Mit der zunehmenden Verbreitung von Photovoltaikanlagen und der zunehmenden Netzanbindung an das Stromnetz ist die Förderung der Energiespeicherung unabdingbar. Bei relativ geringem Netzanschluss kann Lithium-Eisenphosphat, das 1 bis 4 Stunden lang kontinuierlich Strom liefert, den Großteil des Bedarfs decken. Steigt die Netzanbindung jedoch weiter, benötigen wir dringend neue Technologien, die Stromversorgung für mehr als 4 Stunden.

Bildquelle: Website im Ausland - ESPlaza

Langzeit-Energiespeicherung ist diese neue Technologie, w d.h. ein Energiespeichersystem, das größer als 4 Stunden ist und zyklisch geladen und entladen werden kann mehrere Tage und m Monate . Ein Beispiel hierfür ist eine Grenzwertberechnung: Wenn ein Ort seinen Strom zu 100 % aus Solarenergie bezieht, es aber typischerweise nur acht Stunden am Tag hell ist, bedeutet dies, dass die restlichen 16 Stunden des Strombedarfs vollständig von Speicherbatterien gedeckt werden müssen. Reicht die Batterieleistung nur vier Stunden, sind die restlichen 12 Stunden nur durch Stromausfall gedeckt. Angesichts des übergeordneten Ziels der CO2-Neutralität und der Verbesserung der Energieinfrastruktur nimmt der Anteil sauberer Energien wie Solar- und Windenergie jedoch rapide zu, sodass die Langzeitspeicherung von Energie immer wichtiger wird.

Flussbatterie, Aufgrund ihrer besonderen Konstruktion und Funktionsweise gehören sie zu den am besten geeigneten Batterietechnologien für die Langzeitspeicherung von Energie. Die Redox-Flow-Batterie unterscheidet sich grundlegend von Ionenbatterien wie Lithiumbatterien. Die Energie wird bei Flow-Batterien im Elektrolyten gespeichert, nicht in den festen positiven und negativen Elektroden von Lithium- und Bleibatterien. Darüber hinaus sind die positiven und negativen Elektroden der Flow-Batterie flüssig, völlig unabhängig und separat angeordnet. Die Durchflussbatterie bietet eine hohe Sicherheit, eine flexible Kapazitätserweiterung, eine lange Lebensdauer und der Elektrolyt im Inneren kann recycelt werden. Allerdings weist sie eine geringe Energiedichte auf und die anfänglichen Installationskosten sind relativ hoch. Bei der Langzeitlagerung sind diese Nachteile zwar nicht allzu schwer zu überwinden, die Vorteile sind jedoch von unschätzbarem Wert.

Bildquelle: Website im Ausland - ESPlaza

Wie wir alle wissen, verwenden wir in der Photovoltaik üblicherweise Lithiumbatterien. Das gilt auch für Lithiumbatterien y zur Langzeitlagerung verwendet werden? Die Antwort lautet: Nein. Die größten Probleme von Lithiumbatterien sind Sicherheit und Lebensdauer. Um ihre Speicherkapazität zu erhöhen, müssen Lithium-Ionen-Batterien mehr Lithium enthalten. Lithium ist jedoch ein relativ launisches Metall. Je höher der Lithiumgehalt, desto größer das Sicherheitsrisiko. Unvollständigen Statistiken zufolge gab es im ersten Halbjahr 2022 weltweit mehr als zehn neue Unfälle in Lithiumbatterie-Kraftwerken, von denen etwa 80 % ternäre Lithium-Ionen-Batterien verwendeten, gefolgt von Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Flussbatterien können diese Nachteile von Lithiumbatterien gut ausgleichen. Erstens sind Flussbatterien sehr sicher. Ihre positiven und negativen Elektrolyte speichern Energie. Da die Elektrolyte mit Wasser gefüllt sind und keine organischen Lösungsmittel enthalten, können sie nicht in Flammen aufgehen. Lithiumbatterien sind oft unsicher, da die von ihnen erzeugte Wärme nicht entweichen kann, während die Wärme einer Flussbatterie leicht mit dem Elektrolyten von innen nach außen übertragen werden kann. Daher können Flussbatterien, sowohl mit BMS als auch mit einigen zusätzlichen Brandschutzmaßnahmen, ohne allzu großen Aufwand eine Stufe unter Lithiumbatterien liegen. Zweitens haben Durchflussbatterien eine sehr lange Zyklenlebensdauer. Da die Elektrode in der Durchflussbatterie nicht an der Reaktion teilnimmt, gehört sie zu den inerten Elektroden. Die Elektrode, die Bipolarplatte und andere Materialien sind stabil und müssen nicht ausgetauscht werden. Da der Reaktionsprozess keinen Phasenübergang beinhaltet, kann die Zyklenlebensdauer 15.000 bis 20.000 Zyklen erreichen. Drittens: Flexibilität. Da die Leistungs- und Energieeinheiten einer Durchflussbatterie voneinander unabhängig sind, können Systemleistung und Speicherdauer flexibel an unterschiedliche Anwendungsszenarien angepasst werden.

Bildquelle: Website im Ausland - ESPlaza

Heute können Flussbatterien dauern mehr als vier Stunden und manchmal mehr als zehn Stunden am Stück. Diese Laufzeit eignet sich hervorragend für die zukünftige Nutzung großer Mengen neuer Energienetze. Aufgrund der hohen Anfangsinvestitionen hat sich die Redox-Flow-Batterie bisher nicht in großem Umfang durchgesetzt. Es gibt jedoch vielversprechende politische Bemühungen zur Kostensenkung. Der Ausbau der Redox-Flow-Batterie-Industriekette steht unmittelbar bevor.