Vanadové redoxní průtočné baterie Jiří Vrána vranai@vscht.cz Jaromír Pocedič pocedicj@ntc.zcu.cz
Vanadové redoxní průtočné baterie nabíjení VO + 2 + 2 H + + V 2+ VO 2 + + H 2 O + V 3+ vybíjení Svazek baterie Kladný elektrolyt VO 2+ VO 2 + H + V 3+ V 2+ Záporný elektrolyt Membrána Čerpadla Infografika k dispozici na: http://step.vscht.cz/infografiky/elektricka-energie/
Vanadové redoxní průtočné baterie Svazek baterie 3D elektroda Bipolární deska VO 2+ V 3+ VO 2 + H + V 2+ Membrána
Škálování baterie Kapacita Výkon Objem elektrolytu Plocha bateriových svazků
Prototyp 2 kw / až 5 kwh účinnost DC-DC 80 %
Nezávislé nastavení výkonu a kapacity Kapacita levnější než výkon Enormní životnost Robustní kompletní řešení Nízké požadavky na údržbu Bezpečnost a ekologický přístup
Struktura trhu Řízení přenosové soustavy Speciální aplikace Tepelné a jaderné elektrárny Větrné elektrárny Vanadové průtočné baterie Fotovoltaické elektrárny Průmyslový sektor Bytové domy Kancelářské komplexy, obchodní centra Komplexy domů Technologicky vyspělé energeticky soběstačné domy
Modulární systémy Řízení přenosové pro průmysl soustavy 10-50 kw/40 Speciální - 350 aplikace kwh Tepelné a jaderné elektrárny Průmyslový sektor Větrné elektrárny Struktura trhu Malé systémy pro domy.. 2-10 kw/10-50 kwh Stabilizace sítě 0,1-0,8 MW/0,5-3 MWh Vanadové průtočné baterie Dnes trh ve výši přes 15 mld. $ Fotovoltaické elektrárny Bytové domy Kancelářské komplexy, obchodní centra Komplexy domů Technologicky vyspělé energeticky soběstačné domy
Poptávka po úložišti elektřiny TI V-16 V-6 V-17 V-18 V-1 TI TI TI V-12 V-13 AI TI TI AI V-14 V-15 V-3 TI AI V-10 V-11 FC PI AI FI PC V-8 V-9 TI V-4 V-5 Komercializace vanadové baterie 6 měsíců Analýza trhu a konkurence Testování jednotky Komerční aplikace Zrychlení růstu OZE Vývoj prototypu Produkční linka Laboratorní systém 2 W Optimalizace vnitřních komponent Přenos na 500W systém Aktuální stav: 2 kw svazek s 80% účinností a zařízení pro testování OffGas Power source/net Power consumer Power conditioning and control system Charged Catolyte Discharged Catolyte Charged Anolyte Discharged Anolyte Battery Stack FB-I E-2 E-9 Foto: L. Němec, MAFRA
Poptávka po úložišti elektřiny Komercializace vanadové baterie 6 měsíců Analýza trhu a konkurence Testování jednotky Komerční aplikace Zrychlení růstu OZE Vývoj prototypu Produkční linka Předcházející vývoj Dnes + 0,5 roku Dlouhodobá vize Vyvinuta 2 kw jednotka s účinností >80% Svazek s nejmenším vnitřním odporem Rozsáhlá optimalizace: nalezení dostatečně levných komponent 7 let zkušeností a osobní znalost konkurence Finalizace 5 kw produktu Návrh a konstrukce produkční linky (i elektrolyt) Testování produktu u partnerů Design baterie a vývoj aplikace pro zákazníka Vývin modulárních standardizovaných systémů Svazek baterie o výkonech desítek kw Růst produkční kapacity výrobní linky Síťová implementace
Technický popis řešení Účinnost DC/DC > 80 % Skutečný výkon při deklarované účinnosti 5 kw Maximální nabíjecí výkon Maximální vybíjecí výkon 10 kw 15 kw Rozměry (w x d x h) Velikost systému V závislosti na kapacitě (10 kwh 1 x 0,6 x 2 m) Certifikace IP 54 Hmotnost V závislosti na kapacitě (10 kwh 600 kg) Provozní teplotní interval -20 C až +50 C Životnost (cyklovatelnost) Nominální napětí Kapacita Speciální požadavky na instalaci Nelimitována 24/48 V Modifikovatelná 10 50 kwh Žádné
Napětí článku / V Konkurence Naše výhody: Li-ion baterie Nižší cena u systémů s nízkým poměrem výkon/kapacita (např. 1:8, 370 vs. 420 EUR/kWh) Nevýbušné, nehořlavé Bez úbytku kapacity Vysoká životnost: >20 let TESLA Powerwall 2 Zdroj: TESLA Naše nevýhody: Velikost systému Vyšší cena systémů s vysokým poměrem výkon/kapacita (např. 1:1, 650 vs. 420 EUR/kWh) Li-ion jsou běžná a používaná technologie Průtočné baterie Bateriový svazek s nejmenším vnitřním odporem Extrémně levné materiály Technologie přečištění a výroby elektrolytů (použití levnějších zdrojů vanadu) 1,5 1 0,5 0 A B 0 500 1000 Proudová hustota / ma cm -2 C
Vanadové redoxní průtočné baterie Jiří Vrána vranai@vscht.cz Jaromír Pocedič pocedicj@ntc.zcu.cz