Redox Flow-batterij voor zonne-PV

- Nov 15, 2020-

Bron: epfl.ch


Redoxflow-batterijen (RFB's) zijn oplaadbare batterijen, die doorgaans zijn gebaseerd op twee vloeibare elektrolyten. Deze elektrolyten bevatten de redox-soorten in de vorm van opgeloste zouten, die de elektrische lading dragen. Een RFB is samengesteld uit een centrale elektrochemische cel (of stapel) en uit twee opslagtanks die elk een van de elektrolyten bevatten. Tijdens de werking van de batterij worden de elektrolyten van de opslagtanks naar de elektrochemische cel geleid, waar de uitwisseling van elektronen plaatsvindt en vervolgens terug naar de opslagtank. Als zodanig wordt de batterij geleidelijk opgeladen of ontladen terwijl de elektrolyten worden omgezet.


Verschillende zouten kunnen worden gebruikt als redox-actieve soorten in de elektrolyten, waarvan de aard sterk kan variëren van op metaalbasis tot op organische basis. Bovendien is het theoretisch mogelijk om een ​​van de positieve redoxkoppels samen te stellen met een van de negatieve en dit resulteert in een grote verscheidenheid aan RFB-chemie. Een van de allereerste ontwikkelde was de Fe / Cr RFB, die in de jaren zeventig aan de NASA werd bestudeerd. De meest voorkomende en meest geavanceerde RFB op dit moment is echter de zogenaamde “all-vanadium” RFB (of VRFB). In deze batterij wordt hetzelfde metaal, vanadium, gebruikt in elke elektrolyt. Het werkingsprincipe wordt goed uitgelegd in het onderstaande Youtube-filmpje.



Een van de belangrijkste voordelen van deze specifieke batterijen, vergeleken met andere, is dat ze een energiecapaciteit hebben die onafhankelijk is van hun uitgangsvermogen. Dit significante verschil is een direct gevolg van hun vloeibare aard. Inderdaad, terwijl de grootte en het aantal cellen het uitgangsvermogen dicteren, bepaalt de grootte van elektrolyttanks - dat wil zeggen het volume van de elektrolyten - de energiecapaciteit van de batterij. Deze ontkoppeling maakt een breder scala aan toepassingen mogelijk. Bovendien zijn ze intrinsiek veiliger dan andere accu's en hebben ze een lange levensduur zonder veel onderhoud. Hun grootste nadeel is hun relatief lage energiedichtheid, wat betekent dat ze een vrij groot volume innemen.


RFB's zijn inmiddels commercieel verkrijgbaar, bijvoorbeeld door de volgende leveranciers:

  1. Gildemeister - Cellstrom(volledig vanadium)

  2. Redflow(zinkbromide)

  3. ViZn(zink-ijzer)

  4. Imergy(volledig vanadium)

  5. UniEnergy Technologies(volledig vanadium)

  6. Rongke Power(volledig vanadium)


Vanwege hun veelzijdigheid kunnen RFB's voor een breed scala aan toepassingen worden gebruikt. Ze kunnen in het bijzonder worden geïmplementeerd in complementariteit met een fotovoltaïsch park of een windturbine. Ze zijn inderdaad zeer geschikt voor het bufferen van fluctuaties in hernieuwbare energie, aangezien een intermitterende lading of ontlading de levensduur van de batterij niet significant beïnvloedt en de reactietijd van RFB's kort is (doorgaans minder dan 1 seconde). RFB's kunnen ook worden geïntegreerd in een microgrid-netwerk, waar ze dezelfde rol spelen bij het opslaan van de overtollige productie en het leveren van stroom wanneer het verbruik hoger is dan de productie. RFB's zijn ook geïnstalleerd als back-up (of UPS) -systemen, of in afgelegen gebieden voor bijvoorbeeld telecommunicatiestations.

Redox flow-batterijen in cijfers:


Kenmerkend

Waarde

Bereik van vermogen [kW]

10 – 10,000

Bereik van capaciteit [kWh]

10 – 50,000

Levensduur [jaar / # cycli]

10 – 15 / 10,000 – 15,000

Volumetrische energiedichtheid [Wh / L]

35

Celspanning [V]

1 – 2.5

Tijd van opladen / ontladen [h]

1 – 10

Energie-efficiëntie [%]

70 – 80