技術士二次試験対策『レドックスフロー電池』
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【概 要】
レドックスフロー電池は、二次電池の一つでバナジウムなどのイオンの酸化還元反応を利用して充放電を行う蓄電池である。長寿命であることや安全性が高いことが特長で、電力系統用蓄電池に採用されることが多い。このため、太陽光などの再生可能エネルギーの導入を拡大していく上で必要となる系統の安定化技術として期待される。
【特 徴】
・安全性が高い
レドックスフロー電池で使用されている電解液の硫酸バナジウムは不燃性であるため、火災の危険がない。
・長寿命である
電解液である劉さんバナジウムは、劣化がないため、理論的には半永久的に使用が可能である。そのため、リチウムイオン電池のように回数に縛られることなく使用可能である。
・充電のバラツキが少ない
通常、電池は使用していると各電池の充電量にバラツキが生じる。しかし、レドックスフロー電池は、1つのタンクから各セルに電解液を供給する仕組みであるため充電状態が均一となる。
・設計が簡単であり自由度が高い
レドックスフロー電池の出力は、電池コンテナに内蔵されているセルの台数で決まり、充放電時間容量は、電解液の量で決まる。それぞれ独立して設計できるため、セルの台数や電解液タンクのサイズを変更することで容易に対応することができる。
【レドックスフロー電池の現状】
上記特徴から、レドックスフロー電池は、カーボンニュートラルの実現に向けて、注目が集まっている。特に不燃性の物質を使っていることから、設置時の危険物取扱所の許可申請や予防規定の制定、危険物保安監督者の選任が不要になるなど、申請が簡易的であることもレドックスフロー電池の普及に追い風となる。
海外では、マイクログリッド構築において実績もあり、再エネ、系統安定に関して非常に相性の良い電池となる。
従来、大型の産業用二次電池は短時間のものが主流であったが、現状再エネの普及からピークカット運転をするためには、長時間の稼働が求められている。この要求に対してもレドックスフロー電池はフレキシブルにセルタンクのサイズ変更で対応可能である。
システムの効率性や汎用性においては、リチウムイオン電池が優位ではあるが、長寿命である特徴から、ライフサイクルコストではレドックスフロー電池が優位となる。
【コメント】
昨今のSDGsやカーボンニュートラルなど、環境意識の高まりから長寿命で安全性の高いレドックスフロー電池は注目されている。技術士二次試験においても、二次電池に関する出題は、頻繁にあるため、二次電池の一つとしてレドックスフロー電池はおえておくべき項目と考えます。
参考・引用資料
https://sumitomoelectric.com/jp/products/redox
https://batterybank.jp/question/system/redox.php
OHM 2023年4月号