Läbivooluelement
Läbivooluelement on erilaadne keemiline vooluallikas, milles redoksreaktsiooni komponendid on salvestatud ioonidena vedelikus. Kõige tuntum on vanaadium-läbivooluelement (patenteeritud 1986. a), milles elektrokeemilist energiat kannavad vanaadiumi ioonid (läbi elemendi negatiivse elektroodi) ja vanaadiumoksiidi ioonid (positiivsel elektroodil); mõlemal juhul on ioonid lahustunud kujul väävelhappes. Ioonlahused, s.o elektrolüüdid paiknevad elemendi juurde kuuluvas kahes tankis. Tankide maht määrab elemendi elektrimahutavuse.
Poorsest grafiidist elektroode ja ühtlasi neid läbivaid elektrolüüdivooge eraldab separaator. Selleks on mikropoorne membraan, mis laseb takistamatult läbi H3O+ ioone, kuid on tõkkeks metalli ioonidele.
Tühjaks saanud elementi on võimalik laadida elektrienergia abil nagu tavalist akut, ent läbivooluelementi laetakse harilikult sel teel, et asendatakse töötanud elektrolüüdid tankides värskete elektrolüüdikogustega. Kasutatud elektrolüüdid muudetakse taas kasutuskõlblikuks eraldi laadimisseadmes. Seega võib läbivooluelementi vaadelda akuna, mille laadimine toimub akust väljaspool. Tühjendamisprotsessi poolest aga on läbivooluelement võrreldav kütuseelemendiga.
Vanaadium-läbivooluelemendi pinge on 1,4 V. Neist elementidest koostatud patarei võimsus võib ulatuda ühest kilovatist mitme megavatini. Energiamuunduse kasutegur on üle 75%. Energiatihedus on keskmiselt 25 Wh lahuse kilogrammi kohta. Et elemendi elektroodid keemilises protsessis ei osale, on vooluallikas küllalt pikaealine: töötsüklite arv vähemalt 10 000. Elektrolüütide struktuur püsib tankides pikka aega muutumatuna ja seega ei toimu ka reservpatareis isetühjenemist. Vanaadiumläbivoolupatareid on peamiselt leidnud kasutamist reservtoiteallikaina, näiteks mobiilside tugijaamades, samuti puhverpatareina tuuleelektrijaamades, tagades elektrivarustuse tuulevaiksel ajal.
Vanaadium-läbivooluelemetidel energiasalvesti eelised: [1]
- salvesti võimsus ja mahtuvus on eraldi skaleeritavad
- salvesti mahutavuse määrab elektrolüüdi mahuti suurus, mitte vooluelemendi suurus
- salvesti mahtuvust saab kasvatada uute elektrolüüdi mahutite lisamisega
- salvesti ei rikne tühjalt (laadimata) seistes
- elektrolüüte hoitakse lahus, mis hoiab ära isetühjenemise
- elektrolüütide segunemine ei põhjusta jäävaid kahjustusi
- elektrolüüdid on ohutud ja ei põle
- salvesti ei tekita müra ega heitmeid
- suur tööks sobivate temperatuuride vahemik
- suur laadimid-tühjenemis-tsüklite arv (15000-20000) ja pikaealisus (10-20 aastat)
- väike taandatud maksumus
Puudusteks on vanaadiumi kõrge hind, maailmas on vähe vanaadiumi pakkujaid ja vanaadiumiühendid on mürgised.
Megavatt-tundides salvestusmahuga ja megavattides võimsusega salvesteid on maailmas kasutusel juba 21. sajandi algusest. Praegu (2026) töötav suurim salvesti on Hiinas 1. jaanuaril 2026 käiku antud 1 GWh ja 200 MW salvesti Jimusaris.[2] Euroopas alustati väga suure vanaadium-läbivooluelementidel energiasalvesti ehitamist 2025. aasta mais Šveitsis Laufenburgis. Plaanitav võimsus on 800 MW ja salvesti mahtuvus 1.6 GWh. Salvesti hooned peaksid valmima 2027. aasta lõpuks ning salvesti loodetakse lülitada Kesk-Euroopa elektrivõrku 2028. aasta suvel.[3]
Välislingid
[muuda | muuda lähteteksti]Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ Ragsdale, Rose. Vanadium fuels growing demand for VRFBs. Metal Tech News. May 2020.
- ↑ Matthew Lynas. China connects world’s largest vanadium flow battery project. ESS News 7.01.2026,
- ↑ Construction start for world's largest battery storage facility in Switzerland. Heise online 9.05.2025.