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Redoxbatterien brauchen viel Platz und riesige Tanks

Energiespeicher der Zukunft Die größte Batterie der Welt

SWR2 Impuls. Von Thomas Hillebrandt

Strom aus Wind- und Sonnenkraft ist nicht immer da, wenn man ihn braucht. Daher sind Speicher nötig, die überschüssigen Öko-Strom aufnehmen und bei Bedarf abgeben. Ein deutscher Energieversorger will in Ostfriesland eine riesige Batterie bauen, die ganz Berlin für eine Stunde mit Strom versorgen kann. Dafür wird nun eine alte Technik wiederentdeckt: Redox Flow.

Die Technik und das Funktionsprinzip der RedoxFlow-Batterie sind schon lange bekannt. Bereits 1949 bekam ein Forscher der TU Braunschweig ein Patent für diesen Stromspeicher, in den 70er Jahren beschäftigte sich unter anderem die NASA mit der Weiterentwicklung der Technik, die dann aber nicht so recht den Durchbruch schaffte. Doch mit dem Boom der regenerativen Energieerzeugung durch Wind- oder Sonnenkraft steigt der Bedarf an großen Stromspeichern – und da kommt die RedoxFlow-Technik gerade recht.

Die Batterie arbeitet mit zwei flüssigen Chemikalien, sogenannten „Elektrolyten“ und einer feinen Membran, die beide voneinander trennt. „Elektrolyte“ sind Lösungen, die bewegliche Ionen enthalten, also elektrischen Strom leiten können. Beim Laden nehmen die Ionen in einer Flüssigkeit Elektronen auf, in der anderen werden Elektronen abgegeben. Wenn die dann Batterie Strom liefern soll, läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung.

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Energiespeicher mit Zukunft

Video: So funktioniert eine Redox Flow-Batterie

Thomas Hillebrandt

Strom aus Wind- und Sonnenkraft ist nicht immer da, wenn man ihn braucht. Speicher sollen überschüssigen Öko-Strom aufnehmen. Dafür wird nun eine alte Technik wiederentdeckt.


Fast unbegrenztes Aufladen

Das Besondere: Während herkömmliche Batterien, ob in Autos oder Smartphones, abgeschlossene Einheiten mit festgelegter Speicherkapazität sind, hängt bei der RedoxFlow-Batterie die Kapazität allein von der Flüssigkeitsmenge ab. Ob ein Liter oder 100.000 Liter, je größer die Tanks sind, umso mehr Energie kann die Batterie aufnehmen – und sie kann viele tausendmal aufgeladen werden, weil sich die Elektrolyte nicht verbrauchen.

Das alles macht die RedoxFlow-Batterie zur begehrten Speichertechnik für überschüssige Wind- oder Sonnenenergie.

Aber es gibt auch einen Nachteil: Noch sind Redox-Flow-Batterien relativ teuer, denn als Elektrolyt werden heute in der Regel Verbindungen des Metalls Vanadium verwendet, das nicht in wirklich großen Mengen zur Verfügung steht und daher viel kostet.

Günstigere Lösungen

Doch neue Lösungen sind in Sicht, im wahrsten Wortsinn. Forscher der Harvard-Universität stellten bereits 2014 einen Redox-Flow-Speicher vor, der statt mit teurem Vanadium mit „Chinonen“ betrieben wird. Das sind wasserlösliche organische Verbindungen, die jenen Molekülen ähneln, die auch in Pflanzen und Tieren für die Energieversorgung wichtig sind.

Eine weitere Alternative könnten auch Elektrolyte mit den billigeren Metallen Eisen und Zink oder auch auf Lignin-Basis sein, dem Stoff, der für die Stabilität von Bäumen sorgt und bei der Zellstoff- und Papierproduktion weltweit im Millionen-Tonnen-Maßstab anfällt.

Labor Redoxbatterie

Forscher untersuchen, aus welchen Stoffen günstige Lösungen für die RedoxFlow-Batterie hergestellt werden können.

Durch solche Weiterentwicklungen der fast 70 Jahre alten Technik werden RedoxFlow-Batterien inzwischen auch als Energiespeicher für künftige Elektroautos denkbar. Denn das Aufladen geschieht dann einfach durch den Austausch der Flüssigkeiten an einer speziell dafür ausgerüsteten Tankstelle und unterscheidet sich nicht wesentlich vom heutigen Kraftstoff-Tanken.

RedoxFlow-Technologie noch ausbaufähig

Die Forschungen stehen allerdings noch am Anfang, denn in 50 oder 60 Liter Elektrolyt passt nicht viel Energie – und so faszinierend auch die Vorstellung ist, in Zukunft einfach „flüssigen Strom“ zu tanken, so ernüchternd sind heute noch die damit erzielbaren Reichweiten.

Bei der nun in den Kavernen eines ehemaligen Salzstocks bei Oldenburg geplanten RedoxFlow-Batterie wäre das kein Problem. Mit insgesamt 200.000 Kubikmetern Volumen, also 200 Millionen Litern, kann man, so der Plan, ab 2023 dann 700 Megawattstunden Strom speichern. Das ist zwar gerade mal so viel, wie Berlin in einer Stunde an Strom verbraucht, aber es wäre dennoch die bis dahin größte Batterie der Welt – und größer machen, das ist ja das Schöne an der RedoxFlow-Technologie, kann man einen solchen Stromspeicher später immer noch.

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