Den vedvarende energiproduktion kan ikke altid dække efterspørgslen. Det skyldes den simple årsag, at forbrugerne måske ønsker at bruge energi, når solen ikke skinner eller vinden ikke blæser. Batterier kan bruges til at afbalancere dette problem med produktion og efterspørgsel. Batterier kan oplade, når der produceres energi, og aflade, når der er behov for energi.
Batterier kan også gøre meget mere end blot at afbalancere energiproduktion og efterspørgsel. Batterier kan hjælpe med en lang række netanvendelser, herunder back-up-tjenester, generering af syntetisk inerti og konvertering af ikke-synkron strøm til synkron strøm. Det er alle tjenester, der er afgørende for en pålidelig drift af et elnet.
Hvordan fungerer batterier så?
Batterier har tre centrale dele:
- en positiv elektrode;
- en negativ elektrode; og
- en elektrolyt, der adskiller elektroderne.
De forskellige elektroder og elektrolytter giver forskellige kemiske reaktioner, der påvirker, hvordan batteriet fungerer. Det er derfor, at der er en stor mangfoldighed af batterier på markedet og under udvikling. De forskellige egenskaber ved batterier omfatter:
- størrelse;
- lagringskapacitet;
- reaktionshastighed;
- opladningshastighed;
- levetid;
- sikkerhed;
- omkostninger; og
- recyklingsmulighed.
Vanadiumredoxbatteriet (VRB) er et af de nyeste batterier, der er kommet på det kommercielle marked. Det er særligt lovende på grund af sin ekstremt store lagerkapacitet. Ud fra et miljømæssigt synspunkt er VRB også lovende. VRB producerer ikke affaldsprodukter og har en lang levetid. Kemikalierne i et VRB behøver ikke at blive udskiftet og kan bruges i det uendelige. Det er kun VRB-huset og hardwaren, der skal udskiftes. Den lange levetid betyder også, at VRB’en har potentiale til at være et billigt alternativ til andre muligheder.
VRB’en har et positivt og et negativt kammer, der er adskilt af en membran. Det positive kammer har en positiv elektrode, og det negative kammer har en negativ elektrode. Vanadiumelektrolytter cirkulerer i begge kamre: – en positiv vanadiumelektrolyt eller -art i det positive kammer og en negativ art i det negative kammer. Kamrene er forbundet med lagertanke, så der kan pumpes store mængder vanadiumelektrolytter ind og cirkulere i alle kamrene. Membranen forhindrer de positive og negative elektrolytter i at blande sig, men tillader ioner (atomer med positiv eller negativ ladning) at passere igennem.
Når VRB’en oplades og aflades, undergår vanadiumarterne samtidig oxidation og reduktion, hvorved elektroner overføres gennem membranen. Oxidations-reduktionsreaktionen er kendt som en redoxreaktion. Reduktion indebærer, at der opnås elektroner. Ved oxidation mister man elektroner. Under opladning oxideres elektrolytten i det positive kammer, og elektrolytten i det negative kammer reduceres. Under afladning er processen omvendt, og elektrolytten i det positive kammer reduceres, mens elektrolytten i det negative kammer oxideres.
Ladningsredoxreaktionen kan bruges til at lagre elektricitet, når den er genereret, og afladningsredoxreaktionen kan levere elektricitet, når der er behov for den. VRB har en opladnings-/afladningseffektivitet på 75-80 %.
Diagram over vanadiumredoxbatteri