Tytułowe wanadowe akumulatory przepływowe (VFB to z ang. Vanadium Flow Battery) to naprawdę innowacyjna technologia magazynowania energii. Światowy rynek tych urządzeń, wyceniany na 395 milionów dolarów w 2023 roku, ma wzrosnąć aż do 1,38 miliarda dolarów do 2030 roku. W grudniu 2024 roku w Chinach uruchomiono największą na świecie instalację VFB o mocy 175MW, która może zasilić małe miasto przez kilka godzin.

Czego dowiesz się z lektury?

• Wanadowe akumulatory przepływowe (VFB) magazynują energię w płynnych elektrolitach na bazie wanadu, co pozwala niezależnie zwiększać moc i pojemność systemu – to elastyczna i długowieczna technologia (nawet 20 000 cykli).
• W porównaniu z bateriami litowo-jonowymi, VFB są większe i cięższe, ale bezpieczniejsze (niepalne) i idealne do stacjonarnego magazynowania energii z OZE, centrów danych czy przemysłu.
• Największe instalacje powstają w Chinach, USA i Hiszpanii, natomiast Polska dopiero przygotowuje się do wdrożeń, ale do 2028 roku może zbudować ponad 5 GWh pojemności dzięki funduszom UE.
• Główne bariery to duży rozmiar, wysokie koszty początkowe i konieczność utrzymania temperatury pracy, jednak rosnąca skala i badania nad tańszymi materiałami (np. żelazo) mogą znacząco obniżyć koszty.
• VFB to inwestycja w długi horyzont – mimo wyższej ceny startowej, przy codziennej pracy przez 10–20 lat są bardziej opłacalne niż litowo-jonowe, a jednocześnie bezpieczniejsze i bardziej ekologiczne.

Przeczytaj również

• Przyszłość akumulatorów i baterii – nowe technologie
• Regeneracja baterii roweru elektrycznego – na czym polega?
• Bateria grafenowa – co warto o niej wiedzieć?

Jak działają wanadowe akumulatory przepływowe z wanadu?

Weźmy sobie dwa duże zbiorniki z płynem – to podstawa działania VFB.

W przeciwieństwie do zwykłych baterii, które przechowują energię w stałych materiałach, VFB magazynują ją w płynnych elektrolitach. Te elektrolity to roztwory wanadu w wodzie, które krążą między zbiornikami a centralną jednostką systemu, gdzie zachodzą reakcje chemiczne, wskutek których powstaje prąd.

Najważniejszą zaletą tej technologii jest możliwość niezależnego zwiększania mocy i pojemności. Chcesz dłużej magazynować energię? Wystarczy powiększyć zbiorniki. Potrzebujesz większej mocy? Dodaj więcej jednostek centralnych.

Wanad jest idealny do tego zastosowania, ponieważ może występować aż w czterech różnych formach chemicznych w roztworze wodnym. Co więcej, reakcje są całkowicie odwracalne – wanad nie zużywa się podczas pracy, teoretycznie umożliwiając nieograniczoną liczbę cykli ładowania.

VFB kontra baterie litowo-jonowe – porównajmy je!

Porównanie tych dwóch technologii to jak zestawienie ciężarówki z bolidem Formuły 1 – każda ma swoje zastosowanie i wyróżniające ją zalety.

Baterie litowe są lekkie i kompaktowe, idealne do telefonów czy samochodów elektrycznych. VFB są ciężkie i duże – system magazynujący tyle energii, co kontener baterii litowych, zajmie powierzchnię boiska do koszykówki.

Jednak VFB wygrywają w innych aspektach. Mogą pracować przez ponad 20 000 cykli ładowania bez utraty pojemności. Baterie litowe wytrzymują zwykle 500-10 000 cykli. Co najważniejsze, VFB są całkowicie bezpieczne, ponieważ używają niepalnego roztworu wodnego, eliminując ryzyko pożaru znanego z baterii litowych.

Gdzie stosuje się baterie przepływowe VFB?

Głównym zastosowaniem VFB jest magazynowanie energii elektrycznej z farm wiatrowych i słonecznych. Gdy wieje wiatr lub świeci słońce, nadmiar energii jest magazynowany w akumulatorach. Wieczorem lub w bezwietrzne dni energia wraca do sieci. Największa instalacja w Chinach może zasilić 70 000 domów przez 4 godziny.

Baterie przepływowe VFB zastępują też generatory diesla w szpitalach czy centrach danych oraz systemy zasilania awaryjnego. Są ciche, nie produkują spalin i mogą być instalowane wewnątrz budynków. W przemyśle pomagają firmom oszczędzać, magazynując tanią energię nocną i oddając ją w drogich godzinach szczytu.

Jakie są wady technologii VFB (Vanadium Flow Battery)?

Największą wadą VFB jest ich rozmiar. System magazynujący energię dla średniej wielkości osiedla zajmie powierzchnię dużego parkingu. To ogranicza zastosowania do miejsc z dużą ilością wolnej przestrzeni.

Koszty początkowe są dosyć wysokie – VFB kosztują 2-3 razy więcej niż systemy litowe. Sam elektrolit wanadowy stanowi 30-50% ceny całego systemu. Dodatkowo ceny wanadu są bardzo zmienne, co utrudnia planowanie inwestycji.

System wymaga też skomplikowanej infrastruktury – zbiorników, pomp, rurociągów i systemów kontroli. Standardowe VFB pracują tylko w temperaturach 10-40°C, co w polskim klimacie wymaga ogrzewania zimą.

Baterie VFB są już stosowane w magazynach energii na całym świecie!

Chiny przodują w rozwoju VFB. Największy projekt w Ushi (175MW/700MWh) może zasilać małe miasto. Chińskie władze planują zbudować 48 GWh magazynów VFB, inwestując ponad 7 miliardów euro.

USA oferują 30% ulgi podatkowej dla systemów magazynowania energii. Kalifornijska instalacja Sumitomo Electric pracuje z 99% niezawodnością. Amerykanie budują też własne fabryki elektrolitu, by uniezależnić się od Chin.

Europa testuje systemy hybrydowe łączące VFB z bateriami litowymi. W Hiszpanii największy europejski VFB współpracuje z farmą słoneczną na Majorce. Niemcy planują 24 GW magazynów energii do 2037 roku.

W Polsce nie mamy jednak jeszcze magazynów energii elektrycznej opartych o VFB

Polska nie ma jeszcze żadnej instalacji VFB, ale sytuacja może się szybko zmienić. W październiku 2024 roku Komisja Europejska zatwierdziła dla Polski program wsparcia o wartości 1,2 miliarda euro na budowę magazynów energii. Do 2028 roku ma powstać co najmniej 5,4 GWh nowych instalacji.

Polskie uczelnie przygotowują grunt pod wdrożenia. AGH w Krakowie prowadzi badania w ponad 30 laboratoriach zajmujących się magazynowaniem energii. Politechnika Warszawska oferuje granty do 200 000 zł na projekty związane z tą tematyką.

Największy polski koncern energetyczny PGE planuje zainwestować 4,7 miliarda euro w 85 projektów magazynowania energii. W Żarnowcu powstanie największy w Europie magazyn bateryjny. Polska chce osiągnąć 56% energii z OZE do 2030 roku – to ogromna szansa dla technologii VFB.

Co pokaże przyszłość?

Choć VFB są droższe w zakupie niż baterie litowe, w długim okresie mogą być tańsze. Dla instalacji pracujących codziennie przez 10-20 lat całkowity koszt magazynowania energii w VFB jest niższy.

Naukowcy pracują nad zwiększeniem gęstości energii i obniżeniem kosztów. Cel to spadek cen o 66% do 2030 roku. Testowane są też alternatywne materiały – żelazo zamiast wanadu może być jeszcze tańsze.

Jeśli masz pytania dotyczące baterii, akumulatorów, pakietów, napisz do nas wiadomość, lub skontaktuj się z nami przez nasz profil na Facebooku.

Pełną gamę naszych produktów znajdziesz na bto.pl