China a inaugurat cea mai mare centrală din lume cu baterii cu flux de vanadiu, care-şi păstrează 100% capacitate timp de 25 ani

China a inaugurat cea mai mare centrală de baterii din lume bazate pe tehnologia cu flux de vanadiu, baterii care sunt capabile să-şi păstreze capacitatea de stocare la 100% din cea iniţială pe o durată de 25 de ani. Noua centrală e localizată în Ushi, China, a fost construită de compania Rongke Power, cu sediul în Hong Kong.

Deşi numărul centralelor de baterii inaugurate peste tot în lume e uriaş în ultimii ani, printre ele domină cele cu baterii litiu-ion NMC sau LFP, în timp ce tehnologia cu flux de vanadiu e ceva ce apare foarte rar în vizor. Primele încercări şi intuiri că vanadiul ar putea sta la baza unor baterii datează de multe decenii în urmă, dar o conturare a acestei tehnologii în baterii realiste a avut loc în Japonia în anii 90. Principalul avantaj al acestor baterii era lipsa degradării şi capacitatea lor de a-şi varia foarte mult puterea livrată, la nivel de sute de procente în câteva milisecunde, ceea ce alte baterii nu prea puteau face, mai ales în acea perioadă. Însă bateriile cu flux de vanadiu erau mari şi grele şi erau oarecum potrivite doar pentru unele aplicaţii statice.

Foto: Testarea bateriilor cu flux de vanadiu în ani 1970 la NASA

Acum, companii precum Rongke Power încearcă să convingă lumea că au adus propriul aport în inovaţii ulterioare şi completări acelei tehnologii de bază, astfel încât azi bateriile ar avea şi mai multe beneficii şi ar fi potrivite mai ales pentru centralele mari de reţea.

Electrozii, atât anodul, cât şi catodul, sunt formaţi din două rezervoare de soluţie lichidă de electroliţi, ce conţine vanadiu. Soluţia e pompată spre două jumătăţi de celulă, care au electrozi solid pe bază de carbon pe pereţii lor, şi sunt separate printr-o membrană în centrul lor, ionii de vanadiu fiind purtătorii de sarcină electrică. Încărcarea şi descărcarea bateriei presupune La încărcarea bateriilor, electricitatea e cea care asigură producţia unor reacţii electrochimice de oxidare, cu pomparea soluţiei rezultate în rezervoare. La descărcare, soluţiile electrolite sunt pompate treptat în celula principale, în cele două părţi ale ei, unde are lor reacţia chimică inversă, cu descărcare de energie.

Acestei baterii sunt absolut sigure de riscul de incendiu, întrucât amestecarea electroliţilor separaţi de membrană nu produce asemenea riscuri. Lipsa degradării e dată de faptul că vorbim de acelaşi element, vanadiul, în ambele părţi ale bateriei, cu sarcini diferite ai ionilor săi, care asigură ciclurile de încărcare şi descărcare, iar membrana, evoluată mult între timp, rezistă cam 25 de ani în timp, chiar şi în acest mediu acid. Teoretic, capacitatea bateriei poate fi oricare, determinată de volumul rezervorului. Iar randamentului ciclului de încărcare era de 80% acum câţiva ani, similar cu cel al hidrocentralelor prin pompare, în timp ce acum se pretinde deja un randament de 85%, care ar fi exact la mijloc dintre hidrocentrale şi centralele cu baterii litiu-ion.

Până acum un doi ani, însă, cea mai mare centrală cunoscută cu flux de vanadiu era localizată în Japonia şi avea 60 MWh capacitate de stocare. Noul centrală din China are 175 MW putere şi 700 MWh capacitate de stocare, deci a făcut un salt enorm în scalare. Am menţionat centrala japoneză ca fiind valabilă până acum doi ani, deoarece în decembrie 2022 aceeaşi companie Rangke Power a mai inaugurat o centrală de baterii cu o capacitate de stocare de 400 MWh, şi atunci stabilind un record mondial. Iar acum şi-a depăşit propriul record cu noua centrală de 700 MWh.

Foto: Centrala inaugurată de aceeaşi companie acum doi ani

Bateriile cu flux de vanadiu ale celor de la Rangke Power rezistă 20.000 cicluri cu 0% degradare, iar la 2 cicluri pe zi, asta înseamnă 10.000 zile sau peste 27 de ani. Ele pot opera în siguranţă la temperaturi de la -15 la +55 grade Celsius.

De ce aceste centrale nu au o popularitate mai mare, cu asemenea caracteristici? Pentru că preţul lor e mai mare decât al bateriilor litiu-ion, iar vanadiul necesar pentru fabricarea lor dictează în mare parte acest preţ, fiind un material mult mai rar în lume decât litiul. China domină în prezent la extracţia de vanadiu în lume. La nivel global, anual se extrag cam 100 mii tone de vanadiu.

Un alt dezavantaj ar fi densitatea energetică mult mai mică. Cei de la Rangke Power au modulat bateriile lor în blocuri de 10 kW putere şi 40 kWh capacitate de stocare, iar un asemenea bloc are 87,5 cm lăţime, 177,5 cm lungime şi 206 cm înălţime, cântărind 2,8 tone! Deci, densitatea energetică e cam de 14,3 Wh/kg. Pentru comparaţie, o baterie Tesla Megapack cântăreşte 38 de tone, adică 13,5 ori mai mult, dar are o capacitate de stocare de 3.916 kWh, deci 98 de ori mai mult, cu o densitate energetică de 103 Wh/kg.

Totuşi, atunci când o asemenea centrală e construită, în pofida costurilor, avantajele ei sunt evidente, iar acea capacitate a bateriilor cu flux de vanadiu e a varia foate rapid puterea livrată le transformă nu doar într-o sursă de energie în timpul orelor de vârf, ci şi o sursă de energie care poate compensa salturile de putere date de variaţiile altor surse din reţea faţă de consumul de energie, o asemenea centrală făcând reţeaua mult mai stabilă în parametrii săi.