“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

jrmorante@irec.cat

Mercès per la vostra atenció!

Gracias por vuestra atención!

Thanks for your attention!