Ванадиевая революция: новая технология хранения энергии вытеснит литий к 2027 году

В 2023 году рынок хранения энергии столкнулся с проблемами, связанными с волатильностью цен на карбонат лития, конкурентным давлением и снижением спроса, в результате чего количество установок оказалось ниже ожиданий. Несмотря на это, при наличии целевых показателей и политической поддержки, по прогнозам, к 2027 году совокупная установленная мощность рынка вырастет до 97 ГВтч с годовым темпом роста 49,3%. Ванадиевые проточные окислительно-восстановительные батареи с их уникальными преимуществами, включая длительный срок службы и безопасность, становятся многообещающим решением для удовлетворения растущего спроса на длительное хранение энергии, открывая путь к стабилизации интеграции возобновляемых источников энергии.

Обзор рынка хранения энергии

Рынок хранения энергии в 2023 году столкнулся с проблемами из-за колебаний цен на карбонат лития, острой конкуренции между производителями и ослабления спроса в сфере переработки, что привело к тому, что общий объем установок не оправдал ожиданий. Несмотря на эти неудачи, сектор готов к значительному росту, чему способствуют целевые показатели внедрения и политическая поддержка. По самым скромным оценкам, совокупная установленная мощность новых накопителей энергии достигнет 97 ГВтч к 2027 году, а совокупный годовой темп роста составит 49,3% в период с 2023 по 2027 год. Этот прогноз предполагает устойчивое восстановление и расширение рынка хранения энергии, подчеркивая его решающую роль в глобальном переходе к возобновляемым источникам энергии и стабилизации электрических сетей.

Ванадий

Принцип накопления энергии ванадиевого окислительно-восстановительного потока предполагает использование растворов солей ванадия в качестве жидкого электролита как для положительных, так и для отрицательных электродов. Активными веществами, аккумулирующими энергию, в электролитах как положительного, так и отрицательного электрода являются ионы ванадия. Преобразование химической энергии в электрическую достигается посредством окислительно-восстановительных реакций оксидов или соединений ванадия, приобретающих или теряющих электроны. Накопление и выделение энергии осуществляются за счет изменения валентных состояний ионов ванадия в электролитах. Активными материалами как положительных, так и отрицательных электродов полностью ванадиевых окислительно-восстановительных проточных батарей являются соединения ванадия. Окислительно-восстановительными парами для электродов являются VO2+/VO2+ для положительного электрода и V3+/V2+ для отрицательного электрода, активными материалами являются сульфатные соли ионов ванадия в различных валентных состояниях, а в качестве матрицы электролита используется водный раствор серной кислоты.

Преимущества ванадиевой окислительно-восстановительной системы хранения энергии

Ванадиевые окислительно-восстановительном системы хранения энергии, наряду с другими новыми технологиями, такими как натрий-ионные, расплавленно-солевые и литий-железо-фосфатные батареи (LFP), добиваются быстрых успехов в коммерциализации. По сравнению с батареями LFP, ванадиевые проточные батареи могут иметь меньшую общую плотность энергии, но они могут выдерживать до 20 000 циклов зарядки-разрядки практически без снижения емкости в течение всего жизненного цикла. По мере увеличения доли новой генерации возобновляемых источников энергии с присущей им нестабильностью и прерывистостью растет потребность в системах хранения энергии с более длительным сроком службы.

Ванадиевые батареи обладают многочисленными преимуществами, в том числе высокой безопасностью, большими объемами хранения, длительным сроком службы, возможностью вторичной переработки электролитов, экономичностью в течение циклов и способностью к 100% глубокой разрядке. Кроме того, их выходная мощность и емкость хранения независимы друг от друга, что приводит к снижению предельных затрат при увеличении срока службы; они гибки в конструкции и установке, что делает их пригодными для крупномасштабных, высокоёмких и длительных хранилищ; а модульная конструкция системы хранения облегчает интеграцию и масштабируемость системы.

Источник: https://news.metal.com/newscontent/102612371/Vanadium-Revolution:-The-Future-Powerhouse-of-Energy-Storage-Set-to-Surge-Past-Lithium-by-2027-Part-I

Фото: https://batteriesnews.com/worlds-largest-flow-battery-connected-grid-china/