Batería de flujo redox para energía solar fotovoltaica

- Nov 15, 2020-

Fuente: epfl.ch


Las baterías de flujo redox (RFB) son baterías recargables, que generalmente se basan en dos electrolitos líquidos. Estos electrolitos contienen especies redox en forma de sales disueltas, que transportan la carga eléctrica. Un RFB está compuesto por una celda (o pila) electroquímica central y por dos tanques de almacenamiento, cada uno de los cuales contiene uno de los electrolitos. Durante el funcionamiento de la batería, los electrolitos se dirigen desde los tanques de almacenamiento a la celda electroquímica, donde se producen los intercambios de electrones y luego regresan al tanque de almacenamiento. Como tal, la batería se carga o descarga progresivamente mientras se convierten los electrolitos.


Se pueden usar diferentes sales como especies activas redox en los electrolitos, cuya naturaleza puede variar enormemente desde una base metálica a una orgánica. Además, teóricamente es posible ensamblar cualquiera de los pares redox positivos con cualquiera de los negativos y esto da como resultado una gran variedad de químicas RFB. Uno de los primeros desarrollados fue el Fe / Cr RFB, estudiado en la NASA en la década de 1970. Sin embargo, el RFB más común y más avanzado en la actualidad es el denominado RFB "totalmente vanadio" (o VRFB). En esta batería, se usa el mismo metal, vanadio, en cada electrolito. Su principio de funcionamiento se explica bien en la película de Youtube a continuación.



Una de las principales ventajas de estas baterías en particular, en comparación con otras, es que tienen una capacidad de energía que es independiente de su potencia de salida. Esta importante diferencia es consecuencia directa de su naturaleza líquida. De hecho, mientras que el tamaño y el número de celdas dictan la potencia de salida, el tamaño de los tanques de electrolitos, es decir, el volumen de los electrolitos, determina la capacidad energética de la batería. Este desacoplamiento permite una gama más amplia de aplicaciones. Además, son intrínsecamente más seguras que otras baterías y tienen una larga vida útil, sin requerir mucho mantenimiento. Su principal desventaja es su densidad de energía relativamente baja, lo que significa que ocupan un volumen bastante grande.


Los RFB ahora están disponibles comercialmente, por ejemplo, a través de los siguientes proveedores:

  1. Gildemeister - Cellstrom(todo-vanadio)

  2. Redflow(bromuro de zinc)

  3. ViZn(zinc-hierro)

  4. Imergy(todo-vanadio)

  5. Tecnologías UniEnergy(todo-vanadio)

  6. Poder de Rongke(todo-vanadio)


Debido a su versatilidad, los RFB se pueden utilizar para una amplia gama de aplicaciones. En particular, se pueden implementar de forma complementaria a un parque fotovoltaico o una turbina eólica. De hecho, son muy adecuados para amortiguar las fluctuaciones de energía renovable, ya que una carga o descarga intermitente no afecta significativamente la vida útil de la batería y el tiempo de respuesta de los RFB es corto (generalmente menos de 1 s). Los RFB también pueden integrarse en la red de microrredes, donde desempeñan el mismo papel de almacenar el exceso de producción y suministrar energía cuando el consumo es superior a la producción. Los RFB también se han instalado como sistemas de respaldo (o UPS), o en áreas remotas para estaciones de telecomunicaciones, por ejemplo.

Baterías de flujo redox en números:


Característica

Valor

Rango de potencia [kW]

10 – 10,000

Rango de capacidad [kWh]

10 – 50,000

Duración [años / # de ciclos]

10 – 15 / 10,000 – 15,000

Densidad de energía volumétrica [Wh / L]

35

Voltaje de celda [V]

1 – 2.5

Tiempo de carga / descarga [h]

1 – 10

Eficiencia energética [%]

70 – 80