Recientemente, la primera central eléctrica de almacenamiento de energía con baterías de iones de sodio de gran capacidad de China, Volin, entró en funcionamiento en Nanning, Guangxi. Se trata de un proyecto de demostración de la primera fase del programa nacional de investigación y desarrollo "Tecnología de almacenamiento de energía con baterías de iones de sodio de 100 megavatios-hora", con una capacidad instalada de 2,5 megavatios/10 megavatios-hora.
La central eléctrica, cuya inversión y construcción está a cargo de Guangxi Power Grid Company, perteneciente a Southern Power Grid, tendrá una capacidad de 10 MWh en esta fase. El proyecto alcanzará una capacidad total de 100 MWh, lo que permitirá generar 73 millones de grados de electricidad limpia al año, reducir las emisiones de dióxido de carbono en 50 000 toneladas y satisfacer las necesidades eléctricas de 35 000 usuarios residenciales.
En comparación con el almacenamiento de energía de la batería de iones de litio, las reservas de materia prima de la batería de iones de sodio, "hermanas", son fáciles de extraer, de bajo costo, mejor rendimiento a bajas temperaturas, en el almacenamiento de energía a gran escala tiene ventajas obvias. "El almacenamiento de energía de la batería de iones de sodio en la escala de la etapa de desarrollo, el costo del costo se puede reducir entre un 20% y un 30%, bajo la premisa de mejorar completamente la estructura y el proceso de la batería, mejorar la tasa de utilización de materiales y el ciclo de vida, el costo de la electricidad se puede explorar a 0,2 yuanes / kWh, es promover la aplicación económica de un nuevo tipo de almacenamiento de una dirección importante de la tecnología", dijo el almacenamiento de energía nacional Chen Man, subsecretario general del Comité Técnico Nacional de Almacenamiento de Energía Eléctrica y experto técnico de nivel estratégico de la Red Eléctrica del Sur.
Aunque el trabajo de China en materia de investigación y desarrollo, producción, estandarización, promoción del mercado y aplicación de productos de baterías de iones de sodio está en plena marcha, no existe ningún precedente internacional para la aplicación de la tecnología de baterías de iones de sodio a centrales eléctricas de almacenamiento de energía de gran capacidad.
En noviembre de 2022, Guangxi Power Grid Company, en colaboración con South Grid Energy Storage Company, el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. y otras unidades del equipo del proyecto, lanzó oficialmente el subtema del proyecto del programa nacional de investigación y desarrollo clave "Tecnología de integración y demostración de aplicaciones de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de sodio de 100 megavatios-hora". "Nos centramos en la preparación a escala del núcleo eléctrico de alto rendimiento, la integración de sistemas, la prevención y el control de la seguridad, y otras tecnologías clave para llevar a cabo la investigación, formada con derechos de propiedad intelectual independientes de la tecnología de preparación e integración de sistemas de baterías de iones de sodio", presentó el líder del proyecto, South China Grid Guangxi Grid Company, subdirector del Departamento de Innovación, Gao Lik.
La celda de batería de alta capacidad es la unidad básica de todo el sistema de almacenamiento de energía de la batería de iones de sodio. Tras un año y medio de investigación, el equipo del proyecto desarrolló la primera batería de iones de sodio de 210 Ah del mundo de larga duración, amplia zona de temperatura y alta seguridad. "En cuanto al rendimiento, nuestro tipo de batería de iones de sodio ofrece las ventajas de una amplia zona de temperatura de trabajo, carga rápida y buena multiplicidad, pudiendo cargarse al 90 % en 12 minutos", afirmó Hu Yongsheng, investigador del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias.
Como principal participante técnico del proyecto, el Instituto de Investigación de Almacenamiento de Energía de SouthGrid Energy Storage Company, especializado en la integración de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio y la prevención y el control de la seguridad en este campo, cuenta con una amplia experiencia en investigación y participa en el programa nacional de investigación y desarrollo clave "Aplicación de tecnología de seguridad durante el ciclo de vida de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio". "Aunque los principios de reacción de las baterías de sodio y litio son similares, el desarrollo de un sistema completo de almacenamiento de energía que combine las características de carga y descarga de las baterías de sodio requiere superar numerosos desafíos", afirmó con entusiasmo Li Yongqi, experto técnico de SouthGrid Energy Storage Company.
Tomando como ejemplo la integración del sistema, el equipo del proyecto adoptó de forma innovadora una arquitectura de almacenamiento de energía distribuida basada en el alto voltaje de las baterías de iones de sodio. El sistema integra 88 convertidores modulares, logrando una correspondencia uno a uno con los clústeres de baterías. La arquitectura distribuida tradicional de los sistemas de almacenamiento de energía de iones de litio solo requiere integrar más de 40 convertidores. El objetivo inmediato de duplicar el número de convertidores es aumentar la disponibilidad de capacidad y la eficiencia de conversión de energía. La eficiencia de conversión de energía general de este sistema de almacenamiento de energía con baterías de sodio supera el 92%, mientras que las baterías de litio suelen ser inferiores al 90%. Se espera que complemente y reemplace eficazmente a las baterías de litio, y se aplique al almacenamiento de energía electroquímica a gran escala, vehículos eléctricos, maquinaria de construcción y otros campos.
En cuanto a la prevención y el control de la seguridad, el equipo ha desarrollado una estrategia de gestión térmica para el sistema de refrigeración líquida, así como un conjunto completo de tecnologías de prevención y control de incendios para el sistema de almacenamiento de energía de la batería de iones de sodio, como una barrera térmica a nivel de módulo y una extinción de incendios de alta eficiencia.
La diferencia de temperatura entre las más de 22 000 celdas de batería de sodio de todo el sistema se controla con una precisión de 3 °C. Se utilizan disipadores de calor y barreras térmicas.manta de aerogel de fibra de vidrioComo material de barrera térmica entre el núcleo eléctrico, el tiempo de propagación de la fuga térmica del monómero de la batería de 30 minutos a 2 horas se extiende a 4 veces, lo que mejora en gran medida la seguridad del módulo de la batería.
El equipo desarrolló una tecnología eficiente de extinción de incendios, refrigeración y antirreignición con nitrógeno líquido, capaz de extinguir el incendio inicial de la batería en 5 segundos, evitando así 24 horas de reignición y explosión. "La actual tecnología de almacenamiento de energía de litio y sodio promueve la mejora de sus características. Este conjunto de investigación sobre sistemas de almacenamiento de energía de baterías de iones de sodio y la tecnología práctica de extinción de incendios, refrigeración y antirreignición con nitrógeno líquido, mediante la aplicación del ciclo de vida de los sistemas de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio, permite la sincronización de sistemas de almacenamiento de energía de litio y sodio por primera vez en la ingeniería", declaró LiYongQi.
28 de enero de 2024, por el académico Jiang Jianchun de la Academia China de Ingeniería, la Academia China de Ciencias, el académico Cheng Shijie, el académico Zhang Yue, el académico Sun Jinhua de la Academia de Ciencias de la Unión Europea y otros expertos del Comité de Evaluación de la Federación de la Industria de Maquinaria de China sobre los resultados del proyecto para hacer una revisión de la evaluación: la tecnología general del "Sistema de almacenamiento de energía de batería de iones de sodio de 10 MWh para centrales eléctricas de almacenamiento de energía eléctrica" desarrollado por el equipo del proyecto está a un nivel líder internacional.
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Hora de publicación: 23 de mayo de 2024