Nedavno je u Nanningu, Guangxi, puštena u rad prva kineska elektrana za pohranu energije s natrij-ionskim baterijama velikog kapaciteta – Volin. Riječ je o ključnom nacionalnom istraživačko-razvojnom programu „Tehnologija pohrane energije s natrij-ionskim baterijama od 100 megavat-sati“, demonstracijskom projektu prve faze projekta, instalirane snage 2,5 megavata/10 megavat-sati.
Elektranu je investirala i izgradila tvrtka Guangxi Power Grid iz Southern Power Grida, a opseg ove faze je 10 MWh. Ukupni opseg projekta doseći će 100 MWh, što može generirati 73 milijuna stupnjeva čiste električne energije godišnje, odgovarajuće smanjenje emisija ugljičnog dioksida za 50.000 tona i zadovoljavanje potreba za električnom energijom 35.000 kućanstava.
U usporedbi s litij-ionskim baterijama za pohranu energije, "braća" natrij-ionskih baterija imaju očite prednosti u skladištenju energije velikih razmjera, lako ih je izdvojiti, imaju nisku cijenu i bolje performanse na niskim temperaturama. "U fazi razvoja, troškovi skladištenja energije natrij-ionskim baterijama mogu se smanjiti za 20% do 30%. Pod pretpostavkom potpunog poboljšanja strukture i procesa baterije, poboljšanja stope iskorištenja materijala i vijeka trajanja, trošak električne energije može se povećati na 0,2 juana/kWh, što potiče ekonomsku primjenu nove vrste skladištenja kao važnog tehnološkog smjera", rekao je Chen Man, zamjenik glavnog tajnika Nacionalnog tehničkog odbora za skladištenje električne energije i tehnički stručnjak strateške razine Južne elektroenergetske mreže.
Iako je kineski rad na istraživanju i razvoju, proizvodnji, standardizaciji, promociji tržišta i primjeni natrij-ionskih baterija u punom jeku, ne postoji međunarodni presedan za primjenu tehnologije natrij-ionskih baterija u elektranama za skladištenje energije velikog kapaciteta.
U studenom 2022. tvrtka Guangxi Power Grid, u suradnji s tvrtkom South Grid Energy Storage, Institutom za fiziku Kineske akademije znanosti, tvrtkom Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. i drugim jedinicama projektnog tima, službeno je pokrenula podtemu projekta ključnog nacionalnog istraživačko-razvojnog programa „Tehnologija integracije i demonstracija primjene sustava za pohranu energije natrijevih ionskih baterija od 100 megavat-sati“. „Usredotočeni smo na visokoučinkovitu pripremu električnih jezgri, integraciju sustava te prevenciju i kontrolu sigurnosti te druge ključne tehnologije za provođenje istraživanja, formirane s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva nad tehnologijom pripreme natrijevih ionskih baterija i integracije sustava“, predstavio je voditelj projekta, Gao Lik, zamjenik direktora Odjela za inovacije tvrtke South China Grid Guangxi Grid.
Baterijska ćelija velikog kapaciteta osnovna je jedinica cijelog sustava za pohranu energije natrij-ionskih baterija. Nakon godinu i pol istraživanja, projektni tim razvio je prvu na svijetu dugotrajnu, široko temperaturnu zonu i visokosigurnosnu natrij-ionsku bateriju za pohranu energije od 210 Ah. „S gledišta performansi, naša vrsta natrij-ionske baterije ima prednosti širokog radnog temperaturnog područja, brzog punjenja i dobre multipliciteta te se može napuniti do 90% za 12 minuta“, rekao je Hu Yongsheng, istraživač na Institutu za fiziku Kineske akademije znanosti.
Kao glavni tehnički sudionici u projektu, Institut za istraživanje skladištenja energije tvrtke SouthGrid Energy Storage Company u području integracije sustava za pohranu energije litijevih baterija te sigurnosne prevencije i kontrole na tom području ima bogato istraživačko iskustvo te provodi ključni nacionalni program istraživanja i razvoja „Primjena sigurnosne tehnologije u životnom ciklusu sustava za pohranu energije litijevih baterija“. „Iako su principi reakcije natrijevih i litijevih baterija slični, razvoj cjelovitog sustava za pohranu energije koji kombinira karakteristike punjenja i pražnjenja natrijevih baterija zahtijeva prevladavanje mnogih novih izazova“, s emocijama je rekao Li Yongqi, tehnički stručnjak tvrtke SouthGrid Energy Storage Company.
Uzimajući integraciju sustava kao primjer, projektni tim inovativno usvaja distribuiranu arhitekturu pohrane energije temeljenu na visokonaponskim natrij-ionskim baterijama, a cijeli sustav integrira 88 modularnih pretvarača, ostvarujući „jedan-na-jedan korespondenciju“ s klasterima baterija, dok tradicionalna distribuirana arhitektura litij-ionskog sustava pohrane energije treba integrirati samo više od 40 pretvarača. Neposredna svrha udvostručenja broja pretvarača je povećanje dostupnosti kapaciteta i učinkovitosti pretvorbe energije. Ukupna učinkovitost pretvorbe energije ovog sustava pohrane energije natrijevih baterija je veća od 92%, dok su litijeve baterije općenito manje od 90%, što bi trebalo nadopuniti i učinkovito zamijeniti litijeve baterije te se primijeniti u velikim elektrokemijskim pohranama energije, električnim vozilima, građevinskim strojevima i drugim područjima.
Što se tiče sigurnosne prevencije i kontrole, tim je razvio strategiju toplinskog upravljanja za sustav tekućeg hlađenja, kao i kompletan set tehnologija za sprječavanje i kontrolu požara za sustav pohrane energije natrij-ionskih baterija, kao što su toplinska barijera na razini modula i visokoučinkovito gašenje požara.
Temperaturna razlika između više od 22 000 natrijevih baterijskih ćelija u cijelom sustavu kontrolira se unutar 3 stupnja Celzija. Korištenje odvođenja topline i termalne barijere za odbijanjeaerogel deka od staklenih vlakanaKao toplinski barijerski materijal između električne jezgre, vrijeme toplinskog bijega monomera baterije proširilo se s 30 minuta na 2 sata, produženo do 4 puta, što uvelike poboljšava sigurnost baterijskog modula.
Tim je razvio učinkovitu tehnologiju gašenja požara, hlađenja i sprječavanja ponovnog paljenja tekućim dušikom, sposobnu ugasiti početni požar baterije u roku od 5 sekundi, te tako izdržati 24 sata bez ponovnog paljenja i eksplozije. „Trenutne tehnologije pohrane energije litijem i natrijem očito potiču poboljšanje međusobnih karakteristika, ovaj skup istraživanja sustava pohrane energije natrij-ionskih baterija i praktične tehnologije gašenja požara, hlađenja i sprječavanja ponovnog paljenja tekućim dušikom kroz primjenu životnog ciklusa sustava pohrane energije litij-ionskih baterija i primjenu sigurnosne tehnologije pretvorbe u sinkronizaciju sustava pohrane energije litija i natrija po prvi put u inženjerskoj primjeni“, rekao je LiYongQi.
28. siječnja 2024., akademik Jiang Jianchun Kineske akademije inženjerstva, akademik Cheng Shijie, akademik Zhang Yue, akademik Sun Jinhua Akademije znanosti Europske unije i drugi stručnjaci Odbora za procjenu Kineske federacije strojarske industrije o rezultatima projekta kako bi se napravila analiza procjene: cjelokupna tehnologija „sustava za pohranu energije natrijevih ionskih baterija od 10 MWh za elektrane za pohranu električne energije“ koju je razvio projektni tim je na vodećoj međunarodnoj razini.
Šangaj Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (također WhatsApp)
Tel: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: BR. 398 New Green Road, grad Xinbang, okrug Songjiang, Šangaj
Vrijeme objave: 23. svibnja 2024.