Niedawno w Nanning w prowincji Guangxi uruchomiono pierwszą w Chinach elektrownię o dużej pojemności, wykorzystującą akumulatory sodowo-jonowe – Volin. Jest to projekt demonstracyjny pierwszego etapu krajowego kluczowego programu badawczo-rozwojowego „Technologia magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych o mocy 100 megawatogodzin”, o mocy zainstalowanej 2,5 megawata/10 megawatogodzin.
Elektrownia jest inwestycją i budową spółki Guangxi Power Grid Company należącej do Southern Power Grid, a skala tego etapu wynosi 10 MWh. Całkowita skala projektu osiągnie 100 MWh, co pozwoli na generowanie 73 milionów stopni czystej energii elektrycznej rocznie. Elektrownia jest inwestycją i budową spółki Guangxi Power Grid Company należącej do Southern Power Grid, a skala tego etapu wynosi 10 MWh. Całkowita skala projektu osiągnie 100 MWh, co pozwoli na generowanie 73 milionów stopni czystej energii elektrycznej rocznie, co pozwoli na redukcję emisji dwutlenku węgla o 50 000 ton i zaspokojenie zapotrzebowania na energię elektryczną 35 000 odbiorców indywidualnych.
W porównaniu z magazynowaniem energii w akumulatorach litowo-jonowych, „bracia” – akumulatory sodowo-jonowe – charakteryzują się rezerwami surowców, łatwością wydobycia, niskim kosztem i lepszą wydajnością w niskich temperaturach. Magazynowanie energii na dużą skalę ma oczywiste zalety. „Magazynowanie energii w akumulatorach sodowo-jonowych na etapie rozwoju pozwala na redukcję kosztów o 20–30%, pod warunkiem pełnej poprawy konstrukcji i procesu produkcji akumulatora, poprawy wskaźnika wykorzystania materiałów i wydłużenia cyklu życia. Koszt energii elektrycznej można obniżyć do 0,2 juana/kWh. Ma to na celu promowanie ekonomicznego zastosowania nowego typu magazynowania energii, co stanowi ważny kierunek rozwoju technologicznego” – powiedział Chen Man, zastępca sekretarza generalnego Krajowego Komitetu Technicznego ds. Magazynowania Energii Elektrycznej i strategiczny ekspert techniczny Southern Power Grid.
Chociaż w Chinach trwają intensywne prace badawczo-rozwojowe, produkcyjne, standaryzacyjne, promocyjne na rynku i wdrażające produkty akumulatorów sodowo-jonowych, nie ma międzynarodowego precedensu w stosowaniu technologii akumulatorów sodowo-jonowych w elektrowniach o dużej pojemności.
W listopadzie 2022 roku firma Guangxi Power Grid Company, we współpracy z South Grid Energy Storage Company, Instytutem Fizyki Chińskiej Akademii Nauk, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. i innymi jednostkami zespołu projektowego, oficjalnie zainaugurowała krajowy program kluczowych badań i rozwoju, podtemat projektu „Integracja technologii i demonstracja zastosowań systemu magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych o pojemności 100 megawatogodzin”. „Koncentrujemy się na przygotowaniu wysokowydajnych rdzeni elektrycznych, integracji systemów oraz zapobieganiu zagrożeniom i kontroli bezpieczeństwa, a także innych kluczowych technologiach, aby prowadzić badania, utworzone z niezależnymi prawami własności intelektualnej do technologii przygotowania akumulatorów sodowo-jonowych i integracji systemów” – powiedział Gao Lik, kierownik projektu, South China Grid Guangxi Grid Company, zastępca dyrektora Departamentu Innowacji.
Ogniwo akumulatora o dużej pojemności stanowi podstawowy element całego systemu magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych. Po półtora roku badań zespół projektowy opracował pierwszy na świecie akumulator sodowo-jonowy o pojemności 210 Ah, charakteryzujący się długą żywotnością, szerokim zakresem temperatur pracy i wysokim poziomem bezpieczeństwa. „Z punktu widzenia wydajności, nasz akumulator sodowo-jonowy charakteryzuje się szerokim zakresem temperatur pracy, szybkim ładowaniem i dużą wielokrotnością ładowania, a także możliwością naładowania do 90% w 12 minut” – powiedział Hu Yongsheng, badacz z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk.
Jako główny uczestnik techniczny projektu, Instytut Badawczy ds. Magazynowania Energii SouthGrid Energy Storage Company, zajmujący się integracją systemów magazynowania energii w akumulatorach litowych oraz zapobieganiem i kontrolą bezpieczeństwa, posiada bogate doświadczenie badawcze i realizuje kluczowy krajowy program badawczo-rozwojowy „Zastosowanie technologii bezpieczeństwa w cyklu życia systemów magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych”. „Chociaż zasady reakcji akumulatorów sodowych i litowych są podobne, opracowanie kompletnego systemu magazynowania energii, który łączy w sobie właściwości ładowania i rozładowywania akumulatorów sodowych, wymaga pokonania wielu nowych wyzwań” – powiedział Li Yongqi, ekspert techniczny z SouthGrid Energy Storage Company, z entuzjazmem.
Biorąc za przykład integrację systemu, zespół projektowy innowacyjnie przyjął rozproszoną architekturę magazynowania energii opartą na wysokim napięciu baterii sodowo-jonowych. Cały system integruje 88 modułowych konwerterów, realizując „korespondencję jeden do jednego” z klastrami baterii. Tradycyjna rozproszona architektura systemu magazynowania energii litowo-jonowej wymaga integracji jedynie ponad 40 konwerterów. Bezpośrednim celem podwojenia liczby konwerterów jest zwiększenie dostępności mocy i sprawności konwersji energii. Całkowita sprawność konwersji energii tego systemu magazynowania energii opartego na bateriach sodowych wynosi ponad 92%, podczas gdy w przypadku baterii litowych jest ona zazwyczaj niższa niż 90%. Oczekuje się, że będzie to uzupełnienie i efektywne zastąpienie baterii litowych, a także zastosowanie w elektrochemicznym magazynowaniu energii na dużą skalę, pojazdach elektrycznych, maszynach budowlanych i innych dziedzinach.
Jeśli chodzi o zapobieganie zagrożeniom i kontrolę bezpieczeństwa, zespół opracował strategię zarządzania ciepłem dla układu chłodzenia cieczą, a także kompletny zestaw technologii zapobiegania pożarom i kontroli dla systemu magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych, takich jak bariera termiczna na poziomie modułu i wysoce skuteczne gaszenie pożaru.
Różnica temperatur między ponad 22 000 ogniwami baterii sodowej w całym systemie jest kontrolowana z dokładnością do 3 stopni Celsjusza. Zastosowanie rozpraszania ciepła i bariery termicznejkoc z aerożelu z włókna szklanegojako materiał stanowiący barierę termiczną pomiędzy rdzeniem elektrycznym, czas rozprzestrzeniania się ciepła monomeru akumulatora wydłuża się z 30 minut do 2 godzin, wydłużając się czterokrotnie, znacznie poprawiając bezpieczeństwo modułu akumulatora.
Zespół opracował technologię gaszenia pożaru, chłodzenia i zapobiegania ponownemu zapłonowi ciekłym azotem, która pozwala ugasić pożar akumulatora w ciągu 5 sekund, zapewniając 24 godziny bez ponownego zapłonu i eksplozji. „Obecna technologia magazynowania energii litowo-sodowej sprzyja wzajemnej poprawie właściwości. Badania nad systemami magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych i praktyczna technologia gaszenia pożaru, chłodzenia i zapobiegania ponownemu zapłonowi ciekłym azotem, w cyklu życia systemu magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych, po raz pierwszy w historii inżynierii, obejmują konwersję technologii bezpieczeństwa w systemie magazynowania energii litowo-sodowej” – powiedział LiYongQi.
28 stycznia 2024 r. przez Jiang Jianchun, akademika Chińskiej Akademii Inżynierii, Cheng Shijie, Zhang Yue, Sun Jinhua, akademika Akademii Nauk Unii Europejskiej oraz innych ekspertów Komitetu Oceniającego Federacji Przemysłu Maszynowego Chin w sprawie wyników projektu w celu dokonania przeglądu oceny: ogólna technologia „Systemu magazynowania energii w akumulatorach sodowo-jonowych o pojemności 10 MWh dla elektrowni magazynujących energię elektryczną” opracowana przez zespół projektowy jest na wiodącym poziomie międzynarodowym.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (również WhatsApp)
Telefon: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 New Green Road, Xinbang Town, dzielnica Songjiang, Szanghaj
Czas publikacji: 23-05-2024