Forschung

Finanz- und Wirtschaftsministerium fördert Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie

„Die dezentrale netzintegrierte Speicherung schwankender erneuerbarer Energie ist eine Schlüsseltechnologie bei der nachhaltigen Energieversorgung der Zukunft. Besonders bei Großanwendungen ist die Speicherung elektrischer Energie zu einer der großen Herausforderungen der Energietechnik geworden“, sagte Finanz- und Wirtschaftsminister Nils Schmid in Stuttgart. Am Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal werden im Rahmen eines Forschungsvorhabens die Entwicklung und der Aufbau eines getriebelosen Windrads in Kombination mit einer neuartigen Redox-Flow-Batterie realisiert. "Das Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg fördert das Vorhaben mit 6,25 Millionen Euro", erklärte Schmid.

Zum Ausgleich des zunehmenden temporären Ungleichgewichts von Erzeugung und Verbrauch von Energie sind innovative Lösungen im Netzausbau und den Leistungs- und Regelreserven erforderlich. Eine bessere Anpassung vorzuhaltender Reserven an die Bedarfsentwicklung wird möglich, wenn dezentrale Speicher eingesetzt werden, die bezüglich ihrer Leistung und der speicherbaren Energie flexibel variierbar sind.

Ein Schwerpunkt des geförderten Projektes ist die Anpassung einer Windkraftanlage an den Betrieb mit einer Redox-Flow-Batterie. Hierbei sollen gezielt die Synergien beider Systeme, beispielsweise durch gemeinsame Komponenten, genutzt werden. Neben der Optimierung der Elektroden und des Elektrolyten des Redox-Flow-Systems stellt die Entwicklung einer kostengünstigen Produktionstechnologie zur Herstellung des Stack-Aufbaus der Batterie eine große Herausforderung im Projekt dar. Weiter wird ein Betriebsführungskonzept sowohl für den netzintegrierten Betrieb des gekoppelten Systems als auch für den Inselbetrieb entwickelt.

"In Zukunft werden verstärkt flexible Stromspeicher im Leistungsbereich von 100 Kilowatt bis maximal 5 Megawatt benötigt, um durch dezentrale, netzintegrierte Stromspeicher die Netzkapazitäten besser auszunutzen und Engpässe zu vermeiden", erklärte der Minister. "Im angestrebten Leistungsbereich bieten Redox-Flow-Batterien ein aussichtsreiches Entwicklungspotenzial, denn sie sind viel langlebiger und deutlich günstiger als die bekannten Alternativen."

Üblicherweise speichern Bleiakkus die überschüssige Energie, bis die Energie benötigt wird. Der Nachteil dieser Speicher: Sie halten nur eine begrenzte Zyklenzahl und müssen üblicherweise nach drei bis fünf Jahren ausgetauscht werden. Redox-Flow-Batterien haben eine vergleichbare Energiedichte, ihre Lebensdauer ist jedoch fast zehnmal so hoch wie die der Bleiakkus. Im Vergleich zur Lithium-Ionen-Technologie liegen die Kosten der Redox-Flow-Technologie durch die Trennung von Energiemenge und Systemleistung deutlich unter den Kosten vergleichbarer Lithium-Ionen-Systeme.

Das Verfahren der Redox-Flow-Batterien beruht auf dem Prinzip der Speicherung von chemischer Energie in Form von gelösten Redox-Paaren in externen Tanks. Die Stromerzeugung erfolgt in einem getrennten Leistungsmodul. Den Elektroden wird während der Entladung kontinuierlich der umzusetzende gelöste Stoff aus den Vorratstanks zugeführt und das entstehende Produkt ebenfalls in einen Vorratsbehälter abgeführt. Zum Laden wird die Pumprichtung des Elektrolyten umgekehrt. Da die Speicherkapazität im Wesentlichen von der Tankgröße für die Elektrolytlösung bestimmt wird und der Wirkungsgrad bei bis zu 80 Prozent liegt, ist dieser Speichertyp interessant für die Großanwendung.

Quelle:

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