Fonte: epfl.ch
Le batterie a flusso Redox (RFB) sono batterie ricaricabili, che sono generalmente basate su due elettroliti liquidi. Questi elettroliti contengono le specie redox sotto forma di sali disciolti, che trasportano la carica elettrica. Una RFB è composta da una cella elettrochimica centrale (o pila) e da due serbatoi di stoccaggio, ognuno contenente uno degli elettroliti. Durante il funzionamento della batteria, gli elettroliti vengono diretti dai serbatoi di stoccaggio alla cella elettrochimica, dove si verificano gli scambi di elettroni e quindi ritornano al serbatoio di stoccaggio. Pertanto, la batteria viene progressivamente caricata o scaricata durante la conversione degli elettroliti.
Diversi sali possono essere usati come specie attive redox negli elettroliti, che la natura può variare notevolmente da a base di metallo a base organica. Inoltre, è teoricamente possibile assemblare una qualsiasi delle coppie redox positive a una qualsiasi di quella negativa e questo si traduce in una grande varietà di chimica RFB. Uno dei primi a sviluppare fu il Fe/Cr RFB, studiato alla NASA negli anni '70. Tuttavia, la RFB più comune e avanzata attualmente è la cosiddetta RFB "all-vanadium" (o VRFB). In questa batteria, lo stesso metallo, il vanadio, viene utilizzato in ogni elettrolita. Il suo principio di funzionamento è ben spiegato nel film di Youtube qui sotto.
Uno dei principali vantaggi di queste particolari batterie, rispetto ad altre, è che hanno una capacità energetica indipendente dalla loro potenza di uscita. Questa differenza significativa è una conseguenza diretta della loro natura liquida. Infatti, mentre le dimensioni e il numero di celle determinano l'uscita di potenza, la dimensione dei serbatoi di elettroliti (cioè il volume degli elettroliti) determina la capacità energetica della batteria. Questo disaccoppiamento consente una gamma più ampia di applicazioni. Inoltre, sono intrinsecamente più sicuri di altre batterie e hanno una lunga durata, senza richiedere molta manutenzione. Il loro principale svantaggio è la loro densità di energia relativamente bassa, il che significa che occupano un volume piuttosto grande.
Le RFB sono ora disponibili in commercio, ad esempio dai seguenti fornitori:
Gildemeister - Cellstrom (Cellstrom)(all-vanadio)
Flusso rosso(zinco-bromuro)
Vizn(zinco-ferro)
Imergia(all-vanadio)
Tecnologie UniEnergy(all-vanadio)
Rongke Power(all-vanadio)
Grazie alla loro versatilità, le RFB possono essere utilizzate per una vasta gamma di applicazioni. In particolare, possono essere implementati in complementarità con un impianto fotovoltaico o una turbina eolica. In effetti, sono adatti per tamponare le fluttuazioni di energia rinnovabile in quanto una carica o una scarica intermittente non influisce in modo significativo sulla durata della batteria e il tempo di risposta delle RFB è breve (in genere inferiore a 1s). Le RFB possono anche essere integrate nella rete di microgrid, dove svolgono lo stesso ruolo di immagazzinare la produzione in eccesso e fornire energia quando il consumo è superiore alla produzione. Le RFB sono state installate anche come sistemi di backup (o UPS) o in aree remote per le stazioni di telecomunicazione, per esempio.
Batterie redox flow in numeri:
caratteristico | valore |
Gamma di potenza [kW] | 10 – 10,000 |
Portata di capacità [kWh] | 10 – 50,000 |
Durata [anni / # dei cicli] | 10 – 15 / 10,000 – 15,000 |
Densità di energia volumetrica [Wh/L] | 35 |
Tensione cellulare [V] | 1 – 2.5 |
Tempo di carica/scarico [h] | 1 – 10 |
Efficienza energetica [%] | 70 – 80 |