Nemrégiben helyezték üzembe Kína első nagy kapacitású nátrium-ion akkumulátoros energiatároló erőművét, a Volin nátrium-ion akkumulátoros energiatároló erőművet Nanningban, Guangxiban. Ez a nemzeti kulcsfontosságú kutatási és fejlesztési program „100 megawattórás nátrium-ion akkumulátoros energiatároló technológia” projektjének első fázisának demonstrációs projektje, a beépített teljesítmény 2,5 megawatt/10 megawattóra.
Az erőművet a Southern Power Grid Guangxi Power Grid Company fekteti be és építi, ennek a fázisnak a nagyságrendje 10 MWh. A projekt teljes nagyságrendje eléri a 100 MWh-t, amivel évente 73 millió fok tiszta villamos energiát lehet termelni, ennek megfelelően 50 000 tonnával csökkentve a szén-dioxid-kibocsátást, és 35 000 lakossági felhasználó villamosenergia-igényét elégítve ki.
A lítium-ion akkumulátoros energiatárolással összehasonlítva a „testvér” nátrium-ion akkumulátor energiatárolási nyersanyagtartalékai könnyen kinyerhetők, alacsonyak, jobb teljesítményt nyújtanak alacsony hőmérsékleten, és nagyméretű energiatárolás esetén nyilvánvaló előnyökkel rendelkeznek. „A nátrium-ion akkumulátoros energiatárolás fejlesztési szakaszban a költségek 20%-30%-kal csökkenthetők, az akkumulátor szerkezetének és gyártási folyamatának teljes körű fejlesztésével, az anyagfelhasználási arány és a ciklusidő javításával az áramköltség akár 0,2 jüan/kWh-ra is csökkenthető, ami az új típusú tárolás gazdaságos alkalmazását segíti elő a technológia egyik fontos irányában” – mondta Chen Man, a Nemzeti Villamosenergia-tárolási Műszaki Bizottság főtitkárhelyettese és a Southern Power Grid stratégiai szintű műszaki szakértője.
Bár Kína teljes lendülettel dolgozik a nátriumion-akkumulátortermékek kutatás-fejlesztésében, gyártásában, szabványosításában, piaci promóciójában és alkalmazásában, nincs nemzetközi precedens a nátriumion-akkumulátortechnológia nagy kapacitású energiatároló erőművekben történő alkalmazására.
2022 novemberében a Guangxi Power Grid Company a South Grid Energy Storage Company-val, a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézetével, a Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd.-vel és a projektcsapat más egységeivel együttműködve hivatalosan is elindította a nemzeti kulcsfontosságú kutatási és fejlesztési program „100 megawattórás nátrium-ion akkumulátoros energiatároló rendszer integrációs technológiája és alkalmazásdemonstrációja” című altéma projektjének kutatását. „Nagy teljesítményű elektromos zónaméret-előkészítésre, rendszerintegrációra, biztonsági megelőzésre és -szabályozásra, valamint más kulcsfontosságú technológiákra összpontosítunk a nátrium-ion akkumulátorok előkészítésére és rendszerintegrációs technológiájára vonatkozó független szellemi tulajdonjogok alapján” – mutatta be Gao Lik, a South China Grid Guangxi Grid Company Innovációs Osztályának igazgatóhelyettese, a projekt vezetője.
A nagy kapacitású akkumulátorcella a teljes nátrium-ion akkumulátoros energiatároló rendszer alapegysége. Másfél évnyi kutatás után a projektcsapat kifejlesztette a világ első hosszú élettartamú, széles hőmérsékleti zónájú, nagy biztonságú, 210 Ah-s nátrium-ion energiatároló akkumulátorát. „A teljesítmény szempontjából a mi nátrium-ion akkumulátorunk a széles üzemi hőmérsékleti zóna, a gyors töltés és a jó multiplicitás előnyeivel rendelkezik, és 12 perc alatt 90%-ra tölthető” – mondta Hu Yongsheng, a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézetének kutatója.
A SouthGrid Energy Storage Company Energiatárolási Kutatóintézete, mint a projekt fő műszaki résztvevője, a lítium akkumulátoros energiatároló rendszerek integrációja, valamint a biztonsági megelőzés és szabályozás területén gazdag kutatási tapasztalattal rendelkezik, és részt vesz a „lítium-ion akkumulátoros energiatároló rendszer életciklus-biztonsági technológia alkalmazása” című országos kulcsfontosságú kutatási és fejlesztési programban. „Bár a nátrium- és lítium akkumulátorok reakcióelveinek elvei hasonlóak, egy olyan teljes energiatároló rendszer kifejlesztése, amely ötvözi a nátrium akkumulátorok töltési és kisütési jellemzőit, számos új kihívás leküzdését igényli” – mondta Li Yongqi, a SouthGrid Energy Storage Company műszaki szakértője meghatottan.
A rendszerintegrációt példaként véve, a projektcsapat innovatív módon alkalmaz egy elosztott energiatároló architektúrát, amely a nátrium-ion akkumulátorok nagyfeszültségén alapul, és a teljes rendszer 88 moduláris konvertert integrál, megvalósítva az akkumulátorklaszterekkel való „egy az egyhez megfelelést”, míg a lítium-ion energiatároló rendszer hagyományos elosztott architektúrája csak több mint 40 konvertert igényel. A konverterek számának megduplázása azonnali célja a kapacitás rendelkezésre állásának és az energiaátalakítási hatékonyságnak a növelése. Ennek a nátrium akkumulátoros energiatároló rendszernek az összesített energiaátalakítási hatékonysága több mint 92%, míg a lítium akkumulátoroké általában kevesebb, mint 90%, ami várhatóan kiegészíti és hatékonyan helyettesíti a lítium akkumulátorokat, és nagyméretű elektrokémiai energiatárolásban, elektromos járművekben, építőipari gépekben és más területeken alkalmazható.
Ami a biztonsági megelőzést és -szabályozást illeti, a csapat kidolgozott egy hőkezelési stratégiát a folyadékhűtéses rendszerhez, valamint egy teljes körű tűzmegelőzési és -szabályozási technológiát a nátrium-ion akkumulátoros energiatároló rendszerhez, mint például a modulszintű hővédelem és a nagy hatékonyságú tűzoltás.
A teljes rendszerben lévő több mint 22 000 nátriumcella közötti hőmérséklet-különbséget 3 Celsius-fokon belül szabályozzák. A hőelvezetés és a hőmegfutás-gátló együttes alkalmazása...üvegszálas aerogél takaróhőszigetelő anyagként az elektromos mag között az akkumulátor monomer hőmegfutási ideje 30 percről 2 órára, akár 4-szeresére is megnőhet, ami jelentősen javítja az akkumulátormodul biztonságát.
A csapat kifejlesztette a folyékony nitrogénnel hatékony tűzoltó, hűtő és újragyújtásgátló technológiát, amely képes 5 másodpercen belül eloltani az akkumulátor kezdeti tüzét, így 24 órán át képes működni újragyulladás és robbanás nélkül. „A jelenlegi lítium-nátrium energiatároló technológiák kölcsönös jellemzőinek javítását célozzák, ami nyilvánvalóan azt mutatja, hogy ez a nátrium-ion akkumulátor energiatároló rendszer kutatási és gyakorlati alkalmazása folyékony nitrogénnel hatékony tűzoltó, hűtő és újragyújtásgátló technológiát alkalmaz a lítium-ion akkumulátor energiatároló rendszer életciklus-alkalmazásán keresztül, biztonsági technológiai átalakítási alkalmazásként, amely lítium-nátrium energiatároló rendszer szinkronizálását teszi lehetővé elsőként a mérnöki alkalmazásokban” – mondta LiYongQi.
2024. január 28-án a Kínai Mérnöki Akadémia akadémikusa, Jiang Jianchun akadémikus, a Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa, Cheng Shijie akadémikusa, Zhang Yue akadémikusa, az Európai Unió Tudományos Akadémiájának akadémikusa, Sun Jinhua akadémikus és a Kínai Gépipari Szövetség Értékelő Bizottságának más szakértői a projekt eredményeiről véleményt nyilvánítottak, és megállapították, hogy a projektcsapat által kifejlesztett „10 MWh-s nátriumion akkumulátoros energiatároló rendszer villamosenergia-tároló erőművekhez” átfogó technológiája nemzetközi szinten élvonalbeli.
Shanghai Orisen Új Anyagtechnológiai Kft.
M: +86 18683776368 (WhatsApp-on is)
Tel.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Cím: NO.398 New Green Road, Xinbang város, Songjiang kerület, Sanghaj
Közzététel ideje: 2024. május 23.