа е дел од растечкиот пазар на батерии со проток.
8. Системи за складирање на енергија CellCube
- Локација:Австрија / Канада
- Преглед: CellCube, подружница на Gildemeister Energy Storage, се фокусира на производство и распоредување на ванадиумски редокс проточни батерии за складирање на мрежно ниво. Компанијата е особено вклучена во големи проекти за складирање на енергија во Европа и Северна Америка.
9. Решенија за обновлива енергија (RES Group)
- Локација: Обединето Кралство
- Преглед:RES Group, голем глобален играч во обновливата енергија, работи на интегрирање на ванадиумски проточни батерии во енергетските системи како дел од нивната цел за развој на одржливи, големи решенија за складирање на енергија за обновливи извори.
- Локација:Кина
- Преглед: „Пу Ненг“ (PNT) е кинеска компанија која развива и произведува ванадиумски редокс проточни батерии за мали и големи решенија за складирање на енергија. Тие се фокусираат на интегрирање на VRFB батерии во системи за обновлива енергија.
Предизвици и идни перспективи
Иако ванадиумските редокс проточни батерии нудат ветувачки предности, постојат некои предизвици на кои треба да се одговори:
- ●Цена на батеријата со ванадиумски редокс проток:Цената на ванадиумот и инфраструктурата потребна за големи VFB системи може да бидат релативно високи. Сепак, како што технологијата созрева и производството на ванадиум се зголемува, се очекува трошоците да се намалат.
- ●Густина на енергија:Иако VFB имаат одлични можности за долготрајност, нивната густина на енергија (количината на складирана енергија по единица волумен или тежина) е помала од онаа на литиум-јонските или батериите во цврста состојба. Ова може да ги направи помалку погодни за апликации каде што просторот и тежината се критични.
- ●Ефикасност: Ефикасноста на VFB, иако е висока, сепак е малку пониска од онаа на литиум-јонските батерии. Сепак, се очекува подобрувањата во материјалите и дизајнот да ја зголемат ефикасноста со текот на времето.
Заклучок
Батеријата со ванадиумски редокс проток е иновативно и ветувачко решение за складирање на енергија со потенцијал да ги револуционизира системите за складирање на енергија во големи размери. Нејзината скалабилност, долгиот век на траење, безбедноста и еколошкиот дизајн ја прават привлечна опција за складирање во мрежа, интеграција на обновливи извори на енергија и други апликации за складирање на енергија во големи размери. Како што технологијата созрева и се реализираат намалувања на трошоците, VFB би можеле да играат клучна улога во иднината наодржливо складирање на енергија, помагајќи да се создаде поотпорна и посигурна енергетска мрежа.
Време на објавување: 07.01.2025