Bateri Aliran Redoks Vanadium (VFB)merupakan teknologi penyimpanan tenaga yang baru muncul dengan potensi yang besar, terutamanya dalam aplikasi penyimpanan 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 dari segi reka bentuk dan operasi.
Apakah Bateri Aliran Redoks Vanadium?
Yangbateri vanadium redoks (VRB), juga dikenali sebagai bateri aliran vanadium (VFB) atau bateri aliran redoks vanadium (VRFB), ialah sejenis bateri aliran yang boleh dicas semula.
Ia menggunakan ion vanadium dalam pelbagai keadaan pengoksidaan untuk menyimpan dan melepaskan 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 skala dan fleksibelpenyelesaian penyimpanan tenaga.
Komponen Utama Bateri Aliran Redoks Vanadium
| 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 yang serupa) memudahkan tindak balas redoks (penurunan dan pengoksidaan) untuk membebaskan atau menyimpan tenaga. |
| Membran | - Membran pengalir proton (selalunya diperbuat daripada Nafion) memisahkan dua larutan elektrolit, membolehkan aliran ion antara kedua-dua belah semasa kitaran cas/nyahcas. |
| Pam dan Sistem Aliran | - Komponen-komponen ini mengedarkan elektrolit melalui sel elektrokimia, memastikan aliran ion vanadium yang berterusan untuk proses penukaran tenaga. |
Bagaimanakah Bateri Aliran Redoks Vanadium Berfungsi?
- 1. Kitaran Pelepasan
- Semasa nyahcas, ion vanadium dalam larutan elektrolit positif dan negatif menjalani tindak balas pengoksidaan dan penurunan pada elektrod, membebaskan tenaga elektrik.
- 2. Kitaran Pengecasan
- Semasa pengecasan, tenaga disimpan dengan membalikkan tindak balas pengoksidaan dan penurunan, menggerakkan ion vanadium kembali ke keadaan pengoksidaan asalnya. Proses ini melibatkan penggunaan arus luaran pada sistem.
- 3. Elektrolit yang Mengalir
- Ciri utama bateri aliran ialah penggunaan elektrolit cecair yang dipam melalui sistem, yang membolehkan kapasiti bateri ditingkatkan dengan mudah hanya dengan membesarkan saiz tangki simpanan elektrolit.
Kelebihan Bateri Aliran Redoks Vanadium
- √ Kebolehskalaan
VRFB boleh diperbesarkan dengan mudah dengan meningkatkan saiz tangki elektrolit, menjadikannya sesuai untuk aplikasi penyimpanan tenaga berskala besar seperti pengimbangan grid dan penyimpanan tenaga boleh diperbaharui. - √ Hayat Kitaran Panjang
Vanadium tidak terurai semasa kitaran (kerana ia menggunakan bahan yang sama untuk elektrolit positif dan negatif), yang memberikan VRFB jangka hayat operasi yang lebih lama berbanding kimia bateri yang lain.
Naturgy menggunakan bateri aliran vanadium ini di Zamora, Sepanyol.
- √Keselamatan
VRFB agak selamat kerana elektrolitnya tidak mudah terbakar dan tidak toksik. Bentuk cecair juga mengurangkan risiko larian haba, yang boleh menjadi kebimbangan dalam beberapa jenis bateri lain. - √ Kecekapan
VRFB boleh mempunyai kecekapan perjalanan pergi balik (peratusan tenaga yang dipulihkan semasa nyahcas) antara 65% hingga 85%, bergantung pada reka bentuk dan keadaan operasi. -
√ Penyahgandingan Tenaga dan Kuasa
VRFB boleh menskalakan komponen tenaga (saiz tangki elektrolit) dan kuasa (saiz sel elektrokimia) secara bebas, yang memberikannya fleksibiliti untuk aplikasi yang berbeza.
Aplikasi Bateri Aliran Redoks Vanadium
Bateri aliran vanadium kontena 1 MW 4 MWh yang dimiliki olehAvista Utilities dan dikeluarkan oleh UniEnergy Technologies.
- ⭐Penyimpanan Grid:VRFB amat berguna untuk menyimpan tenaga berlebihan daripada sumber boleh diperbaharui seperti angin dan solar, menyediakan penimbal untuk melancarkan selang-seli 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 Redoks Vanadium VS Bateri Ion Litium
| Ciri | Bateri Aliran Redoks Vanadium (VFB) | |
| Keselamatan | Sememangnya lebih selamat kerana larutan elektrolit akueus, tiada larian haba, kebakaran atau letupan. | Boleh menimbulkan risiko keselamatan, termasuk larian haba, kebakaran atau letupan jika rosak atau terlalu panas. |
| Kebolehskalaan | Mudah diskala, membolehkan pengembangan modular yang sesuai untuk kemudahan penyimpanan besar (beratus-ratus MWh). | Kurang boleh diskala; 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 Wh/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 sesetengahnya 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 setiap Watt-Jam (Wh) yang lebih rendah sepanjang kitaran hayat. Lebih mesra alam dengan elektrolit vanadium yang boleh dikitar semula. | Kos hayat per watt-jam yang lebih tinggi disebabkan oleh hayat kitaran yang lebih pendek dan degradasi dari semasa ke semasa. |
| Kos Setiap Wh | Pada masa ini sekitar $0.30-$0.40 setiap Wh, lebih kos efektif untuk penyimpanan tenaga jangka panjang. | Biasanya $0.50 setiap Wh, kos yang lebih tinggi untuk penyimpanan jangka panjang disebabkan oleh jangka hayat kitaran yang lebih pendek dan degradasi yang lebih cepat. |
▲Bateri Aliran Redoks Vanadium (VFB) lebih sesuai untuk aplikasi penyimpanan tenaga berskala besar dan berjangka masa panjang disebabkan oleh keselamatan, kebolehskalaan, jangka hayat kitaran yang panjang dan kecekapan kos dalam jangka masa 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 banyak digunakan untuk aplikasi mudah alih seperti kenderaan elektrik kerana ketumpatan tenaganya yang lebih tinggi, tetapi ia datang dengan risiko keselamatan, jangka hayat kitaran yang lebih pendek dan kos jangka panjang yang lebih tinggi berbanding VFB.
10 Syarikat Bateri Vanadium Flow Teratas
Terdapat beberapa syarikat dan organisasi di seluruh dunia yang sedang berusaha untuk membangunkan dan mengkomersialkan Bateri Aliran Redoks Vanadium (VRFB), dengan tumpuan kepadapenyelesaian penyimpanan tenaga berskala besarAntara pemain utama dalam pasaran VRFB termasuk syarikat mantap dan syarikat baharu yang mengkhusus dalam teknologi ini.
1. RedT Energy (kini Invinity Energy Systems)
- Lokasi: United Kingdom
- Gambaran Keseluruhan: RedT Energy bergabung dengan HydroStar untuk membentuk Invinity Energy Systems. Mereka pakar dalam penyelesaian penyimpanan tenaga jangka panjang berdasarkan teknologi VRFB. Produk mereka disasarkan untuk aplikasi penyimpanan tenaga perindustrian dan berskala grid.
2. Tenaga VRB
- Lokasi: China / Kanada
- Gambaran Keseluruhan:VRB Energy ialah anak syarikat State Grid Corporation China dan menumpukan pada pembangunan dan pengkomersialan VRFB. Mereka menawarkan penyelesaian penyimpanan tenaga berskala besar dan sangat aktif di pasaran China dan antarabangsa.
- Lokasi: Jepun
- Gambaran Keseluruhan: Sumitomo telah menjadi pemain penting dalam pembangunan teknologi Bateri Aliran Redoks Vanadium. Syarikat itu telah membangunkan sistem VRFBnya sendiri dan telah melaksanakannya dalam pelbagai projek penyimpanan tenaga, terutamanya di pasaran Jepun.
- Lokasi: Amerika Syarikat
- Gambaran Keseluruhan:Imergy Power Systems pakar dalam membangunkan bateri aliran berasaskan vanadium untuk penyimpanan tenaga berskala grid. Syarikat ini memberi tumpuan kepada penyepaduan sumber tenaga boleh diperbaharui seperti solar dan angin dengan penyimpanan tenaga.
5. Sivens
- Lokasi:Perancis
- Gambaran Keseluruhan: Sivens ialah sebuah syarikat Perancis yang terlibat dalam pengeluaran sistem VRFB untuk penyimpanan tenaga. Mereka menumpukan pada pembangunan penyelesaian penyimpanan tenaga yang kos efektif dan tahan lama untuk aplikasi komersial dan perindustrian.
- Lokasi:Kanada
- Gambaran Keseluruhan: VanadiumCorp Resource Inc. ialah sebuah syarikat perlombongan dan teknologi Kanada yang menumpukan pada pengekstrakan vanadium dan pembangunan teknologi VRFB. Syarikat ini 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 sebuah 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 Redoks Vanadium untuk storan berskala grid. Syarikat ini terlibat terutamanya dalam projek storan tenaga berskala besar di Eropah dan Amerika Utara.
9. Penyelesaian Tenaga Boleh Diperbaharui (Kumpulan RES)
- Lokasi: United Kingdom
- Gambaran Keseluruhan:RES Group, sebuah syarikat tenaga boleh diperbaharui global yang besar, sedang berusaha untuk mengintegrasikan bateri aliran vanadium ke dalam sistem tenaga sebagai sebahagian daripada matlamat mereka untuk membangunkan penyelesaian penyimpanan tenaga yang mampan dan berskala besar untuk tenaga boleh diperbaharui.
- Lokasi:China
- Gambaran Keseluruhan: Pu Neng (PNT) ialah sebuah syarikat China yang membangun dan mengeluarkan Bateri Aliran Redoks Vanadium untuk penyelesaian penyimpanan tenaga berskala kecil dan besar. Mereka memberi tumpuan kepada penyepaduan VRFB ke dalam sistem tenaga boleh diperbaharui.
Cabaran dan Prospek Masa Depan
Walaupun Bateri Aliran Redoks Vanadium menawarkan kelebihan yang menjanjikan, terdapat beberapa cabaran yang perlu ditangani:
- ●Harga Bateri Aliran Redoks Vanadium:Kos vanadium dan infrastruktur yang diperlukan untuk sistem VFB berskala besar boleh menjadi agak tinggi. Walau bagaimanapun, apabila teknologi semakin matang dan pengeluaran vanadium meningkat, kos dijangka berkurangan.
- ●Ketumpatan Tenaga:Walaupun VFB mempunyai keupayaan jangka hayat 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 menjadikannya kurang sesuai untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kritikal.
- ●Kecekapan: Kecekapan VFB, walaupun tinggi, masih sedikit lebih rendah berbanding bateri litium-ion. Walau bagaimanapun, penambahbaikan dalam bahan dan reka bentuk dijangka akan meningkatkan kecekapan dari semasa ke semasa.
Kesimpulan
Bateri Aliran Redoks Vanadium merupakan penyelesaian penyimpanan tenaga yang inovatif dan menjanjikan dengan potensi untuk merevolusikan sistem penyimpanan tenaga berskala besar. Kebolehskalaannya, jangka hayat kitaran yang panjang, keselamatan dan reka bentuk mesra alam menjadikannya pilihan yang menarik untuk penyimpanan grid, penyepaduan tenaga boleh diperbaharui dan aplikasi penyimpanan tenaga berskala besar yang lain. Apabila teknologi ini matang dan pengurangan kos direalisasikan, VFB boleh memainkan peranan penting pada masa hadapanpenyimpanan tenaga lestari, membantu mewujudkan grid tenaga yang lebih berdaya tahan dan andal.
Masa siaran: 7-Jan-2025