Ванадијумске редокс проточне батерије (VFB)су нова технологија складиштења енергије са значајним потенцијалом, посебно у применама складиштења великих размера и дугог трајања. За разлику од конвенционалнихскладиштење пуњивих батерија, VFB користе раствор ванадијум електролита и за позитивне и за негативне електроде, што их чини јединственим по дизајну и раду.
Шта је ванадијумска редокс проточна батерија?
Theванадијум редокс батерија (VRB), такође позната као ванадијумска проточна батерија (VFB) или ванадијумска редокс проточна батерија (VRFB), је врста пуњиве проточне батерије.
Користи јоне ванадијума у различитим оксидационим стањима за складиштење и ослобађање електричне енергије. За разлику од конвенционалних батерија, VRFB складиште енергију у течним електролитима који циркулишу кроз систем, а не у чврстим електродама. Овај дизајн омогућава скалабилност и флексибилност.решења за складиштење енергије.
Кључне компоненте ванадијумске редокс проточне батерије
| Кључна компонента | Опис |
| Електролити | - VRFB користи два течна електролита, који обично садрже ванадијум у различитим оксидационим стањима (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ и V⁵⁺). |
| Електроде | - Две електроде (обично угљеничне или сличне материјале) олакшавају редокс реакције (редукцију и оксидацију) како би се ослободила или складиштила енергија. |
| Мембрана | - Протонска проводљива мембрана (често направљена од Нафиона) раздваја два раствора електролита, омогућавајући проток јона између две стране током циклуса пуњења/пражњења. |
| Пумпе и систем протока | - Ове компоненте циркулишу електролите кроз електрохемијску ћелију, обезбеђујући континуирани проток јона ванадијума за процес конверзије енергије. |
Како функционише ванадијумска редокс проточна батерија?
- 1. Циклус пражњења
- Током пражњења, јони ванадијума у позитивним и негативним растворима електролита подлежу реакцијама оксидације и редукције на електродама, ослобађајући електричну енергију.
- 2. Циклус пуњења
- Током пуњења, енергија се складишти обртањем реакција оксидације и редукције, враћајући јоне ванадијума у њихова првобитна оксидациона стања. Овај процес укључује примену спољашње струје на систем.
- 3. Текући електролити
- Кључна карактеристика проточних батерија је употреба течних електролита који се пумпају кроз систем, што омогућава лако повећање капацитета батерије једноставним повећањем величине резервоара за складиштење електролита.
Предности ванадијумских редокс проточних батерија
- √ Скалабилност
VRFB-ови се могу лако повећати повећањем величине резервоара електролита, што их чини идеалним за велике примене складиштења енергије као што су балансирање мреже и складиштење обновљивих извора енергије. - √ Дуг век трајања
Ванадијум се не разграђује током циклуса (јер користи исти материјал и за позитивне и за негативне електролите), што VRFB-овима даје дужи радни век у поређењу са другим хемијским врстама батерија.
Натурги је применио ову ванадијумску проточну батерију у Замори, у Шпанији.
- √Безбедност
VRFB батерије су релативно безбедне јер су електролити незапаљиви и нетоксични. Течни облик такође смањује ризик од термичког прегревања, што може бити проблем код неких других врста батерија. - √ Ефикасност
VRFB-ови могу имати ефикасност повратног пута (проценат енергије рекуперисане током пражњења) у распону од 65% до 85%, у зависности од дизајна и услова рада. -
√ Раздвајање енергије и снаге
VRFB-ови могу независно скалирати енергетске (величину резервоара електролита) и снаге (величину електрохемијске ћелије) компоненте, што им даје флексибилност за различите примене.
Примене ванадијумских редокс проточних батерија
Контејнеризована ванадијумска проточна батерија од 1 MW 4 MWh у власништвуАвиста Утилитиес, а производи га УниЕнерџи Технолоџиз.
- ⭐Складиштење мреже:VRFB-ови су посебно корисни за складиштење вишка енергије из обновљивих извора попут ветра и сунца, пружајући заштитну шупљину за ублажавање повремености ових извора енергије.
- ⭐Интеграција обновљивих извора енергије:Они могу складиштити енергију када је потражња ниска и ослобађати је током вршних сати потражње.
- ⭐Резервно напајање:VRFB-ови се такође могу користити за резервне системе напајања у критичној инфраструктури.
Ванадијумска редокс проточна батерија у односу на литијум-јонску батерију
| Карактеристика | Ванадијумска редокс проточна батерија (VFB) | |
| Безбедност | Инхерентно безбеднији због водених раствора електролита, без термичког прегревања, пожара или експлозија. | Може представљати безбедносне ризике, укључујући термички бег, пожаре или експлозије ако се оштети или прегреје. |
| Скалабилност | Лако скалабилно, што омогућава модуларно проширење погодно за велике складишне капацитете (стотине MWh). | Мање скалабилно; обично се користи у јединицама фиксне величине, мада се може скалирати за неке примене. |
| Почетни трошак | Већа почетна инвестиција у поређењу са литијум-јонским батеријама. | Нижи почетни трошкови у поређењу са VFB-овима. |
| Густина енергије | Нижа густина енергије (12-40 Wh/kg), што их чини непогодним за мобилне примене попут електричних возила. | Већа густина енергије (80-300 Wh/kg), идеална за мобилне примене попут електричних возила (EV). |
| Ефикасност конверзије енергије | Нижа ефикасност (70-75%) у поређењу са литијум-јонским батеријама. | Већа ефикасност (90%) због ефикаснијих циклуса пуњења/пражњења. |
| Животни циклус | Изузетно дуг век трајања циклуса (>10.000 циклуса, а неки и преко 20.000 циклуса). | Краћи век трајања циклуса (обично 1.000-3.000 циклуса, у зависности од типа батерије и употребе). |
| Трошкови током целог живота | Нижи трошкови по ват-сату (Wh) током целог животног циклуса. Еколошки прихватљивији са рециклабилним ванадијумским електролитима. | Већи трошкови по ват-сату током животног века због краћег животног циклуса и деградације током времена. |
| Цена по Wh | Тренутно око 0,30-0,40 долара по Wh, што је исплативије за дугорочно складиштење енергије. | Типично 0,50 долара по Wh, виши трошкови за дугорочно складиштење због краћег животног циклуса и брже деградације. |
▲Ванадијумске редокс проточне батерије (VFB) су погоднији за велике, дуготрајне примене складиштења енергије због своје безбедности, скалабилности, дугог животног века и исплативости на дужи рок. Међутим, њихова ниска густина енергије и високи почетни трошкови чине их непогодним за примене попут електричних возила.
▲ Литијум-јонске батерије (Li-ion)се шире користе за преносиве апликације попут електричних возила због њихове веће густине енергије, али долазе са безбедносним ризицима, краћим животним веком и вишим дугорочним трошковима у поређењу са VFB-овима.
10 најбољих компанија за производњу ванадијумских проточних батерија
Постоји неколико компанија и организација широм света које раде на развоју и комерцијализацији ванадијумских редокс проточних батерија (VRFB), са фокусом на...решења за складиштење енергије великих размераНеки кључни играчи на VRFB тржишту укључују и етаблиране компаније и стартапове специјализоване за ову технологију.
1. RedT Energy (сада Invinity Energy Systems)
- Локација: Уједињено Краљевство
- Преглед: Компанија RedT Energy се спојила са HydroStar-ом и формирала Invinity Energy Systems. Специјализовани су за решења за дуготрајно складиштење енергије заснована на VRFB технологији. Њихови производи су намењени индустријским и мрежним применама складиштења енергије.
2. VRB Energy
- Локација: Кина / Канада
- Преглед:VRB Energy је подружница кинеске државне мрежне корпорације и фокусира се на развој и комерцијализацију VRFB-ова. Они нуде решења за складиштење енергије великих размера и посебно су активни како на кинеском, тако и на међународном тржишту.
3. SУмитомо Електрик Индустрис
- Локација: Јапан
- Преглед: Сумитомо је био значајан играч у развоју технологије ванадијумских редокс проточних батерија. Компанија је развила сопствене VRFB системе и имплементирала их у разним пројектима складиштења енергије, посебно на јапанском тржишту.
- Локација: Сједињене Америчке Државе
- Преглед:Имерги Пауер Системс је специјализован за развој проточних батерија на бази ванадијума за складиштење енергије на нивоу мреже. Компанија је фокусирана на интеграцију обновљивих извора енергије попут соларне и ветроелектране са складиштењем енергије.
5. Сивенс
- Локација:Француска
- Преглед: Сивенс је француска компанија која се бави производњом VRFB система за складиштење енергије. Фокусирају се на развој исплативих, дуготрајних решења за складиштење енергије за комерцијалне и индустријске примене.
- Локација:Канада
- Преглед: ВанадијумКорп Рисорс Инк. је канадска рударска и технолошка компанија која се фокусира на екстракцију ванадијума и развој VRFB технологије. Компанија ради на побољшању ефикасности екстракције ванадијума и развоју нових примена за VRFB.
7. Системи за складиштење енергије (ESS, Inc.)
- Локација:Сједињене Америчке Државе
- Преглед:ESS Inc. је компанија фокусирана на решења за дуготрајно складиштење енергије користећи технологију проточних батерија са гвожђем, која је слична VRFB-у, али користи гвожђе уместо ванадијума. Они пружају решења за складиштење енергије великих размера, али њихов рад је део растућег тржишта проточних батерија.
8. Системи за складиштење енергије CellCube
- Локација:Аустрија / Канада
- Преглед: CellCube, подружница компаније Gildemeister Energy Storage, фокусира се на производњу и примену ванадијумских редокс проточних батерија за складиштење енергије на нивоу мреже. Компанија је посебно укључена у велике пројекте складиштења енергије у Европи и Северној Америци.
9. Решења за обновљиву енергију (RES Group)
- Локација: Уједињено Краљевство
- Преглед:РЕС Група, велики глобални играч у области обновљивих извора енергије, ради на интеграцији ванадијумских проточних батерија у енергетске системе као део свог циља развоја одрживих, великих решења за складиштење енергије за обновљиве изворе енергије.
- Локација:Кина
- Преглед: Пу Ненг (ПНТ) је кинеска компанија која развија и производи ванадијумске редокс проточне батерије за мала и велика решења за складиштење енергије. Фокусирају се на интеграцију VRFB-ова у системе обновљивих извора енергије.
Изазови и будући изгледи
Иако ванадијумске редокс проточне батерије нуде обећавајуће предности, постоје неки изазови које треба решити:
- ●Цена ванадијумске редокс проточне батерије:Цена ванадијума и инфраструктуре потребне за велике VFB системе може бити релативно висока. Међутим, како технологија сазрева и производња ванадијума се повећава, очекује се да ће се трошкови смањити.
- ●Густина енергије:Иако VFB батерије имају одличне могућности дугог трајања, њихова густина енергије (количина енергије ускладиштене по јединици запремине или тежине) је нижа него код литијум-јонских или чврстих батерија. Због тога могу бити мање погодне за примене где су простор и тежина критични.
- ●Ефикасност: Ефикасност VFB-ова, иако висока, и даље је нешто нижа од ефикасности литијум-јонских батерија. Међутим, очекује се да ће побољшања материјала и дизајна временом повећати ефикасност.
Закључак
Ванадијумска редокс проточна батерија је иновативно и обећавајуће решење за складиштење енергије са потенцијалом да револуционише системе за складиштење енергије великих размера. Њена скалабилност, дуг век трајања, безбедност и еколошки прихватљив дизајн чине је атрактивном опцијом за складиштење енергије у мрежи, интеграцију обновљивих извора енергије и друге примене складиштења енергије великих размера. Како технологија сазрева и смањење трошкова се остварује, ВФБ би могле да играју кључну улогу у будућности...одрживо складиштење енергије, помажући у стварању отпорније и поузданије енергетске мреже.
Време објаве: 07.01.2025.