Die neueste Batteriespeichertechnologie im kommerziellen Maßstab, die auf dem kommerziellen Markt auftaucht, ist die Vanadium-Redox-Batterie, auch bekannt als Vanadium-Flow-Batterie.
V-Flow-Batterien sind vollständig containerisiert, nicht brennbar, kompakt, über halb unendliche Zyklen wiederverwendbar, entladen 100% der gespeicherten Energie und werden nicht länger als 20 Jahre abgebaut.
Die meisten Batterien verwenden zwei Chemikalien, die die Valenz (oder den Lade- oder Redoxzustand) als Reaktion auf den Elektronenfluss ändern und chemische Energie in elektrische Energie umwandeln und umgekehrt. V-Flow-Batterien verwenden die mehrfachen Valenzzustände von Vanadium, um Ladungen zu speichern und freizusetzen.
V kann als mehrere Ionen unterschiedlicher Ladung in Lösung existieren, V(2+,3+,4+,5+), jeder hat eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen um den Kern herum. Weniger Elektronen ergeben eine höhere positive Ladung. Energie wird gespeichert, indem Elektronen bereitgestellt werden, die V (2 +, 3 +) bilden, und Energie wird freigesetzt, indem Elektronen verloren werden, um V (4 +, 5 +) zu bilden.
Durchflussbatterien bestehen aus zwei Flüssigkeitstanks, die einfach dort sitzen, bis sie benötigt werden. Beim Pumpen in einen Reaktor fließen die beiden Lösungen nebeneinander an einer Membran vorbei und erzeugen eine Ladung, indem sie beim Laden und Entladen Elektronen hin und her bewegen.
Dieser Batterietyp kann eine nahezu unbegrenzte Energiekapazität bieten, indem einfach größere Elektrolytspeicher verwendet werden. Es kann für längere Zeit ohne negative Auswirkungen vollständig entladen bleiben, was die Wartung einfacher macht als andere Batterien. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften reduzieren die neuen V-Flow-Batterien die Speicherkosten auf etwa 5 ¢ / kWh.
Diese Batterien sind ziemlich groß und eignen sich am besten für Anwendungen im Industrie- und Versorgungsbereich. Sie könnten niemals in ein Elektroauto passen, daher ist die Tesla-Batterie vorerst sicher. Aber die V-flow batterie outcompetes Li-ion, und jede andere feste batterie, für utility-skala anwendungen. Sie sind nur sicherer, skalierbarer, langlebiger und billiger – weniger als die Hälfte der Kosten pro kWh.
Neue Batterietechnologie ist für unsere neue Energiezukunft unerlässlich. Laut dem U.S. Energy Storage Monitor wird sich die Nachfrage nach Energiespeichern, insbesondere auf Geschäfts- und Versorgungsebene, in den nächsten fünf Jahren verzehnfachen, was zum großen Teil auf die Verlängerung der Federal Investment Tax Credit (ITC) um weitere fünf Jahre zurückzuführen ist. Die Energy Storage Association gibt an, dass die Unternehmensinvestitionen in Energiespeicher allein im dritten Quartal 2016 660 Millionen US-Dollar erreichten.
UniEnergy Technologies (UET) aus Seattle produziert die bisher größten Vanadium-Flow-Batterien im MW-Maßstab mit einem Molekül, das am Pacific Northwest National Laboratory entwickelt wurde. Der Durchbruch von PNNL bestand darin, Salzsäure in die Elektrolytlösung einzuführen, die Speicherkapazität fast zu verdoppeln und das System über einen weitaus größeren Temperaturbereich arbeiten zu lassen.
Derzeit ist die größte installierte V-Flow-Batterie ein UET 2MW / 8MWh-System (power / total dischargeable energy in a single full charge) im Bundesstaat Washington in der Everett Substation des Snohomish County Public Utility District. Diese Vanadium-Batterie kann das Licht in 1.000 Haushalten acht Stunden lang eingeschaltet lassen.
Aber das V-Flow-Batteriesystem, das von UET in Sizilien gebaut wird, wird mit 24 MW / 96 MWh bald die größte Batterie der Welt sein.
„Kostengünstige, zuverlässige und langlebigere Energiespeicher sind notwendig, um das Netz wirklich zu modernisieren“, sagte Dr. Imre Gyuk, Leiter des Energiespeicherprogramms des DOE Office of Electricity Delivery and Energy Reliability des UET-Systems. „Da Vanadium-Flow-Batterien der dritten Generation Marktanteile gewinnen, ist es wichtig, unser Verständnis des Speicherwerts und der Optimierung zu verbessern, um die Einführung integrierter Speicher- und erneuerbarer Energielösungen bei Versorgungsunternehmen zu beschleunigen.“
Egal wie Sie es schneiden, Energiespeicherung war im Allgemeinen sehr teuer. Und egal wie gut gewöhnliche Batterien sind, sie kosten etwa 30 ¢, um 1 kWh zu speichern, was die Kosten für die Erzeugung dieser Energie im Wesentlichen verdreifacht.
Die Speicherung erfolgte in erster Linie nur dann, wenn dies aus logistischen Gründen erforderlich war, z. B. die Speicherung von an diesem Tag erzeugtem Solarstrom für die Verwendung in dieser Nacht in einem abgelegenen Gebiet. Oder wenn Sie eine Taschenlampe verwenden möchten, ohne eine hundert Fuß lange Schnur herumzuziehen. Niemand denkt über die absurd hohen Kosten dieses Stroms nach, da es normalerweise eine so kleine Menge ist, die benötigt wird, um eine Taschenlampe oder ein Ferngerät mit Strom zu versorgen. Zwanzig Stunden Dauerbetrieb, mehr oder weniger, ist das, was Sie von einer gemeinsamen Batterie erhalten.
Aber die Speicherung von Energie für die Zukunft wird immer wichtiger, da sich die Stromerzeugung weiterentwickelt und wir kreativer und kostengünstiger sein müssen als bisher. Daher die Bedeutung der V-Flow-Batterien.
Neben Batterien gibt es noch andere Technologien zur Speicherung von intermittierender Energie, wie z thermische Energiespeicherung. Die am weitesten verbreitete Speichermethode ist jedoch die Pumpspeicherung, bei der überschüssiger Strom verwendet wird, um Wasser in ein Reservoir hinter einem Damm zu pumpen. Später, wenn der Energiebedarf hoch ist, wird das gespeicherte Wasser durch Turbinen im Damm freigesetzt, um Strom zu erzeugen. Pumped Hydro wird heute in 99 Prozent der Netzspeicher verwendet, aber es gibt geologische und ökologische Einschränkungen, wo Pumped Hydro eingesetzt werden kann.
Derzeit bieten V-Flow-Batterien die beste einsetzbare Großbatteriespeichertechnologie, die bisher entwickelt wurde.
Hier geht es zum Originalartikel: http://www.forbes.com/sites/jamesconca/2016/12/13/vanadium-flow-batteries-the-energy-storage-breakthrough-weve-needed/#5babe2467271