Martin Pivoda | 23. 8. 2020

Progresivní technologie průtočných baterií nabízí i řešení pro rezidenční objekty

Ačkoliv využití technologie vanad-redoxových průtočných baterií v praxi funguje již déle než 15 let, prozatím bylo zaměřeno hlavně na velké instalace, zejména ve spojení s obnovitelnými zdroji energie. Jednou z prvních velkých instalací bylo úložiště u Tomamae Wind Farm v Japonsku o kapacitě 6 megawatthodin (MWh) s výkonem 4 megawatt (MW). Japonsko si drží i primát ve velikosti instalovaného úložiště o kapacitě 60 MWh s výkonem 15 MW u Minami Hayakita Substation.

Pozitivní zkušenosti z provozu a chování této technologie motivovaly pro vstup do hry i nové hráče, kteří vidí příležitost v rozšíření vanad-redoxových průtočných baterií do dalších oblastí, jako jsou například rezidenční instalace.

Jedním z prvních průkopníků na tomto poli je mnichovský start-up VoltStorage. Zaměřuje se na produkci rezidenčních vanad-redoxových průtočných baterií. Strategie a byznysplán, který VoltStorage představila byl natolik působivý, že velmi rychle a opakovaně získala podporu investorů. V druhém kole se jednalo o 7 milionů dolarů od bavorské Bayern Kapital, investičního domu Korys, EIT Innoenergy, fondu rizikového kapitálu s SOSV a energetické společnosti Curych Energie 360.

Voltstorage tvrdí, že jeho recyklovatelné a nehořlavé bateriové systémy, které mají dlouhou životnost, nabíjení a vybíjení bez degradace součástí ani elektrolytu, se mohou stát „vysoce žádanou ekologickou alternativou k bateriím lithiovým“. V době jejího založení její zakladatel Jakob Bitner prohlásil, že společnost Voltstorage byla „první plně automatizovanou výrobou baterií s redoxním tokem, což umožnilo výrobu vysoce kvalitních baterií za příznivou cenu“. Společnost rovněž deklaruje, že při výrobě vypouští přibližně o 37% méně CO2 ve srovnání s výrobou lithium-iontových baterií.

Pro použití v domácnostech také spolu s komerčními a průmyslovými aplikacemi se zaměřuje australská společnost Redflow, která používá místo vanadu technologii zinečnato-bromových elektrolytů. Redflow však v květnu 2017 výrobu produktu zaměřeného konkrétně na obytné prostory pozastavila a dále se zaměřuje pouze na větší aplikace. U některých z nich zpřístupňuje své modulární systémy ZBM uživatelům v obytných budovách. Své pochyby o konkurenceschopnosti této alternativy prezentoval i odvětvový analytik Julian Jansen ze společnosti IHS Markit. Uvedl, že se zdálo „vysoce nepravděpodobné, aby průtočné baterie uspěly jako životaschopná konkurenční alternativa k lithium-iontovým systémům na rezidenčním trhu mimo velmi specifické aplikace “.

Hlavní výhody použití vanadia spočívají v tom, že průtočné baterie mohou zvládnout více než 10 000 nabíjecích cyklů bez jakéhokoli vlivu na kapacitu. Jejich elektrolyt je nehořlavý roztok vanadia recyklovatelný v uzavřeném cyklu. Kombinace 10-ti hodinové výdrže, desítky tisíc cyklů, minimální degradaci a žádné omezení hloubky vybití byla už dlouho příslibem. Tento příslib výkonnosti a životnosti přilákal investice rizikového kapitálu a podporu výzkumu a vývoje. Tato podpora však poskytla zatím jen málo konkurenceschopných komerčních baterií. Jedním z mála příkladů jsou modulární jednotky VoltStorage dodávané s desetiletou zárukou údajně nabízí nepřetržitý výkon 1,5 kW a nominální kapacitu 6,2 kWh.

Historicky bylo testováno více než 20 typů průtočných baterií, včetně kombinací zinek-brom, zinek-železo, zinek-cer a hořčík-vanad. Z těchto testů vyplynulo, že řešení s vanadem je pro komerční rozšíření nejvhodnější. Vanadium, hlavní součást elektrolytu, je kov těžený v Rusku, Číně a Jižní Africe, ačkoli v USA a Kanadě existují také jeho ložiska. Používá se převážně jako přísada do oceli.

Výrobci průtokových baterií s vanadem usilují o masové rozšíření svých systémů již 20 let, ale nikdy nebyli schopni dosáhnout požadovaných objemů růstu. Prudký pokles cen lithium-iontových baterií ještě více zkomplikoval proniknutí těchto konkurenčních technologií na trh. Společnost Lazard, bermudský správce aktiv, však vypočítal, že náklady na skladování elektřiny v některých projektech průtočných baterií jsou nyní již srovnatelné s lithium-iontovými bateriemi. Lazard uvedl, že prodej vanadiových baterií již vzrostl na více než 200 MWh instalované skladovací kapacity, což je však stále zanedbatelné ve srovnání s lithium-iontovými úložišti.

Dle Bo Normarka, manažera průmyslové strategie v EIT InnoEnergy, je největší potenciál ve čtyřech technologických oblastech skladování energie: lithium-iontové, průtočné baterie, ultrakondenzátory a vodík. Podle Normarka, veterána energetického prostoru, může být každá z těchto technologií úložiště patřičně využita, obsluhovat různé aplikace a poskytovat patřičné benefity.

V souvislosti s tím Redflow začátkem tohoto měsíce uvedl, že do svých průtočných baterií přidá funkcionalitu virtuální elektrárny. Společnost uzavřela partnerství s poskytovatelem energetického managementu (EMS) CarbonTRACK. Jejich zákazníci budou moci spravovat a optimalizovat použití svých jednotek Redflow pomocí inteligentních řídících algoritmů CarbonTRACK.

Tento technologický tandem se zaměřuje zejména na příležitosti, které představuje jihoafrický trh. Nespolehlivost tamních dodávek elektřiny znamená, že zákazníci s velkými obytnými, komerčními nebo off-line sítěmi by mohli mít z této smart kombinace prospěch. Energetický management společnosti CarbonTRACK umožňuje různé aplikace, jako např. odezvy na poptávku, regulace frekvence, virtuální obchodování a odolnosti sítě.

Společnost Redflow nedávno podepsala dohodu o dodávkách flow baterií telekomunikačnímu poskytovateli na Novém Zélandu a prodala také systémy na telekomunikační trh v Jihoafrické republice, přičemž zároveň prezentovala své schopnosti poskytovat obyvatelům australského venkova potřebnou úroveň energetické nezávislosti a bezpečnosti.

Z výše uvedených příkladů je zřejmé, že bude zajímavé sledovat další rozvoj vanad-redoxových průtočných baterií. Jejich další úspěch bude zcela jistě záviset na správném zacílení při počátku širšího komerčního využití. Více příkladů úspěšných aplikací této technologie spolu s rozšířením objemu výroby a úspor z rozsahu dále podpoří jejich konkurenceschopnost vůči současné dominantní technologii založené na lithiu. Máme se na co těšit.

FOTO: Voltstorage

Zdroje: pv magazine, Energy Storage News