V Nanningu v provincii Kuang-si byla nedávno uvedena do provozu první čínská elektrárna s velkou kapacitou sodíkovo-iontových baterií – elektrárna Volin s velkou kapacitou sodíkovo-iontových baterií. Jedná se o demonstrační projekt první fáze projektu „Technologie skladování energie sodíkovo-iontových baterií o kapacitě 100 megawatthodin“ s instalovaným výkonem 2,5 megawattů/10 megawatthodin.
Elektrárnu investovala a postavila společnost Guangxi Power Grid Company ze společnosti Southern Power Grid a rozsah této fáze je 10 MWh. Celkový rozsah projektu dosáhne 100 MWh, což může ročně vyrobit 73 milionů stupňů čisté elektřiny, odpovídajícím způsobem snížit emise oxidu uhličitého o 50 000 tun a uspokojit elektřinové potřeby 35 000 domácností.
Ve srovnání s lithium-iontovými bateriemi mají „bratrské“ sodíkovo-iontové baterie zjevné výhody v oblasti skladování energie, jako jsou snadné těžby, nízké náklady a lepší výkon při nízkých teplotách. V oblasti velkokapacitního skladování energie mají zjevné výhody. „Ve fázi vývoje lze náklady na skladování energie sodíkovo-iontovými bateriemi snížit o 20 % až 30 %. Za předpokladu plného zlepšení struktury a procesu výroby baterie, zlepšení míry využití materiálů a prodloužení životnosti lze náklady na elektřinu zvýšit na 0,2 juanu/kWh. Tím se podpoří ekonomické využití nového typu skladování, což je důležitý technologický směr,“ uvedl Chen Man, zástupce generálního tajemníka Národního technického výboru pro skladování elektrické energie a technický expert na strategické úrovni společnosti Southern Power Grid, zaměřený na národní skladování energie.
Přestože Čína v plném proudu pracuje na výzkumu a vývoji, výrobě, standardizaci, propagaci na trhu a aplikaci sodíkovo-iontových baterií, neexistuje žádný mezinárodní precedent pro aplikaci technologie sodíkovo-iontových baterií ve velkokapacitních elektrárnách na skladování energie.
V listopadu 2022 společnost Guangxi Power Grid Company ve spolupráci se společností South Grid Energy Storage Company, Fyzikálním ústavem Čínské akademie věd, společností Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. a dalšími jednotkami projektového týmu oficiálně zahájila výzkum v rámci klíčového národního výzkumného a vývojového programu, jehož dílčí téma je „Technologie integrace a demonstrace aplikací 100megawatthodinových sodíkovo-iontových baterií pro ukládání energie“. „Zaměřujeme se na vysoce výkonnou přípravu elektrických jader, systémovou integraci, prevenci a kontrolu bezpečnosti a další klíčové technologie pro provádění výzkumu, a to s nezávislými právy duševního vlastnictví k technologii přípravy sodíkovo-iontových baterií a systémové integrace,“ uvedl vedoucí projektu, zástupce ředitele oddělení inovací společnosti South China Grid Guangxi Grid Company Gao Lik.
Vysokokapacitní bateriový článek je základní jednotkou celého systému skladování energie v sodíkovo-iontových bateriích. Po roce a půl výzkumu vyvinul projektový tým první sodíkovo-iontovou baterii na světě s dlouhou životností, širokým teplotním pásmem a vysokou bezpečností s kapacitou 210 Ah. „Z hlediska výkonu má náš typ sodíkovo-iontové baterie výhody širokého pracovního teplotního pásma, rychlého nabíjení a dobré multiplicity a lze ji nabít na 90 % za 12 minut,“ uvedl Hu Yongsheng, výzkumník z Fyzikálního ústavu Čínské akademie věd.
Výzkumný ústav pro ukládání energie společnosti SouthGrid Energy Storage Company, který se zabývá integrací systémů pro ukládání energie v lithiových bateriích a bezpečností, má jako hlavní technický účastník projektu bohaté výzkumné zkušenosti a realizuje klíčový národní výzkumný a vývojový program „Aplikace bezpečnostní technologie v životním cyklu systémů pro ukládání energie v lithiových iontových bateriích“. „Ačkoli jsou reakční principy sodíkových a lithiových baterií podobné, vývoj kompletního systému pro ukládání energie, který kombinuje nabíjecí a vybíjecí vlastnosti sodíkových baterií, vyžaduje překonání mnoha nových výzev,“ s emocemi uvedl Li Yongqi, technický expert společnosti SouthGrid Energy Storage Company.
Jako příklad systémové integrace projektový tým inovativně zavádí distribuovanou architekturu ukládání energie založenou na vysokonapěťových sodíkovo-iontových bateriích. Celý systém integruje 88 modulárních měničů, čímž dosahuje „jednotlivé korespondence“ s klastry baterií, zatímco tradiční distribuovaná architektura lithium-iontového systému ukládání energie vyžaduje integraci pouze více než 40 měničů. Bezprostředním cílem zdvojnásobení počtu měničů je zvýšit dostupnost kapacity a účinnost přeměny energie. Celková účinnost přeměny energie tohoto systému ukládání energie se sodíkovými bateriemi je více než 92 %, zatímco lithiové baterie jsou obecně nižší než 90 %. Očekává se, že systém doplní a efektivně nahradí lithiové baterie a bude použit ve velkokapacitním elektrochemickém ukládání energie, elektrických vozidlech, stavebních strojích a dalších oblastech.
Pokud jde o bezpečnost, prevenci a kontrolu, tým vyvinul strategii tepelného řízení pro systém kapalinového chlazení a také kompletní sadu technologií pro prevenci a kontrolu požárů pro systém skladování energie sodíkovo-iontových baterií, jako je tepelná bariéra na úrovni modulů a vysoce účinné hašení požáru.
Teplotní rozdíl mezi více než 22 000 články sodíkových baterií v celém systému je regulován v rozmezí 3 stupňů Celsia. Použití odvodu tepla a tepelné bariéry proti úniku tepladeka ze skleněných vláken aerogeluJako tepelně bariérový materiál mezi elektrickým jádrem se doba tepelného úniku monomeru baterie prodloužila z 30 minut na 2 hodiny, a to až čtyřikrát, což výrazně zlepšilo bezpečnost bateriového modulu.
Tým vyvinul technologii efektivního hašení, chlazení a ochrany proti opětovnému vznícení kapalným dusíkem, která dokáže uhasit počáteční požár baterie během 5 sekund a vydržet 24 hodin bez opětovného vznícení a exploze. „Současné technologie skladování energie v lithiu a sodíku zjevně podporují vzájemné zlepšení vlastností. Tato sada systémů skladování energie v sodíkových iontových bateriích vyvíjí výzkum a praktickou technologii efektivního hašení, chlazení a ochrany proti opětovnému vznícení kapalným dusíkem prostřednictvím aplikace bezpečnostní technologie konverze v synchronizaci lithiových a sodíkových systémů skladování energie, což je první inženýrská aplikace,“ uvedl LiYongQi.
28. ledna 2024 akademik Čínské akademie inženýrství Jiang Jianchun, akademik Čínské akademie věd Cheng Shijie, akademik Zhang Yue, akademik Sun Jinhua z Akademie věd Evropské unie a další experti z Hodnotící komise Čínské federace strojírenského průmyslu provedli přezkum výsledků projektu za účelem provedení posouzení: celková technologie „systému akumulace energie sodíkovo-iontových baterií o výkonu 10 MWh pro elektrárny na skladování elektrické energie“ vyvinutého projektovým týmem je na mezinárodní úrovni.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (také WhatsApp)
Tel.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: Č. 398 Nová zelená ulice, město Xinbang, okres Songjiang, Šanghaj
Čas zveřejnění: 23. května 2024