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28.03.2011

06:54 Uhr

Neue Speichertechnik

Riesen-Batterien für Ökostrom

Sonnen- und Windstrom für dunkle oder windschwache Zeiten zu speichern, ist eine technologische Herausforderung.. Eine Lösung könnten Redox-Flow-Batterien sein, mit denen sich bis zu 2000 Haushalte versorgen ließen.

Das Problem, wie man umweltfreundlichen Strom in beträchtlichen Mengen zwischenspeichern kann, konnte bislang noch nicht befriedigend gelöst werden. Quelle: ap

Das Problem, wie man umweltfreundlichen Strom in beträchtlichen Mengen zwischenspeichern kann, konnte bislang noch nicht befriedigend gelöst werden.

DüsseldorfÖkostrom ist ein unstetes Gut. Photovoltaik-Anlagen ruhen nachts, und bei Flaute stehen Windräder still. Künftig wird man den umweltfreundlichen Strom daher in beträchtlichen Mengen zwischenspeichern müssen. Große stationäre Speicher müssen her, die an zentralen Stellen im Versorgungsnetz sitzen und Energie in Megawatt-Mengen für stromarme Stunden puffern können.

Ein Fraunhofer-Konsortium treibt derzeit die Entwicklung von großen Energiespeichern, sogenannten Redox-Flow-Batterien, voran. Das Fernziel der Experten ist der Bau einer handballfeldgroßen Batterieanlage mit 20 Megawattstunden Kapazität, die etwa 2000 Haushalte während einer langen Winternacht oder an wolkigen Tagen mit Strom versorgt. Ganz so weit ist es noch nicht: Derzeit haben die größten Labor-Anlagen im Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) eine Leistung von einigen Kilowatt.

Anfang April wollen die Forscher auf der Hannover-Messe die Funktionsweise der Redox-Flow-Batterie an einer 2-Kilowatt-Anlage demonstrieren.  „Das Verfahren arbeitet bereits zuverlässig«, sagt Christian Dötsch, Geschäftsfeldleiter Energie-Effizienz-Technologien am „Umsicht“. „Die Herausforderung besteht im Upscale, der Vergrößerung der Anlagen.“

Bei den Redox-Flow-Speichern handelt es sich um große Vanadium-Flüssigbatterien, in denen chemische Vanadium-Verbindungen an Membranen abwechselnd Elektronen aufnehmen und abgeben. Da bei diesen Batterien nur Vanadium-Verbindungen und nicht wie in anderen Systemen zugleich zwei verschiedene Flüssigkeiten zum Einsatz kommen, bleiben Verunreinigungen aus. „Dadurch lassen sich sehr robuste und langlebige Batterien bauen“, so Tom Smolinka, der die Arbeiten am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE koordiniert.

Die Ladung und Entladung des Vanadiums findet in kleinen Reaktionskammern statt. Mehrere dieser Zellen werden nebeneinander zu Stapeln, sogenannten Stacks, aufgereiht, wodurch sich die Leistung einer Batterieanlage weiter erhöht. Derzeit haben die Membranen und damit auch die einzelnen Zellen eine Fläche von der Größe eines DIN A4-Blatts.

„Um Megawatt-Werte zu erreichen, müssen sie mindestens DIN A0-Größe erreichen“, schätzt Jens Tübke, Abteilungsleiter beim dritten Projekt-Partner, dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT. Die Herausforderung besteht unter anderem darin, die Vanadium-Flüssigkeit gleichmäßig durch diese großen Membranen und an den filzartigen Kohlenstoff-Elektroden der Zellen vorbei strömen zu lassen. Die Fraunhofer-Forscher setzen deshalb Strömungs-Simulationen ein, um den Aufbau der Zellen weiter zu verbessern.

Seit vergangenem Jahr arbeitet das Fraunhofer-Konsortium außerdem in einem vom Bundesumweltministerium geförderten Kooperationsprojekt an neuen Membranmaterialien und Batteriedesigns. Noch in diesem Jahr soll ein weiteres Projekt mit Industriebeteiligung starten. Grundsätzlich können im neuen Fraunhofer-Redox-Flow-Labor Batterien mit bis zu 80 Kilowatt aufgebaut werden – Ende kommenden Jahres soll eine 20-Kilowatt-Anlage in Betrieb gehen. Die Megawatt-Grenze hoffen die Forscher in etwa fünf Jahren überschreiten zu können.

Von

tt

Kommentare (7)

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Engergiespeicherfreund

25.03.2011, 09:18 Uhr

Da klingt interessant. Folgende wichtige Fragen bleiben offen: 1. Wie wirtschaftlich wird die Form der Zwischenspeicherung sein? 2. Wie hoch ist der Wirkungsgrad, also vieviel Prozent der Energie die eingespeist wird, kommt später wieder raus? 3. Mit welchem Profil für Lade- und Entladevorgängen rechnet man?

futuregirl91

25.03.2011, 09:34 Uhr

weiter so

zarakthuul

25.03.2011, 09:43 Uhr

Seltsamer Beitrag! Batteriekapazitäten werden in Leistung für Zeiteinheit, z.B. Wh angegeben. Die Kilowattbatterie kann 1 Kilowatt für welche Zeit abgeben? Was kosten diese Batterien? Sind die Rohstoffe für einen Masseneinsatz vorhanden? Welche Risiken sind vorhanden?

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