แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFB)เป็นเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานใหม่ที่มีศักยภาพอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่มีระยะเวลายาวนาน ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีแบบเดิมการเก็บแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้VFB ใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์วาเนเดียมสำหรับทั้งอิเล็กโทรดบวกและลบ ทำให้มีการออกแบบและการทำงานที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์คืออะไร?
การแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์ (VRB)ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า แบตเตอรี่ไหลวาเนเดียม (VFB) หรือ แบตเตอรี่ไหลวาเนเดียมรีดอกซ์ (VRFB) เป็นแบตเตอรี่ไหลแบบชาร์จไฟได้ชนิดหนึ่ง
แบตเตอรี่ VRFB ใช้ไอออนวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชันต่างๆ เพื่อเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไป แบตเตอรี่ VRFB จะเก็บพลังงานไว้ในอิเล็กโทรไลต์เหลวที่หมุนเวียนในระบบแทนที่จะเป็นอิเล็กโทรดแข็ง การออกแบบนี้ช่วยให้ปรับขนาดได้และยืดหยุ่นโซลูชันการจัดเก็บพลังงาน.
ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
| ส่วนประกอบหลัก | คำอธิบาย |
| อิเล็กโทรไลต์ | - VRFB ใช้อิเล็กโทรไลต์ของเหลวสองชนิด โดยทั่วไปมีวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกัน (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ และ V⁵⁺) |
| อิเล็กโทรด | - อิเล็กโทรดสองตัว (โดยปกติเป็นคาร์บอนหรือวัสดุที่คล้ายคลึงกัน) ทำหน้าที่อำนวยความสะดวกในการทำปฏิกิริยารีดอกซ์ (รีดักชันและออกซิเดชัน) เพื่อปลดปล่อยหรือกักเก็บพลังงาน |
| เมมเบรน | - เมมเบรนที่นำโปรตอน (มักทำจาก Nafion) จะแยกสารละลายอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองออกจากกัน ช่วยให้ไอออนไหลระหว่างทั้งสองด้านในระหว่างรอบการชาร์จ/การคายประจุ |
| ปั้มและระบบการไหล | - ส่วนประกอบเหล่านี้จะหมุนเวียนอิเล็กโทรไลต์ผ่านเซลล์ไฟฟ้าเคมี ช่วยให้ไอออนวาเนเดียมไหลอย่างต่อเนื่องเพื่อกระบวนการแปลงพลังงาน |
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ทำงานอย่างไร?
- 1. รอบการระบาย
- ในระหว่างการคายประจุ ไอออนวาเนเดียมในสารละลายอิเล็กโทรไลต์บวกและลบจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันที่อิเล็กโทรด ทำให้ปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมา
- 2. รอบการชาร์จ
- ระหว่างการชาร์จ พลังงานจะถูกเก็บไว้โดยการย้อนปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน ทำให้ไอออนวาเนเดียมกลับสู่สถานะออกซิเดชันเดิม กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กระแสไฟฟ้าภายนอกกับระบบ
- 3. อิเล็กโทรไลต์ไหล
- คุณลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่ไหล คือ การใช้สารอิเล็กโทรไลต์เหลวที่ถูกปั๊มผ่านระบบ ซึ่งช่วยเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ได้ง่ายๆ เพียงแค่ขยายขนาดถังเก็บอิเล็กโทรไลต์
ข้อดีของแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
- ความสามารถในการปรับขนาด
VRFB สามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มขนาดของถังอิเล็กโทรไลต์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานในการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ เช่น การปรับสมดุลโครงข่ายและการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน - อายุการใช้งานยาวนาน
วาเนเดียมไม่เสื่อมสภาพในระหว่างรอบการทำงาน (เพราะใช้สารชนิดเดียวกันสำหรับอิเล็กโทรไลต์บวกและลบ) ซึ่งทำให้ VRFB มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับสารเคมีของแบตเตอรี่ชนิดอื่น
Naturgy ติดตั้งแบตเตอรี่วาเนเดียมโฟลว์นี้ในเมืองซาโมรา ประเทศสเปน
- ความปลอดภัย
VRFB ค่อนข้างปลอดภัยเนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ไม่ติดไฟและไม่เป็นพิษ นอกจากนี้ ในรูปแบบของเหลวยังช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดความร้อนสูงเกิน ซึ่งอาจเป็นปัญหาสำหรับแบตเตอรี่ประเภทอื่น - ประสิทธิภาพ
VRFB อาจมีประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับ (เปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่กู้คืนในระหว่างการปล่อยประจุ) อยู่ที่ 65% ถึง 85% ขึ้นอยู่กับการออกแบบและสภาวะการทำงาน -
การแยกพลังงานและกำลังไฟฟ้า
VRFB สามารถปรับขนาดพลังงาน (ขนาดของถังอิเล็กโทรไลต์) และกำลังไฟ (ขนาดของเซลล์ไฟฟ้าเคมี) ได้อย่างอิสระ ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานที่แตกต่างกัน
การประยุกต์ใช้ของแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
แบตเตอรี่วาเนเดียมแบบบรรจุในภาชนะขนาด 1 MW 4 MWh ที่เป็นของAvista Utilities และผลิตโดย UniEnergy Technologies
- การเก็บข้อมูลแบบกริด:VRFB มีประโยชน์อย่างยิ่งในการกักเก็บพลังงานส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและแสงอาทิตย์ โดยให้บัฟเฟอร์เพื่อปรับความไม่ต่อเนื่องของแหล่งพลังงานเหล่านี้
- การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน:พวกมันสามารถกักเก็บพลังงานไว้ได้เมื่อความต้องการต่ำ และปล่อยออกมาในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด
- เครื่องสำรองไฟ:VRFB ยังสามารถใช้เป็นระบบไฟฟ้าสำรองในโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญได้
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ VS แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
| คุณสมบัติ | แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFB) | |
| ความปลอดภัย | ปลอดภัยโดยเนื้อแท้เนื่องจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ ไม่มีการรั่วไหลของความร้อน ไฟไหม้ หรือการระเบิด | อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เช่น การรั่วไหลของความร้อน ไฟไหม้ หรือการระเบิด หากได้รับความเสียหายหรือร้อนเกินไป |
| ความสามารถในการปรับขนาด | ปรับขนาดได้ง่าย ช่วยให้สามารถขยายแบบโมดูลาร์ได้ เหมาะสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ (หลายร้อย MWh) | ปรับขนาดได้น้อยกว่า โดยทั่วไปใช้ในหน่วยที่มีขนาดคงที่ แม้ว่าจะสามารถปรับขนาดได้สำหรับบางแอปพลิเคชันก็ตาม |
| ต้นทุนเริ่มต้น | การลงทุนล่วงหน้าที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน | ต้นทุนเบื้องต้นต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ VFB |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า (12-40 วัตต์ชั่วโมง/กก.) ทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานบนมือถือ เช่น EV | ความหนาแน่นของพลังงานที่สูง (80-300 วัตต์ชั่วโมง/กก.) เหมาะสำหรับการใช้งานแบบเคลื่อนที่ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า (EV) |
| ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน | ประสิทธิภาพต่ำกว่า (70-75%) เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไออน | ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น (90%) เนื่องมาจากรอบการชาร์จ/ปล่อยประจุที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น |
| วงจรชีวิต | อายุการใช้งานยาวนานเป็นพิเศษ (>10,000 รอบ โดยบางรอบเกิน 20,000 รอบ) | อายุการใช้งานของรอบสั้นลง (โดยปกติ 1,000-3,000 รอบ ขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่และการใช้งาน) |
| ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน | ต้นทุนต่อวัตต์-ชั่วโมง (Wh) ต่ำลงตลอดอายุการใช้งาน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นด้วยอิเล็กโทรไลต์วาเนเดียมที่รีไซเคิลได้ | ต้นทุนอายุการใช้งานต่อวัตต์ชั่วโมงที่สูงขึ้นเนื่องจากอายุการใช้งานที่สั้นลงและการเสื่อมสภาพลงตามกาลเวลา |
| ต้นทุนต่อชั่วโมง | ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 0.30-0.40 เหรียญสหรัฐฯ ต่อวัตต์ชั่วโมง ซึ่งคุ้มต้นทุนมากกว่าสำหรับการจัดเก็บพลังงานในระยะยาว | โดยทั่วไปราคาอยู่ที่ 0.50 เหรียญสหรัฐต่อวัตต์ชั่วโมง ซึ่งมีต้นทุนที่สูงกว่าสำหรับการจัดเก็บในระยะยาวเนื่องจากอายุการใช้งานที่สั้นลงและเสื่อมสภาพเร็วขึ้น |
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFB) เหมาะสำหรับการใช้งานจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่มีระยะเวลาใช้งานยาวนาน เนื่องจากมีความปลอดภัย ความสามารถในการปรับขนาด อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพด้านต้นทุนในระยะยาว อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของพลังงานต่ำและต้นทุนเริ่มต้นที่สูงทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion)มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการใช้งานแบบพกพา เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า แต่ก็มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย อายุการใช้งานสั้นกว่า และต้นทุนในระยะยาวที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ VFB
10 บริษัทแบตเตอรี่วาเนเดียมโฟลว์ชั้นนำ
มีบริษัทและองค์กรหลายแห่งทั่วโลกที่กำลังดำเนินการพัฒนาและนำแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VRFB) ออกสู่เชิงพาณิชย์ โดยเน้นที่โซลูชันการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ผู้เล่นหลักบางรายในตลาด VRFB ได้แก่ ทั้งบริษัทที่ก่อตั้งมานานและบริษัทสตาร์ทอัพที่เชี่ยวชาญในเทคโนโลยีนี้
1. RedT Energy (ปัจจุบันคือ Invinity Energy Systems)
- ที่ตั้ง: สหราชอาณาจักร
- ภาพรวม: RedT Energy ควบรวมกิจการกับ HydroStar เพื่อก่อตั้ง Invinity Energy Systems ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านโซลูชันการจัดเก็บพลังงานระยะยาวที่ใช้เทคโนโลยี VRFB ผลิตภัณฑ์ของบริษัทมุ่งเป้าไปที่การใช้งานการจัดเก็บพลังงานในระดับอุตสาหกรรมและระดับโครงข่ายไฟฟ้า
- ที่ตั้ง: ประเทศจีน/แคนาดา
- ภาพรวม:VRB Energy เป็นบริษัทในเครือของ State Grid Corporation ของจีน และมุ่งเน้นการพัฒนาและการนำ VRFB ออกสู่เชิงพาณิชย์ โดยนำเสนอโซลูชันการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และมีการดำเนินงานอย่างแข็งขันทั้งในประเทศจีนและตลาดต่างประเทศ
3. Sบริษัท อุมิโตโม อิเล็คทริค อินดัสตรีส์
- ที่ตั้ง: ประเทศญี่ปุ่น
- ภาพรวม: Sumitomo มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ บริษัทได้พัฒนาระบบ VRFB ของตนเองและนำไปใช้ในโครงการจัดเก็บพลังงานต่างๆ โดยเฉพาะในตลาดญี่ปุ่น
- ที่ตั้ง: ประเทศสหรัฐอเมริกา
- ภาพรวม:Imergy Power Systems เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาแบตเตอรี่ไหลที่ใช้วาเนเดียมสำหรับการจัดเก็บพลังงานในระดับกริด บริษัทมุ่งเน้นที่การผสานแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลมเข้ากับการจัดเก็บพลังงาน
5. ซีเวนส์
- ที่ตั้ง:ฝรั่งเศส
- ภาพรวม: Sivens เป็นบริษัทฝรั่งเศสที่ดำเนินธุรกิจผลิตระบบ VRFB สำหรับการจัดเก็บพลังงาน โดยมุ่งเน้นที่การพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพคุ้มทุนและใช้งานได้ยาวนานทั้งสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม
6. บริษัท VanadiumCorp Resource
- ที่ตั้ง:แคนาดา
- ภาพรวม: VanadiumCorp Resource Inc. เป็นบริษัทด้านเหมืองแร่และเทคโนโลยีของแคนาดาที่มุ่งเน้นการสกัดวาเนเดียมและการพัฒนาเทคโนโลยี VRFB บริษัทกำลังดำเนินการปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัดวาเนเดียมและพัฒนาการใช้งานใหม่สำหรับ VRFB
7. ระบบกักเก็บพลังงาน (ESS, Inc.)
- ที่ตั้ง:ประเทศสหรัฐอเมริกา
- ภาพรวม:ESS Inc. เป็นบริษัทที่มุ่งเน้นโซลูชันการจัดเก็บพลังงานระยะยาวโดยใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบไหลเหล็ก ซึ่งคล้ายกับ VRFB แต่ใช้เหล็กแทนวาเนเดียม บริษัทให้บริการโซลูชันการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ แต่การทำงานของพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของตลาดแบตเตอรี่แบบไหลที่กำลังเติบโต
8. ระบบจัดเก็บพลังงาน CellCube
- ที่ตั้ง:ออสเตรีย/แคนาดา
- ภาพรวม: CellCube ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Gildemeister Energy Storage มุ่งเน้นการผลิตและใช้งานแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานในระดับกริด โดยบริษัทมีส่วนเกี่ยวข้องโดยเฉพาะในโครงการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ในยุโรปและอเมริกาเหนือ
9. รีนิวเอเบิล เอ็นเนอร์ยี่ โซลูชั่นส์ (RES Group)
- ที่ตั้ง: สหราชอาณาจักร
- ภาพรวม:RES Group ซึ่งเป็นผู้เล่นด้านพลังงานหมุนเวียนรายใหญ่ระดับโลก กำลังดำเนินการบูรณาการแบตเตอรี่วาเนเดียมไหลเข้ากับระบบพลังงาน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายในการพัฒนาโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนในระดับขนาดใหญ่สำหรับพลังงานหมุนเวียน
10.ปู่เนง (ปณท)
- ที่ตั้ง:จีน
- ภาพรวม: Pu Neng (PNT) เป็นบริษัทจีนที่พัฒนาและผลิตแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์สำหรับโซลูชันการจัดเก็บพลังงานทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ โดยมุ่งเน้นที่การผสาน VRFB เข้ากับระบบพลังงานหมุนเวียน
ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต
แม้ว่าแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์จะมีข้อดีที่น่าสนใจ แต่ก็ยังมีความท้าทายบางประการที่ต้องแก้ไข:
- ราคาแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์:ต้นทุนของวาเนเดียมและโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับระบบ VFB ขนาดใหญ่ค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อเทคโนโลยีมีความสมบูรณ์มากขึ้นและการผลิตวาเนเดียมขยายตัว คาดว่าต้นทุนจะลดลง
- ความหนาแน่นของพลังงาน:แม้ว่า VFB จะมีความสามารถในการใช้งานได้ยาวนาน แต่ความหนาแน่นของพลังงาน (ปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ต่อหน่วยปริมาตรหรือน้ำหนัก) จะต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไออนหรือโซลิดสเตต ซึ่งอาจทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานที่พื้นที่และน้ำหนักมีความสำคัญ
- ประสิทธิภาพ: แม้ว่าประสิทธิภาพของ VFB จะสูง แต่ก็ยังต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงวัสดุและการออกแบบคาดว่าจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในระยะยาว
บทสรุป
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์เป็นโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่สร้างสรรค์และมีแนวโน้มดีซึ่งมีศักยภาพที่จะปฏิวัติระบบการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ความสามารถในการปรับขนาด อายุการใช้งานยาวนาน ความปลอดภัย และการออกแบบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมทำให้แบตเตอรี่นี้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการจัดเก็บในโครงข่ายไฟฟ้า การรวมพลังงานหมุนเวียน และการใช้งานการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่อื่นๆ เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาขึ้นและต้นทุนลดลง VFB อาจมีบทบาทสำคัญในอนาคตของ...การจัดเก็บพลังงานอย่างยั่งยืนช่วยสร้างโครงข่ายพลังงานที่มีความยืดหยุ่นและเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้น
เวลาโพสต์ : 07-ม.ค.-2568