Nuova direzione per l’accumulo di energia a lungo termine: batteria a flusso al vanadio

Nuova direzione per l’accumulo di energia a lungo termine: batteria a flusso al vanadio

La batteria a flusso al vanadio è una batteria redox con vanadio come mezzo. Il suo nome completo è Batteria a flusso Redox al vanadio (VFB), proposto da Marria Kacos dell'Università del Nuovo Galles del Sud, Australia nel 1985. Il sistema di accumulo dell'energia con batterie al vanadio ha un'elevata efficienza di accumulo dell'energia e può essere ampiamente utilizzato nello stoccaggio dell'energia delle centrali elettriche. Può immagazzinare l'elettricità in eccesso sotto carico basso e immetterla nella rete come fonte di energia ausiliaria sotto carico elevato, riducendo gli sprechi energetici.

Le batterie al vanadio possono immagazzinare energia per molto tempo. Quando si verifica un'emergenza, l'elettrolita immagazzinato può essere immediatamente utilizzato, il che è molto più veloce rispetto ai dispositivi di generazione di energia di emergenza. Può essere utilizzato come alimentatore di emergenza dopo un'interruzione di corrente. Poiché le fonti energetiche intermittenti come l’eolico e il fotovoltaico hanno scarsa stabilità nella generazione di energia, fluttuazioni di tensione e sfarfallio e non possono formare un’alimentazione elettrica stabile, è necessario un sistema di accumulo di energia ad alta efficienza e a basso costo per cooperare con esse. Le batterie al vanadio soddisfano proprio questo requisito e dispongono di energia di accumulo regolabile, capacità e stato di carica facili da monitorare e regolazione flessibile della potenza di carica e scarica in base alle esigenze.

Le batterie al vanadio hanno un basso tasso di autoscarica e un'elevata energia specifica e possono essere utilizzate per costruire centrali elettriche con batterie al vanadio su larga scala, riducendo notevolmente la domanda di installazione di apparecchiature di trasmissione a lunga distanza. Hanno un'efficienza economica molto superiore e riducono i rischi per la sicurezza derivanti da un gran numero di apparecchiature di trasmissione ad alta tensione.

La batteria a flusso al vanadio presenta i seguenti vantaggi:
Flessibilità di configurazione. La batteria al vanadio ha un design flessibile. La potenza in uscita della batteria è determinata dalla dimensione del pacco batterie. Aumentando il numero di singole celle e l'area effettiva è possibile aumentare la potenza della batteria. La capacità della batteria è determinata dalla quantità di elettrolito. Aumentando il volume e la concentrazione dell'elettrolito è possibile aumentare la capacità della batteria. La potenza e la capacità possono essere regolate in base alle dimensioni del carico di vari siti e campi di applicazione. Per le nuove centrali elettriche su larga scala, l’aumento della capacità di stoccaggio dell’energia può ridurre il costo livellato per kilowattora.

Lunga durata della batteria. La batteria al vanadio ha un numero di cicli di oltre 13.000 volte e una durata di oltre 20 anni. La carica e la scarica profonda del sistema non influiscono sulle prestazioni della batteria e la profondità di scarica del sistema (DOD) è ≥90%. La ricarica e la scarica a una densità di corrente rapida ed elevata non danneggeranno la batteria.

Alta sicurezza. Le batterie al vanadio sono sistemi a base acqua che non richiedono quasi alcuna gestione termica, sono esenti da rischi di esplosione e incendio e sono dotati di dispositivi a prova di perdite per prevenire perdite di elettrolito.

Rispettoso dell'ambiente. Gli elettroliti positivi e negativi delle batterie al vanadio non sono direttamente in contatto tra loro, possono essere riciclati all'infinito e non inquinano l'ambiente. Gli elettrodi nei materiali della batteria sono realizzati in feltro di carbonio/grafite e le piastre bipolari sono per lo più realizzate in materiali di grafite o carbonio, che non inquinano l'ambiente dopo essere stati rottamati. Altri materiali sono per lo più materiali polimerici e possono essere riciclati.

Basso costo del ciclo di vita. Le batterie al vanadio richiedono un grande investimento iniziale e i costi dei materiali rappresentano una grande percentuale, quindi il costo di investimento unitario è superiore a quello delle batterie al litio, ma hanno il vantaggio della durabilità. Dal punto di vista dei costi del ciclo di vita, il costo di costruzione delle batterie a flusso di vanadio è molto inferiore a quello delle batterie al piombo e delle batterie agli ioni di litio.