Energy Storage & Power Quality Solutions -1- Eger, 2007. november 28.

Az előadások a következő témára: "Energy Storage & Power Quality Solutions -1- Eger, 2007. november 28."— Előadás másolata:

1 Energy Storage & Power Quality Solutions -1- Eger, 2007. november 28.

2 Energy Storage & Power Quality Solutions -2- 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 Forgótartalék képesség Széláram kiegyensúlyozása energiatárolás által Környezetvédelmi aggályok? Különböző demonstrációs projektek

3 Energy Storage & Power Quality Solutions -3- 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.

4 Energy Storage & Power Quality Solutions -4- Modulos vázlat

5 Energy Storage & Power Quality Solutions -5- Épület kialakítása (nagyobb rendszernél) 35m x 60 metres 2 stories

6 Energy Storage & Power Quality Solutions -6- 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)

7 Energy Storage & Power Quality Solutions -7- Mi is az a VRB Energy Storage System? Egy elektrokémiai energia-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

8 Energy Storage & Power Quality Solutions -8- Hogyan működik a VRB-ESS ? 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. A vanádium különböző ionizált formáinak redukcióján és oxidációján alapul. Kénsavban oldva a vanádium mind e - -leadóként, mind e - -felvevőként működik Töltés Kisülés V 4+  V 5+ + e - V 3+ + e -  V 2+ Redukció folyamata Oxidáció folyamata V 5+ + e -  V 4+ V 2+  V 3+ + e -

9 Energy Storage & Power Quality Solutions -9- Mi is a Vanádium? A vanádium egy ezüstös átmeneti fém, normál állapotban 23 protonja és elektronja, ill. 28 neutronja van. 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. A Vanádium a periódusos rendszer 23. eleme Atommag

10 Energy Storage & Power Quality Solutions -10- Vanádium, ahogy bányásszák

11 Energy Storage & Power Quality Solutions -11- 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 -1.47 kg/liter Energiasűrűség: 16 - 30 Wh/kg

12 Energy Storage & Power Quality Solutions -12- A VRB technológia jelenlegi helyzete Jelenlegi fókusz: vanádium-alapú VRB ESS –5kW-10MW - 12 óra időtartamig –Méretezhető különböző alkalmazásokra Teljesítmény: 5kW-os vagy 50kW-os egységekből Tárolt energia: elektrolit hozzáadásával –Egész világra kiterjedő szabadalmak* Erős portfolió a Pinnacle / Sumitomo megszerzéséből * Excl. Ausztrália.

13 Energy Storage & Power Quality Solutions -13- 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)

14 Energy Storage & Power Quality Solutions -14- 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

15 Energy Storage & Power Quality Solutions -15- Energiatároló technológiák összevetése

16 Energy Storage & Power Quality Solutions -16- Energiatermelési profil tárolással és anélkül

17 Energy Storage & Power Quality Solutions -17- Szélenergia stabilizálása VRB-ESS alkalmazásával (1). Sum of generators output Time [s] [kW ] (2).Battery is charging (2).Battery is discharging (3).Target output (T=large) G Battery No. 1 ～ No. n Gen (3).Target output (1). Sum of Generator Outputs (2).Battery output G G G (3).Target output (T=short) 1/(1+Ts) (1).Gen output(2).Battery output (3).Target output － ＋ T: Time constant value

18 Energy Storage & Power Quality Solutions -18- 8:00:00 10:00:00 12:00:0014:00:00 16:00:00 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 J-Power: szélerőmű-teljesítmény napi kisimítása

19 Energy Storage & Power Quality Solutions -19- Semmilyen más technológia nem tudja ezt gazdaságosan vagy technikailag megoldani Naponta 600 ciklus egy 6MW-os szélerőműparknál

20 Energy Storage & Power Quality Solutions -20- Piaci szegmensek – a VRB-ESS™ előnyei 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 Kisimított teljesítmény Hálózati stabilitás Magasabb bevételek az áramátadásból A kiesett szél hasznosítása Csúcsidő-levágás Terheltség kiegyenlítése Infrastruktúra hatékonyabb használata Tőkeberuházás felfüggesztése

21 Energy Storage & Power Quality Solutions -21- Az energiatárolás felvevőpiacai Energia- és áramárak dinamikusan emelkednek Újabb és újabb piacoknak lesz gazdaságos alternatíva, egyre gyorsabban Multiple Addressable Markets Current VRB Cost Range – decreasing on volume Load Leveling Renewable Arbitrage RAPS – Wind / Diesel Telco $500 million / y $1 billion / y $2 billion / y $1 billion / y $ billions / y Commercial or end user markets Utility or Cooperative T&D Deferral CAPEX Customer Willingness to pay to achieve acceptable returns in $/kWh

22 Energy Storage & Power Quality Solutions -22- VRB-ESS jelentős költségcsökkentése a gyártott darabszám növekedésével Projected VRB-ESS Cost at Various Manufacturing Volumes (as % of 2006 Cost) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Current (2006)10 MW100 MW Cumulative Manufactured Volume Total System Cost PCS and ControlsBalance of PlantCell StacksElectrolyte 100% 89% 69%

23 Energy Storage & Power Quality Solutions -23- 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

24 Energy Storage & Power Quality Solutions -24- 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

25 Energy Storage & Power Quality Solutions -25- Bizonyított technológia - Sumitomo Sapporo, Japán: 4 MW x 1.5 óra VRB-ESS szélerőműpark alkalmazás Japánban több hasonló berendezés is létezik

26 Energy Storage & Power Quality Solutions -26- Bizonyított technológia – Sorne Hill, Írország – 32MW szélerőműpark VRB telep

27 Energy Storage & Power Quality Solutions -27- 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-t mindig tudjuk Hosszú időtartamú tárolás nem függ az áramellátástól – méretezhető 12 óráig Zárt kör, nincs emisszió – nincsenek hulladékproblémák Nincs gyúlékony anyag

28 Energy Storage & Power Quality Solutions -28- VRB ESS – UPS (szünetmentes) piac 12 méteres konténerben 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)

29 Energy Storage & Power Quality Solutions -29- 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

30 Energy Storage & Power Quality Solutions -30- Eger, 2007. november 28. Köszönjük figyelmüket és várjuk kérdéseiket !