钒液流电池可以超越抽水蓄能以实现长期储能

钒液流电池可以超越抽水蓄能以实现长期储能

俄罗斯对乌克兰的杀戮横行给了世界另一个尽快采用分散、脱碳能源模式的理由。更长时间的储能将有助于加快速度。抽水蓄能目前在长续航领域占据主导地位,但钒液流电池终于冲破了混乱,进入了抽水蓄能无法到达的领域。

用于长时间储能的钒液流电池

液流电池利用两种不同种类的液体在彼此相邻流动时发电的能力。长时间的储能角度自然而然地随之而来,因为储存液体的罐可以放大或缩小以满足容量需求。

与锂离子电池相比,液流电池具有许多优势,包括能够在长时间闲置后快速重启。但是,也有一个问题。如果这两种液体相互污染,电池就会退化或不稳定。

钒在一定程度上解决了这个问题。钒是一种银灰色过渡金属——不要与振金混淆——可用于液流电池中的两种液体。

液流电池工程并不像听起来那么简单。该技术自 1980 年代就已问世,但多年来一直未能实现商业化。

太平洋西北国家实验室的研究人员最近在 2011 年解释说:“尽管钒氧化还原电池被认为是一种很有前途的大型储能设备,但由于其无法在广泛的温度范围内正常工作以及成本高,其使用受到了限制。” . 他们还指出,调整电解质溶液会产生显着差异。

打造更好的钒液流电池

果然,2014 年,当纽约市大都会交通管理局在其曼哈顿总部安装了三个新的液流电池时,来自德国公司 CellCube(又名 Enerox GmbH)的下一代钒液流电池横扫了CleanTechnica雷达。

该特定项目再次从CleanTechnica雷达上消失,但液流电池的研发仍在继续,而 CellCube 一直在推动全球发展。

CellCube 的最新消息涉及与澳大利亚公司 North Harbor Clean Energy PTY Ltd 新签署的战略制造合作协议。如果一切按计划进行,合作伙伴将在澳大利亚东部待定地点建设制造工厂。最初的目标是每年40-160兆瓦时的生产能力,朝着高达8,000兆瓦时的目标迈进。

同时,合作伙伴已同意开发澳大利亚大陆最大的钒液流电池,目标范围为4-16兆瓦时。新的液流电池将与稍后命名的合作伙伴一起展示。目的是展示储能持续时间可以减少难以脱碳的行业的碳足迹。

至于为什么不简单地扩大传统锂离子电池的规模来完成同样的工作,这是一个很好的问题。

“[钒氧化还原液流电池] 不会遇到锂离子电池 (LIB) 所面临的多种问题,例如易燃性、寿命短、快速降解、缺乏可回收性和灵活性,”CellCube 解释说。 “在平均存储成本的基础上,VRFB 的性能已经优于 LIB,同时没有与之相关的任何缺点。”

长期储能,超越抽水蓄能

另一个问题是,为什么不简单地建造更多的抽水蓄能长期储能系统呢?抽水蓄能是一种可靠的、具有百年历史的技术,在美国和其他地方继续主导着长期领域。

要回答这个问题,请考虑 North Harbour Clean Energy 的观点。该公司专门从事抽水蓄能,澳大利亚政府支持建设额外的抽水蓄能设施。

尽管如此,North Harbor 正在关注对抽水蓄能以外的长期储能系统不断增长的需求。

“对 VRFB 等长期储能系统的需求很大,以允许 24/7 全天候输送无碳电力,以满足澳大利亚法定碳减排目标和公用事业快速建设需求所推动的净零目标。规模可变的可再生能源以及基本负荷燃煤发电机的加速关闭,”该公司观察到。

超越长期储能

液流电池技术与锂离子电池形成鲜明对比,但这两个领域确实有一个共同点,那就是为定义它们的材料开发可靠、可持续的供应链。

据 CellCube 称,澳大利亚已成为锂的主要出口国,但它也拥有全球约 20% 的已知钒资源。这为澳大利亚发展国内液流电池产业提供了先天优势。

随着研究人员发现储能以外的更多用途,对钒资源的竞争可能会升温。例如,在美国,劳伦斯伯克利国家实验室的一个团队正在利用钒的相变能力来创造一种新型节能屋顶涂料。

研究人员也在考虑用液流电池为电动汽车供电的想法。这可能看起来有点超前,但是用于电动汽车的新型液流电池正通过其前沿技术资助办公室 DARPA 引起美国国防部的注意,DARPA 更广为人知是互联网的鼻祖。美国空军和美国宇航局也为新电池提供了资金。

钒供应紧缩可能会增加抽水蓄能的需求,尽管该领域的增长可能会受到建设新水库对环境的影响的限制。建设新的水基能源基础设施的成本是另一个限制因素。

在不一定遇到这些问题的情况下扩大抽水蓄能场的一种方法是将水从等式中剔除。重力在抽水蓄能系统中完成了所有繁重的工作,并且正在竞相设计其他基于重力的系统,这些系统可以提供长期的能量存储,而无需建造新的水库。

在一个特别有趣的例子中,瑞士公司 Energy Vault 正在改造其基于块状重力的储能系统,以回收旧的风力涡轮机叶片。

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照片:由 CellCube 提供的长时间储能。

钒液流电池可以超越抽水蓄能以实现长期储能    来源:CleanTechnic

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