Chytrá energie v diplomce: Vanadové redoxní průtočné baterie

Jiří Vrána ve své diplomové práci přichází s návrhem zařízení pro přípravu vanadových elektrolytů. Vanadové baterie totiž stabilizují výkon z obnovitelných zdrojů, umožňují ukládání energie a mohou plnit více funkcí než přečerpávací vodní elektrárny. Zařízení je otestované a současným cílem je jej přizpůsobit průmyslovým potřebám evropského trhu, kde je značný přepis poptávky nad nabídkou. Právě řešení, které může rozšířit využití solárních nebo větrných elektráren, vybrala odborná porota ocenění Obnovitelné desetiletí jako vítěze kategorie Chytrá energie v diplomce.

Diplomová práce Jiřího Vrány je zaměřena na technologie pro přípravu elektrolytu vanadové redoxní průtočné baterie (VRFB). „Vanadová průtočná baterie je úložiště elektrické energie, které umožňuje účinně uchovávat velká množství elektřiny. Na rozdíl od ostatních akumulátorů umožňuje nezávislé nastavení výkonu a kapacity dle potřeby,“ představuje svůj projekt Jiří Vrána, který pokračuje v doktorandském studiu. Kapacita baterie je dána objemem elektrolytů na bázi solí vanadu rozpuštěných ve zředěné kyselině sírové. Elektrolyty jsou ze zásobních tanků čerpány do prostorů bateriového svazku, kde na inertních uhlíkových elektrodách dochází k elektrochemickým reakcím.

Pomocí této technologie je možné vytvářet jak malé systémy s výkonem v jednotkách kilowatt a kapacitou do 10 kilowatthodin, které by mohly fungovat jako úložiště pro zvýšení energetické soběstačnosti domácností s vlastními obnovitelnými zdroji. Lze však také realizovat velké systémy, v jejichž jádru by byl výkonový modul s výkonem v řádu stovek kilowattů a kapacitní modul v řádu stovek kilowatthodin. Ty by pak mohly fungovat třeba jako nabíjecí stanice pro elektromobily.

VRFB umožňují mimo jiné stabilizovat výkon z obnovitelných zdrojů a ukládat levnou elektřinu mimo spotřební špičku. VRFB mohou plnit více funkcí než přečerpávací vodní elektrárny, ale je nutno podstatně snížit náklady na jejich konstrukci.

Další výhody řešení akumulace touto technologií vyzdvihuje autor práce: „Vyvíjený systém vyniká účinností převyšující 80 %, velmi rychlou dobu náběhu (v desítkách ms) a vysokou životností. Díky elektrolytům na vodné bázi je vanadová baterie oproti systémům založených na lithiu daleko bezpečnější, protože nehrozí její vzplanutí nebo dokonce exploze.“

Nyní by doktorand Jiří Vrána rád přenesl výsledky z akademické půdy na trh. „Vývoji komerčního řešení vanadové průtočné baterie se intenzivně věnují zejména vědci z Výzkumného centra Nové technologie Západočeské univerzity v Plzni, se kterými na vývoji spolupracujeme. V Plzni byla dovyvinuta technologie výroby elektrolytu a posledním velkým úspěchem je vyvinutý prototyp bateriového svazku o výkonu 2 kW s účinnosti převyšující 80 %. Pokud najdeme vhodného investora, tak předpokládáme, že naše řešení budeme schopni dodat prvním zákazníkům do jednoho roku,“ uzavírá současný optimistický výhled využití vanadové redoxní průtoční baterie Jiří Vrána.