24/12/2020
Door Ad Spijkers
Metaalconstructiebedrijf TechnoboxX heeft een duurzaam energiesysteem uitgevoerd, waarin zonnepanelen en vanadium-redox-flow batterijen zijn gecombineerd.
TechnoboxX in Bottrop (vlak bij Oberhausen) heeft in een fotovoltaïsch systeem geïnvesteerd om duurzame energie op te wekken en in zijn eigen elektriciteitsbehoeften te voorzien. Op een oppervlakte van 1500 m² wekken bijna 300 modules jaarlijks een hoeveelheid energie op van ongeveer 60 MWh. Dat is veel meer dan het bedrijf nodig heeft voor productiesystemen en operationele infrastructuur.
Het bedrijf en het Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) in Oberhausen combineerden de zonnestroomvoorziening met een opslagsysteem met vanadium-redox-flow batterijen. Doel is de overtollige energie tijdelijk op te slaan en het verbruik van externe bronnen te verminderen. Het model kan ook interessant zijn voor andere middelgrote bedrijven.
Vanadium-redox-flow
Samen bouwden de projectpartners een energieopslagsysteem op de locatie van TechnoboxX met een beoogd vermogen van 15 kW elektrisch en een capaciteit van 75 kWh. De onderzoekers van Fraunhofer-Umsicht hebben bewust gekozen voor een vanadium-redox-flow batterij. Door de flexibele schaalbaarheid van capaciteit en prestaties, de hoge cyclusstabiliteit (> 10.000 cycli) en bedrijfszekerheid is het een voordelig alternatief voor conventionele energieopslagapparaten zoals lithium-ionbatterijen - vooral voor grote stationaire opslageenheden.
Bij de redox-flow technologie worden twee vloeibare, niet-brandbare elektrolyten als energiedragers in aparte tanks opgeslagen. Voor het laden of ontladen worden ze door een elektrochemische omvormer gepompt, die bestaat uit veel cellen met dezelfde structuur. De stacks die in het VanRedFlow-project ontstaan, bestaan uit kunststof frames, ingelegde grafietvliezen, membranen en nieuwe soorten bipolaire platen. Ze zijn gemaakt van grafiet-kunststofverbindingen ontwikkeld en vervaardigd door Fraunhofer-Umsicht. De onderzoekers maken het mogelijk om de celstacks op te bouwen zonder de anders vereiste afdichtingen, omdat de bipolaire platen volledig met een laser aan het celframe kunnen worden gelast. Dit fabricageproces zorgt ervoor dat de vloeibare elektrolyten die door de stapels worden gepompt, niet binnenin mengen en ook niet uit de stack in het milieu terechtkomen.
De met een laser gelaste vanadium-redox-flow batterijstack.
Uitvoering
In het project heeft TechnoboxX met name de bouwkundige voorbereiding van de installatielocatie, de uitbreiding van de infrastructuur voor de systeemcontainer, het onderzoek van de officiële eisen (bouwtoepassing, statica, brandbeveiliging etc.) uitgevoerd. De constructie en fabricage van een nieuwe kleminrichting voor de uitbreiding van het laserlassysteem kwam bij Fraunhofer-Umsicht tot stand.
Voor de montage van de stacks zijn drie aan het plafond hangende draaibare beugels met geïntegreerde veiligheidsbakken ontworpen en vervaardigd. Daarnaast verzorgde TechnoboxX de ingebruikname van het batterijsysteem, onderhoudt het systeem en ondersteunt de bewaking tijdens bedrijf.
Het onderzoeksproject 'Vanadium-Redox-Flow-Batteriespeichersystem (RFBS) zur Erhöhung der regenerativen Eigenstromnutzung für industrielle Anwendungen' (afgekort VanRedFlow) bood het kader voor een succesvolle samenwerking tussen industrie en onderzoek. Als geassocieerde partner was Innovation City Ruhr bij het project betrokken, met focus op de klimaatvriendelijke ontwikkeling van stadsdelen.
De foto boven toont de vanadium-redox-flow batterij in de container, opgesteld bij TechnoboxX. Foto's: Fraunhofer-Umsicht