Dienstag, 12. November 2019

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Redox-Flow-Batterien

Das Wort Redox setzt sich aus Red (Reduktion, Elektronen-Aufnahme) und Ox (Oxidation, Elektronen-Abgabe) zusammen. Die Redox-Flow-Zelle oder auch Flüssigbatterie ist ein Akkumulator, der Energie in zwei Reaktionspartnern speichert. Diese beiden Reaktionspartner oder Elektrolyte sind in Lösungen vorliegend und zirkulieren in zwei voneinander getrennten Systemen. Die Elektrolyte fließen aus dem jeweiligen Tank an einer Membran entlang, die das Mischen der beiden Flüssigkeiten verhindert, den Ionenaustausch allerdings ermöglicht. Durch die Größe der Tanks ist es möglich, die Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander zu skalieren. Das ist eine einzigartige Eigenschaft dieses elektrochemischen Energiespeichers, die es möglich macht, Leistungen von einem Kilowatt bis zu mehreren Megawatt zu speichern.

Entwicklungsgeschichte

Der Grundstein zur Erforschung der Redox-Flow-Technologie wurde Mitte des 20. Jahrhunderts gelegt. Die reine Vanadium-Lösung wurde erstmals 1978 vorgeschlagen und in den 1980ern an der University of New South Wales von Maria Skyllas-Kazacos und ihren Mitarbeitern weiterentwickelt. Die endgültige Technik wurde 1986 patentiert und ist bisher die verbreitetste. Sie erfuhr eine Weiterentwicklung zur Vanadium-Bromid-basierten Zelle, die eine fast doppelt so hohe Energiedichte ermöglicht.

Einsatzmöglichkeiten, Anwendungsbereiche

Aufgrund ihrer Eigenschaften werden Redox-Flow-Zellen häufig als Reservequelle oder Pufferbatterie für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung eingesetzt. Sie finden sich in Form von Vanadium-Redox-Akkumulatoren als Reservequelle für Mobilfunk-Basisstationen oder auch als Pufferbatterie für Windkraftanlagen. Das größte System dieser Art ist in einer japanischen Windkraftanlage verbaut und in der Lage, über einen Zeitraum von zehn Stunden eine elektrische Leistung von sechs Megawatt zu liefern, wenn das Windkraftwerk nicht arbeitet.

Zukunft der Redox-Flow-Technologie

Die Redox-Flow-Technologie eröffnet interessante Lösungsansätze gerade im Bereich der regenerativen Energien. Es wäre beispielsweise denkbar, Elektroautos mit entsprechenden Batterien auszustatten. Ein Elektrofahrzeug müsste dann nicht mehr einen fest installierten Akku laden, sondern würde die Reaktionspartner einfach gegen bereits geladene austauschen. Das Laden würde dann stark dem konventionellen Tanken ähneln und nur einen Bruchteil der bisherigen Ladezeit in Anspruch nehmen.

Auch in Kombination mit Photovoltaikanlagen sind solche Speicher denkbar, da sie durch Anpassung der Tankgröße ganz individuell auf die Leistung der jeweiligen Anlage ausgelegt werden könnten. Sie wären wesentlich günstiger und einfacher zu installieren als beispielsweise Blei-Akkumulatoren.

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