Bateri Aliran Vanadium Redox (VFB)ialah teknologi storan tenaga yang baru muncul dengan potensi yang besar, terutamanya dalam aplikasi storan berskala besar dan jangka panjang. Tidak seperti konvensionalstoran bateri boleh dicas semula, VFB menggunakan larutan elektrolit vanadium untuk kedua-dua elektrod positif dan negatif, menjadikannya unik dalam reka bentuk dan operasi.
Apakah Bateri Aliran Vanadium Redox?
Thebateri vanadium redoks (VRB), juga dikenali sebagai bateri aliran vanadium (VFB) atau bateri aliran redoks vanadium (VRFB), ialah sejenis bateri aliran boleh dicas semula.
Ia menggunakan ion vanadium dalam pelbagai keadaan pengoksidaan untuk menyimpan dan membebaskan tenaga elektrik. Tidak seperti bateri konvensional, VRFB menyimpan tenaga dalam elektrolit cecair yang beredar melalui sistem dan bukannya dalam elektrod pepejal. Reka bentuk ini membolehkan berskala dan fleksibelpenyelesaian penyimpanan tenaga.
Komponen Utama Bateri Aliran Vanadium Redox
| Komponen Utama | Penerangan |
| Elektrolit | - VRFB menggunakan dua elektrolit cecair, biasanya mengandungi vanadium dalam keadaan pengoksidaan yang berbeza (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺, dan V⁵⁺). |
| Elektrod | - Dua elektrod (biasanya karbon atau bahan serupa) memudahkan tindak balas redoks (pengurangan dan pengoksidaan) untuk membebaskan atau menyimpan tenaga. |
| Membran | - Membran pengalir proton (selalunya diperbuat daripada Nafion) memisahkan dua larutan elektrolit, membenarkan pengaliran ion antara kedua-dua belah semasa kitaran cas/nyahcas. |
| Pam dan Sistem Aliran | - Komponen ini mengedarkan elektrolit melalui sel elektrokimia, memastikan aliran berterusan ion vanadium untuk proses penukaran tenaga. |
Bagaimanakah Bateri Aliran Vanadium Redox Berfungsi?
- 1. Kitaran Pelepasan
- Semasa nyahcas, ion vanadium dalam larutan elektrolit positif dan negatif mengalami tindak balas pengoksidaan dan pengurangan pada elektrod, membebaskan tenaga elektrik.
- 2. Kitaran Caj
- Semasa pengecasan, tenaga disimpan dengan membalikkan tindak balas pengoksidaan dan pengurangan, memindahkan ion vanadium kembali ke keadaan pengoksidaan asalnya. Proses ini melibatkan penggunaan arus luaran ke sistem.
- 3. Elektrolit Mengalir
- Ciri utama bateri aliran ialah penggunaan elektrolit cecair yang dipam melalui sistem, yang membolehkan kapasiti bateri mudah ditingkatkan dengan hanya membesarkan saiz tangki simpanan elektrolit.
Kelebihan Bateri Aliran Vanadium Redox
- √ Kebolehskalaan
VRFB boleh ditingkatkan dengan mudah dengan meningkatkan saiz tangki elektrolit, menjadikannya sesuai untuk aplikasi penyimpanan tenaga berskala besar seperti pengimbangan grid dan storan tenaga boleh diperbaharui. - √ Hayat Kitaran Panjang
Vanadium tidak merosot semasa berbasikal (kerana ia menggunakan bahan yang sama untuk kedua-dua elektrolit positif dan negatif), yang memberikan VRFB hayat operasi yang lebih lama berbanding dengan kimia bateri lain.
Naturgy menggunakan bateri aliran vanadium ini di Zamora, Sepanyol.
- √Keselamatan
VRFBs agak selamat kerana elektrolitnya tidak mudah terbakar dan tidak toksik. Bentuk cecair juga mengurangkan risiko pelarian haba, yang boleh menjadi kebimbangan dalam beberapa jenis bateri lain. - √ Kecekapan
VRFB boleh mempunyai kecekapan pergi balik (peratusan tenaga yang dipulihkan semasa nyahcas) antara 65% hingga 85%, bergantung pada reka bentuk dan keadaan operasi. -
√ Tenaga dan Penyahgandingan Kuasa
VRFB boleh menskalakan komponen tenaga (saiz tangki elektrolit) dan kuasa (saiz sel elektrokimia) secara bebas, yang memberikan mereka fleksibiliti untuk aplikasi yang berbeza.
Aplikasi Bateri Aliran Vanadium Redox
Bateri aliran vanadium kontena 1 MW 4 MWh yang dimiliki olehAvista Utilities dan dikeluarkan oleh UniEnergy Technologies.
- ⭐Storan Grid:VRFB amat berguna untuk menyimpan lebihan tenaga daripada sumber boleh diperbaharui seperti angin dan suria, menyediakan penampan untuk melicinkan intermittency sumber tenaga ini.
- ⭐Integrasi Tenaga Boleh Diperbaharui:Mereka boleh menyimpan tenaga apabila permintaan rendah dan melepaskannya semasa waktu permintaan puncak.
- ⭐Kuasa Sandaran:VRFB juga boleh digunakan untuk sistem kuasa sandaran dalam infrastruktur kritikal.
Bateri Aliran Vanadium Redox VS Bateri Litium Ion
| Ciri | Bateri Aliran Vanadium Redox (VFB) | |
| Keselamatan | Secara semula jadi lebih selamat disebabkan oleh larutan elektrolit akueus, tiada pelarian haba, kebakaran atau letupan. | Boleh menimbulkan risiko keselamatan, termasuk pelarian haba, kebakaran atau letupan jika rosak atau terlalu panas. |
| Kebolehskalaan | Mudah berskala, membolehkan pengembangan modular sesuai untuk kemudahan penyimpanan yang besar (beratus-ratus MWj). | Kurang berskala; biasanya digunakan dalam unit bersaiz tetap, walaupun ia boleh diskalakan untuk beberapa aplikasi. |
| Kos Permulaan | Pelaburan pendahuluan yang lebih tinggi berbanding bateri Li-ion. | Kos pendahuluan yang lebih rendah berbanding VFB. |
| Ketumpatan Tenaga | Ketumpatan tenaga yang lebih rendah (12-40 Wj/kg), menjadikannya tidak sesuai untuk aplikasi mudah alih seperti EV. | Ketumpatan tenaga yang lebih tinggi (80-300 Wh/kg), sesuai untuk aplikasi mudah alih seperti kenderaan elektrik (EV). |
| Kecekapan Penukaran Tenaga | Kecekapan yang lebih rendah (70-75%) berbanding bateri Li-ion. | Kecekapan yang lebih tinggi (90%) disebabkan oleh kitaran cas/nyahcas yang lebih cekap. |
| Kitaran Kehidupan | Hayat kitaran yang sangat panjang (>10,000 kitaran, dengan beberapa kitaran melebihi 20,000 kitaran). | Hayat kitaran yang lebih pendek (biasanya 1,000-3,000 kitaran, bergantung pada jenis bateri dan penggunaan). |
| Kos Seumur Hidup | Kos yang lebih rendah setiap Watt-Jam (Wh) sepanjang keseluruhan kitaran hayat. Lebih mesra alam dengan elektrolit vanadium yang boleh dikitar semula. | Kos seumur hidup yang lebih tinggi setiap watt-jam disebabkan oleh hayat kitaran yang lebih pendek dan degradasi dari semasa ke semasa. |
| Kos Setiap Wj | Pada masa ini sekitar $0.30-$0.40 setiap Wj, lebih kos efektif untuk penyimpanan tenaga jangka panjang. | Biasanya $0.50 setiap Wj, kos yang lebih tinggi untuk penyimpanan jangka panjang disebabkan oleh hayat kitaran yang lebih pendek dan degradasi yang lebih cepat. |
▲Bateri Aliran Vanadium Redox (VFB) lebih sesuai untuk aplikasi storan tenaga berskala besar dan jangka panjang kerana keselamatan, kebolehskalaan, hayat kitaran yang panjang dan kecekapan kos dalam jangka panjang. Walau bagaimanapun, ketumpatan tenaga yang rendah dan kos permulaan yang tinggi menjadikannya tidak sesuai untuk aplikasi seperti kenderaan elektrik.
▲ Bateri Litium-ion (Li-ion)lebih meluas digunakan untuk aplikasi mudah alih seperti kenderaan elektrik kerana ketumpatan tenaganya yang lebih tinggi, tetapi ia datang dengan risiko keselamatan, hayat kitaran yang lebih pendek dan kos jangka panjang yang lebih tinggi berbanding dengan VFB.
10 Syarikat Bateri Aliran Vanadium Teratas
Terdapat beberapa syarikat dan organisasi di seluruh dunia mengusahakan pembangunan dan pengkomersilan Vanadium Redox Flow Bateri (VRFBs), dengan tumpuan padapenyelesaian penyimpanan tenaga berskala besar. Beberapa pemain utama dalam pasaran VRFB termasuk kedua-dua syarikat yang ditubuhkan dan syarikat permulaan yang pakar dalam teknologi ini.
1. RedT Energy (kini Sistem Tenaga Invinity)
- lokasi: United Kingdom
- Gambaran Keseluruhan: RedT Energy bergabung dengan HydroStar untuk membentuk Sistem Tenaga Invinity. Mereka pakar dalam penyelesaian penyimpanan tenaga jangka panjang berdasarkan teknologi VRFB. Produk mereka disasarkan untuk aplikasi penyimpanan tenaga industri dan skala grid.
2. Tenaga VRB
- lokasi: China / Kanada
- Gambaran Keseluruhan:VRB Energy ialah anak syarikat Perbadanan Grid Negeri China dan memberi tumpuan kepada pembangunan dan pengkomersilan VRFB. Mereka menawarkan penyelesaian penyimpanan tenaga berskala besar dan aktif terutamanya di pasaran China dan antarabangsa.
3. Sumitomo Electric Industries
- lokasi: Jepun
- Gambaran Keseluruhan: Sumitomo telah menjadi pemain penting dalam pembangunan teknologi Vanadium Redox Flow Battery. Syarikat itu telah membangunkan sistem VRFBnya sendiri dan telah melaksanakannya dalam pelbagai projek penyimpanan tenaga, terutamanya dalam pasaran Jepun.
- lokasi: Amerika Syarikat
- Gambaran Keseluruhan:Sistem Kuasa Imergy pakar dalam membangunkan bateri aliran berasaskan vanadium untuk penyimpanan tenaga skala grid. Syarikat itu memberi tumpuan untuk menyepadukan sumber tenaga boleh diperbaharui seperti solar dan angin dengan simpanan tenaga.
5. Sivens
- lokasi:Perancis
- Gambaran Keseluruhan: Sivens ialah syarikat Perancis yang terlibat dalam pengeluaran sistem VRFB untuk penyimpanan tenaga. Mereka menumpukan pada membangunkan penyelesaian penyimpanan tenaga yang menjimatkan kos dan tahan lama untuk aplikasi komersil dan perindustrian.
- lokasi:Kanada
- Gambaran Keseluruhan: VanadiumCorp Resource Inc. ialah syarikat perlombongan dan teknologi Kanada yang menumpukan pada pengekstrakan vanadium dan pembangunan teknologi VRFB. Syarikat sedang berusaha untuk meningkatkan kecekapan pengekstrakan vanadium dan membangunkan aplikasi baharu untuk VRFB.
7. Sistem Penyimpanan Tenaga (ESS, Inc.)
- lokasi:Amerika Syarikat
- Gambaran Keseluruhan:ESS Inc. ialah syarikat yang menumpukan pada penyelesaian penyimpanan tenaga jangka panjang menggunakan teknologi bateri aliran besi, yang serupa dengan VRFB tetapi menggunakan besi dan bukannya vanadium. Mereka menyediakan penyelesaian penyimpanan tenaga berskala besar, tetapi kerja mereka adalah sebahagian daripada pasaran bateri aliran yang semakin berkembang.
8. Sistem Penyimpanan Tenaga CellCube
- lokasi:Austria / Kanada
- Gambaran Keseluruhan: CellCube, anak syarikat Gildemeister Energy Storage, menumpukan pada pembuatan dan penggunaan Bateri Aliran Vanadium Redox untuk storan skala grid. Syarikat itu terlibat terutamanya dalam projek penyimpanan tenaga berskala besar di Eropah dan Amerika Utara.
9. Penyelesaian Tenaga Boleh Diperbaharui (Kumpulan RES)
- lokasi: United Kingdom
- Gambaran Keseluruhan:RES Group, pemain tenaga boleh diperbaharui global yang besar, sedang berusaha untuk menyepadukan bateri aliran vanadium ke dalam sistem tenaga sebagai sebahagian daripada matlamat mereka untuk membangunkan penyelesaian penyimpanan tenaga berskala besar yang mampan untuk boleh diperbaharui.
- lokasi:China
- Gambaran Keseluruhan: Pu Neng (PNT) ialah syarikat China yang membangunkan dan mengeluarkan Bateri Aliran Vanadium Redox untuk kedua-dua penyelesaian penyimpanan tenaga kecil dan besar. Mereka memberi tumpuan kepada penyepaduan VRFB ke dalam sistem tenaga boleh diperbaharui.
Cabaran dan Prospek Masa Depan
Walaupun Bateri Aliran Vanadium Redox menawarkan kelebihan yang menjanjikan, terdapat beberapa cabaran yang perlu ditangani:
- ●Harga Bateri Aliran Vanadium Redox:Kos vanadium dan infrastruktur yang diperlukan untuk sistem VFB berskala besar boleh agak tinggi. Walau bagaimanapun, apabila teknologi matang dan pengeluaran vanadium meningkat, kos dijangka berkurangan.
- ●Ketumpatan Tenaga:Walaupun VFB mempunyai keupayaan jangka panjang yang sangat baik, ketumpatan tenaganya (jumlah tenaga yang disimpan setiap unit isipadu atau berat) adalah lebih rendah daripada bateri litium-ion atau keadaan pepejal. Ini boleh menjadikan mereka kurang sesuai untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kritikal.
- ●Kecekapan: Kecekapan VFB, walaupun tinggi, masih lebih rendah sedikit daripada bateri lithium-ion. Walau bagaimanapun, penambahbaikan dalam bahan dan reka bentuk dijangka meningkatkan kecekapan dari semasa ke semasa.
Kesimpulan
Bateri Aliran Vanadium Redox ialah penyelesaian penyimpanan tenaga yang inovatif dan menjanjikan dengan potensi untuk merevolusikan sistem penyimpanan tenaga berskala besar. Kebolehskalaan, hayat kitaran panjang, keselamatan dan reka bentuk mesra alam menjadikannya pilihan yang menarik untuk storan grid, penyepaduan tenaga boleh diperbaharui dan aplikasi storan tenaga berskala besar yang lain. Apabila teknologi matang dan pengurangan kos direalisasikan, VFB boleh memainkan peranan penting pada masa depanpenyimpanan tenaga mampan, membantu mencipta grid tenaga yang lebih berdaya tahan dan boleh dipercayai.
Masa siaran: Jan-07-2025