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“Baterías de flujos como alternativa para sistemas de bajo coste c€/KWh para la energía almacenada. ”
(una oportunidad para el desarrollo innovador y de negocio) Joan Ramón Morante
IREC, Institut de Recerca en Energia de Catalunya y
Universitat de Barcelona
In front of an Intermittent and fluctuant renewable energies: ONE CHALLENGE: HOW STORE ENERGY?
SOURCE: IREC
Selected energy densities
New Batteries?
Sevilla, febrero 2016
- Ofrecer recarga de la batería durante almenos 4000 ciclos al 80% DOD (profundidad de descarga) en condiciones típicas de BEV durante entre 10 a 15 años, manteniendo densidades de energía de almenos 250 Wh/kg durante su tiempo de vida y permitiendo una reducción considerable del “efecto memoria” de la batería
- Alcanzar viabilidad económica y realizabilidad tecnológica de
materiales avanzados - Mejora de las capacidades de baterías producidas actualmente en
la UE - Uso de materiales sostenibles mediambientalmente y
economicamente.
Requerimientos de la Unión Europea para Baterías de Vehículos Eléctricos:
From 2014 Total Battery Consulting, Inc.
Sevilla, febrero 2016
El precio oscila entre los
10.000 y 15.000 $.
Dos modelos, 7 kWh y otro
de 15 kWh.
Tesla ofrecerá facilidades de
compra, una entrada de
1.500 $ y 15 $ mensuales
durante 20 años.
Gracias a este alquiler el
precio se reducirá
dramáticamente.
BAPV + BIPV
+ Other renewals sources
CONCEPT: Energy Storage Smart
System for End Users
Grid Smart Metering
E Storage
Smart
Power
Electronic
Conditioner
Perry et al. JES (2016)
Altres
tecnologies
son
possibles
Baterias de flujo redox como una solución versátil al almacenamiento estacionario
~ 10KWh
Versus
60€+60€/MWh
Source: Eulectric
DESENVOLUPAMNT
DES TRL BAIXOS
PER NOVES IDEES
ORIGINALS AMB
VALOR AFEGIT
Una patent ha estat feta.
VALIDACIO DE NOVES TECHNOLOGIES
PORTANT-LES CAP A LA INNOVACIO
VERIFICACIÓ DE PROPIETATS
ESCALABILIDAD
Our
results.
0 100 200 300
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CE
EE
effic
iency (
%)
J (mA/cm2)
2M3M
2M
http://www.volterion.com/eng-1/
Module for 2 kW Power
Automatic optimization of self consumption
complete process integration
compact size
Tanks/ housing / electrolyte custom designed
http://www.imergy.com/products
http://www.schmid-energy-systems.com/files/portfolio_everflow.pdf
Market overview: VRFB for self-consumption
10 kWh,
2 kW 15/20/25/30 kWh , 5 kW 10 kWh, 2 kW
15,30 KWh, 5kW
2.08 m
1.33 m
2.15 m
• Almost unlimited energy storing
• Safe and environmental
• Flexible energy storage device
• Robust and durable (up to 20 year) with low maintenance requirements
• Low self-discharge
Ambient
temperature range:
-20 to 55ºC
Prototipos comerciales para almacenamiento estacionario y movilidad
PROTOTIPO DE BATERIA DE FLUJO DE VANADIO
Número de celdas: 20 Voltaje: 30V Corriente: 50 A Potencia: 1.5 kW
KIC EES PROJECT
Total capital cost for 1-MW RFB systems for
three different electrolyte chemistries; it is for
4-MWh system. 1.600.000$ investment
Opex 1%
Like time: 10.000 cycles.
Total stored energy 40.000 MWh
Final cost < 4c€/KWh
Perry M.L et al
Proceedings of the IEEE 2014
RFB systems will be most
cost competitive for energy-
intensive EES applications,
especially those that require
long lifetimes with thousands
of deep discharge cycles
R. Darling et al. EES (2014)
Cyclic voltammogram of 2 mM 2,6-DHAQ (dark cyan curve) and
ferrocyanide (gold curve) scanned at 100 mV/s on glassy carbon
electrode; arrows indicate scan direction. Dotted line represents
CV of 1 M KOH background scanned at 100 mV/s on graphite foil
electrode.
K. Lin et al. Science 349 (2015)
Non-aqueous batteries: organic basic
Semi-solid battery
ALGUNOS DATOS PARA UNA CASA RESIDENCIAL
Consumo eléctrico anual: 4000 kWh/a
(<12kWh/dia)
Capacidad de generación de electricidad
PV: 1600kWh/kWp (Sur España)
Precio Pagado de la electricidad de la
red incluyendo tasas, impuestos, tramos
fjjos: > 25 cts/kWh
Precio del sistema PV instalado: 1000-
1500 €/kWp
Datos instalación: Sistema 3kWp PV y
una batería de 15 kWh
Cobertura solar > 95% Fuente. IREC Costes básicos generación solar 6 c€/kWh
Costes básicos almacenamiento 6c€/kWh
Antes de impuestos
Referencias: Patentes: Patente Europea núm. 2770568 (S/Ref.: 15-0128; N/Ref.: P26588EP00 Electrolyte formulations for
use in flow batteries
Solid electrolyte interphase in semi-solid flow batteries: a wolf in sheep's clothing
CHEMICAL COMMUNICATIONS 51, 81 , pp: 14973-14976 ( 2015)
Electron Bottleneck in the Charge/Discharge Mechanism of Lithium Titanates for Batteries
CHEMSUSCHEM 8, 10, pp: 1737-1744 ( 2015)
Thermally Stable Positive Electrolytes with a Superior Performance in All-Vanadium Redox Flow Batteries
CHEMPLUSCHEM 80, 2, pp: 354-358 ( 2015)
Non-aqueous semi-solid flow battery based on Na-ion chemistry. P2-type NaxNi0.22Co0.11Mn0.66O2-NaTi2(PO4)(3)
CHEMICAL COMMUNICATIONS 51, 34, pp: 7298-7301 ( 2015)
Operando studies of all-vanadium flow batteries: Easy-to-make reference electrode based on silver-silver sulfate
JOURNAL OF POWER SOURCES 271, pp: 556-560 ( 2014)
Strategies for enhancing electrochemical activity of carbon-based electrodes for all-vanadium redox flow batteries
APPLIED ENERGY 109, pp: 344-351 ( 2013)
Thermo-chemical treatments based on NH3/O-2 for improved graphite-based fiber electrodes in vanadium redox flow batteries
CARBON 60 , pp:280-288 ( 2013)
Highly electrocatalytic flexible nanofiber for improved vanadium-based redox flow battery cathode electrodes
RSC ADVANCES 3, 30 , pp: 12056-12059 ( 2013)
Active nano-CuPt3 electrocatalyst supported on graphene for enhancing reactions at the cathode in all-vanadium redox flow batteries
CARBON 50, 6, pp: 2372-2374 ( 2012)
Red española de baterías de flujo BATFLU ENE2015-71935-REDT
2017 EMRS: Symposium sobre Baterias de Flujo.
Patronos:
Con financiación de:
Prof. J.R.Morante
Mercès per la vostra atenció!
Gracias por vuestra atención!
Thanks for your attention!