Redox-Flow-Batterien Durchbruch - Kosten von 25 USD/kWh oder weniger

Redox-Flow-Batterien Durchbruch – Kosten von 25 USD/kWh oder weniger

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Um entscheidende Schritte in puncto Einsatz von erneuerbare Energie zurücklegen zu können wird die nachhaltige Energiespeicherung sein. Denn es können noch so viele Wind-, Wasserkraftwerke oder PV-Anlagen in Betrieb genommen werden, wenn der Strom immer sofort nach Erzeugung verbraucht werden muss, wird diese Energie wohl nicht ausreichen. Es ist daher notwendig, dass die erneuerbaren Energien gespeichert und dann abgerufen werden, wenn man sie benötigt.

Derzeit gibt es im Wesentlichen drei Möglichkeiten, Strom zu speichern – Lithium-Ionen-Batterien, Pumpspeicherkraftwerke oder Redox-Flow-Batterien. Lithium-Ionen-Akkus kennen wir aus der E-Mobilität zu genüge. Für die Speicherung erneuerbarer Energien sind diese jedoch eher ein kleiner Baustein, da die Akkus immer noch sehr teuer sind. Pumpspeicherkraftwerke sind ebenfalls sehr gut im Speichern von Energie, aber sie benötigen viel Platz und können nicht so schnell reagieren wie Batterien. Bleibt die Redox-Flow-Batterie. Hierzu zunächst nachfolgend die Definition von Wikipedia:

„Die Redox-Flow-Batterie (RFB) oder (Redox-)Flussbatterie – allgemeiner auch Flüssigbatterie oder Nasszelle genannt – ist eine Ausführungsform eines Akkumulators. Sie speichert elektrische Energie in chemischen Verbindungen, wobei die Reaktionspartner in einem Lösungsmittel in gelöster Form vorliegen. Die zwei energiespeichernden Elektrolyte zirkulieren dabei in zwei getrennten Kreisläufen, zwischen denen in der galvanischen Zelle mittels einer Membran der Ionenaustausch erfolgt. In der Zelle werden dabei die gelösten Stoffe chemisch reduziert bzw. oxidiert, wobei elektrische Energie frei wird.“

Wie CleanTechnica berichtet haben Redox-Flow-Batterien einen einzigartigen Vorteil. Die Leistungsmenge und die Menge der gespeicherten Energie kann an die Bedürfnisse des jeweiligen Anwendungsfalls angepasst werden. Zudem sei es so, dass diese im Vergleich zu Batterien und Wasserkraftwerken, nur eine geringe Stellfläche benötigen. Zudem können die Redox-Flow-Batterien Elektrizität für lange Zeiträume speichern, was bedeutet, dass Elektrizität, die im Sommer von PV-Anlagen erzeugt wird, für einen kalten, bewölkten Wintertag gespeichert werden kann. Die Energiedichte einer hybriden Durchflussbatterie, insbesondere eines Polysulfid/Luft-Systems, ist etwa 500-mal höher als die eines Pumpspeichers aus Wasserkraft.

Bisher habe jedoch der Kostenvorteil gegenüber Lithium-Ionen-Akkus gefehlt. Auch die kürzere Lebensdauer der Redox-Flow-Batteiren war alles andere als positiv anzusehen. Aber Forscher an der Warwick University in Großbritannien, in Zusammenarbeit mit Kollegen am Imperial College London, gaben zu verstehen, dass sie einen Weg gefunden haben, die Kosten für Redox-Flow-Batterien auf 25 US-Dollar pro kWh oder weniger zu senken, indem sie kostengünstige Materialien wie Mangan und Schwefel verwenden. Materialien, welche in der Natur, im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akku-Materialien, im Überfluss vorhanden sind. Die Forscher behaupten, dass die Materialkosten für ihre neue Batterie etwa 1/30 der Materialien betragen, die für eine Lithium-Ionen-Batterie benötigt werden, bei der teure Elemente wie Kobalt zum Einsatz kommen. Ihre Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Applied Materials & Interfaces veröffentlicht.

Laut Science Daily kombiniert die Technologie hinter der neuartigen Redox-Flow-Batterie kohlenstoffbasierte Elektroden mit kostengünstigen Elektrolyten – Mangan oder Schwefel – mittels einer einfachen und dennoch hocheffektiven elektrophoretischen Abscheidung von Nano-Kohlenstoff-Additiven (stickstoffdotiertes Graphen), die die Haltbarkeit und Leistung der Elektrode in stark sauren oder alkalischen Umgebungen deutlich verbessert.

„Darüber hinaus zeigen die geschätzten Systemkosten, dass Hybride Redox-Flow-Zellen (HRFCs) potenziell kostengünstige Alternativen zu den kommerziellen Standard-Vanadium-Redox-Akkumulator sind. Die hier berichteten Studien können neue Anreize für die weitere Optimierung von HRFCs liefern“, so ein Auszug aus der abschließenden Zusammenfassung der Forschungsarbeit.  Sollte sich das, was die Forscher sagen, in der Praxis bewahrheitet, ist man in der Tat einen Schritt weiter, bei der Speicherung erneuerbarer Energien, zu überschaubaren Kosten.

Quelle: CleanTechnica – Researchers Claim Redox Flow Battery Breakthrough Will Cost $25 Per kWh Or Less

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Wenn es damit besser und einfacher geht Energie zu speichern als mit Wasserstoff, gerne. Andererseits gibt es in Deutschland Gasspeicher für etwa drei Monate Gasverbrauch. Die werden bei der Umstellung auf Wärmepumpenheizungen aber nicht mehr alle gebraucht.

Kein Wort darüber, ob in dieser neuen Variante noch Vanadium verwendet wird? Sehr schade.

Die Redox-Flow Sau wieder einmal, die durchs Dorf getrieben wird… Existierende Redoxsysteme basieren auf schweineteuren (haha Wortspiel) Vanadiumelektrolyten. Niedrige Energie- und Leistungsdichte. Kein weiterer Kommentar.

Hier geht es um ein Forschungsprojekt. „Darüber hinaus zeigen die geschätzten Systemkosten…“ „potenziell kostengünstige Alternative“…also alles noch in der Entwicklung, nichts was in 5 Jahren einsatzreif ist. Wenn es denn bis dahin überhaupt funktioniert. Der Durchbruch besteht lediglich darin, mal kein Vanadium zu verwenden.

Für die potentielle Möglichkeit, Energie über Wochen oder gar Monate speichern zu können, ist jede Batterie zu teuer. Hier lohnt mal eher der vielbeschriebene Wasserstoff. Einen Pufferspeicher für Stunden oder Tage werden wir bei vollkommenem Umstieg auf Elektrofahrzeuge eh haben. Bis dahin werden aber sicher noch tausende Artikel zu weiteren Durchbrüchen veröffentlicht ;-)

Aus Sebastians Artikel:

[…] Lithium-Ionen-Akkus kennen wir aus der E-Mobilität zur Genüge [sp.]. Für die Speicherung erneuerbarer Energien sind diese jedoch eher ein kleiner Baustein, da die Akkus immer noch sehr teuer sind.[…]

Aber gerade diese Unmenge an erwartbarer Speicherkapazität schon der nächsten Jahre in eFahrzeugen ist doch – netzdienlich und gg. ein (kleines) Entgelt eingebunden – die Chance zumindest für die 1-2-3-tageweise Ausregelung von Erzeugungs-/Lastspitzen!

Im englischen Text steht £20 (22,60 Euro) pro kWh und in der Überschrift $25 (20,57 Euro) pro kWh.

Für meine Zukunftsvision (PV-Anlage, Pufferbatterie und Erdwärmepumpe) würde das bedeuten:
(Redox-Flow-Batterie 1.000 kWh x 22,60 Euro = 22.600 Euro)

Redox-Flow-Batterie = 22.600 Euro
PV-Anlage fürs Dach= 15.000 Euro
Erdwärmepumpe === 20.000 Euro
Ingesamt ========= 57.600 Euro

57.600 Euro geteilt durch 25 Jahre gleich 2.304 Euro pro Jahr geteilt durch 10.000 kWh gleich 23,04 ct/kWh.

Jede Senkung des kWh-Preises ist mir willkommen, dadurch rückt die autarke Strom- und Energieversorgung für 1-Familienhäuser (und andere Gebäude) näher und das zu bezahlbaren Preisen – billiger als Netzstrom.

Habe im Originalartikel den Vergleich mit Pumpspeichern nicht gefunden, er ist unsinnig, solange nicht die Speicherhöhe angegeben wird. Hier wird offensichtlich wieder eine „Wunderwaffe“ geschmiedet.

Un jetzt, außer dem Kostenargument lauter alte Karamellen. Schwacher Bericht.

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