Di recente, è entrata in funzione a Nanning, nel Guangxi, la prima centrale elettrica cinese ad accumulo di energia con batterie agli ioni di sodio ad alta capacità, la centrale elettrica ad accumulo di energia con batterie agli ioni di sodio Volin. Si tratta del progetto dimostrativo del programma nazionale di ricerca e sviluppo "Tecnologia di accumulo di energia con batterie agli ioni di sodio da 100 megawattora", che rappresenta la prima fase del progetto, con una potenza installata di 2,5 megawatt/10 megawattora.
La centrale elettrica è stata finanziata e costruita dalla Guangxi Power Grid Company di Southern Power Grid e la potenza di questa fase è di 10 MWh. La potenza totale del progetto raggiungerà i 100 MWh, generando 73 milioni di gradi di elettricità pulita all'anno, riducendo di conseguenza le emissioni di anidride carbonica di 50.000 tonnellate e soddisfacendo il fabbisogno elettrico di 35.000 utenti residenziali.
Rispetto all'accumulo di energia tramite batterie agli ioni di litio, le riserve di materie prime per l'accumulo di energia tramite batterie agli ioni di sodio "fratelli", facili da estrarre, a basso costo, con prestazioni migliori a basse temperature, presentano evidenti vantaggi nell'accumulo di energia su larga scala. "L'accumulo di energia tramite batterie agli ioni di sodio, nella fase di sviluppo, può ridurre i costi del 20-30%, con la premessa di migliorare completamente la struttura e il processo della batteria, aumentare il tasso di utilizzo dei materiali e la durata del ciclo, e portare il costo dell'elettricità a 0,2 yuan/kWh, promuovendo l'applicazione economica di un nuovo tipo di accumulo in un'importante direzione tecnologica", ha affermato Chen Man, vicesegretario generale del Comitato tecnico nazionale per l'accumulo di energia elettrica ed esperto tecnico a livello strategico della Southern Power Grid.
Sebbene il lavoro della Cina nella ricerca e sviluppo, produzione, standardizzazione, promozione sul mercato e applicazione di prodotti a base di batterie agli ioni di sodio sia in pieno svolgimento, non esiste alcun precedente internazionale per l'applicazione della tecnologia delle batterie agli ioni di sodio alle centrali elettriche di accumulo di energia ad alta capacità.
Nel novembre 2022, la Guangxi Power Grid Company, in collaborazione con la South Grid Energy Storage Company, l'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze, la Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. e altre unità del team di progetto, ha lanciato ufficialmente il sottotema del progetto del programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave "Tecnologia di integrazione del sistema di accumulo di energia con batterie agli ioni di sodio da 100 megawattora e dimostrazione applicativa". "Ci concentriamo sulla preparazione di nuclei elettrici ad alte prestazioni, sull'integrazione di sistemi, sulla prevenzione e il controllo della sicurezza e su altre tecnologie chiave per condurre la ricerca, formata con diritti di proprietà intellettuale indipendenti sulla tecnologia di preparazione e integrazione di sistemi di batterie agli ioni di sodio", ha introdotto il responsabile del progetto, la South China Grid Guangxi Grid Company, vicedirettore del Dipartimento per l'Innovazione, Gao Lik.
La cella della batteria ad alta capacità è l'unità di base dell'intero sistema di accumulo di energia a ioni di sodio. Dopo un anno e mezzo di ricerca, il team di progetto ha sviluppato la prima batteria di accumulo di energia agli ioni di sodio da 210 Ah al mondo a lunga durata, con un'ampia zona di temperatura e un'elevata sicurezza. "Dal punto di vista delle prestazioni, il nostro tipo di batteria agli ioni di sodio presenta i vantaggi di un'ampia zona di temperatura di esercizio, una ricarica rapida e una buona molteplicità, e può essere caricata al 90% in 12 minuti", ha affermato Hu Yongsheng, ricercatore presso l'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze.
In qualità di principali partecipanti tecnici al progetto, l'Energy Storage Research Institute della SouthGrid Energy Storage Company, con una vasta esperienza di ricerca nell'integrazione dei sistemi di accumulo di energia con batterie al litio e nella prevenzione e controllo della sicurezza sul campo, ha intrapreso il programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave "Applicazione della tecnologia di sicurezza al ciclo di vita dei sistemi di accumulo di energia con batterie agli ioni di litio". "Sebbene i principi di reazione delle batterie al sodio e al litio siano simili, lo sviluppo di un sistema di accumulo di energia completo che combini le caratteristiche di carica e scarica delle batterie al sodio richiede il superamento di molte nuove sfide", ha affermato emozionato Li Yongqi, esperto tecnico della SouthGrid Energy Storage Company.
Prendendo come esempio l'integrazione di sistema, il team di progetto adotta in modo innovativo un'architettura di accumulo di energia distribuita basata sull'alta tensione delle batterie agli ioni di sodio, e l'intero sistema integra 88 convertitori modulari, realizzando una "corrispondenza uno a uno" con i cluster di batterie, mentre la tradizionale architettura distribuita dei sistemi di accumulo di energia agli ioni di litio necessita solo di più di 40 convertitori. Lo scopo immediato del raddoppio del numero di convertitori è aumentare la disponibilità di capacità e l'efficienza di conversione energetica. L'efficienza di conversione energetica complessiva di questo sistema di accumulo di energia a batterie al sodio è superiore al 92%, mentre le batterie al litio sono generalmente inferiori al 90%, il che si prevede integrerà e sostituirà efficacemente le batterie al litio e troverà applicazione nell'accumulo di energia elettrochimica su larga scala, nei veicoli elettrici, nei macchinari edili e in altri settori.
Per quanto riguarda la prevenzione e il controllo della sicurezza, il team ha sviluppato una strategia di gestione termica per il sistema di raffreddamento a liquido, nonché un set completo di tecnologie di prevenzione e controllo degli incendi per il sistema di accumulo di energia delle batterie agli ioni di sodio, come la barriera termica a livello di modulo e l'estinzione degli incendi ad alta efficienza.
La differenza di temperatura tra le oltre 22.000 celle di batterie al sodio dell'intero sistema è controllata entro 3 gradi Celsius. L'uso combinato di dissipazione del calore e barriera termica in fugacoperta in aerogel di fibra di vetrocome materiale di barriera termica tra il nucleo elettrico, il tempo di propagazione della fuga termica del monomero della batteria è passato da 30 minuti a 2 ore, estendendosi fino a 4 volte, migliorando notevolmente la sicurezza del modulo batteria.
Il team ha sviluppato una tecnologia efficiente di estinzione incendi, raffreddamento e anti-riaccensione ad azoto liquido, in grado di estinguere l'incendio iniziale della batteria entro 5 secondi, per 24 ore senza riaccensione ed esplosione. "L'attuale tecnologia di accumulo di energia al litio e al sodio promuove il miglioramento reciproco delle rispettive caratteristiche, questo insieme di ricerca sui sistemi di accumulo di energia a batteria agli ioni di sodio e la tecnologia pratica di estinzione incendi, raffreddamento e anti-riaccensione ad azoto liquido efficiente attraverso l'applicazione del ciclo di vita del sistema di accumulo di energia a batteria agli ioni di litio, la conversione della tecnologia di sicurezza nella sincronizzazione dei sistemi di accumulo di energia al litio e al sodio per la prima volta nell'applicazione ingegneristica", ha affermato LiYongQi.
28 gennaio 2024, dall'accademico Jiang Jianchun dell'Accademia cinese di ingegneria, dall'accademico Cheng Shijie dell'Accademia cinese delle scienze, dall'accademico Zhang Yue, dall'accademico Sun Jinhua dell'Accademia delle scienze dell'Unione europea e da altri esperti del Comitato di valutazione della Federazione cinese dell'industria dei macchinari sui risultati del progetto per effettuare una revisione della valutazione: la tecnologia complessiva del "sistema di accumulo di energia con batteria agli ioni di sodio da 10 MWh per centrali elettriche di accumulo di energia elettrica" sviluppato dal team di progetto è a livello internazionale.
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Data di pubblicazione: 23-05-2024