310 likes | 518 Views
Eger, 2007. november 28. Napirend - k ulcsk érdések. Hogy an működik a folyad ék-akkumulátor ? Alapelve és anyagai A VRB Power Systems Inc. bemutatása Méretei: kW- MW és kWh- MW h Áram/szolgáltatás minősége – reakcióidő, meddő energia ‘ Black S tart ’ képesség
E N D
Eger, 2007. november 28.
Napirend - kulcskérdések • Hogyan működik a folyadék-akkumulátor? Alapelve és anyagai • A VRB Power Systems Inc. bemutatása • Méretei:kW-MW és kWh-MWh • Áram/szolgáltatás minősége – reakcióidő, meddő energia • ‘Black Start’ képesség • Forgótartalékképesség • Széláram kiegyensúlyozása energiatárolás által • Környezetvédelmi aggályok? • Különböző demonstrációs projektek
VRB Folyadék Akkumulátor Technológia Töltés: Elektronok áramlanak az akkuba. A protonok ellenáramlása kiegyenlíti a töltést. Kisülés: Protonok visszaáramlanak eredeti állapotukba, az elektronok kiáramlanak az akkuból és kiegyenlítik a töltést.
Épület kialakítása (nagyobb rendszernél) 35m x 60 metres 2 stories
Telephely – Richmond / Vancouver, BC, Canada • NyRt., amely a VRB-ESS (VRB-Energy Storage System)gyártója • Telephely: Vancouver, Canada • 48 dolgozó/képviselő 4 országban • A VRB and Regenesys szabadalmak tulajdonosa / felügyelője világszerte • Cél: megújulók (szél), szigetüzemek, telekommunikáció, áramszolgáltatók (5kW-10MW x 10 óra) • Gyártókapacitás: • 50kW cellakötegek – kb.15MW (300) • 5kW cellakötegek – kb.12.5MW (2,500)
Mi is az a VRB Energy Storage System? • Egy elektrokémiaienergia-tároló rendszer, mely környezeti hőmérsékleten működik • Elve a vanádium különböző ionizált formáinak redukcióján és oxidációján alapul • Egy folyadék-akkumulátor, mely egyetlen eleme a vanádium – így keresztszennyeződés nem léphet fel • Az elektrolit sosem használódik el – magas maradványérték • Az energiát (elektromosságot) folyékony formában végtelenül lehet tárolni – nagyon alacsony az önkisülése • Reverzibilis tüzelőanyag cella – egyazon anyag (vanádium) oxidációja és redukciója • Mélyciklusok (20 to 80%) száma >15,000 • Azonnali energiavisszanyerés (< 1ms) • Az akku olyan gyorsan tölthető, mint ahogy kisül (1:1) • A teljesítmény és tárolt energia mennyisége külön meghatározható • Nagyon alacsony karbantartási igény
Töltés Kisülés Hogyan működik a VRB-ESS ? A vanádium különböző ionizált formáinak redukcióján és oxidációján alapul. Kénsavban oldva a vanádium mind e--leadóként, mind e--felvevőként működik Töltés közben az egyenáram e--okat továbbít az akkunak. Ezen e--okat a vanádium elektronfelhője fogadja be és tárolja. A többlet-e--ok által a protonok (a sav és víz hidrogénatomjai) átáramlanak a membránon az alacsonyabb feszültség felé. Kisüléskor a protonok visszaáramlanak a membránon. A protonok mozgása csekély töltésváltozást okoz, mely a vanádium többletelektronjainak mozgása egyenlít ki. Az elektronok ezen áramlása az akku egyenáram-leadása. Redukció folyamata Oxidáció folyamata V 3+ + e- V 2+ V 4+ V 5+ + e - V 5+ + e - V 4+ V 2+ V 3+ + e-
Mi is a Vanádium? A Vanádium a periódusos rendszer 23. eleme A vanádium egy ezüstös átmeneti fém, normál állapotban 23 protonja és elektronja, ill. 28 neutronja van. Atommag A Vanádium az egész világon megtalálható ásványi formában, pl. olajmezőkön vagy finomítók és szénégetők pernyéjében. Elsősorban adalékként használják vashoz, acélhoz vagy titániumhoz, hogy szilárdabbá, tartósabbá tegye őket. Hiveld Steel és a Vanadium of South Africa a világ legnagyobb Vanádium-előállítói és a VRB stratégiai partnerei a beszerzésben.
Működési Paraméterek • Hőmérséklet tartomány: 0ºC - 40ºC (nincs fagyveszély) • Elektrolit koncentráció:1.6 - 2.4 mol/liter • Kénsavkoncentráció: 2 - 4 mol/l (ólomsavas akkuk 30%-a) • Electrolit veszélyességi besorolása: EEC 8, 6.1 • Reakcióidő <1ms • Fajsúly: 1.36 -1.47kg/liter • Energiasűrűség: 16 - 30Wh/kg
A VRB technológia jelenlegi helyzete • Jelenlegi fókusz: vanádium-alapú VRB ESS • 5kW-10MW - 12 óra időtartamig • Méretezhető különböző alkalmazásokra • Teljesítmény: 5kW-osvagy 50kW-osegységekből • Tárolt energia: elektrolit hozzáadásával • Egész világra kiterjedő szabadalmak* • Erős portfolióa Pinnacle /Sumitomo megszerzéséből * Excl. Ausztrália.
A VRB-ESS™ technológiai előnyei • 70% feletti hatásfok – nagyobb berendezéseknél • Alacsony önkisülése miatt töltött állapotban marad, gyakorlatilag végtelenül • Tárolt energia-mennyiség könnyen növelhető elektrolit hozzáadásával • Ha keverednek is az elektrolitok, ez nem vezet keresztszennyezéshez • Működéséhez nem kell operátor, karbantartási költségei nagyon alacsonyak ($0.003/kWh) • Környezeti/alacsony működési hőmérséklet • >13,000 mélyciklus, mielőtt a membránt cserélni kellene • Integrált, kifinomult, multi-kvadráns, gyorsreagálású PCS (vezérlőrendszer) folyamatosan gondoskodik meddő energiáról (VAR)
Környezeti előnyök • Nincsenek nehézfémek (mint pl. ólom, nikkel, cink, kadmium) • Nincsenek halogének (Kyotoi Egyezmény) • Az ólom-savas akkumulátorokhoz viszonyítva, a főbb környezetkárosító komponensek (CO2, SO2, CO, CH4, NOx) kibocsátása 7-25%-a azoknak a termék élettartama alatt • Ezt a rendszert nagyon gyorsan fel lehet tölteni, az ólom-savas akkumulátorok feltöltési idejének töredéke alatt. Az 1:1-es feltöltés/mélykisütési arány ideális a szélerőműves alkalmazásokhoz • A VRB-ESS™ -ben alkalmazott elektrolitek élettartama végtelen - nincsenek hulladékkezelési problémák - teljes mértékben újrahasználható A Zöld Akkumulátor
Szélenergia stabilizálása VRB-ESS alkalmazásával (1). Sum of Generator Outputs No. 1~No. nGen G (3).Target output G + G (1).Gen output 1/(1+Ts) (2).Battery output - G (3).Target output (2).Battery output T: Time constant value Battery [kW] (1). Sum of generators output (2).Battery is charging (3).Target output (T=short) (3).Target output (T=large) (2).Battery is discharging Time [s]
8:00:00 10:00:00 16:00:00 12:00:00 14:00:00 J-Power: szélerőmű-teljesítmény napi kisimítása • A VRB-ESS (kék) folyamatosan működik a szélpark termelésének (zöld) kisimítására • A szélpark névleges teljesítményének 20%-a már jelentős kisimulást eredményez a szélpark+akkumulátor összteljesítményét (piros) tekintve • A VRB-ESS egész nap ‘intelligensen’ töltődik, az 50%-os SOC-t fenntartva
Naponta 600 ciklus egy 6MW-os szélerőműparknál Semmilyen más technológia nem tudja ezt gazdaságosan vagy technikailag megoldani
Piaci szegmensek – a VRB-ESS™ előnyei • Kisimított teljesítmény • Hálózati stabilitás • Magasabb bevételek az áramátadásból • A kiesett szél hasznosítása • Jelentős üzemanyag/károsanyag csökkenés • Csökkent karbantartási költségek • Lehetővé teszi a szél/napenergiákkal való párosítást • 3-4 éves megtérülés / ROI kb. 30% • Jelentősen hosszabb élettartam (> 10 év) • Alacsony karbantartási költségek • Mélykisütési képesség • Legkisebb környezeti hatás • Csúcsidő-levágás • Terheltség kiegyenlítése • Infrastruktúra hatékonyabb használata • Tőkeberuházás felfüggesztése
Az energiatárolás felvevőpiacai • Energia- és áramárak dinamikusan emelkednek • Újabb és újabb piacoknak lesz gazdaságos alternatíva, egyre gyorsabban CAPEX Customer Willingness to pay to achieve acceptable returns in $/kWh $500 million / y Current VRB Cost Range – decreasing on volume RAPS – Wind / Diesel $1 billion / y Renewable Telco $1 billion / y T&D Deferral Load Leveling $1 billion / y Arbitrage $2 billion / y $ billions / y Utility or Cooperative Commercial or end user markets
VRB-ESS jelentős költségcsökkentése a gyártott darabszám növekedésével Projected VRB-ESS Cost at Various Manufacturing Volumes (as % of 2006 Cost) 100% 100% 89% 90% 80% 69% 70% 60% Total System Cost 50% 40% 30% 20% 10% 0% Current (2006) 10 MW 100 MW Cumulative Manufactured Volume PCS and Controls Balance of Plant Cell Stacks Electrolyte
Bizonyított technológia – VRB Power • Castle Valley, Utah: 250 kW x 8 óra VRB-ESS PacifiCorp. Projekt • 3 év sikeres működtetés • US$4M tőkebefektetés alternatívája • Csúcsidő-levágás – megtérülése 3-4 év
Bizonyított technológia – Pinnacle VRB • King Island, Ausztrália: 250 kW x 4 óra VRB-ESS szél-dízel szigetüzem • 4 éves megtérülés a csökkentett üzemanyag- és karbantartási költségekből • Károsanyag-kibocsátás 46%-kal csökkent
Bizonyított technológia - Sumitomo • Sapporo, Japán: 4 MW x 1.5 óra VRB-ESS szélerőműpark alkalmazás • Japánban több hasonló berendezés is létezik
Bizonyított technológia –SorneHill, Írország – 32MW szélerőműpark VRB telep
A VRB-ESS műszaki előnyei a telekommunikációs és a napelemes piacokon • 5 – 15kW • Nem kell újra és újra feltölteni • Hosszú élettartam (> 10 év) – elektrolit nem használódik el • Magas hatásfok (kb. 80%) • Nem csökken a hatásfok a mélyciklusoktól • Alacsony karbantartási igény • Mindig üzemkész – nincs szükség áthidaló áramra – SOC-tmindig tudjuk • Hosszú időtartamú tárolás nem függ az áramellátástól – méretezhető 12 óráig • Zárt kör, nincs emisszió – nincsenek hulladékproblémák • Nincs gyúlékony anyag
VRB ESS – UPS (szünetmentes)piac • 12métereskonténerben • South Carolina Air National Guard radar rendszere – 30kW x 2 óra = 60kWh • Mobiltelefon-antenna telepeknél 12 órás backup (tartalék) is szükséges (biztonsági és katasztrófa-helyreállítási okokból)
Sales / Customers • Tapbury Management – 1.5MW x 8hr VRB-ESS for Irish wind farm • PacifiCorp – 250kW x 8hr VRB-ESS (3 years of successful operation) • Pinnacle - 1MWH and 3 x 10kWh VRB-ESS for RAPS applications in Australia • Magnetek – Letter of Intent for Eighty, 5kW VRB-ESS systems • Risø – 15kW x 8hr (120kWh) VRB-ESS, Danish wind applications • Eskom – 10kWh VRB-ESS, back-up for substation of major South African utility • Solon AG – 10kWh VRB-ESS, solar applications in Germany • University of Alaska – 10kWh VRB-ESS, assessment in RAPS applications • South Carolina Air National Guard – 30 / 60 kW x 2hr VRB-ESS, back-up power • National Research Council Of Canada – 10kWh VRB-ESS, RAPS • Strategic order focus – repeat orders, high profile, local market acceptance • Strong order pipeline
Köszönjük figyelmüket és várjuk kérdéseiket ! Eger, 2007. november 28.