¿Está lista la batería de vanadio para salir? Para romper con la situación, aún es necesario reducir costos y apoyar el vanadio como una de las estrategias industriales.
En los últimos años el precio de las baterías de litio ha ido subiendo. ¿Se pueden utilizar las baterías de vanadio como alternativa tecnológica?
El 28 de septiembre se celebró la Cumbre de la Industria del Vanadio de China de 2022 y el Foro de Desarrollo de la Industria de las Baterías de Vanadio, organizados por la Federación del Acero de Shanghai y otros. Como uno de los temas principales del foro, las baterías de vanadio también han atraído mucha atención del mercado de capitales recientemente. En el foro, muchos representantes consideraron que el almacenamiento de energía en baterías de vanadio está pasando de los proyectos de demostración a la comercialización.
Sin embargo, aunque el coste del ciclo de vida completo de las baterías de vanadio es inferior al de las baterías de litio, los costes iniciales de construcción son demasiado elevados, lo que resulta en bajos incentivos de inversión para las empresas. Al mismo tiempo, dado que las fuentes de vanadio básicamente forman un circuito cerrado en la industria del acero, también están surgiendo preocupaciones sobre la restricción del desarrollo de baterías de vanadio por fuentes de vanadio, lo que puede hacer que la posesión de vanadio sea una de las estrategias industriales.
Las baterías de vanadio están a punto de aparecer
Un informe de investigación relevante de Everbright Securities señaló que en el primer semestre de 2022, la escala de baterías de vanadio en centrales eléctricas de almacenamiento de energía independientes en construcción ha alcanzado los 302MW/1104MWh. Sólo en septiembre de este año, CNNC Huineng anunció la compra de un sistema de batería de flujo redox totalmente de vanadio de 1 GWh, y Shanghai Electric también reveló que su reserva de pedidos de baterías de vanadio disponible es de casi 3 GWh. Desde una perspectiva de escala, el proceso de industrialización de las baterías domésticas totalmente de vanadio se está acelerando.
El nombre completo de la batería de vanadio es batería de flujo redox totalmente de vanadio, que es una batería líquida regenerable redox que utiliza iones metálicos de vanadio como material activo. A diferencia de las baterías de litio, el electrolito de las baterías de flujo está separado de la pila. Su principio de funcionamiento determina que es una de las rutas técnicas más seguras entre las rutas actuales de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica.
Fuente de la imagen del principio de funcionamiento: sitio web oficial de Raycom Energy Storage
Fang Yutao, analista de Everbright Securities, compartió en el foro que las baterías de flujo redox totalmente de vanadio tienen una alta seguridad y Gran escalabilidad, ciclo de vida prolongado, bajo costo del ciclo de vida y otras ventajas, es una batería de flujo relativamente madura para la comercialización en la actualidad. Esta afirmación es reconocida por Yan Chuanwei, investigador del Instituto de Investigación de Metales de la Academia de Ciencias de China, quien cree que, en cierto sentido, las baterías de flujo totalmente de vanadio son equivalentes a las baterías de flujo.
La declaración de Yan Chuanwei no es descabellada. Según el informe de Fang Yutao, las baterías de flujo redox totalmente de vanadio han estado funcionando durante muchos años en proyectos de demostración en todo el mundo, y el efecto de industrialización y la verificación de confiabilidad son significativamente mayores que. las de baterías de hierro. Batería de flujo de cromo, batería de flujo de zinc-bromo.
Según GuidehouseInsights, se estima que para 2031, la nueva capacidad anual instalada de baterías de vanadio a nivel mundial alcanzará los 32,8 GWh (se espera que sea de aproximadamente 1,6 GWh en 2022), con una tasa de crecimiento compuesta del 41 del 2022 a 2031.
La Administración Nacional de Energía emitió los "Veinticinco requisitos clave para prevenir accidentes en la producción de energía eléctrica (edición 2022) (borrador para comentarios)" el 29 de junio, que exigen que las centrales eléctricas de almacenamiento de energía medianas y grandes No utilizar tres baterías de iones de litio, las baterías de sodio y azufre, que fabrican baterías de vanadio con las ventajas de alta seguridad, larga vida útil, bajo costo del ciclo de vida y recursos totalmente autónomos y controlables, atrajeron gradualmente la atención en el mercado de capitales.
Pero al mismo tiempo, en comparación con el almacenamiento de energía hidráulica por bombeo, el almacenamiento de energía con baterías de litio, etc., las baterías de vanadio se encuentran actualmente en la etapa preliminar de comercialización en el campo del almacenamiento de energía. Los proyectos son promovidos por los gobiernos locales y los proyectos de demostración, un pequeño número de los cuales son construidos de forma independiente por empresas.
Fang Yutao señaló que la primera es el alto costo de instalación inicial como la mayor desventaja. El costo de inversión actual de los proyectos de baterías de vanadio se concentra en 3,8-6,0 yuanes/Wh, que es más del doble del costo de inversión actual de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía con baterías de litio (aproximadamente 1,8 yuanes/Wh en segundo lugar, el rápido crecimiento de las baterías de vanadio); puede hacer subir los precios del vanadio; en tercer lugar, la densidad de energía es baja y la eficiencia de conversión de energía es menor que la de las baterías de litio.
Aún es necesaria una reducción de costos para solucionar la situación.
Incluso las baterías de litio, que actualmente escasean, se beneficiaron de políticas en las primeras etapas de desarrollo. De manera similar, las baterías de vanadio lo hicieron. ha pasado de los proyectos de demostración a la comercialización, o También es inseparable del apoyo político. El principal problema en la comercialización de baterías de vanadio en la actualidad es la reducción de costes.
Fang Yutao compartió que el costo del ciclo de vida completo de las baterías de vanadio ya es menor que el de las baterías de litio, pero el costo de construcción inicial es demasiado alto, lo que conduce a una débil motivación de inversión para las empresas. Es posible que aún sea necesario a nivel gubernamental formular un posible mecanismo de compensación de precios implementado de manera efectiva y una política de la industria de almacenamiento de energía a largo plazo.
La reducción de costes se refleja principalmente en el electrolito y la pila, que suponen un coste relativamente elevado. Según IRENA, el coste de las baterías de vanadio se divide principalmente en tres partes: costes de pila, electrolitos y equipos periféricos. La pila y el electrolito son los costos principales y representan aproximadamente el 75% en total. Entre ellos, el costo del electrolito de vanadio representa aproximadamente el 40%, el costo de la pila representa aproximadamente el 35% y el costo de otros componentes representa; alrededor del 25%.
El informe de Fang Yutao también señaló que a medida que aumenta el tiempo de carga y descarga, aumenta la proporción del costo de electrolitos en el sistema de almacenamiento de energía de la batería de vanadio. La relación de costo de electrolitos en el sistema de almacenamiento de energía de 4 horas alcanza el 50%. Cuanto mayor sea el tiempo, mayor será la relación de costo de electrolito.
En junio de 2020, el equipo de Li Xianfeng y Zhang Huamin del Departamento de Investigación de Tecnología de Almacenamiento de Energía del Instituto de Física y Química de Dalian desarrolló con éxito una nueva generación de flujo redox totalmente de vanadio de bajo costo y de clase 30 KW. pila de baterías. La pila utiliza una membrana conductora de iones porosa soldable de desarrollo propio (cuesta 100 yuanes por cuadrado). En comparación con la tecnología tradicional de ensamblaje de baterías, el área utilizada para los materiales de membrana se reduce en un 30 % y el costo total de la pila se reduce en un 40 %.
Yan Chuanwei compartió el estado actual del electrolito en el foro y dijo que el proceso clásico del electrolito en las baterías de vanadio es preparar productos intermedios (líquido de lixiviación) a través de materias primas que contienen vanadio y luego a productos de vanadio. (como V2O5) Los productos de electrolitos ahora se pueden preparar en lotes y son maduros y confiables.
El proceso de proceso corto ha comenzado la verificación de ingeniería, es decir, el electrolito se prepara directamente a partir del lixiviado. Yan Chuanwei dijo que este proceso puede lograr una reducción de costos del 20-30%. De hecho, con el avance de la tecnología de chimeneas y la disminución de los costos de los electrolitos, la inversión inicial sigue siendo muy baja. En este punto, no hay ningún problema en realizar evaluaciones comparativas con el almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo.
Los informes de investigación relevantes de Everbright Securities también señalaron que, considerando que todavía hay un gran espacio para la reducción de costos de las baterías de vanadio, la economía aumentará gradualmente en el futuro. Si el costo de entrega del almacenamiento de energía de la batería de vanadio se reduce en 20 (el costo de inversión unitario del almacenamiento de energía de 4 horas se reduce de 3,8 yuanes/wh a 3 yuanes/Wh), entonces la TIR correspondiente del almacenamiento de energía de la batería de vanadio de 4 horas es 2,9 (batería de litio TIR2,5, suponiendo costes constantes).
Poseer vanadio puede convertirse en una de las estrategias industriales
Los datos de escala de producción y ventas de vanadio en el informe de Yan Chuanwei muestran que en 2021, la producción global será de 210.000 toneladas y el consumo será 220.000 toneladas; de las cuales China producirá 130.000 toneladas, consumiendo 130.000 toneladas. Las principales fuentes incluyen escoria de vanadio (metalurgia del hierro y acero, magnetita, titanio y vanadio), mineral en bruto y desechos sólidos. El mercado nacional (actual) de vanadio se caracteriza por un 85% de vanadio como subproducto del acero y un 90% de consumo.
Esto significa que el vanadio forma un circuito cerrado en la propia industria del acero y, a juzgar por los datos de producción y ventas, básicamente se ha alcanzado un equilibrio entre oferta y demanda. Si las baterías de vanadio comienzan a desarrollarse pero el desarrollo de las fuentes de vanadio se retrasa, no sólo los precios del vanadio aumentarán anormalmente, sino que el suministro de vanadio podría incluso ser incapaz de respaldar el desarrollo de las baterías de vanadio.
Fang Yutao también recordó en el informe que suponiendo que las baterías de vanadio representen el 20% del nuevo almacenamiento de energía en 2026, bajo dos escenarios conservadores e ideales, el consumo de V2O5 será de aproximadamente 116.000 toneladas y 185.000 toneladas. toneladas (4 horas de tiempo de almacenamiento de energía). En 2021, la producción de V2O5 de China será de aproximadamente 131.000 toneladas; si el desarrollo de los recursos de vanadio es menor de lo esperado, la aplicación a gran escala de baterías de vanadio aumentará los precios del vanadio y aumentará aún más los costos de los electrolitos.
La inesperada explosión de vehículos de nueva energía ha provocado una escasez de suministro de litio, y los precios del litio se han multiplicado por casi 10 en sólo dos años. Las lecciones aprendidas del pasado pueden hacer que Yan Chuanwei esté alerta. Cree que el desafío de la cadena industrial es que el mercado (oferta) actual de vanadio es incompatible con la industria de almacenamiento de energía en baterías de vanadio, lo que dificulta apoyar eficazmente el inicio y desarrollo de la industria que es la más débil o restrictiva. eslabón de la cadena industrial.
En respuesta al desafío, Yan Chuanwei también propuso estrategias para hacer frente a la escasez de oferta y demanda de vanadio. La primera es construir un gran mercado para los recursos de vanadio y desarrollar más fuentes de vanadio (especialmente vanadio de carbón de piedra). ), y construir un gran mercado para recursos de vanadio a partir de una amplia gama de fuentes. Abordar los problemas de suministro del mercado de vanadio.
El segundo es apoyar el vanadio. Los desarrolladores de baterías de vanadio deben controlar adecuadamente los recursos de vanadio (ya sea poseerlos ellos mismos o adoptar un modelo de cooperación estratégica para controlarlos) para garantizar el avance de la industria.
Pero, afortunadamente, los recursos de vanadio se pueden controlar de forma independiente.
Según las estadísticas del USGS, a finales de 2021, las reservas mundiales de vanadio metálico eran de 63 millones de toneladas, de las cuales las reservas de mineral de vanadio metálico que se ha identificado que cumplen con los requisitos actuales de minería y producción superan los 24 millones de toneladas. las reservas mundiales de mineral de vanadio se concentran en China, Australia y Rusia y cuatro países sudafricanos; entre ellos, las reservas de vanadio de China son de aproximadamente 9,5 millones de toneladas, lo que representa el 39% de las reservas de recursos de vanadio del mundo, ocupando el primer lugar en el mundo.
Las empresas que cotizan en bolsa relacionadas con baterías de vanadio y recursos de vanadio según los recientes informes de investigación relevantes de Everbright Securities son las siguientes: