Οι VRFB έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα δικτύου κοινής ωφέλειας - Σημαντικό εμπόδιο το αρχικό κόστος (Interesting Engineering)
Καθώς η κυριαρχία της Κίνας στις αλυσίδες εφοδιασμού λιθίου δημιουργεί γεωπολιτικές εξαρτήσεις, οι VRFB (σ.σ: Vanadium Redox Flow Battery - Μπαταρία Ροής Οξειδοαναγωγής Βαναδίου) αντιπροσωπεύουν μια αξιόπιστη πορεία διαφοροποίησης για την αποθήκευση ενέργειας, ακόμη κι αν δεν μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τις μπαταρίες ιόντων λιθίου σε όλες τις εφαρμογές.
Τα συστήματα μπαταριών επόμενης γενιάς διαμορφώνουν το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας και σπάνε τον στραγγαλιστικό έλεγχο του λιθίου στις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού τεχνολογίας καθαρής ενέργειας.
Οι μπαταρίες δείχνουν ιδιαίτερη προοπτική για εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας και θα μπορούσαν σύντομα να αποτελέσουν μια πολλά υποσχόμενη λύση για μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας, καθώς τα ενεργειακά δίκτυα βασίζονται ολοένα και περισσότερο σε μεταβλητές πηγές ενέργειας όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια.
Οι VRFB λειτουργούν αποθηκεύοντας ενέργεια σε υγρούς ηλεκτρολύτες. Αυτοί οι υγροί ηλεκτρολύτες περιέχουν ιόντα βαναδίου σε τέσσερις διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης, διατηρούμενα σε δύο ξεχωριστές δεξαμενές.
«Κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, τα ιόντα βαναδίου αλλάζουν συνεχώς κατάσταση για να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν ενέργεια», εξήγησε το Interesting Engineering σε έκθεση που δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτή την εβδομάδα.
«Αυτή η αναστρέψιμη διαδικασία αντίδρασης βελτιώνει σημαντικά την αξιοπιστία και τη μακροπρόθεσμη απόδοση της μπαταρίας».
Η υγρή μορφή των μπαταριών σημαίνει ότι οι VRFB δεν ενέχουν τον κίνδυνο πυρκαγιάς ή έκρηξης που έχουν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου
Εκτός από τη σχετική ασφάλεια που προσφέρουν, οι VRFB έχουν αρκετά κρίσιμα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με άλλες κορυφαίες επιλογές αποθήκευσης ενέργειας.
Η απλότητα του σχεδιασμού τους οδηγεί σε ευκολία λειτουργίας και κατασκευής χωρίς κίνδυνο μόλυνσης του διαλύματος, μέτρια απόδοση σε σύγκριση με άλλες μορφές μπαταριών (με ποσοστό απόδοσης μεταξύ 70-90% σε εργαστηριακό περιβάλλον) και «χαμηλότερα επίπεδα παραγωγής αερίων κατά τη διάρκεια γρήγορων κύκλων φόρτισης σε σχέση με άλλες μπαταρίες ροής», σύμφωνα με ανασκόπηση που δημοσιεύθηκε στο Journal of Energy Storage το 2019.
Αυτό σημαίνει ότι οι VRFB τείνουν να έχουν μεγαλύτερο από τον μέσο όρο κύκλο ζωής σε σύγκριση με τις συμβατικές μπαταρίες, καθώς οι υγροί ηλεκτρολύτες υποβαθμίζονται σχετικά αργά.
Επιπλέον, ο σχεδιασμός με υγρούς ηλεκτρολύτες προσφέρει κρίσιμη ευελιξία σχεδίασης, καθώς οι μπαταρίες μπορούν να διαμορφωθούν σε μεγάλη ποικιλία σχημάτων και μεγεθών.
Η τεχνολογία VRFB είναι ιδιαίτερα επεκτάσιμη λόγω του διαχωρισμού του εξαρτήματος αποθήκευσης ενέργειας και των στοιβαγμάτων κυψελών παραγωγής ισχύος.
«Για παράδειγμα, οι δεξαμενές μπορούν να εγκατασταθούν σε υπόγειους ή λιγότερο περιορισμένους χωρικά χώρους, ενώ τα στοιβάγματα κυψελών μπορούν να τοποθετηθούν εκεί όπου η διαχείριση θερμότητας είναι πιο αποδοτική», εξηγεί άρθρο του AZO Materials.
«Αυτή η διάταξη μπορεί να απλοποιήσει τον σχεδιασμό του συστήματος ψύξης και ενδεχομένως να μειώσει τα σχετικά κόστη».
Συνολικά, αυτοί οι παράγοντες καθιστούν τις VRFB ιδανικές για βιομηχανικές εφαρμογές όπως η αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα δικτύου κοινής ωφέλειας.
Υπάρχουν όμως και ορισμένα μειονεκτήματα
Ενώ οι VRFB είναι ασφαλέστερες από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, έχουν σημαντικά χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τα μοντέλα που βασίζονται στο λίθιο.
Η σχετικά χαμηλή πυκνότητά τους σημαίνει ότι καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο για να αποθηκεύσουν την ίδια ποσότητα ενέργειας, παρόλο που ο σχεδιασμός τους είναι ευέλικτος.
Επιπλέον, οι VRFB είναι ευαίσθητες σε ακραίες θερμοκρασίες. Αντίθετα, η υψηλή απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιών είναι ένας από τους λόγους που η τεχνολογία αυτή κυριαρχεί στον τομέα.
Τέλος, οι VRFB είναι ακριβές. «Από το 2026, το αρχικό κόστος της τεχνολογίας μπορεί να φτάσει τα 500 δολάρια ανά κιλοβατώρα (kWh)», γράφει το Interesting Engineering.
«Παρότι οι τιμές μειώνονται αργά, εξακολουθούν να αποτελούν εμπόδιο για μικρότερες εγκαταστάσεις», συνεχίζει η έκθεση. Αυτός είναι ο βασικός λόγος που μέχρι στιγμής δεν έχουν καταφέρει να περάσουν στη μαζική αγορά αποθήκευσης ενέργειας.
Το λίθιο έχει επίσης σημαντικά και εντεινόμενα μειονεκτήματα
Η ακραία συγκέντρωση των αλυσίδων εφοδιασμού λιθίου στα χέρια κινεζικών εταιρειών έχει οδηγήσει σε μια ιδιαίτερα επισφαλή γεωπολιτική κατάσταση.
Το υψηλό επίπεδο εξάρτησης από το λίθιο για την τροφοδότηση ενός τεράστιου φάσματος επαναφορτιζόμενων συσκευών, που είναι κεντρικές για τη διεθνή ενεργειακή ασφάλεια, αφήνει τις παγκόσμιες οικονομίες εξαιρετικά ευάλωτες σε πιθανούς κλυδωνισμούς εφοδιασμού.
Και καθώς τα παγκόσμια αποθέματα και οι δυνατότητες διύλισης λιθίου ελέγχονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την Κίνα, το Πεκίνο διαθέτει σημαντική πολιτική επιρροή.
Οι VRFB μπορεί να μην είναι τέλεια λύση και δεν μπορούν να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου σε όλες τις εφαρμογές, αλλά μπορούν σίγουρα να αποτελέσουν σημαντικό βήμα προς τη διαφοροποίηση του τομέα.
Η δυνατότητά τους να επεκτείνονται, να είναι ευέλικτες και να διατηρούν ενέργεια για μεγάλη διάρκεια μπορεί να τις καταστήσει κρίσιμο μέρος της υποδομής καθαρής ενέργειας στο κοντινό μέλλον.
www.worldenergynews.gr
