Förnybar energiproduktion motsvarar inte alltid efterfrågan. Detta av den enkla anledningen att konsumenterna kan vilja använda energi när solen inte skiner eller vinden inte blåser. Batterier kan användas för att balansera detta problem med produktion och efterfrågan. Batterier kan laddas när energi genereras och laddas ur när energi behövs.
Batterier kan också göra mycket mer än att bara balansera energiproduktion och efterfrågan. Batterier kan hjälpa till med ett stort antal nättillämpningar, inklusive reservtjänster, generering av syntetisk tröghet och omvandling av icke-synkron kraft till synkron kraft. Alla dessa tjänster är viktiga för att elnätet ska fungera på ett tillförlitligt sätt.
Hur fungerar batterier?
Batterier har tre viktiga delar:
- en positiv elektrod;
- en negativ elektrod; och
- en elektrolyt som separerar elektroderna.
Olika elektroder och elektrolyter ger upphov till olika kemiska reaktioner som påverkar hur batteriet fungerar. Det är därför det finns en stor mångfald av batterier på marknaden och under utveckling. Olika egenskaper hos batterier inkluderar:
- storlek;
- lagringskapacitet;
- svarshastighet;
- uppladdningshastighet;
- livslängd;
- säkerhet;
- kostnader; och
- återvinningsbarhet.
Vanadiumredoxbatteriet (VRB) är ett av de senaste batterierna på den kommersiella marknaden. Det är särskilt lovande på grund av sin extremt stora lagringskapacitet. Ur miljösynpunkt är VRB också lovande. VRB producerar inga avfallsprodukter och har en lång livslängd. Kemikalierna i ett VRB behöver inte bytas ut och kan användas i all oändlighet. Endast VRB-huset och hårdvaran behöver bytas ut. Den långa livslängden innebär också att VRB har potential att vara ett billigt alternativ till andra alternativ.
VRB har en positiv och negativ kammare som är åtskilda av ett membran. Den positiva kammaren har en positiv elektrod och den negativa kammaren har en negativ elektrod. Vanadiumelektrolyter cirkulerar i båda kamrarna: – En positiv vanadiumelektrolyt eller -art i den positiva kammaren och en negativ art i den negativa kammaren. Kamrarna är anslutna till lagringstankar så att stora volymer vanadielektrolyter kan pumpas in och cirkulera i kamrarna. Membranet hindrar de positiva och negativa elektrolyterna från att blandas, men tillåter joner (atomer med positiv eller negativ laddning) att passera.
När VRB laddas och urladdas genomgår vanadiumarterna samtidigt oxidation och reduktion, vilket överför elektroner genom membranet. Oxidations-reduktionsreaktionen är känd som en redoxreaktion. Reduktion innebär att man vinner elektroner. Oxidation innebär att man förlorar elektroner. Vid laddning oxideras elektrolyten i den positiva kammaren och reduceras elektrolyten i den negativa kammaren. Vid urladdning är processen omvänd och elektrolyten i den positiva kammaren reduceras medan elektrolyten i den negativa kammaren oxideras.
Laddningsredoxreaktionen kan användas för att lagra elektricitet när den genereras och urladdningsredoxreaktionen kan leverera elektricitet när den efterfrågas. VRB har en laddnings- och urladdningseffektivitet på 75-80 %.
Diagram över vanadiumredoxbatteri