Noile baterii cu flux redox devin profitabile pentru prima dată
Datorită duratei lor scurte de viață, bateriile litiu-ion sunt doar parțial potrivite pentru stocarea temporară a energiei electrice - Cercetătorii Fraunhofer au dezvoltat acum pentru prima dată noi baterii cu flux redox care sunt profitabile.
Cantitatea de energie electrică generată de energiile regenerabile fluctuează foarte mult, motiv pentru care energia electrică trebuie stocată temporar până când este necesară. Sistemele de baterii performante sunt, de asemenea, necesare pentru tehnologiile moderne, cum ar fi electromobilitatea: De exemplu, rețeaua electrică nu este proiectată pentru stații de încărcare rapidă cu 350 kW. În plus, o rețea electrică nu este disponibilă peste tot, unde stațiile de încărcare rapidă ar fi utile.
Bateriile litiu-ion sunt potrivite doar pentru astfel de aplicații într-o măsură limitată: stabilitatea ciclului lor nu este suficientă - dacă ar fi încărcate și descărcate de două sau trei ori pe zi, s-ar rupe după doi-trei ani. Bateriile cu flux redox, pe de altă parte, sunt diferite: oferă o stabilitate ridicată a ciclului și sunt, de asemenea, neinflamabile, reciclabile, iar capacitatea și performanța lor pot fi adaptate cu ușurință. Prin urmare, acestea sunt deosebit de potrivite pentru aplicații care solicită o baterie mare. Până acum, însă, pur și simplu au fost prea scumpe.
Bateriile cu flux Redox în aceeași gamă de prețuri ca și bateriile litiu-ion
Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Tehnologia Mediului, Siguranței și Energiei „Umsicht” au reușit acum să reducă semnificativ costurile bateriilor. Pentru a înțelege modul în care cercetătorii au optimizat bateriile cu flux redox, este mai întâi necesar să aruncăm o privire asupra structurii acestor baterii. Acestea constau din stive - stive de celule care convertesc energia electrică care trebuie stocată în energie chimică și fluid electrolitic care stochează această energie chimică. Stivele sunt în principal responsabile pentru costurile ridicate ale bateriilor. Bateriile inovatoare cu flux redox sunt fabricate și comercializate de către Fraunhofer spin-off Volterion.
„Am reușit să reducem greutatea stivelor la zece la sută și, astfel, să le reducem considerabil costurile”, explică Dr. Thorsten Seipp, fost om de știință la Fraunhofer Umsicht și acum director general la Volterion. „În timp ce stivele convenționale trebuie să aibă adesea o grosime de opt până la zece milimetri pe celulă individuală, ne descurcăm cu o grosime a stivei de doi până la trei milimetri.” Datorită acestei economii de material, noile baterii cu flux redox sunt în același interval de preț ca și bateriile litiu-ion, dar durează mai mult de două ori mai mult. Aceasta înseamnă: Pentru prima dată veți fi profitabil pentru numeroase aplicații.
Dezvoltarea materialului permite baterii mai bune
Principala atracție a fost dezvoltarea materială. Stivele constau de obicei dintr-un amestec de grafit-plastic. Cu toate acestea, ca urmare a prelucrării, materialele își pierd proprietățile polimerice. Cu alte cuvinte: lanțurile polimerice lungi sunt distruse, materialul își pierde flexibilitatea și o parte din stabilitate. În plus, nu poate fi sudat, dar trebuie să fie prevăzut cu inele de etanșare și înșurubat.
„Am adaptat materialul și procesul de fabricație astfel încât proprietățile polimerului să fie păstrate. Asta înseamnă: materialul rămâne stabil și flexibil, deci poate fi mult mai subțire și stivele pot fi sudate împreună. Inelele de etanșare care se uzează rapid sunt inutile ”, explică Seipp. Acest lucru nu numai că face stivele mai eficiente din punct de vedere al costurilor, ci și semnificativ mai robuste.
Aplicații pentru baterii cu flux redox
Noile baterii cu flux redox sunt utilizate, printre altele, într-o stație de epurare. Electricitatea este produsă acolo din metan, iar în viitor sistemele fotovoltaice vor contribui și la generarea de energie. O baterie de 100 kW ar trebui să compenseze două tipuri de fluctuații: cea de generare a energiei și cea a consumului de energie. În acest fel, stația de epurare ar trebui să acopere toate nevoile sale energetice în viitor.
O baterie cu flux redox merită adesea și pentru scanerele RMN din spitale. „Fiecare mașină RMN are o putere de 200 kW - dacă trei sau patru mașini vor funcționa în același timp, linia este rapid supraîncărcată. Cu toate acestea, amplasarea unei noi linii electrice este extrem de costisitoare la 80.000 de euro pe kilometru. O baterie cu flux redox este o alternativă bună aici ”, spune Seipp. Aparatele RMN funcționează timp de câteva minute, folosesc multă energie electrică în acest timp și sunt apoi oprite din nou până la următoarea examinare. Bateria trece prin numeroase cicluri de încărcare și descărcare în fiecare zi. "Bateriile noastre sunt fabricate pentru acest lucru - la fel ca și pentru alte aplicații care necesită multă energie pe termen scurt pe care rețeaua nu o poate furniza în mod fiabil", rezumă Seipp.
Cercetătorii de la Fraunhofer Umsicht lucrează în prezent împreună cu colegii lor de la Volterion pentru a reduce și mai mult costurile bateriilor. De asemenea, vor să mărească dimensiunile aplicațiilor: bateriile sunt proiectate în prezent pentru 100 până la 300 kW, în viitor ar trebui să fie utilizate și în gama de megawați.
Articolul a apărut pentru prima dată pe portalul ingineriei electrice a mărcii noastre surori.
Cum arată bateria ideală? Prezentare generală a evoluțiilor actuale
Progres în cercetarea bateriilor
Cercetătorii dezvoltă cea mai eficientă baterie litiu-sulf din lume