Redox-Flow-Batterien

Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, wie z.B. Lithium-Ionen-Akkus, speichern sie Energie nicht in einem festen Material, sondern in flüssigen Elektrolytlösungen. Diese Lösungen werden in zwei separaten Tanks gespeichert und durch eine Membran voneinander getrennt.

Der Strom wird ähnlich wie bei einer Brennstoffzelle durch eine Membran erzeugt. Die Leistung (in kW) wird durch die Größe der Membran bestimmt, während die Energie (in kWh) von der Größe des Tanks und der Menge der eingesetzten Flüssigkeit abhängt.

Grobe Funktionsweise:

Laden:

Während des Ladevorgangs wird elektrische Energie an die Batterie angelegt. Dies treibt eine chemische Reaktion in den Elektrolytlösungen an, wobei die energiereichen Redox-Zustände aufgeladen werden.

Entladen:

Beim Entladen fließt der Strom durch die Batterie. Die chemischen Reaktionen laufen in umgekehrter Richtung ab und geben dabei die gespeicherte Energie wieder frei.

Vor- und Nachteile Redox-Flow-Batterie

Vorteile:

1. Hohe Skalierbarkeit: Die Speicherkapazität kann durch einfaches Vergrößern der Tanks beliebig skaliert werden.
2. Lange Lebensdauer: Redox-Flow-Batterien können bis zu 20.000 Ladezyklen erreichen (weit mehr als 20 Jahre), ohne an Leistung zu verlieren. Auch Memory-Effekte treten nicht auf.
3. Extrem hoher Wirkungsgrad: Wirkungsgrade liegen hier weiter über 80%
4. Keine Selbstentladung der Batterie
5. Umweltfreundlichkeit: Die verwendeten Materialien sind nicht giftig und können recycelt werden.
6. Sicherheit: Es besteht ein geringes Risiko von Bränden oder Explosionen.

Nachteile:

1. Geringere Energiedichte: Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus speichern sie weniger Energie pro Gewicht und Volumen.
2. Hohes Gewicht: Durch den komplexeren Aufbau und die geringere Energiedichte, sind Redox-Flow-Batterien sehr schwer und benötigen auch mehr Platz.
3. Komplexität: Die Systeme sind komplexer und teurer in der Herstellung als Lithium-Ionen-Akkus.
4. Schwerer Aufbau: Durch die Art des Speichers, ist die Montage und der Aufbau schwerer und dadurch Zeitintensiver als bei anderen Batterie-Arten.
5. Teuer: Da der Entwicklungsstand dieser Technologie noch vergleichsweise gering ist, sind die Preise dementsprechend hoch
6. Pumpenbedarf: Die Elektrolytlösungen müssen während des Betriebs durch die Batteriezelle gepumpt werden, was Energiebedarf bedeutet.
7. Nicht überall einsetzbar: Als Stromspeicher für E-Autos oder Elektrogeräte ist diese Batterie derzeit eher ungeeignet.

Anwendungsgebiete:

Redox-Flow-Batterien sind besonders geeignet für stationäre Energiespeicher. Sie werden z.B. eingesetzt für:

• Speicherung von Solar- und Windenergie
• Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
• Sicherung von Stromnetzen
• Backup-Stromversorgung für Rechenzentren