Хранение электроэнергии. REDOX-V аккумуляторы

аккумуляторный Redox-V контейнер

Любые варианты хранения энергии имеют как преимущества, так и недостатки. К примеру, литий-ионные аккумуляторы имеют высокую удельную мощность, но дороги и взрывоопасны. Гидроаккумуляторы дешевы, но требуют определённого рельефа местности и занимают обширные площади. Так по какому пути пойдёт Человечество? Давайте попробуем угадать. Посмотрим на нашего быстроразвивающегося соседа - Китай.

Сразу следует сказать, что с угольной энергетикой в Китае покончено. Это не означает, что все угольные станции демонтировали. Просто в результате бурного роста возобновляемых источников энергии и последовавшего за этим перенасыщением энергетического рынка, угольная энергетика вступила в период беспрецедентной неопределенности. В Китае нет никого кто бы нуждался в новых угольных станциях. В 2016 году на различных стадиях строительства находилось около 120 ГВт угольных мощностей на сумму 237 мдрд. долларов. Это уже высокорискованные активы и могут быть списаны в любой момент.

Между тем, в 2018 году только в солнечной энергетике было построено более 50 ГВт генераторных станций, что, по мнению Блумберг, привело к перенасыщению энергетического рынка на 35%. В результате острой конкуренции за доступ к сетям было потеряно около 15% вырабатываемой электроэнергии. Это не значит, что энергия затерялась где-то по дороге. Просто, ветряки и солнечные панели выключались на какое-то время. Особенно острой ситуация выглядит на севере и северо-западе Китая - это огромные территории с низкой плотностью населения и редкими городскими агломерациями. Здесь сосредоточно около 80% мировых запасов редкоземельных металлов, угля. Солнца здесь много, воды мало, а проблема буферного аккумулирования электроэнергии от солнечных станций стоит весьма остро. Как её решают в Китае?

Далян, Китай

Ванадий

Мы уже писали о том, что Китай весьма богат редкоземельными металлами, многие из которых добываются только здесь. Ванадий это конечно же не "сверхпопулярный" литий, но для промышленных электрических аккумуляторов очень даже сгодится. Главное - в Китае его много, а аккумуляторы на его основе ещё лучше литиевых.

Ванадий

Ванадий - лёгкий, пластичный металл серебристо-серого цвета, получаемый из железных руд, которые содержат его как примесь. Для энергетиков важны химические свойства ванадия, а именно его способность существовать в растворе в виде 4 состояний окисления. Именно это свойство используется в проточных ванадиевых батареях.

REDOX-V

Redox - это сокращенно окислительно-восстановительная реакция ионов ванадия, которая также известна как VRFB. По сути это проточный аккумулятор в котором электролитом служит раствор серной кислоты с растворённым в нем ванадием. Батарея состоит из двух баков, с совершенно одинаковыми растворами, но различными ионами ванадия. Когда потоки проходят параллельно друг другу, они контактируют друг с другом через специальную йонообменную мембрану, вырабатывая электроэнергию. Таким образом, потенциальная химическая энергия превращается в электричество.

Процесс обратим. Можно повернуть реакцию в обратную сторону - подать на батарею электроэнергию и превратить её в химическую. Замечательным свойством такой батареи является тот факт, что в ней всего лишь один электрохимический элемент вместо двух, как у обычных литиевых аккумуляторов. Вот упрощенная схема такой батареи:

Устройство батареи Redox-V

Она состоит из двух баков с электролитом, насосов создающих поток электролита через ионообменник и, собственно, сам ионообменник.

Каковы плюсы такой батареи? Их множество. Главный из них - батарея весьма долговечна. Она способна выдержать 15000-20000 циклов заряд-разряд. Сравните с литий-ионным аккумулятором, который выдерживает в лучшем случае до 5000 циклов, теряя при этом до 30% ёмкости. Ещё один плюс - глубина разряда. Redox-V способна разрядиться со 100% до нуля без каких либо последствий. Сравните с литий-ионным аккумулятором, который надо оставлять заряженным на 20% иначе он необратимо деградирует. А ведь это ёмкость! То есть Redox-V способна выдать всю энергию, которую накопила, li-ion батарея только около 80%. Также ванадиевая батарея обладает замечательными нагрузочными характеристиками т.е. способностью быстро отдавать энергию. Этим важнейшим качеством могут похвастать лишь тяжёлые свинцово-кислотные аккумуляторы.

Большим преимуществом Redox-V также является то, что батарея имеет минимальный саморазряд и может хранить энергию очень долго. Кроме того, батарею можно полностью разрядить и законсервировать. И с ней ничего не будет! Никаких ухудшений параметров...

Но ничто не дается бесплатно. Минусы тоже присутствуют и главный из них - низкая удельная мощность. Если литий-ионная батарея маленькая и мощная, то Redox-V при такой мощности в десять раз больше. С точки зрения переносных гаджетов, это решающий недостаток, для энергетики - второстепенный фактор. Немаловажно и то, что Redox-V способна работать только при положительных температурах.

С экологической точки зрения технология Redox-V также небезупречна. Дело в том, что в качестве электролита применяется раствор серной кислоты с растворёнными йонами ванадия. Достаточно ядовитая субстанция. Впрочем, по сравнению с литием она хоть не взрывается, да и вообще не горит.

Вернемся от теории к практике. На сегодняшний день, Китай является крупнейшим производителем литий-ионных батарей. Но к 2025 году ситуация изменится в пользу проточных Redox-V аккумуляторов. Конечно же литий останется доминирующим в транспорте и электронике, но из энергетики он уйдёт. Уже сейчас запущены пилотные проекты по строительству многочисленных 100 МВт накопителей энергии на основе Redox-V к концу 2020 года с целью дальнейшего крупномасштабного развертывания подобных проектов в течение последующих пяти лет.

О начале Redox-V лихорадки свидетельствует также и тот факт, что 2017 году в провинции Ляонин была открыта огромная фабрика по производству ванадиевых проточных аккумуляторов компании Rongke Power. Сначала запуска завод произвел накопители энергии суммарной мощностью 300 МВт, а в настоящее время выпуск доведён до 3 ГВт. в год. Все выпускаемые аккумуляторы предназначены исключительно для стационарных систем хранения энергии. Если учесть, что это не единственный завод в Китае, можно представить себе масштабы внедрения Redox-V батарей. Кстати, там же в Даляне уже построен большой накопитель энергии мощностью 200 МВт на основе технологии Redox-V. Эта аккумуляторная станция будет работать в электрической сети провинции Ляонин и выполнять функции пиковой электростанции, не потребляя при этом дефицитную воду.

На станции Ляонин



ООО "Ойл-Экспо" - оптовые поставки дизельного топлива по Москве и области.

Ойл-Экспо - контактный телефон +7 495 504-15-14



Доставка топлива по Центру Москвы

Доставляем топливо в центр!