Technik

Solar-Flow-Batterien: Energie speichern im großen Stil

von
Paul Bandelin

Die wachsenden Mengen an Energie benötigen effiziente Speichersysteme mit großen Kapazitäten. Die könnten bereits gefunden sein.

Tesla Model S beim Aufladen
Die Erzeugung von Energie wäre kein Problem, wenn sich große Mengen speichern ließen. Neue Technologien sollen die Versorgung selbst bei Ausfällen sicherstellen. Foto: picture alliance / dpa Themendienst

Das erfahren Sie gleich:

  • Warum erneuerbare Energien dringend großvolumige Energiespeicher brauchen
  • Welche drei Funktionen die Solar-Flow-Batterien vereinen
  • Warum Redox-Flow-Batterien in Ostfrieslands Kavernen eine gute Lösung für Deutschland sein könnten

Für Elektroautos sind Lithium-Ionen-Akkus derzeit die optimale Speichermethode. Bei der Speicherkapazität stoßen sie aber irgendwann an ihre Grenzen, besonders wenn es für andere Anwendungen um die Speicherung größerer Energiemengen geht.

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Fakt ist: Es braucht enorme Batterien, um die riesigen Mengen erneuerbarer Energie zu speichern. Doch es gibt Konzepte, die das Problem lösen könnten.

Solarenergie für Puerto Rico

Der Hurrikan Maria legte im September 2017 die Stromversorgung des Inselstaats Puerto Rico lahm. Nachdem im gesamten Land der Strom ausgefallen war, begriff es die Katastrophe als Chance. 40 bis 50 landesweit angeschobene Projekte hatten alle ein Ziel: Ein sichereres und zuverlässigeres Stromnetz aufzubauen, das auch zur Energiespeicherung in der Lage ist.

Der Ingenieur Gabriel Rivera beispielsweise versorgte zahlreiche Haushalte mit Notfall-Kits, die aus einem an eine Batterie angeschlossenen Solarpaneel bestanden. Sie sollten Energie speichern und beispielsweise wichtige medizinische Geräte in den Haushalten wieder zum Laufen bringen.

Elf Monate brauchte der staatliche Energieversorger PREPA (Puerto Rico Electric Power Authority) in enger Zusammenarbeit mit dem Staat, bis der Schaden in großen Teilen repariert war und das Netz wieder funktionierte. Der Fokus lag dabei auf der Nutzung von Batterien als Stromspeicher. War es vor dem Hurrikan ungewöhnlich sie zu nutzen, setzten in der Folgezeit sämtliche Projekte auf Batterien. So ist das Stromnetz belastbarer als vorher, auch wenn es keinen totalen Schutz vor Naturkatastrophen geben kann.

Eine Solaranlage von Tesla in Puerto Rico.
Sonnenenergie ist ergiebig und gut für die Umwelt. Mit dem Solar-Flow-System soll sie sich in Zukunft zudem für den späteren Gebrauch speichern lassen. Foto: picture alliance/AP Photo

Solar-Flow-Batterie mit zwei Funktionen

Solarpaneele haben den großen Vorteil, dass sie auch bei bedecktem Himmel Energie liefern. Ihr Nachteil ist allerdings, dass die an sehr sonnigen Tagen generierte Energiemenge oft ungenutzt bleibt. Einen Ausweg könnte die Solar-Flow-Batterie bieten. Das derzeit noch in der Entwicklung steckende Solarmodul, ist selbst gleichzeitig eine leistungsstarke Batterie.

Das im September 2018 vorgestellte System besitzt zwei Funktionen. Zum einen lässt es sich wie eine typische Batterie mit Strom beladen. Zum anderen kann es, wie eine herkömmliche Solarzelle, das Sonnenlicht in Strom verwandeln.

Im Vergleich zu getrennter Solarenergieumwandlung und elektrochemischen Energiespeichern könnte die Kombination der Funktionen in einem einzelnen, integrierten Gerät ein effizienter, skalierbarer, kompakter und kosteneffizienter Zugang zur Solarenergienutzung sein.

Song Jin, Chemieprofessor an der Universität Wisconsin-Madison

Derzeit heißt es aus Forscherkreisen, dass eine Kommerzialisierung der Solar-Flow-Batterie erst in fünf bis sieben Jahren realistisch ist. Dann aber könnten Menschen in abgelegenen Regionen von der Neuentwicklung profitieren.

„Diese integrierten Solarstrombatterien eignen sich besonders als dezentrale und autonome Solarenergieumwandlungs- und Speichersysteme in abgelegenen Gebieten und ermöglichen eine praktische netzunabhängige Elektrifizierung“, äußerte sich Song Jin dahingehend.

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Hohe Speicherkapazität durch Redox-Flow-Technologie

Eine weitere möglicherweise bahnbrechende Neuerung zur Energiespeicherung könnte in Ostfriesland zukünftig ans Netz gehen. Kurz vor der niederländischen Grenze befinden sich riesige Kavernen, die genug Raum für die Redox-Flow-Technologie bieten. Dabei speichern zwei Flüssigkeitselektrolytlösungen elektrische Energie und können mehr Strom aufnehmen als jede andere Batterie. 700 Megawattstunden sollen theoretisch möglich sein, was einer einstündigen Energieversorgung aller Haushalte Berlins entspricht.

Je mehr dieser Flüssigkeit vorhanden ist, desto höher ist die Speicherkapazität – so zumindest die Theorie. Ein paar Probleme gibt es allerdings noch. So befindet sich die Technologie weltweit noch im Laborstudium und es lässt sich nur schwer abschätzen, ob sie jemals in der Praxis umsetzbar sein wird und wenn ja, wann. Zudem ist das benötigte Element Vanadium derzeit nur für einen sehr hohen Preis zu bekommen.

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