Redox-Flow-Batterie
Elektrochemischer Speicher, der Energie in flüssigen Elektrolyten in externen Tanks speichert. Leistung (Stackgröße) und Kapazität (Tankvolumen) lassen sich daher getrennt skalieren.
In einer Redox-Flow-Batterie werden zwei Elektrolyte aus Tanks durch einen Zellstapel gepumpt, in dem eine Ionenaustauschmembran sie trennt. Redoxreaktionen im Stack laden oder entladen die Flüssigkeiten. Weil die Energie im Elektrolytvolumen steckt und die Leistung von der Stackfläche abhängt, lässt sich eine Flow-Batterie für 4–12 Stunden Entladedauer auslegen, ohne zusätzliche Stacks. Das macht sie interessant als Langzeitspeicher.
(n Elektronen, F = 96,485 C/mol, c Konzentration, E_Zelle Zellspannung)
Vanadium-System: E_Zelle ≈ 1.26 V, Energiedichte etwa 15–35 Wh/L
Am weitesten entwickelt ist die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB). Sie nutzt Vanadium in vier Oxidationsstufen auf beiden Seiten, sodass eine Vermischung der Elektrolyte die Kapazität nicht dauerhaft schädigt. Weitere Chemien sind Zink-Brom, Eisen-Chrom, reine Eisensysteme und organische Elektrolyte.
Typische Kennwerte: Gesamtwirkungsgrad von 65–80 % (Pumpen- und Nebenschlussverluste), mehr als 15.000–20.000 Zyklen bei kaum messbarem Kapazitätsverlust, nicht brennbare wässrige Elektrolyte und eine nutzbare Entladetiefe von 100 %. Geringe Energiedichte und höhere Anschaffungskosten pro kWh als bei LFP bremsen die Verbreitung. Die größten Anlagen, in China, haben über 100 MW / 400 MWh.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Langzeitspeicher (LDES)
Speicher, die ihre Nennleistung etwa 8 Stunden oder länger abgeben können und so mehrtägige Flauten und saisonale Ungleichgewichte überbrücken, die 2–4-Stunden-Batterien nicht abdecken.
- BESS (Batteriespeichersystem)
Komplette Batterieanlage am Netz oder an einem Standort, mit Zellen, Batteriemanagement, Leistungselektronik, Thermomanagement und Steuerung.
- Speicherwirkungsgrad (Round-Trip-Wirkungsgrad)
Anteil der in einen Speicher geladenen Energie, der sich beim Entladen zurückgewinnen lässt, gemessen an einer festgelegten Systemgrenze (Zelle, DC- oder AC-Netzanschluss).
- Lithium-Ionen-Akku
Ein wiederaufladbarer Akku, in dem Lithium-Ionen zwischen einer Graphitanode und einer Metalloxid- oder Phosphatkathode pendeln; die vorherrschende Technik für E-Autos und Netzspeicher.
- LCOS (Speichergestehungskosten)
Die durchschnittlichen Kosten pro ausgespeicherter MWh über die Lebensdauer eines Speichers, einschließlich Investition, Betrieb, Ladestrom und Wirkungsgradverlusten.