Vanadium Redox Flow Batterijen

Vanadium Chrysoberyl

Flow batterijen of accu’s zijn accu’s waarbij het reservoir met het electroliet  vele malen groter is gemaakt, en het derhalve met een pomp langs de gebruikelijke electroden wordt gevoerd. Deze uitbreiding van het electroliet kan alleen als daarin ook de energie wordt opgeslagen (en niet bv. in een laag rond de electroden). Er zijn vele typen flow batterijen, en elk heeft zijn voor en nadelen.

1984

Flow batterijen maken het mogelijk om overvloedige energie die bijvoorbeeld door zonnepanelen of een windmolen wordt geproduceerd op te slaan en terug te leveren als de panelen en molens niet zo hard produceren. Hierdoor is een van de grootste problemen met veel alternatieve energiebronnen (behalve golf en geothermische energie) aangepakt. In plaats van een ingewikkeld en duur en onproductief (smart) grid om de pieken en dalen op te vangen, kan men kleine en grotere flow batterijen gebruiken.

Een typische flow battery configuratie 

Vanadium Flow Batterij

We hebben het hier over de Vanadium Flow batterij omdat hier een kans ligt voor Nederland. Dat klinkt misschien wel dramatisch maar na een klein onderzoekje door Greencheck blijkt dat wel degelijk het geval. Er wordt vaak beweert dat er geen oplossing is voor electriciteits opslag, maar flow batterijen zijn dat nu juist. Dan verschuift de klacht naar de kosten van een systeem, en daar is bij Vanadium wel iets aan te doen.

Een 5 kW flow batterij bij een windmolen

De Vanadium Flow Batterij is door NASA ontwikkeld na dat zij een aantal andere typen hadden getest met verschillende electroden. Net als bij een ouderwetse batterij (met koper, zout water en zink) hebben flow batterijen electroden van uiteenlopende metalen (bv. bij de Edison batterij Nikkel en Ijzer). Dit heeft te maken met de zn. Redox reacties, de chemische reacties die een rol spelen. In secundaire dus oplaadbare batterijen wil men die graag omkeerbaar hebben, en redox reacties zijn dat vaak, en dan vaak onderinvloed van een potentiaal. Op die manier kun je een balans tussen twee kanten van een reactie door middel van electriciteit naar een kant duwen, zodat electriciteit wordt afgegeven als de reactie weer naar onkeert (en voila u heeft een batterij).

"The main advantages of the vanadium redox (flow) battery is that it can offer
almost unlimited capacity simply by using larger and larger storage
tanks, it can be left completely discharged for long periods with no ill
effects, it can be recharged simply by replacing the electrolyte if no
power source is available to charge it, and if the electrolytes are
accidentally mixed the battery suffers no permanent damage." (bron)

Omdat NASA aanliep tegen problemen met twee verschillende metalen kozen ze voor Vanadium. Vanadium kan namelijk in beide electroden gebruikt worden, zodat het niet uitmaakt waar het vanadium terecht komt. De reacties zijn wat ingewikkeld en het is misschien voldoende op te merken dat bij een Vanadium flow batterij twee tanks worden gebruikt met daarin Vanadium in verschillende electrische valenties.

Patenten

Waarom nu juist over deze soort flow batteries gepraat. Dat heeft te maken met de beschikbaarheid en toegangkelijkheid voor de nederlandse industrie. Het patent op het Vanadium Flow Batterij systeem is namelijk van 1988, en daarmee verlopen. Zonder royalties kan iedereen het systeem nabouwen. Het bedrijf dat momenteel de markt bezit beweert anders:

"Prudent Energy is the owner, technology developer, manufacturer and systems integrator of ‘Vanadium-only’ flow battery storage solutions."

Nope. Niet waar. De patenten die ze hebben gaan over onbelangrijke zaken als hoe het electrolyt wordt aangemaakt, en hoe het systeem te gebruiken is, niet over de kern van het bedrijf, de technologie van de VRB/VFB. Het is dus heel goed mogelijk voor een technisch bedrijf in Nederland om deze apparaten te gaan maken. Vanadium is niet duur, het systeem bevat wel zwavelzuur (maar is minder zuur dan normale accu’s). De rest is plastic, pompen en een bewakings systeem. Hier stellen we het natuurlijk te simpel voor, maar dat is de uitdaging. Laten we eens iets leren van de Chinezen.

bron. De Wh inschatting is te laag

"The above matrix shows the comparative potential features of vanadium redox, subject the support of the
appropriate control electronics which would allow vanadium redox to compete against some alternative stationary power storage devices. The table shows that subject to adequate capacity tanks vanadium promises to dispense with generator sets even where stand-by equipment should remain in service beyond two hours. In this case the economics could be very favourable with added UPS and alarm-security implications and further system sophistication."

Kosten