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새로운 플로우 배터리 기술은 친숙한 리튬 이온 배터리 분야의 끝없는 계단식 개선으로 인해 에너지 저장 분야에서 뒤처져 있었습니다. 그럼에도 불구하고 플로우 배터리는 더 많은 풍력 및 태양광 발전을 활용하는 데 도움이 될 수 있으며, 더 낮은 비용, 더 긴 지속 시간 및 환경 영향 감소라는 잠재적 이점을 누릴 수 있습니다. 이러한 장치 중 하나는 현재 시카고에서 EV 충전소를 갖춘 1970년대 용도를 변경한 주유소에서 테스트를 진행하고 있습니다.

EV 충전을 위한 장기간 에너지 저장 장치

플로우 배터리 기술은 말 그대로 두 개의 특수 액체가 얇은 막으로 분리되어 서로 인접하게 흐를 때 전기를 생성하는 능력을 기반으로 합니다. 리튬 이온 배터리와 달리 플로우 배터리를 확장하는 것은 액체를 담는 탱크의 크기를 늘리는 비교적 간단한 문제입니다. 흐름 배터리에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요.).

플로우 배터리 과학의 역사는 19세기로 거슬러 올라갑니다. 그러나 이를 그리드 규모, 장기간 에너지 저장에 적용하는 것은 2000년대 초반에 간헐적으로 사용 가능한 대량의 전기, 즉 풍력 및 태양광 발전이 그리드에 유입되기 시작한 이후에만 광범위한 관심을 얻었습니다.

리튬이온 배터리는 지금까지 이러한 반복적, 반복적 자원을 관리하는 영웅적인 일을 해왔습니다. 그러나 하루 중 일부만 지속됩니다. 풍력과 태양광이 더 많은 화석 발전소를 대체함에 따라 더 오랜 기간 동안 더 많은 에너지 저장 장치가 필요할 것입니다.

결과적으로 병렬 개발에서는 더 많은 전기 자동차가 도로에 운행됨에 따라 EV 충전에 더 많은 전기가 필요할 것이며 이는 장기간 에너지 저장의 필요성에도 영향을 미칠 것입니다.

솔리드 스테이트 트위스트를 갖춘 새로운 흐름 배터리

미국 에너지부는 EV 충전을 위한 다양한 장기 솔루션을 검토해 왔으며, 가장 최근에 주목을 받은 솔루션은 독일 스타트업 CMBlu가 SolidFlow라는 독점 이름으로 개발한 플로우 배터리 시스템입니다.

다소 모순적으로 보일 수도 있지만, 이름은 플로우 배터리 기술과 솔리드 스테이트 기술의 조합을 의미합니다.

"에너지 변환기 스택 모듈형 산화환원 흐름 배터리 기술의 핵심입니다.”라고 CMBlu는 말합니다.

“핵심 전기화학적 공정인 환원과 산화는 물리적으로 서로 분리되어 있지만 이러한 스택에서 발생합니다.”라고 회사는 덧붙입니다. “배터리 출력은 전극의 재료와 표면적, 산화환원 공정의 동역학에 따라 달라집니다. 스택 크기를 늘리면 출력이 더 높아집니다.”

지속 시간의 경우, 리튬 배터리 어레이는 일반적으로 약 4~6시간 동안 지속되지만 일부 새로운 공식은 8시간에 근접하고 있습니다. CMUblu에 따르면 플로우 배터리는 일반적인 2시간 리튬 이온 어레이보다 주기당 3~4배 더 오래 지속될 수 있습니다.

재건된 1970년대 주유소에서 플로우 배터리로 EV 충전

CMBlu의 새 배터리는 미국 에너지부 산하 시카고 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)에 위치한 이전 주유소인 스마트 에너지 플라자(Smart Energy Plaza)에서 테스트되고 있습니다.

주유소는 1970년대에 연구실을 위해 건설되었습니다. 스마트 에너지 플라자로 재탄생하여 다음과 같은 연구에 활용됩니다. EV 충전의 통합 재생 에너지, 빌딩 시스템, 에너지 저장 장치 등이 포함됩니다.

"이 시설은 건물의 다양한 전압 버스웨이(상업용 2VAC 및 80VAC, 주거용 480/208VAC 및 DC 배전)를 통해 최대 240MW의 그리드 연결 전력과 120kW의 태양광 발전을 통해 다양한 장비를 수용할 수 있습니다." 아르곤 노트.

탄력적인 마이크로그리드 및 EV 충전에 사용할 수 있는 기술을 검증하기 위해 테스트 파트너인 Argonne은 아이다호 국립 연구소(Idaho National Laboratory)와 협력하고 있습니다.

“협력 프로젝트는 추운 기후에서 마이크로그리드를 개선하고 전기차의 급속 충전 서비스가 부족한 지역 사회에서는 더 저렴합니다.”라고 Argonne은 말하며 마이크로그리드는 일반적으로 원격 환경, 병원 또는 기타 중요한 장소에서 사용된다고 덧붙였습니다. 미국 국방부도 이를 채택했다. 디젤 연료를 대체할 마이크로그리드.

추운 날씨 EV 충전용 흐름 배터리

추운 기후에 대한 사실을 이해했다면 이는 에너지 저장 시스템에 대한 주요 고려 사항입니다.

CMBlu의 기술을 검증하는 것 외에도 두 국립 연구소는 플로우 배터리 전문 지식을 선보일 수 있기를 기대하고 있습니다. Argonne 및 Idaho 연구소는 테스트를 위해 에너지부에 의해 특별히 선정되었습니다.

"이 수상 작품은 북위도 및 겨울 조건의 에너지 저장 요구와 관련하여 실온보다 낮은 온도에서 플로우 배터리 성능을 탐색하기 위해 INL과 아르곤의 강점을 보여주는 독특한 방법을 제공합니다."라고 타이틀을 보유하고 있는 Kevin Gering은 열광했습니다. INL의 저명한 직원 과학자.

Smart Energy Plaza에서 수집된 마이크로그리드 데이터 외에도 SolidFlow 배터리는 아이다호의 INL 배터리 테스트 센터에서 다양한 온도에서의 성능 평가를 포함하여 성능 테스트를 거칩니다.

Argonne은 “이러한 엄격한 테스트는 다양한 환경에서 기술의 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다.”라고 강조합니다.

흐름 배터리는 리튬 이온 배터리에 해를 끼치지 않고 도움을 줄 수 있습니다.

CMBlu는 특히 동시에 여러 대의 EV를 고속 충전하기 위한 솔루션으로 SolidFlow를 홍보하는 데 관심이 있습니다. 어떤 상황에서는 사실상 불가능한 그리드에서 사용 가능한 전력량을 늘리는 대신 플로우 배터리를 배치하여 피크 충전 시간에 대비한 추가 저장 용량을 구축할 수 있습니다.

플로우 배터리는 또한 피크가 아닌 그리드 시간에 더 낮은 요금을 활용하여 에너지를 저장하여 EV 충전 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한, 태양광 패널 및 기타 지역 재생 가능 에너지 자원과 연결하면 비용을 절감하고 탄력성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

현지 유틸리티 규정에 따라 충전소 소유자는 플로우 배터리를 사용하여 초과 용량을 그리드에 다시 판매할 수도 있습니다. CMBlu는 자사의 시스템이 도매 에너지 시장과의 거래를 촉진하기 위해 소프트웨어로 지원된다는 점에 주목합니다.

EV 공급망의 잠재적 이점으로 고정식 흐름 배터리는 모바일 에너지 저장 애플리케이션에 더 많은 리소스를 확보하는 데 도움이 될 것입니다. 리튬 및 기타 중요 물질이 고정식 에너지 ​​저장 장치로 편향되는 현재 상황 대신, 모두 전기 자동차용 자동차 공급망으로 유입될 수 있습니다.

플로우 배터리 및 환경 영향

플로우 배터리가 나타날 수 있습니다 전기 자동차 언젠가는, 그 날은 멀지만. 현재로서는 고정식 에너지 ​​저장이 핵심이며, 플로우 배터리 이해관계자들은 리튬 이온 기술에 비해 플로우 배터리 시스템의 환경적 이점을 강조하고 싶어합니다.

예를 들어 CMBlu는 플로우 배터리가 리튬 기반 시스템에 필요한 금속과 희토류를 사용하지 않는다고 지적합니다. 또한 무독성이며 불연성입니다.

CMBlu는 “우리의 유기 전해질에는 희귀 물질과 불안정하고 생태학적으로 의심스러운 채굴로 인한 충돌 원료가 없습니다.”라고 덧붙입니다. "게다가 완전히 재활용이 가능합니다."

실험실에서의 검증 외에도 미국은 CMBlu 기술에 대한 실제 테스트를 앞두고 있습니다. 지난 XNUMX월 애리조나주의 비영리 공공 전력회사인 솔트 리버 프로젝트(Salt River Project)는 피닉스 지역에서 장기간 에너지 저장을 시연하기 위해 플로우 배터리 파일럿 프로젝트에 서명했습니다.

5메가와트 흐름 배터리는 장기간 에너지 저장 시스템에 대한 최소 기준을 설정하기 위해 에너지부가 사용하는 10시간 기간을 충족합니다.

Phoenix 시스템은 2025년 XNUMX월에 가동될 예정이며 Milwaukee에서는 추가 파일럿 프로젝트가 진행 중이므로 이에 대한 자세한 내용을 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.

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이미지: 에너지부 스마트에너지플라자 시카고에서는 새로운 플로우 배터리 기술에 대한 테스트베드 역할을 할 것입니다(Argonne National Laboratory 제공).

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• 출처: https://cleantechnica.com/2023/12/07/new-flow-battery-ev-fast-charging-critical-materials/