اتجاه جديد لتخزين الطاقة على المدى الطويل: بطارية تدفق الفاناديوم

اتجاه جديد لتخزين الطاقة على المدى الطويل: بطارية تدفق الفاناديوم

بطارية تدفق الفاناديوم عبارة عن بطارية الأكسدة والاختزال مع الفاناديوم كوسيط. اسمها الكامل هو بطارية تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم (VFB)، الذي اقترحته ماريا كاكوس من جامعة نيو ساوث ويلز، أستراليا في عام 1985. يتمتع نظام تخزين طاقة بطارية الفاناديوم بكفاءة عالية في تخزين الطاقة ويمكن استخدامه على نطاق واسع في تخزين الطاقة في محطات توليد الطاقة. يمكنه تخزين الكهرباء الزائدة تحت الحمل المنخفض وإدخال الكهرباء إلى الشبكة كمصدر طاقة إضافي تحت الحمل العالي، مما يقلل من هدر الطاقة.

يمكن لبطاريات الفاناديوم تخزين الطاقة لفترة طويلة. عند حدوث حالة طوارئ، يمكن استخدام الإلكتروليت المخزن على الفور، وهو أسرع بكثير من أجهزة توليد الطاقة في حالات الطوارئ. ويمكن استخدامه كمصدر طاقة في حالات الطوارئ بعد انقطاع التيار الكهربائي. نظرًا لأن مصادر الطاقة المتقطعة مثل الرياح والخلايا الكهروضوئية تتمتع بضعف استقرار توليد الطاقة وتقلبات الجهد والوميض، ولا يمكنها تشكيل مصدر طاقة مستقر، هناك حاجة إلى نظام تخزين طاقة عالي الكفاءة ومنخفض التكلفة للتعاون معها. تلبي بطاريات الفاناديوم هذا المطلب فقط، وتتميز بطاقة تخزين قابلة للتعديل، وسهولة مراقبة السعة وحالة الشحن، وتعديل مرن لطاقة الشحن والتفريغ وفقًا للاحتياجات.

تتمتع بطاريات الفاناديوم بمعدل تفريغ ذاتي منخفض وطاقة نوعية عالية، ويمكن استخدامها لبناء محطات طاقة بطاريات الفاناديوم واسعة النطاق، مما يقلل بشكل كبير من الطلب على تركيب معدات النقل لمسافات طويلة. لديهم كفاءة اقتصادية متفوقة للغاية ويقللون من مخاطر السلامة الناجمة عن عدد كبير من معدات النقل ذات الجهد العالي.

تتميز بطارية تدفق الفاناديوم بالمزايا التالية:
مرونة التكوين. تتميز بطارية الفاناديوم بتصميم مرن. يتم تحديد طاقة خرج البطارية حسب حجم حزمة البطارية. يمكن أن تؤدي زيادة عدد الخلايا المفردة والمنطقة الفعالة إلى زيادة طاقة كومة البطارية. يتم تحديد سعة البطارية من خلال كمية المنحل بالكهرباء. زيادة حجم وتركيز المنحل بالكهرباء يمكن أن يزيد من سعة البطارية. يمكن تعديل الطاقة والسعة وفقًا لحجم التحميل لمواقع وحقول التطبيقات المختلفة. بالنسبة لمحطات الطاقة الجديدة واسعة النطاق، فإن زيادة سعة تخزين الطاقة يمكن أن تقلل من التكلفة المتساوية لكل كيلوواط/ساعة.

عمر بطارية طويل. تتمتع بطارية الفاناديوم برقم دورة يزيد عن 13000 مرة وعمر خدمة يزيد عن 20 عامًا. لن يؤثر الشحن العميق والتفريغ العميق للنظام على أداء البطارية، ويبلغ عمق تفريغ النظام (DOD) ≥90%. لن يؤدي الشحن والتفريغ بكثافة تيار سريعة وعالية إلى إتلاف البطارية.

سلامة عالية. بطاريات الفاناديوم هي أنظمة تعتمد على الماء ولا تتطلب أي إدارة حرارية تقريبًا، وهي خالية من مخاطر الانفجار والحرائق، ومجهزة بأجهزة مانعة للتسرب لمنع تسرب الإلكتروليت.

صديقة للبيئة. لا تتصل الإلكتروليتات الإيجابية والسلبية لبطاريات الفاناديوم ببعضها البعض بشكل مباشر، ويمكن إعادة تدويرها إلى أجل غير مسمى، ولن تلوث البيئة. الأقطاب الكهربائية الموجودة في مواد كومة البطارية مصنوعة من لباد الكربون/الجرافيت، والألواح ثنائية القطب مصنوعة في الغالب من الجرافيت أو مواد الكربون، والتي لن تلوث البيئة بعد التخلص منها. المواد الأخرى هي في الغالب مواد بوليمر ويمكن إعادة تدويرها.

انخفاض تكلفة دورة الحياة. تتطلب بطاريات الفاناديوم استثمارًا أوليًا كبيرًا، وتمثل تكاليف المواد نسبة كبيرة، وبالتالي فإن تكلفة استثمار الوحدة أعلى من تكلفة بطاريات الليثيوم، ولكنها تتمتع بميزة المتانة. من منظور تكاليف دورة الحياة، فإن تكلفة بناء بطاريات تدفق الفاناديوم أقل بكثير من تكلفة بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم أيون.