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Energiespeicher

Redox-Flow-Zellen sollen mit neuen Elektrolyten besser werden

| Autor/ Redakteur: Thomas Isenburg / Stéphane Itasse

Noch in den 90-er Jahren war die Elektrochemie eher ein Stiefkind der deutschen Forschung. Das hat sich mit der Energiewende geändert: Dringend benötigt werden zusätzlich zum Netzausbau auch Energiespeicher. Mit in den Vordergrund rücken hier die Redox-Flow-Zellen.

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Die Grundlagen von Redox-Flow-Zellen werden zurzeit erforscht. Zellgeometrien und -materialien sollen optimiert werden. Ziel sind höhere Energiedichten, größere Effizienz, höhere Batterieleistungen sowie geringere Fertigungskosten.
Die Grundlagen von Redox-Flow-Zellen werden zurzeit erforscht. Zellgeometrien und -materialien sollen optimiert werden. Ziel sind höhere Energiedichten, größere Effizienz, höhere Batterieleistungen sowie geringere Fertigungskosten.
(Bild: Isenburg)

Derzeit wird weltweit an Redox-Flow-Batterien geforscht, mit Schwerpunkten in Japan, Australien und Deutschland. Durchgesetzt hat sich bisher Vanadium als Elektrolyt, weil es im Vergleich zu den bisher konkurrierenden Eisen-Chrom-Systemen bessere elektrochemische Eigenschaften vorweisen kann und weil grundsätzlich das gleiche Element in beiden Halbzellen der Redox-Flow-Zellen genutzt wird. Auch wenn die positive und die negative Elektrolytflüssigkeit gemischt werden, sinkt die Batteriekapazität nicht. Dieses ist nicht der Fall, wenn unterschiedliche Metalle verwendet werden. Bei gleicher Zellgröße haben Vanadiumbatterien somit eine höhere Leistung.

Batterieaufbau soll vereinfacht werden

Auch in Deutschland gibt es umfangreiche Forschungs- und industrielle Initiativen. Bei der Fraunhofer-Gesellschaft beschäftigen sich das Oberhausener Institut Umsicht und das Pfinztaler Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT mit dem Thema.

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Fraunhofer-Umsicht ist eines der ersten Institute, die sich in Deutschland intensiv mit Energiespeichern beschäftigen. Ein Ziel ist, höhere Wirkungsgrade zu erreichen, den Batterieaufbau zu vereinfachen und preisgünstigere Materialien einzusetzen. Nur so sind die hohen Systemkosten zu reduzieren, die derzeit für kleine Leistungen um 10 kW sowie für eine gespeicherte Energiemenge von 100 kWh rund 100.000 Euro betragen. Das Institut betreibt einen Energieprüfstand.

Beim Fraunhofer-ICT wird zurzeit ein Windkraftwerk mit einem 2-MW-Redox-Flow-Speicher entwickelt. Hier wollen die Forscher das Zusammenspiel zwischen fluktuierender Energielieferung durch Windkraft und dem elektrochemischen, stationären Energiespeicher studieren. Die aktuelle Brisanz des Forschungsthemas bestätigt auch Dr. Peter Fischer, Gruppenleiter am Institut. Er sieht kurzfristig Anwendungen kleiner Module in Nischenmärkten. Dabei könnten sich Redox-Flow-Batterien etablieren. Der Markt für Speicher wird jedoch bei Großspeichern im einstelligen Megawattbereich gesehen.

Redox-Flow-Energiespeicher gehören zum Forschungsschwerpunkt

Die Ostfalia ist die Hochschule für angewandte Wissenschaften an den Standorten Salzgitter, Suderburg, Wolfenbüttel und Wolfsburg. Hier lehrt Prof. Dr.-Ing. Robin Vanhaelst über Fahrzeugtechnik. Ein Forschungsschwerpunkt bei den Energiespeichern sind auch Redox-Flow-Zellen. Dabei hat er Anwendungen im Bereich der Elektromobilität im Visier.

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