Na trhu se nabízí nejenom tradiční baterie, jako jsou olověné, Lithium-ion, NiMH ale i další typy nekonvenčních baterií. Příkladem dalších elektrochemických zdrojů jsou kov-vzduch (Metal-Air), sodium-sulfur (NaS), palivové články a průtoková (regenerativní) baterie, která bude v tomto článku popsána. Před několika dny firma Imergy Power Systems představila svoji nejnovější a největší verzi průtokové baterie a to typ ESP250, který bude dodávat výkon až 250 kW s kapacitou 1 MWh. Jedná se o velký pokrok oproti předchozímu typu ESP30 o výkonu 30 kW.

Životnost a účinnost akumulačních systému
Životnost a účinnost akumulačních systému

 

Základní konstrukce průtokové baterie

Průtokové baterie mohou být jedním ze směrů pro tzv. velkoobjemové baterie. Známé typy průtokových bateriích jsou Vanadium redoxní baterie (VRB), Zinko-bromidová baterie (Br-ZnBR), Bromid sodná baterie (PSB, Br/S).

Průtoková baterie se svojí konstrukcí neliší od konvekčních baterií. Skládá se také z kladné a záporné elektrody a elektrolytu. Právě zásadní změna se odehrává u elektrolytu, ten je rozdělen do dvou velkých vnějších nádržích. Proč dvě nádrže? Protože průtokové baterie mají negativní a pozitivní elektrolyt. Rozdělení elektrolytu přináší určité výhody. Za prvé elektrolyt nemá degradační procesy, je tedy možné baterii provozovat téměř po neomezený počet cyklů nabití a vybití.

Průtokové baterie VRB jsou extrémně stabilní. Baterie se může ponechat ve vybitém stavu delší dobu, aniž by byla způsobena jakákoliv škoda na životnosti baterie, která se odhaduje na 30 až 50 let s počtem cyklů v řádů jednotek až desítek tisíc. Například lithium-ion baterie dokáží zvládnout při větších hloubkách vybití (Death of Discharge) pouze tisíce cyklů. Každá nádrž má svoje čerpadlo a vhání elektrolyty do reaktoru, kde přes iontoměničovou membránu probíhá chemická reakce. Slabou konstrukční jednotkou je právě zmíněná membrána, která má životnost kolem 15 000 cyklů. Ale její výměna by neměla znamenat větší technický zásah do systému ani dlouhé odstavení. Velikost reaktoru určuje, kolik energie se může najednou uvolnit a jak velkým výkonem bude disponovat. Zatímco velikost zásobovacích nádrží určuje, jaký celkový výkon je možno uskladnit, což znamená, jaká bude akumulační kapacita. Takto hotové systémy by se měly skládat i do větších celků.

Konstrukce průtokové baterie
Konstrukce průtokové baterie

Tyto konstrukční výhody umožňují mnohem snazší rozšíření velikosti průtokové baterie ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi. Zdvojnásobení životnosti baterie je teoreticky stejně jednoduché jako zdvojnásobení velikosti zásobníku. Dále jejich přechod z nabíjení na vybíjení a naopak je téměř okamžitý.

Nevýhodou průtokových baterií je, že celková hustota energie je poměrně nízká, v rozsahu 15 až 25 kWh/m3. Lithium-ion má hustotu energie zhruba 300 kWh/m3. Jednou z dalších nevýhod je složitost skladování a čerpacích mechanismů. Výzkum zvyšování hustoty energie vanadium redox (VRB) je v plném proudu, tým z Pacific Northwest National Laboratory našel způsob, jak zvýšit energetickou hustotu vanadu baterie až o 70% při přechodu na jinou elektrolytickou formulaci.

 

Dlouhodobé ekonomické zhodnocení

Velké části debat v USA o dlouhodobém využití technologie průtokových baterií se točí kolem otázek, zdali baterie mohou být kombinovány se sluneční či větrnou elektrárnou. Jestli dokáží konkurovat se svými náklady stávajícím elektrárnám na zemní plyn, uhlí a jaderné elektrárny. Společnost tvrdí, že může dodávat energii s náklady kolem 300 dolarů za kWh. Pro Evropu byla v různých publikacích vypočítaná cena kolem 450 euro za kWh. Ale často se ignoruje, že tyto ekonomické výsledky vychází jinak pro jiné části světa. Příkladem se udává Afrika nebo Indonésie kde dovozní náklady jsou vysoké a přenosová síť je velmi slabá a i hustota přírodních ložisek je také velmi nízká.

Afrika dosahuje obrovského potenciálu energie z obnovitelných zdrojů, je to určeno její příznivou polohou. Velký potenciál má v tom, že přijímá obrovské množství sluneční energie a jako další potenciální zdroje pro Afriku se hovoří o geotermální energii a energii vln. African Rift East zejména má velký potenciál jako dlouhodobý zdroj geotermální energie.

 

Závěr

Svými provozními parametry, zejména okamžitým přechodem z režimu nabíjení na vybíjení jsou VRB baterie optimální k vyrovnávání krátkodobých a střednědobých výkyvů výkonu fotovoltaických a větrných elektráren, způsobených proměnlivostí meteorologických podmínek a jejich obtížnou předpovědí. Při použití těchto baterií by se mohlo docílit významného zvýšení kvalit elektrické energie dodávané z tohoto typu zdrojů do elektrizační soustavy. Vzhledem k minimálním provozním nákladům a zanedbatelnému samovybíjení v klidu lze zařízení využívat jako záložní zdroj s extrémně rychlým najetím na plný výkon pro provozy vyžadující plné zabezpečení napájení elektrickou energií (letiště, nemocnice apod.). Velkými VRB zařízeními je možno realizovat prakticky bez omezení nové akumulační kapacity elektrizační soustavy o výkonech řádu stovek MW, případně lze využívat i distribuované VRB jednotky v držení drobných investorů prostřednictvím dálkového řízení jako významnou vedlejší systémovou službu pro operativní řízení elektrické soustavy nebo k nouzovému napájení při velkých poruchách v rozvodné síti.

 

Komentáře

0 komentářů ke článku "undefined"

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *