Durchbruch bei Akkus für Sonnen- und Windenergie
Der Anteil von Strom aus Sonne und Wind an unserem Energieaufkommen nimmt immer mehr zu, aber das Problem der nicht vorhandenen Grundlastfähigkeit liegt in der Natur der Sache. Wind und Sonne gibt es nie in dem Ausmaß, wie man es gerade bräuchte.
Forschern von Fraunhofer UMSICHT ist es durch ein neues Design gelungen, die Größe und Leistungsfähigkeit der Batteriestacks zu erhöhen.
© Fraunhofer UMSICHT
Da bis zum Jahr 2050 der Strombedarf komplett aus Sonne, Wind, Biomasse und so weiter, gedeckt werden soll, tritt die Speichertechnologie immer mehr in den Vordergrund. Die effektive und verbraucherfreundliche Speicherung von überschüssiger Wind- und Sonnenenergie dürfte zum Knackpunkt für die politisch verordnete Energiewende werden.
Die wohl beste Speichertechnik haben sogenannte Redox-Flow-Batterien. “Red” steht dabei für Reduktion = Elektronenaufnahme und “Ox” für Oxidation = Elektronenabgabe. Diese Batterien speichern Energie in Elektrolytlösungen. Diese Lösungen fließen aus Behältern durch eine Zelle, die mittels eines chemischen Prozesses daraus Strom erzeugt. Nun kann man mehrere dieser Zellen nebeneinander stapeln und bildet damit sogenannte Stacks. Damit erhöht man die Akkuleistung. Redox-Flow-Batterien haben viele Vorteile, denn sie sind kostengünstig, robust, langlebig und individuell anpassbar.
Dem Fraunhofer-Institut für Umwelt, Sicherheit und Energietechnik (UMSICHT) in Oberhausen ist bei diesen Batterien der Durchbruch gelungen. Die Forscher von UMSICHT haben es geschafft, die Größe der Stacks und somit deren Leistung deutlich zu erhöhen. Auf Grund eines neuen Designs kann man nun Stacks mit 0,5 Quadratmeter Zellgröße fertigen, was diese auf das achtfache der bisherigen Systemgröße anwachsen lässt und einer Leistung von 25 Kilowatt entspricht. Die bisher gebräuchlichen Zellen haben die Fläche eines DIN-A4-Blatts und eine Leistung von 2,3 kW. Der Wirkungsgrad des auf der Hannover-Messe im April zu sehenden Prototyps liegt bei sehr guten 80 Prozent und man kann ihn mit Strömen bis zu 500 Ampère belasten.
Dr. Jens Burfeind, der Gruppenleiter von der Abteilung Elektrochemische Speicher bei Fraunhofer UMSICHT erklärt: “Die größte Herausforderung bestand darin, dass wir für das Scale-up einen komplett neuen Aufbau der Stacks entwickeln mussten, um Batterien in dieser Leistungsstärke zu konzipieren.” Dr. Christian Dötsch, der Bereichsleiter Energie bei UMSICHT sagt: “Uns ist mit dem Redesign des Batterie-Stacks ein sehr wichtiger Schritt gelungen auf dem Weg, Redox-Flow-Batterien zu entwickeln, die zum Beispiel 2.000 Haushalte mit Strom versorgen können.” Nächstes konkretes Ziel der Forscher ist ein Stack mit der Größe von zwei Quadratmetern und einer Spitzenleistung von 100 Kilowatt.
Den Männern und Frauen vom Fraunhofer ist das locker zuzutrauen. Denn Wissenschaftler von verschiedenen Fraunhofer-Instituten entwickeln immer wieder bahnbrechende Dinge, auf die wir auch in Zukunft gespannt sein dürfen.
Quelle: umsicht.fraunhofer.de
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