Von Batterien bis zum Riesenwärmekissen – Chemische Technik für Energiespeicher

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...die größte Lithium-Keramik-Batterie der Welt. Mit einer speziellen Kombination von Keramik-Materialien und hochmolekularen Ionenleitern wird versucht, die Leistungsdichte zu steigern und eine hohe Zykluslebensdauer zu erreichen. Der Stromspeicher entsteht am saarländischen Kraftwerksstandort Völklingen und soll eine Speicherkapazität von etwa 700 kWh haben. Würde dieser Speicher viertelstündlich be- und entladen, könnten hiermit theoretisch 4000 Haushalte pro Jahr versorgt werden. Derzeit ist bereits die Erweiterung auf 10 MW geplant. "Wir nutzen unsere Lithiumionen-Kompetenz, um in einen ganz neuen Markt einzutreten", sagt Dr. Klaus Engel, Vorstandsvorsitzender der Evonik Industries AG. "Damit ließen sich erstmalig Erzeugung und Verbrauch von Strom mit Hilfe der Lithium-Keramik-Technologie kostengünstig entkoppeln. Wir können die durch die Energiegewinnung aus Sonne und Wind verursachten Netzschwankungen stabilisieren und so die Energieerzeugung insgesamt erheblich effizienter gestalten. Hier entsteht ebenso wie im Automobilbereich ein Milliardenmarkt", so Engel. Experten schätzen das Marktvolumen für moderne Energiespeicher langfristig auf über 10 Milliarden Euro.

Mega-Batterien für stationäre Anwendungen

Allein für Deutschland liegt der künftige Leistungsbedarf an modernen Speichersystemen im hohen dreistelligen Megawattbereich. Das im Rahmen der Forschungsinitiative LIB 2015 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte und auf drei Jahre angelegte Projekt zielt auf die wirtschaftlich-technische Realisierbarkeit solcher Mega-Batterien für stationäre Anwendungen. Im Rahmen der Innovationsallianz "Lithium Ionen Batterie LIB 2015" hat sich ein Industriekonsortium von BASF, Bosch, Evonik, LiTec, und VW verpflichtet, in den nächsten Jahren 360 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung an der Lithium-Ionen-Batterie zu investieren. Gleichzeitig wird das BMBF 60 Millionen Euro für diesen Bereich zur Verfügung stellen.

Um große Energiemengen im Bereich von 100 kW bis 5 MW mit elektrochemischen Systemen zu speichern, werden skalierbare Stromspeicher benötigt. Hier haben insbesondere Redoxflow-Batterien vielversprechendes Entwicklungspotenzial. Bei Redoxflow-Batterien wird Strom in Form von chemischer Energie in Redox-Paaren in externen Tanks gespeichert. Der Strom wird in einem getrennten Leistungsmodul erzeugt, wobei den Elektroden kontinuierlich Elektrolyt aus den Vorratstanks zugeführt wird. Zum Laden wird die Pumprichtung des Elektrolyten umgedreht. Über die Tankgröße kann die Speicherkapazität skaliert werden, der Wirkungsgrad liegt bei bis zu 80 Prozent. Am Fraunhofer ICT in Pfinztal wurde der Prototyp einer Redox-Flow-Batterie entwickelt, mit dem...

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