Producția de energie regenerabilă nu satisface întotdeauna cererea. Acest lucru se întâmplă din simplul motiv că consumatorii pot dori să utilizeze energia atunci când soarele nu strălucește sau vântul nu bate. Bateriile pot fi folosite pentru a echilibra această problemă de generare și cerere. Bateriile se pot încărca atunci când energia este generată și se pot descărca atunci când este nevoie de energie.
Bateriile pot face, de asemenea, mult mai mult decât să echilibreze pur și simplu generarea și cererea de energie. Bateriile pot ajuta la o gamă largă de aplicații de rețea, inclusiv servicii de rezervă, generarea inerției sintetice și conversia energiei nesincrone în energie sincronă. Toate acestea sunt servicii care sunt esențiale pentru funcționarea fiabilă a unei rețele electrice.
Atunci cum funcționează bateriile?
Baterii au trei părți cheie:
- un electrod pozitiv;
- un electrod negativ; și
- un electrolit care separă electrozii.
Diferiți electrozi și electroliți produc reacții chimice diferite care afectează modul de funcționare a bateriei. Acesta este motivul pentru care există o mare diversitate de baterii pe piață și în curs de dezvoltare. Diferitele caracteristici ale bateriilor includ:
- dimensiuni;
- capacitate de stocare;
- rază de răspuns;
- rază de reîncărcare;
- durată de viață;
- siguranță;
- costuri; și
- reciclabilitate.
Bateria cu vanadiu redox (VRB) este una dintre cele mai recente baterii care au apărut pe piața comercială. Este deosebit de promițătoare datorită capacității sale extrem de mari de stocare. Din punct de vedere ecologic, VRB este, de asemenea, promițătoare. VRB nu produce deșeuri și are o durată de viață lungă. Substanțele chimice dintr-un VRB nu trebuie înlocuite și pot fi utilizate la nesfârșit. Doar carcasa VRB și hardware-ul vor trebui înlocuite. Durata lungă de viață înseamnă, de asemenea, că VRB are potențialul de a fi o alternativă cu costuri reduse la alte opțiuni.
VRB are o cameră pozitivă și una negativă separate de o membrană. Camera pozitivă are un electrod pozitiv și camera negativă are un electrod negativ. În ambele camere circulă electroliți de vanadiu: – un electrolit sau o specie pozitivă de vanadiu în camera pozitivă și o specie negativă în camera negativă. Camerele sunt conectate la rezervoare de stocare, astfel încât volume mari de electroliți de vanadiu să poată fi pompate și să circule în toate camerele. Membrana împiedică amestecul electroliților pozitivi și negativi, dar permite trecerea ionilor (atomi cu sarcină pozitivă sau negativă).
Când VRB este încărcat și descărcat, speciile de vanadiu sunt supuse simultan oxidării și reducerii, transferând electroni prin membrană. Reacția de oxidare-reducere este cunoscută sub numele de reacție redox. Reducerea presupune câștigarea de electroni. Oxidarea implică pierderea de electroni. În timpul încărcării, electrolitul din camera pozitivă este oxidat, iar electrolitul din camera negativă este redus. În timpul descărcării, procesul este invers, iar electrolitul din camera pozitivă este redus, în timp ce electrolitul din camera negativă este oxidat.
Reacția redox de încărcare poate fi folosită pentru a stoca electricitate atunci când este generată, iar reacția redox de descărcare poate furniza electricitate atunci când aceasta este solicitată. VRB are o eficiență de încărcare / descărcare de 75% – 80%.
Diagrama bateriei vanadiu redox
.