Onlangs is in China de eerste grootschalige energiecentrale met natriumionbatterijen in gebruik genomen: de Volin-energiecentrale in Nanning, Guangxi. Dit is een demonstratieproject in de eerste fase van het nationale sleutelonderzoeksprogramma "100 megawattuur natriumionbatterij-energieopslagtechnologie", met een geïnstalleerd vermogen van 2,5 megawatt/10 megawattuur.
De energiecentrale wordt gebouwd en gefinancierd door Guangxi Power Grid Company, onderdeel van Southern Power Grid, en heeft een capaciteit van 10 MWh. De totale capaciteit van het project zal 100 MWh bedragen, waarmee jaarlijks 73 miljoen kWh aan schone elektriciteit kan worden opgewekt. Dit zal de CO2-uitstoot met 50.000 ton verminderen en voorzien in de elektriciteitsbehoefte van 35.000 huishoudens.
Vergeleken met lithium-ionbatterijen heeft natrium-ionbatterijen, dankzij de ruime beschikbaarheid van grondstoffen, de lage kosten en de betere prestaties bij lage temperaturen, duidelijke voordelen voor grootschalige energieopslag. "In de ontwikkelingsfase van natrium-ionbatterijen kunnen de kosten met 20% tot 30% worden verlaagd, mits de batterijstructuur en het productieproces volledig worden verbeterd, de materiaalbenutting en de levensduur worden verlengd. De elektriciteitskosten kunnen dan zelfs dalen tot 0,2 yuan/kWh. Dit is een belangrijke technologische ontwikkeling die de economische toepasbaarheid van dit nieuwe type energieopslag bevordert", aldus Chen Man, vice-secretaris-generaal van het Nationaal Technisch Comité voor Energieopslag en strategisch technisch expert van Southern Power Grid.
Hoewel China volop bezig is met onderzoek en ontwikkeling, productie, standaardisatie, marktpromotie en toepassing van natrium-ionbatterijen, bestaat er geen internationaal precedent voor de toepassing van natrium-ionbatterijtechnologie in grootschalige energiecentrales.
In november 2022 lanceerde Guangxi Power Grid Company, in samenwerking met South Grid Energy Storage Company, het Instituut voor Fysica van de Chinese Academie van Wetenschappen, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. en andere projectteams, officieel het nationale sleutelonderzoeksprogramma voor onderzoek en ontwikkeling, met als subthema "Demonstratie van integratietechnologie en toepassing van een 100 megawattuur natrium-ionbatterij-energieopslagsysteem". "We richten ons op de voorbereiding van hoogwaardige elektrische kernen op schaal, systeemintegratie en veiligheidspreventie en -controle, en andere sleuteltechnologieën, en ontwikkelen onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten voor de voorbereiding en systeemintegratietechnologie van natrium-ionbatterijen", aldus Gao Lik, adjunct-directeur Innovatie van South China Grid Guangxi Grid Company en projectleider.
De batterijcel met hoge capaciteit is de basiseenheid van het gehele natrium-ion-energieopslagsysteem. Na anderhalf jaar onderzoek heeft het projectteam 's werelds eerste duurzame, breed werkende en zeer veilige 210Ah natrium-ion-energieopslagbatterij ontwikkeld. "Qua prestaties heeft onze natrium-ion-batterij de voordelen van een breed werktemperatuurbereik, snel opladen en een goede veelzijdigheid, en kan in 12 minuten tot 90% worden opgeladen", aldus Hu Yongsheng, onderzoeker bij het Instituut voor Fysica van de Chinese Academie van Wetenschappen.
Als belangrijkste technische deelnemer aan het project beschikt het SouthGrid Energy Storage Company Energy Storage Research Institute over een schat aan onderzoekservaring op het gebied van de integratie van lithiumbatterij-energieopslagsystemen en de preventie en beheersing van veiligheidsrisico's. Het instituut voert het nationale sleutelonderzoeksprogramma "Levenscyclustoepassing van veiligheidstechnologie voor lithium-ion-energieopslagsystemen" uit. "Hoewel de reactieprincipes van natrium- en lithiumbatterijen vergelijkbaar zijn, vereist de ontwikkeling van een compleet energieopslagsysteem dat de laad- en ontlaadeigenschappen van natriumbatterijen combineert, het overwinnen van vele nieuwe uitdagingen", aldus Li Yongqi, technisch expert van SouthGrid Energy Storage Company, vol emotie.
Neem bijvoorbeeld de systeemintegratie: het projectteam heeft op innovatieve wijze een gedistribueerde energieopslagarchitectuur toegepast, gebaseerd op de hoge spanning van natrium-ionbatterijen. Het hele systeem integreert 88 modulaire converters, waardoor een "één-op-één-correspondentie" met de batterijclusters wordt gerealiseerd. Ter vergelijking: de traditionele gedistribueerde architectuur van lithium-ion-energieopslagsystemen vereist meer dan 40 converters. Het directe doel van het verdubbelen van het aantal converters is het verhogen van de beschikbare capaciteit en de energieomzettingsrendement. Het algehele energieomzettingsrendement van dit natriumbatterij-energieopslagsysteem is meer dan 92%, terwijl dat van lithiumbatterijen doorgaans minder dan 90% is. Dit systeem zal naar verwachting een aanvulling vormen op lithiumbatterijen en deze effectief vervangen, en kan worden toegepast in grootschalige elektrochemische energieopslag, elektrische voertuigen, bouwmachines en andere sectoren.
Wat betreft veiligheidspreventie en -beheersing heeft het team een strategie voor thermisch beheer ontwikkeld voor het vloeistofkoelsysteem, evenals een complete set brandpreventie- en -beheersingstechnologieën voor het natrium-ion-batterij-energieopslagsysteem, zoals een thermische barrière op module-niveau en een zeer efficiënt brandblussysteem.
Het temperatuurverschil tussen de meer dan 22.000 natriumbatterijcellen in het hele systeem wordt binnen 3 graden Celsius gehouden. Dit wordt bereikt door zowel warmteafvoer als een thermische doorslagbarrière te gebruiken.glasvezel aerogel dekenDoor als thermische barrière tussen de elektrische kern te fungeren, wordt de tijd die nodig is voor het doorslaan van de thermische werking van het batterijmonomeer verlengd van 30 minuten naar 2 uur, een verviervoudiging, waardoor de veiligheid van de batterijmodule aanzienlijk wordt verbeterd.
Het team ontwikkelde een efficiënte brandblus-, koel- en anti-herontstekingstechnologie met vloeibare stikstof, waarmee een beginnende batterijbrand binnen 5 seconden kan worden geblust en die 24 uur lang bestand is tegen herontsteking en explosie. "De huidige lithium- en natrium-energieopslagtechnologieën versterken elkaars eigenschappen aanzienlijk. Deze combinatie van onderzoek naar en praktische toepassing van de efficiënte brandblus-, koel- en anti-herontstekingstechnologie met vloeibare stikstof in een natrium-ion-energieopslagsysteem, is een primeur voor de praktische toepassing van deze technologie in een lithium-natrium-energieopslagsysteem gedurende de gehele levenscyclus", aldus LiYongQi.
Op 28 januari 2024 heeft de beoordelingscommissie van de Chinese Federatie van Machinebouw, bestaande uit Jiang Jianchun (academici van de Chinese Academie van Ingenieurswetenschappen), Cheng Shijie (academici van de Chinese Academie van Wetenschappen), Zhang Yue (academici van de Chinese Academie van Wetenschappen) en Sun Jinhua (academici van de Europese Unie Academie van Wetenschappen), de resultaten van het project beoordeeld. De commissie concludeerde dat de algehele technologie van het door het projectteam ontwikkelde "10 MWh natriumionbatterij-energieopslagsysteem voor elektriciteitscentrales" van internationaal toonaangevend niveau is.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ook WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 New Green Road, Xinbang Town, Songjiang District, Shanghai
Geplaatst op: 23 mei 2024