Technik

Redox Flow: Flüssigkeitsbatterie als Mega-Stromspeicher

von
Paul Bandelin

Die Redox-Flow–Technologie könnte das Problem der Speicherung von Strom lösen. Zwei deutsche Unternehmen verhelfen ihr vielleicht bald zur Marktreife.

Redox-Flow-Tanks unter einer Windkraftanlage in Pfinztal.
Die großen Speichertanks des Redox-Flow-Systems speichern aktuell 300.000 Liter Elektrolytlösung. Platz wäre für die doppelte Menge. Foto: Fraunhofer ICT

Das erfahren Sie gleich:

  • Was hinter der neuen Redox-Flow-Technologie steckt
  • Wie sie das Problem der komplizierten Speicherung elektrischer Energie lösen soll
  • Welche Alternativen dazu noch in der Erforschung stecken

Windräder, Wasserkraftwerke und Photovoltaikanlagen liefern Strom, ohne die Umwelt zu stark zu belasten. Eine flächendeckende Nutzung von Erneuerbaren Energien funktioniert aber nur in Verbindung mit Speichersystemen.

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Redox-Flow-Batterien könnten der Schlüssel dazu sein. Sie sind in der Lage, die naturgegebene Fluktuation zwischen Sonnen- und Windenergie zu auszugleichen. Zwei deutsche Unternehmen wollen eine Abwandlung davon bald zur Marktreife bringen.

Schaeffler und CMBlu vereinbaren Kooperation

Zwei Unternehmen aus Bayern wollen die Technologie künftig zusammen vorantreiben. Der Automobilzulieferer Schaeffler kooperiert künftig mit der Firma CMBlu. Letztere hatte innerhalb von fünf Jahren die “Organic Flow”-Technik erforscht und zur Prototypenreife gebracht.

Bei Organic-Flow-Batterien handelt es sich um stationäre Energiespeicher für bestehende und neue Stromnetze. Sie sind flexibel einsetzbar und sollen beim Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch elektrischer Energie dienen. Gemeinsam wollen die beiden Unternehmen jetzt kommerzielle Produkte auf Basis der Technologie entwickeln und auf den Markt bringen.

Das Grundprinzip von Organic Flow entspricht dem von Redox-Flow-Batterien. Entscheidender Unterschied: Statt Elektrolyt kommt Lignin zum Einsatz. Das kommt aus der Natur und ist Bestandteil jeder Pflanze. Als natürlich nachwachsender Rohstoff ist Lignin viel einfacher und in größeren Mengen zu beschaffen – auch weil es ein Abfallstoff bei der Produktion von Zellstoff und Papier ist.

Neuer Stromspeicher in Kinderschuhen

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) im baden-württembergischen Pfinztal forscht derweil weiter an der größten Flüssigkeitsbatterie der Welt.

Die aus einem Windrad und der Batterie bestehende Anlage wurde nach vielen Verzögerungen am 25. September 2017 eingeweiht und soll in den kommenden drei Jahren testen, ob die Idee einer dezentralen Energieversorgung funktionieren kann.

Zu terminlichen Verschiebungen des 19 Millionen-Euro-Projektes kam es, weil etwa bestimmte Technik-Komponenten nur schwer zugänglich waren oder der Preis des benötigten Vanadiums unerwartet in die Höhe stieg. Die Abhängigkeit von dem Metall mit den starken Preisschwankungen am Weltmarkt ist zugleich die größte Schwäche der noch in den Kinderschuhen steckenden Technologie.

Redox-Flow-Technologie

Bei der Redox-Flow-Speichertechnologie wird elektrische Energie in einer Elektrolytflüssigkeit chemisch gespeichert. Besonders ist dabei, dass die Energiespeicherung- und Umwandlung nicht wie bei anderen Batteriesystemen am gleichen Ort stattfindet, sondern räumlich voneinander getrennt. Der externe Energiespeicher bietet dabei den Vorteil der beliebigen Skalierbarkeit.

Es ist keine Sache, von der man sagt, alles läuft super, das ist aber wahrscheinlich nicht ungewöhnlich für eine Pilotanlage.

Stefan Tröster, Sprecher des Fraunhofer-Instituts in Pfinztal

Das Windrad kommt bei einer Nabenhöhe von 100 Metern und einem Rotordurchmesser von 82 Metern auf eine Leistung von zwei Megawatt. Die unter der Anlage befindlichen Speichertanks, die zwei Elektrolytlösungen enthalten, haben derzeit ein Volumen von 300.000 Litern – Platz wäre allerdings für die doppelte Menge, was einer Kapazität von rund 20 Megawattstunden entspräche. Damit ließe sich ein Dorf etwa zehn Stunden lang mit Strom versorgen.

Nach den anfänglichen Schwierigkeiten funktioniert die Anlage mittlerweile zufriedenstellend, allerdings noch nicht vollautomatisch. „Es gibt noch einige Entwicklungsaufgaben zu lösen, um zu einer Speichereinheit zu kommen, die automatisch arbeitet“, so Instituts-Sprecher Dr. Stefan Tröster.

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Wasserkraftwerke als Alternative

Stromspeicherung ist am ICT in Pfinztal nicht erst seit gestern ein Thema. Der für Elektrochemie zuständige Professor Jens Tübke berichtet, dass aufgrund der schwankenden Vanadium-Preise zudem an alternativen Elektrolyten geforscht werde.

Weitere Ideen, die in Pfinztal derzeit allerdings nicht auf der Agenda stehen, sind Wasserkraftwerke oder Pumpspeicherbecken, die als Stromspeicher dienen könnten.

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