Kiinan ensimmäinen suurikapasiteettinen natriumioniakkuihin perustuva energian varastointilaitos – Volinin natriumioniakkuihin perustuva energian varastointilaitos – otettiin hiljattain käyttöön Nanningissa, Guangxissa. Kyseessä on kansallisen keskeisen tutkimus- ja kehitysohjelman ”100 megawattitunnin natriumioniakkuihin perustuva energian varastointiteknologia” -projektin ensimmäisen vaiheen demonstraatioprojekti, jonka asennettu koko on 2,5 megawattia / 10 megawattituntia.
Voimalaitoksen investoi ja rakentaa Southern Power Gridin Guangxi Power Grid Company, ja tämän vaiheen laajuus on 10 MWh. Hankkeen kokonaislaajuus on 100 MWh, mikä voi tuottaa 73 miljoonaa astetta puhdasta sähköä vuodessa. Voimalaitoksen investoi ja rakentaa Southern Power Gridin Guangxi Power Grid Company, ja tämän vaiheen laajuus on 10 MWh. Hankkeen kokonaislaajuus on 100 MWh, mikä voi tuottaa 73 miljoonaa astetta puhdasta sähköä vuodessa, vähentää vastaavasti hiilidioksidipäästöjä 50 000 tonnia ja tyydyttää 35 000 kotitalouskäyttäjän sähköntarpeen.
Verrattuna litiumioniakkuihin, natriumioniakkujen energian varastoinnin "veljesten" raaka-ainevarastot ovat helposti hyödynnettävissä, edulliset ja toimivat paremmin matalissa lämpötiloissa. Laajamittaisessa energian varastoinnissa niillä on ilmeisiä etuja. "Natriumioniakkujen energian varastoinnin kustannuksia voidaan kehitysvaiheessa alentaa 20–30 prosenttia. Akun rakenteen ja prosessin täydellisen parantamisen, materiaalien käyttöasteen ja käyttöiän parantamisen edellytyksenä on sähkön hinnan nostaminen jopa 0,2 yuaniin/kWh:iin. Tämä on tärkeä teknologiasuunta uudenlaisten varastointimenetelmien taloudellista soveltamista edistävä tekijä", totesi Chen Man, kansallisen sähkön varastoinnin teknisen komitean varapääsihteeri ja Southern Power Gridin strategisen tason tekninen asiantuntija.
Vaikka Kiinan työ natriumioniakkujen tutkimuksessa ja kehityksessä, tuotannossa, standardoinnissa, markkinoille saattamisessa ja soveltamisessa on täydessä vauhdissa, natriumioniakkuteknologian soveltamiselle suurikapasiteettisiin energian varastointivoimaloihin ei ole kansainvälistä ennakkotapausta.
Marraskuussa 2022 Guangxi Power Grid Company käynnisti virallisesti yhdessä South Grid Energy Storage Companyn, Kiinan tiedeakatemian fysiikan instituutin, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd.:n ja muiden projektitiimin yksiköiden kanssa kansallisen avaintutkimus- ja kehitysohjelman projektin osa-alueen "100 megawattitunnin natriumioniakkujen energian varastointijärjestelmän integrointiteknologia ja sovellusten demonstrointi" tutkimuksen. "Keskitymme korkean suorituskyvyn sähköisten ydinvoimaloiden suunnitteluun, järjestelmäintegraatioon ja turvallisuuden ehkäisyyn ja hallintaan sekä muihin keskeisiin teknologioihin, ja teemme tutkimusta itsenäisillä immateriaalioikeuksilla natriumioniakkujen suunnittelun ja järjestelmäintegraatioteknologian alalla", esitteli projektipäällikkö Gao Lik, South China Grid Guangxi Grid Companyn innovaatio-osaston varajohtaja.
Suurikapasiteettinen akkukenno on koko natriumioniakku-energian varastointijärjestelmän perusyksikkö. Puolentoista vuoden tutkimustyön jälkeen projektitiimi kehitti maailman ensimmäisen pitkäikäisen, laajan lämpötila-alueen omaavan ja erittäin turvallisen 210 Ah:n natriumioniakun. ”Suorituskyvyn kannalta natriumioniakullamme on laajan käyttölämpötila-alueen, nopean latauksen ja hyvän monilatautumiskyvyn edut, ja se voidaan ladata 90-prosenttisesti 12 minuutissa”, sanoo Hu Yongsheng, tutkija Kiinan tiedeakatemian fysiikan laitokselta.
Projektin pääteknisenä osallistujana SouthGrid Energy Storage Companyn energian varastointitutkimuslaitos on litium-ioniakkujen energian varastointijärjestelmien integroinnin ja turvallisuuden ehkäisyn ja valvonnan alalla toiminut laitos, jolla on runsaasti tutkimuskokemusta. Se on toteuttanut kansallisen keskeisen tutkimus- ja kehitysohjelman "litiumioniakkujen energian varastointijärjestelmien elinkaaren aikaiset turvallisuusteknologian sovellukset". "Vaikka natrium- ja litiumakkujen reaktioperiaatteet ovat samankaltaisia, natriumakkujen lataus- ja purkausominaisuudet yhdistävän täydellisen energian varastointijärjestelmän kehittäminen vaatii monien uusien haasteiden voittamista", sanoi SouthGrid Energy Storage Companyn tekninen asiantuntija Li Yongqi liikuttuneena.
Esimerkkinä järjestelmäintegraatiosta projektitiimi omaksuu innovatiivisesti hajautetun energian varastointiarkkitehtuurin, joka perustuu natriumioniakkujen korkeajännitteeseen. Koko järjestelmä integroi 88 modulaarista muunninta, mikä mahdollistaa "yksi-yhteen-vastaavuuden" akkuklustereiden kanssa, kun taas perinteinen hajautettu litiumioniakkujen energian varastointijärjestelmän arkkitehtuuri tarvitsee integroida vain yli 40 muunninta. Muuntajien määrän kaksinkertaistamisen välittömänä tarkoituksena on lisätä kapasiteetin saatavuutta ja energian muuntamisen tehokkuutta. Tämän natriumakkujen energian varastointijärjestelmän energian muuntamisen kokonaistehokkuus on yli 92 %, kun taas litiumakkujen se on yleensä alle 90 %. Tämän odotetaan täydentävän ja tehokkaasti korvaavan litiumakut ja soveltuvan laajamittaiseen sähkökemialliseen energian varastointiin, sähköajoneuvoihin, rakennuskoneisiin ja muilla aloilla.
Turvallisuuden ehkäisemisen ja hallinnan osalta tiimi on kehittänyt nestejäähdytysjärjestelmän lämmönhallintastrategian sekä täydellisen valikoiman palontorjunta- ja -valvontateknologioita natriumioniakkujen energian varastointijärjestelmälle, kuten moduulitason lämpöesteen ja tehokkaan sammutuksen.
Koko järjestelmässä yli 22 000 natriumakkukennon lämpötilaeroa säädetään 3 celsiusasteen tarkkuudella. Sekä lämmönpoistoa että lämpöä hallitsevaa estoa käytetäänlasikuituaerogeelipeittoSähkösydämen välissä olevana lämpösulkumateriaalina akun monomeerin lämpöpurkausaika pidentyy 30 minuutista 2 tuntiin, jopa 4 kertaa, mikä parantaa huomattavasti akun moduulin turvallisuutta.
Tiimi kehitti nestemäistä typpeä hyödyntävän tehokkaan sammutus-, jäähdytys- ja uudelleensyttymisenestotekniikan, joka pystyy sammuttamaan akun alkuperäisen tulipalon viidessä sekunnissa ja toimimaan 24 tuntia ilman uudelleensyttymistä ja räjähdystä. ”Nykyiset litium- ja natriumenergian varastointitekniikat edistävät toistensa ominaisuuksien parantamista. Tämä natriumioniakkujen energian varastointijärjestelmien tutkimus ja käytännön sovellus nestemäistä typpeä hyödyntävän tehokkaan sammutus-, jäähdytys- ja uudelleensyttymisenestotekniikan avulla litiumioniakkujen energian varastointijärjestelmän elinkaaren turvallisuusteknologian muuntamisen avulla litiumin ja natriumin energian varastointijärjestelmien synkronoinnissa ensimmäistä kertaa tekniikan alan sovelluksessa”, LiYongQi sanoi.
Kiinan insinööritieteiden akateemikko Jiang Jianchun, Kiinan tiedeakatemian akateemikko Cheng Shijie, akateemikko Zhang Yue, Euroopan tiedeakatemian akateemikko Sun Jinhua ja muut Kiinan koneteollisuusliiton arviointikomitean asiantuntijat arvioivat projektin tuloksia 28. tammikuuta 2024 ja totesivat, että projektitiimin kehittämän "10 MWh:n natriumioniakkuenergian varastointijärjestelmän sähköenergian varastointilaitoksille" teknologia on kansainvälisesti johtavaa.
Shanghai Orisenin uusi materiaaliteknologia Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (myös WhatsAppissa)
Puh: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Osoite: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiangin alue, Shanghai
Julkaisun aika: 23.5.2024