שמיכת אירוג'ל מסיבי זכוכית שימשה בהצלחה בתחנת הכוח הראשונה בסין לאגירת חשמל נתרן בקיבולת גדולה

לאחרונה, תחנת הכוח הראשונה בסין לאגירת אנרגיה בסוללות נתרן-יון בעלת קיבולת גדולה - תחנת הכוח Volin לאגירת אנרגיה בסוללות נתרן-יון - הופעלה בנאנינג, גואנגשי. זהו פרויקט ההדגמה הראשון של תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית המרכזית "טכנולוגיית אחסון אנרגיה בסוללות נתרן-יון ל-100 מגה-וואט-שעה", בגודל מותקן של 2.5 מגה-וואט/10 מגה-וואט-שעה.

תחנת הכוח הושקעה ונבנתה על ידי חברת גואנגשי פאוור גריד של סאות'רן פאוור גריד, והיקף שלב זה הוא 10 מגה-וואט-שעה. היקף הפרויקט הכולל יגיע ל-100 מגה-וואט-שעה, ויכול לייצר 73 מיליון מעלות של חשמל נקי מדי שנה, ובכך להפחית בהתאמה את פליטות הפחמן הדו-חמצני ב-50,000 טון, ולענות על צורכי החשמל של 35,000 משתמשים פרטיים.

בהשוואה לאחסון אנרגיה של סוללות ליתיום-יון, לאחסון אנרגיה של סוללות נתרן-יון "האחים" יש יתרונות ברורים, קל להפקה, עלות נמוכה, ביצועים טובים יותר בטמפרטורות נמוכות, ובאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול. "אחסון אנרגיה של סוללות נתרן-יון בשלבי הפיתוח, ניתן להפחית את עלות העלות ב-20% עד 30%, תחת ההנחה של שיפור מלא של מבנה ותהליך הסוללה, שיפור שיעור הניצול של החומרים ומחזור החיים, וניתן לחקור את עלות החשמל עד ל-0.2 יואן / קוט"ש, נועד לקדם את היישום הכלכלי של סוג חדש של אחסון בכיוון טכנולוגי חשוב", אמר צ'ן מאן, סגן מזכ"ל הוועדה הטכנית הלאומית לאגירת אנרגיה חשמלית ומומחה טכני ברמה אסטרטגית של רשת החשמל הדרומית.

למרות שעבודתה של סין במחקר ופיתוח, ייצור, סטנדרטיזציה, קידום שוק ויישום של מוצרי סוללות נתרן-יון נמצאת בעיצומה, אין תקדים בינלאומי ליישום טכנולוגיית סוללות נתרן-יון בתחנות כוח לאגירת אנרגיה בעלות קיבולת גדולה.

בנובמבר 2022, חברת החשמל גואנגשי, בשיתוף פעולה עם חברת אחסון האנרגיה של דרום רשת, המכון לפיזיקה של האקדמיה הסינית למדעים, חברת טכנולוגיית נתרן Zhongkehai בע"מ ויחידות אחרות בצוות הפרויקט, השיקה רשמית את תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית המרכזית בנושא "טכנולוגיית שילוב מערכות אחסון אנרגיה של סוללות נתרן-יון ב-100 מגה-וואט-שעה והדגמת יישומים" לביצוע המשימה. "אנו מתמקדים בהכנת קנה מידה של ליבה חשמלית בעלת ביצועים גבוהים, שילוב מערכות ומניעה ובקרה של בטיחות וטכנולוגיות מפתח אחרות לביצוע מחקר, תוך הקמת זכויות קניין רוחני עצמאיות של טכנולוגיית הכנת וטכנולוגיית שילוב מערכות של סוללות נתרן-יון", הציג גאו ליק, סגן מנהל מחלקת החדשנות של חברת החשמל של דרום סין רשת גואנגשי.

תא הסוללה בעל הקיבולת הגבוהה הוא היחידה הבסיסית של כל מערכת אגירת האנרגיה של סוללות נתרן-יון. לאחר שנה וחצי של מחקר, צוות הפרויקט פיתח את סוללת אגירת האנרגיה הראשונה בעולם, בעלת טווח חיים ארוך טווח, אזור טמפרטורה רחב ובטיחות גבוהה, בקיבולת 210Ah. "מבחינת ביצועים, לסוללת נתרן-יון מסוגנו יש יתרונות של אזור טמפרטורת עבודה רחב, טעינה מהירה וריבוי טוב, וניתן לטעון אותה עד 90% תוך 12 דקות", אמר הו יונגשנג, חוקר במכון לפיזיקה, האקדמיה הסינית למדעים.

כמשתתפים הטכניים העיקריים בפרויקט, מכון המחקר לאגירת אנרגיה של חברת אחסון האנרגיה SouthGrid, המתמחה בשילוב מערכות אחסון אנרגיה של סוללות ליתיום ובקרה ובקרה בטיחותית בתחום, בעל ניסיון מחקרי עשיר. הוא מבצע את תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית המרכזית "יישום טכנולוגיית בטיחות במחזור החיים של מערכת אחסון אנרגיה של סוללות ליתיום-יון". "למרות שעקרונות התגובה של סוללות נתרן וליתיום דומים, פיתוח מערכת אחסון אנרגיה שלמה המשלבת את מאפייני הטעינה והפריקה של סוללות נתרן דורש התגברות על אתגרים חדשים רבים", אמר לי יונגצ'י, מומחה טכני מחברת אחסון האנרגיה SouthGrid, בהתרגשות.

 אם ניקח לדוגמה את שילוב המערכת, צוות הפרויקט מאמץ באופן חדשני ארכיטקטורת אחסון אנרגיה מבוזרת המבוססת על המתח הגבוה של סוללות נתרן-יון, והמערכת כולה משלבת 88 ממירים מודולריים, ומממשת "התאמה של אחד לאחד" עם אשכולות הסוללות, בעוד שהארכיטקטורה המבוזרת המסורתית של מערכת אחסון אנרגיה ליתיום-יון צריכה לשלב רק יותר מ-40 ממירים. המטרה המיידית של הכפלת מספר הממירים היא להגדיל את זמינות הקיבולת ואת יעילות המרת האנרגיה. יעילות המרת האנרגיה הכוללת של מערכת אחסון אנרגיה זו של סוללות נתרן היא יותר מ-92%, בעוד שסוללות ליתיום הן בדרך כלל פחות מ-90%, מה שצפוי להשלים ולהחליף ביעילות סוללות ליתיום, ולהיות מיושם באחסון אנרגיה אלקטרוכימי בקנה מידה גדול, כלי רכב חשמליים, מכונות בנייה ותחומים אחרים.

באשר למניעה ובקרה של בטיחות, הצוות פיתח אסטרטגיית ניהול תרמי עבור מערכת קירור הנוזלים, כמו גם סט שלם של טכנולוגיות למניעה ובקרת אש עבור מערכת אחסון אנרגיה של סוללות נתרן-יון, כגון מחסום תרמי ברמת המודול וכיבוי אש יעיל במיוחד.

הפרש הטמפרטורה בין יותר מ-22,000 תאי סוללת נתרן במערכת כולה נשלט עד לטווח של 3 מעלות צלזיוס. השימוש הן בפיזור חום והן במחסום בורחת תרמית.שמיכת אירוג'ל מסיבי זכוכיתכחומר מחסום תרמי בין הליבה החשמלית, זמן התפשטות הבריחה התרמית של מונומר הסוללה מ-30 דקות לשעתיים, הוארך עד פי 4, מה שמשפר מאוד את בטיחות מודול הסוללה.

הצוות פיתח טכנולוגיית כיבוי אש, קירור ומניעת הצתה מחדש באמצעות חנקן נוזלי, המסוגלת לכבות את שריפת הסוללה הראשונית תוך 5 שניות, ולעבוד 24 שעות ללא הצתה מחדש ופיצוץ. "טכנולוגיית אחסון האנרגיה הנוכחית של ליתיום ונתרן מקדמת שיפור ברור של המאפיינים הדדיים. סט זה של מחקר וטכנולוגיית כיבוי אש, קירור ומניעת הצתה מחדש באמצעות חנקן נוזלי, וטכנולוגיית כיבוי אש, קירור ומניעת הצתה מחדש יעילה, באמצעות יישום מחזור החיים של מערכת אחסון אנרגיה של סוללות ליתיום-יון של טכנולוגיית המרת בטיחות בסנכרון מערכת אחסון אנרגיה של ליתיום ונתרן בפעם הראשונה ביישום הנדסי", אמר ליונגצ'י.

28 בינואר 2024, על ידי האקדמיה הסינית להנדסה, ג'יאנג ג'יאנצ'ון, האקדמיה הסינית למדעים, צ'נג שיג'יה, ג'אנג יואה, סון ג'ינהואה, האקדמיה למדעים של האיחוד האירופי ומומחים נוספים מוועדת ההערכה של פדרציית תעשיית המכונות הסינית, על תוצאות הפרויקט, במטרה לערוך סקירה של ההערכה: הטכנולוגיה הכוללת של "מערכת אחסון אנרגיה מבוססת סוללות נתרן יוני 10 מגה-וואט-שעה עבור תחנות כוח לאגירת אנרגיה חשמלית" שפותחה על ידי צוות הפרויקט נמצאת ברמה הבינלאומית המובילה.

שנגחאי אוריסן טכנולוגיית חומרים חדשה בע"מ
טלפון: 86-18683776368+ (וגם וואטסאפ)
טלפון: 86+08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
כתובת: מספר 398 ניו גרין רואד, טאון שינבאנג, מחוז סונגג'יאנג, שנגחאי