Fraunhofer-Gesellschaft

Redox-Flow-Batterien könnten in Zukunft als Stromspeicher für alternative Energien dienen. Forscher wollen sie wirtschaftlicher und effizienter machen.

Auf immer mehr Hausdächern sind sie mittlerweile zu sehen: Solarzellen. Auch in großem Maßstab wird die Energie der Sonne und des Winds zunehmend genutzt – über Windräder und Solarparks. Die Energie, die Sonne und Wind liefern, korrespondiert jedoch meist nicht mit dem Verbrauch: An sonnigen Tagen liefern die Solarzellen oft mehr Strom als nötig, bei wolkenverhangenem Himmel kann der Solarstrom knapp werden. Ebenso schwankt die Energiemenge, die aus den Windrädern gewonnen wird.

Bei privaten Solarstromanlagen speichern Bleiakkus die überschüssige Energie, bis sie benötigt wird. Der Nachteil dieser Speicher: Sie halten nur eine begrenzte Zyklenzahl und müssen üblicherweise nach drei bis fünf Jahren ausgestauscht werden. Bei Wind- und Solarparks übernehmen Pumpspeicherwerke die Zwischenspeicherung. Der Nachteil dabei: Diese Speicher haben einen vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad – es geht also viel Energie verloren. Darüber hinaus benötigen sie viel Platz. Eine Alternative zu den Pumpspeicherwerken sind Redox-Flow-Batterien: Sie haben eine vergleichbare Energiedichte, ihre Lebensdauer ist jedoch fast zehnmal so hoch wie die der Bleiakkus. Noch sind sie allerdings recht teuer im Verhältnis zur Leistungs- und Energiedichte.

Test-Batterie soll die beste Materialkombination herausfinden

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal wollen das künftig ändern: "Wir haben den Prototyp einer Redox-Flow-Batterie entwickelt, mit dem wir verschiedene Elektrodenmaterialien, Membranen und Elektrolyte möglichst flexibel testen können", sagt Dr. Jens Tübke, Gruppenleiter am ICT. "Damit lassen sich unterschiedliche Redox-Systeme in einem Testaufbau vergleichen. So können wir die Vor- und Nachteile der jeweiligen Systeme sauber herausarbeiten. Anhand von Literaturdaten kann man die Systeme nicht vergleichen, da jeder naturgemäß in einem anderen Testaufbau misst."

Redox-Flow-Batterien werden schon in manchen Bereichen der industriellen Stromerzeugung als Energiespeicher eingesetzt. Ziel der Forschungsarbeit ist es, die Leistung und die Energiedichte der Batterien zu verbessern, sodass mehr Energie gespeichert - und damit auch entnommen werden kann.

Zukunftsvision: "Betankbare" Elektroautos

Mit einer besseren Energiedichte würde auch eine andere Einsatzmöglichkeit dieser Energiespeicher interessant werden: Sie könnten die heute verwendeten Batterien in Elektroautos ersetzen, was den Tankvorgang wesentlich beschleunigen würde: Anstatt eines langen Ladevorganges könnte man dann an der Tankstelle einfach die Flüssigkeiten in der Batterie austauschen.

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