Magazyn energii z bateriami przepływowymi niedaleko polskiej granicy

Firmy ESS Tech i LEAG podpisały umowę przewidującą budowę systemu długoterminowego magazynowania energii elektrycznej. Jego moc wyniesie 50 MW, a pojemność ma sięgnąć aż 500 MWh.

ESS Tech Inc. zajmuje się produkcją systemów magazynowania energii o długim czasie działania bazujących na przepływowych bateriach żelazowych. Firma podpisała umowę na wdrożenie swojego magazynu energii z Lausitz Energie Bergbau AG (LEAG) – niemieckim przedsiębiorstwem energetycznym działającym głównie w branży węglowej i energetyce.

Na mocy podpisanego kontraktu ESS ma wybudować system magazynowania energii oparty na żelazowych bateriach przepływowych na terenie należącej do LEAG elektrowni węglowej Boxberg – oddalonej od polskiej granicy zaledwie o około 25 km. Instalacją osiągnąć ma 50 MW mocy i 500 MWh pojemności.

REKLAMA

W planach magazyny do 3 GWh

Jak podkreślają sygnatariusze umowy, projekt wymaga jeszcze ostatecznych uzgodnień i zamknięcia finansowego, które planowane jest na trzeci kwartał 2023 roku. LEAG wraz z partnerami zamierza zainwestować w magazyn energii około 200 mln euro (około 900 mln zł). Jednocześnie spodziewa się dalszego wsparcia ze strony pozostałych interesariuszy.

Oddanie do użytku innowacyjnego magazynu energii jest zaplanowane na 2027 rok.

Ambicje LEAG sięgają jednak dużo dalej niż magazyn w elektrowni Boxberg. Niemieckie przedsiębiorstwo energetyczne chce do końca 2030 roku inwestować 1 mld euro rocznie w projekty dotyczące rozwoju OZE. Planowany magazyn energii, bazujący na rozwiązaniu ESS, stanowić ma część całego systemu magazynowania o pojemności od 2 do 3 GWh, którego realizacja ma się zakończyć w 2040 roku.

Ponadto LEAG chce wdrożyć produkcję energii odnawialnej z instalacji o skali 7–14 GW oraz produkcję zielonego wodoru z elektrolizerów o mocy 2 GW. Nie wiadomo, ile z wymienionych mocy i pojemności ma zostać wdrożone w Boxberg.

20 tys. cykli ładowania

System przepływowych baterii żelazowych, który powstanie na terenie niemieckiej elektrowni, ma oferować od 6 do 12 godzin przechowywania energii. Jak twierdzi ESS, rozwiązanie jest gotowe do wdrożenia komercyjnego i ma oferować niższe koszty oraz dłuższą trwałość niż powszechnie stosowane na rynku technologie takie jak magazyny bazujące na bateriach litowo-jonowych.

Chemia przepływowych baterii żelazowych nie wykorzystuje krytycznych pierwiastków, takich jak wanad, lit czy kobalt, co zmniejsza wpływ produkcji na środowisko, a także zwiększa bezpieczeństwo łańcucha dostaw.

Zasada działania baterii opiera się na cyrkulacji ciekłych elektrolitów w celu ładowania i rozładowywania baterii z wykorzystaniem reakcji redoks. Baterie ESS wykorzystują elektrolit na bazie żelaza zarówno po ujemnej, jak i dodatniej stronie równania redoks, eliminując zanieczyszczenie krzyżowe i degradację. Jak tłumaczy producent, właśnie dlatego jego baterie przepływowe pozostają stabilne przez nieograniczoną liczbę cykli głębokiego ładowania i rozładowania.

REKLAMA

Na stronie producenta nie podano dokładnego składu elektrolitów i przebiegu poszczególnych reakcji. Można sobie jednak wyobrażać (wiedząc, że elektrolity są na bazie żelaza), że elektrolit w jednym zbiorniku zawiera rozpuszczoną żelazową sól (np. siarczan żelaza), a w drugim zbiorniku znajduje się elektrolit z rozpuszczonym żelazem (III) w stanie utlenionym. Podczas procesu ładowania elektrolit z żelazową solą przepływa przez jedną elektrodę żelazową, gdzie żelazo (III) zostaje zredukowane do żelaza (II). W tym samym czasie elektrolit z rozpuszczonym żelazem przepływa przez drugą elektrodę żelazową, gdzie żelazo (II) zostaje utlenione do żelaza (III). To przekształcenie żelaza (II) do żelaza (III) i odwrotnie umożliwia magazynowanie energii.

Natomiast podczas procesu rozładowywania elektrolit przepływa w odwrotnym kierunku. Elektrolit z żelazem (II) przepływa przez elektrodę żelazową, gdzie żelazo (II) jest utleniane do żelaza (III), a elektrolit z żelazową solą przepływa przez drugą elektrodę, gdzie żelazo (III) jest redukowane do żelaza (II). To uwalnia zgromadzoną energię elektryczną, którą można dalej wykorzystać.

Jak szacuje ESS, opracowane przez firmę baterie przepływowe mogą pracować przez 20 tys. cykli bez jakiejkolwiek degradacji. To zaś oznacza żywotność przez około 25 lat bez spadku wydajności.

Bezpieczeństwo

ESS podkreśla, że opatentowana konstrukcja elektrody oraz system sterowania w połączeniu z prostą chemią elektrolitów są bezpieczne i trwałe, a jednocześnie zmniejszają potrzebę stosowania sprzętu przeciwpożarowego czy dodatkowych środków ostrożności.

Każdy moduł bateryjny jest indywidualnie sterowany i kondycjonowany przez niezależne inwertery wyposażone w precyzyjny monitoring stanu baterii. To według ESS pozwala na wczesne wykrywanie ewentualnych usterek i odizolowanie niedziałającej części systemu od reszty. Dzięki temu nie ma konieczności odłączania całego systemu na czas usunięcia błędu.

Szybsze wdrożenie dzięki ERLG

Warto dodać, że zarówno ESS, jak i LEAG dołączyły do Energy Resilience Leadership Group (ERLG) – inicjatywy zapoczątkowanej przez Breakthrough Energy (założone przez Billa Gatesa) i Siemens Energy podczas monachijskiej konferencji bezpieczeństwa w 2023 roku. Jej celem jest zwiększenie odporności energetycznej Europy poprzez zastosowanie technologii czystej energii na dużą skalę.

W ramach inicjatywy tworzone są partnerstwa między start-upami i mniejszymi firmami a korporacjami na rzecz wspólnej pracy nad projektami i szybszego ich wdrażania, które ma następować w ciągu 24 miesięcy.

Magazyn energii LEAG i ESS jest jednym z tych projektów, którego realizację sieć ERLG pomoże przyspieszyć.