แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFBs)เป็นเทคโนโลยีการกักเก็บพลังงานใหม่ที่มีศักยภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่และระยะยาว ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีทั่วไปการจัดเก็บแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้VFB ใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์วาเนเดียมสำหรับทั้งอิเล็กโทรดบวกและลบ ทำให้มีการออกแบบและการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์คืออะไร?
การแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์ (VRB)หรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่ไหลวาเนเดียม (VFB) หรือแบตเตอรี่ไหลวาเนเดียมรีดอกซ์ (VRFB) เป็นแบตเตอรี่ไหลแบบชาร์จไฟได้ชนิดหนึ่ง
แบตเตอรี่ VRFB ใช้ไอออนวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชันต่างๆ เพื่อกักเก็บและปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้า ต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปตรงที่ VRFB จะกักเก็บพลังงานไว้ในอิเล็กโทรไลต์เหลวที่หมุนเวียนในระบบ แทนที่จะเป็นอิเล็กโทรดแข็ง การออกแบบนี้ช่วยให้สามารถปรับขนาดและยืดหยุ่นได้โซลูชันการจัดเก็บพลังงาน.
ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
| ส่วนประกอบหลัก | คำอธิบาย |
| อิเล็กโทรไลต์ | - VRFB ใช้สารอิเล็กโทรไลต์เหลวสองชนิด โดยทั่วไปประกอบด้วยวาเนเดียมในสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกัน (V²⁺, V³⁺, V⁴⁺ และ V⁵⁺) |
| อิเล็กโทรด | - อิเล็กโทรดสองตัว (โดยปกติเป็นคาร์บอนหรือวัสดุที่คล้ายคลึงกัน) อำนวยความสะดวกให้กับปฏิกิริยารีดอกซ์ (รีดักชันและออกซิเดชัน) เพื่อปลดปล่อยหรือกักเก็บพลังงาน |
| เยื่อหุ้มเซลล์ | - เมมเบรนนำโปรตอน (มักทำจาก Nafion) แยกสารละลายอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองออกจากกัน ช่วยให้ไอออนไหลระหว่างทั้งสองด้านในระหว่างรอบการชาร์จ/การคายประจุ |
| ปั๊มและระบบการไหล | - ส่วนประกอบเหล่านี้จะหมุนเวียนอิเล็กโทรไลต์ผ่านเซลล์ไฟฟ้าเคมี ช่วยให้ไอออนวาเนเดียมไหลอย่างต่อเนื่องสำหรับกระบวนการแปลงพลังงาน |
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ทำงานอย่างไร?
- 1. รอบการระบาย
- ในระหว่างการปลดปล่อย ไอออนวาเนเดียมในสารละลายอิเล็กโทรไลต์บวกและลบจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันที่อิเล็กโทรด ส่งผลให้ปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมา
- 2. รอบการชาร์จ
- ระหว่างการชาร์จ พลังงานจะถูกเก็บไว้โดยการย้อนกลับปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน โดยย้ายไอออนวาเนเดียมกลับสู่สถานะออกซิเดชันดั้งเดิม กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการจ่ายกระแสไฟฟ้าภายนอกเข้าสู่ระบบ
- 3. อิเล็กโทรไลต์ไหล
- คุณลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่แบบไหลคือการใช้สารอิเล็กโทรไลต์เหลวที่ถูกปั๊มผ่านระบบ ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ได้อย่างง่ายดาย เพียงแค่ขยายขนาดถังเก็บอิเล็กโทรไลต์
ข้อดีของแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
- ความสามารถในการปรับขนาด
สามารถเพิ่มขนาด VRFB ได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มขนาดของถังอิเล็กโทรไลต์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ เช่น การปรับสมดุลกริดและการจัดเก็บพลังงานหมุนเวียน - อายุการใช้งานยาวนาน
วาเนเดียมไม่สลายตัวในระหว่างรอบการทำงาน (เนื่องจากใช้สารชนิดเดียวกันสำหรับอิเล็กโทรไลต์บวกและลบ) ซึ่งทำให้ VRFB มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับเคมีแบตเตอรี่ชนิดอื่น
Naturgy ติดตั้งแบตเตอรี่วาเนเดียมโฟลว์นี้ในเมืองซาโมรา ประเทศสเปน
- ความปลอดภัย
VRFB ค่อนข้างปลอดภัยเนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ไม่ติดไฟและไม่เป็นพิษ นอกจากนี้ รูปแบบของเหลวยังช่วยลดความเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสะสม (Thermal Runaway) ซึ่งอาจเป็นปัญหาในแบตเตอรี่บางประเภท - ประสิทธิภาพ
VRFB อาจมีประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับ (เปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่กู้คืนในระหว่างการระบาย) อยู่ในช่วง 65% ถึง 85% ขึ้นอยู่กับการออกแบบและสภาวะการทำงาน -
การแยกพลังงานและกำลังไฟฟ้า
VRFB สามารถปรับขนาดพลังงาน (ขนาดของถังอิเล็กโทรไลต์) และกำลังไฟฟ้า (ขนาดของเซลล์ไฟฟ้าเคมี) ได้อย่างอิสระ ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งานที่แตกต่างกัน
การประยุกต์ใช้แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์
แบตเตอรี่วาเนเดียมแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 1 MW 4 MWh ที่เป็นของAvista Utilities และผลิตโดย UniEnergy Technologies
- การจัดเก็บข้อมูลแบบกริด:VRFB มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการจัดเก็บพลังงานส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและแสงอาทิตย์ โดยทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์เพื่อปรับความไม่สม่ำเสมอของแหล่งพลังงานเหล่านี้
- การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน:พวกมันสามารถกักเก็บพลังงานไว้เมื่อความต้องการต่ำและปล่อยออกมาในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด
- พลังงานสำรอง:VRFB ยังสามารถใช้สำหรับระบบไฟฟ้าสำรองในโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญได้
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ เทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
| คุณสมบัติ | แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFB) | |
| ความปลอดภัย | ปลอดภัยโดยเนื้อแท้มากกว่าเนื่องจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ ไม่มีการรั่วไหลของความร้อน ไฟไหม้ หรือการระเบิด | อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย เช่น การรั่วไหลของความร้อน ไฟไหม้ หรือการระเบิด หากได้รับความเสียหายหรือร้อนเกินไป |
| ความสามารถในการปรับขนาด | ปรับขนาดได้ง่าย ช่วยให้ขยายแบบโมดูลาร์ได้ เหมาะสำหรับสถานที่จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ (หลายร้อย MWh) | ปรับขนาดได้น้อยกว่า โดยทั่วไปใช้ในหน่วยขนาดคงที่ แม้ว่าจะสามารถปรับขนาดได้สำหรับแอปพลิเคชันบางอย่างก็ตาม |
| ต้นทุนเริ่มต้น | การลงทุนล่วงหน้าที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน | ต้นทุนเบื้องต้นต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ VFB |
| ความหนาแน่นของพลังงาน | ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า (12-40 วัตต์ชั่วโมง/กก.) ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานบนมือถือ เช่น รถยนต์ไฟฟ้า | ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น (80-300 วัตต์ชั่วโมง/กก.) เหมาะสำหรับการใช้งานเคลื่อนที่ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า (EV) |
| ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน | ประสิทธิภาพต่ำกว่า (70-75%) เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน | ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น (90%) เนื่องจากมีรอบการชาร์จ/ปล่อยประจุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น |
| วงจรชีวิต | อายุการใช้งานยาวนานเป็นพิเศษ (>10,000 รอบ โดยบางรอบเกิน 20,000 รอบ) | อายุการใช้งานรอบสั้นลง (ปกติ 1,000-3,000 รอบ ขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่และการใช้งาน) |
| ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน | ต้นทุนต่อวัตต์-ชั่วโมง (Wh) ต่ำกว่าตลอดวงจรชีวิต เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นด้วยอิเล็กโทรไลต์วาเนเดียมที่รีไซเคิลได้ | ต้นทุนอายุการใช้งานต่อวัตต์ชั่วโมงที่สูงขึ้นเนื่องจากอายุการใช้งานที่สั้นลงและการเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา |
| ต้นทุนต่อชั่วโมง | ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 0.30-0.40 ดอลลาร์ต่อวัตต์ชั่วโมง คุ้มต้นทุนมากกว่าสำหรับการกักเก็บพลังงานในระยะยาว | โดยทั่วไปราคา 0.50 ดอลลาร์ต่อวัตต์ชั่วโมง ซึ่งมีต้นทุนสูงกว่าสำหรับการจัดเก็บในระยะยาวเนื่องจากอายุการใช้งานที่สั้นกว่าและเสื่อมสภาพเร็วกว่า |
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VFBs) เหมาะสำหรับการใช้งานกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่มีระยะเวลายาวนานมากกว่า เนื่องจากมีความปลอดภัย ความสามารถในการปรับขนาด อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพด้านต้นทุนในระยะยาว อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของพลังงานต่ำและต้นทุนเริ่มต้นที่สูงทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น รถยนต์ไฟฟ้า
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion)มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการใช้งานพกพา เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า แต่ก็มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัย อายุการใช้งานสั้นกว่า และมีต้นทุนในระยะยาวที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ VFB
10 บริษัทแบตเตอรี่วาเนเดียมโฟลว์ชั้นนำ
มีบริษัทและองค์กรหลายแห่งทั่วโลกที่ดำเนินการพัฒนาและจำหน่ายแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ (VRFB) โดยมุ่งเน้นไปที่โซลูชันการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ผู้เล่นหลักบางรายในตลาด VRFB ได้แก่ทั้งบริษัทที่ก่อตั้งมานานและบริษัทสตาร์ทอัพที่เชี่ยวชาญในเทคโนโลยีนี้
1. RedT Energy (ปัจจุบันคือ Invinity Energy Systems)
- ที่ตั้ง: สหราชอาณาจักร
- ภาพรวม: RedT Energy ได้ควบรวมกิจการกับ HydroStar เพื่อก่อตั้ง Invinity Energy Systems ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านโซลูชันการกักเก็บพลังงานระยะยาวที่ใช้เทคโนโลยี VRFB ผลิตภัณฑ์ของบริษัทมุ่งเน้นไปที่การใช้งานด้านการกักเก็บพลังงานในระดับอุตสาหกรรมและระดับโครงข่ายไฟฟ้า
- ที่ตั้ง: จีน / แคนาดา
- ภาพรวม:VRB Energy เป็นบริษัทในเครือของ State Grid Corporation ของจีน และมุ่งเน้นการพัฒนาและการนำ VRFB เข้าสู่เชิงพาณิชย์ บริษัทนำเสนอโซลูชันการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ และมีการดำเนินงานที่โดดเด่นทั้งในประเทศจีนและตลาดต่างประเทศ
3. Sบริษัท อูมิโตโม อิเล็คทริค อินดัสทรีส์
- ที่ตั้ง: ประเทศญี่ปุ่น
- ภาพรวม: ซูมิโตโมมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์ บริษัทได้พัฒนาระบบ VRFB ของตนเองและนำไปใช้ในโครงการกักเก็บพลังงานหลายโครงการ โดยเฉพาะในตลาดญี่ปุ่น
- ที่ตั้ง: สหรัฐอเมริกา
- ภาพรวม:บริษัท อิมเนอร์จี พาวเวอร์ ซิสเต็มส์ มีความเชี่ยวชาญในการพัฒนาแบตเตอรี่แบบไหลที่ใช้วาเนเดียมสำหรับระบบกักเก็บพลังงานในระดับโครงข่ายไฟฟ้า บริษัทมุ่งเน้นการผสานรวมแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เข้ากับระบบกักเก็บพลังงาน
5. ซิเวนส์
- ที่ตั้ง:ฝรั่งเศส
- ภาพรวม: Sivens เป็นบริษัทฝรั่งเศสที่ดำเนินธุรกิจผลิตระบบ VRFB สำหรับการกักเก็บพลังงาน บริษัทมุ่งเน้นการพัฒนาโซลูชันการกักเก็บพลังงานที่คุ้มค่าและใช้งานได้ยาวนาน สำหรับการใช้งานทั้งในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม
6. บริษัท วาเนเดียมคอร์ป รีซอร์ส อิงค์
- ที่ตั้ง:แคนาดา
- ภาพรวม: VanadiumCorp Resource Inc. เป็นบริษัทเหมืองแร่และเทคโนโลยีของแคนาดาที่มุ่งเน้นการสกัดวาเนเดียมและการพัฒนาเทคโนโลยี VRFB บริษัทกำลังพัฒนาประสิทธิภาพการสกัดวาเนเดียมและพัฒนาการใช้งาน VRFB ใหม่ๆ
7. ระบบกักเก็บพลังงาน (ESS, Inc.)
- ที่ตั้ง:สหรัฐอเมริกา
- ภาพรวม:ESS Inc. เป็นบริษัทที่มุ่งเน้นโซลูชันการกักเก็บพลังงานระยะยาวโดยใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบไหลเหล็ก ซึ่งคล้ายกับ VRFB แต่ใช้เหล็กแทนวาเนเดียม ESS ให้บริการโซลูชันการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ แต่ผลงานของพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของตลาดแบตเตอรี่แบบไหลที่กำลังเติบโต
8. ระบบจัดเก็บพลังงาน CellCube
- ที่ตั้ง:ออสเตรีย / แคนาดา
- ภาพรวม: CellCube ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Gildemeister Energy Storage มุ่งเน้นการผลิตและการใช้งานแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์สำหรับการกักเก็บพลังงานในระดับกริด บริษัทมีส่วนร่วมเป็นพิเศษในโครงการกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ในยุโรปและอเมริกาเหนือ
9. โซลูชั่นพลังงานหมุนเวียน (RES Group)
- ที่ตั้ง: สหราชอาณาจักร
- ภาพรวม:RES Group ซึ่งเป็นผู้เล่นด้านพลังงานหมุนเวียนรายใหญ่ระดับโลก กำลังดำเนินการบูรณาการแบตเตอรี่วาเนเดียมไหลเข้าในระบบพลังงาน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายในการพัฒนาโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนในระดับขนาดใหญ่สำหรับพลังงานหมุนเวียน
10.ปูเน่ง (PNT)
- ที่ตั้ง:จีน
- ภาพรวม: Pu Neng (PNT) เป็นบริษัทจีนที่พัฒนาและผลิตแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์สำหรับโซลูชันการกักเก็บพลังงานทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ บริษัทมุ่งเน้นการผสานรวม VRFB เข้ากับระบบพลังงานหมุนเวียน
ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต
แม้ว่าแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์จะมีข้อดีที่น่าสนใจ แต่ก็ยังมีความท้าทายบางประการที่ต้องแก้ไข:
- ราคาแบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์:ต้นทุนของวาเนเดียมและโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับระบบ VFB ขนาดใหญ่อาจค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อเทคโนโลยีมีความสมบูรณ์มากขึ้นและมีการขยายการผลิตวาเนเดียมมากขึ้น คาดว่าต้นทุนจะลดลง
- ความหนาแน่นของพลังงาน:แม้ว่า VFB จะมีความสามารถในการใช้งานได้ยาวนาน แต่ความหนาแน่นของพลังงาน (ปริมาณพลังงานที่เก็บไว้ต่อหน่วยปริมาตรหรือน้ำหนัก) ต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือโซลิดสเตต ซึ่งทำให้ VFB ไม่เหมาะกับการใช้งานที่พื้นที่และน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ
- ประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพของ VFB แม้จะสูง แต่ก็ยังต่ำกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม คาดว่าการปรับปรุงวัสดุและการออกแบบจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในระยะยาว
บทสรุป
แบตเตอรี่วาเนเดียมรีดอกซ์โฟลว์เป็นโซลูชันการกักเก็บพลังงานที่ล้ำสมัยและมีศักยภาพในการปฏิวัติระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ด้วยความสามารถในการปรับขนาด อายุการใช้งานที่ยาวนาน ความปลอดภัย และการออกแบบที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้แบตเตอรี่นี้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการกักเก็บพลังงานในระบบกริด การบูรณาการพลังงานหมุนเวียน และการใช้งานกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่อื่นๆ เมื่อเทคโนโลยีนี้พัฒนาและลดต้นทุนลง VFB อาจมีบทบาทสำคัญในอนาคตการจัดเก็บพลังงานอย่างยั่งยืนช่วยสร้างโครงข่ายพลังงานที่มีความยืดหยุ่นและเชื่อถือได้มากขึ้น
เวลาโพสต์: 07 ม.ค. 2568