Redox-Flow-Batterien sind eigentlich ideal. Sie überstehen zehntausende Ladezyklen und lassen sich schnell laden und entladen. Außerdem kann die Kapazität einfach vergrößert werden, indem größere Tanks angeschlossen werden, in denen sich der Elektrolyt befindet, der die Energie liefert.
Doch einen Nachteil haben sie. Sie sind deutlich teurer als beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien. Einer der wichtigsten Preistreiber ist das teure Vanadium, aber auch die verbauten Membranen machen die sogenannte Nasszelle nicht gerade günstig.
Eine neue Redox-Flow-Batterie, die Forscher am Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC, Zentrum für Energie und Umweltchemie) der Universität Jena entwickelt haben, weist keinen dieser Nachteile auf.
Der Elektrolyt, der Elektronen aufnimmt und abgibt, besteht aus einem elektrisch aktiven Kunststoff, der in einfachem Salzwasser gelöst ist. Die neuen Membranen werden in Massen und damit kostengünstig produziert - denn diese sind eigentlich für die Trinkwasserfiltration gedacht. „Diese Batterie lässt sich für weniger als 1000 Euro pro Kilowattstunde installierte Kapazität herstellen“, sagt Professor Ulrich Schubert, Direktor am CEEC.
Mittelfristig seien sogar 500 Euro möglich. „Damit hat auch die Tesla-Batterie keine Chance gegen diese Technologie, wenn diese schnell genug umgesetzt und industrialisiert wird“, so Schubert. Die ersten Tests haben das Potenzial bereits bewiesen. So zeigte sich, dass die Kapazität bei 10.000 Lade- und Entladezyklen um 20 Prozent sinkt. Daraus lässt sich auf eine Lebensdauer von mehr als 25 Jahren schließen, wenn sie als Pufferspeicher für überschüssigen Wind- und Solarstrom genutzt wird.
Batterien "Made in Germany"
Bleibatterien machen schon nach sechs bis acht Jahren schlapp, Lithium-Ionen-Akkus halten zehn Jahre durch. „Damit ist unsere Redox-Flow-Batterie der einzige Typ, der die Energiewende meistern kann“, glaubt Schubert. Die Innovation hat das CEEC-Team am 21. Oktober in der renommierten britischen Fachzeitschrift „Nature“ präsentiert.
Und die Nutzung von Kunststoff und Kochsalzlösung hat einen weiteren Vorteil: „Auf diese Weise können wir auf giftige Metalle verzichten“, erklärt Studien-Autor Tobias Janoschka. Bislang verhinderte etwa der hochkorrosive Elektrolyt die Nutzung einfacherer Membranen.
Auch ein Unternehmen, das die Batterie produzieren könnte, gibt es bereits. JenaBatteries ist eine Ausgründung aus der Universität. Derzeit entwickeln die CEOs Georg Hochschwimmer und Steffen Schneider mit ihrem Team die Batterie zur Serienreife. Schubert fungiert als wissenschaftlicher Berater. „Aufgrund der Patentlage, der in Deutschland vorhandenen Kunststoffindustrie und dem Anlagenbau wäre erstmals wieder eine Batterieproduktion 'Made in Germany' möglich“, sagt Schubert.
Redox-Flow-Batterien bestehen aus einer elektrochemischen Zelle, in der Strom erzeugt beziehungsweise gespeichert wird. Als Speichermedium dient ein Elektrolyt, in diesem Fall eine angereicherte Kochsalzlösung, die beim Laden Elektronen aufnimmt. Sie befindet sich in einem separaten Tank, dessen Größe die Kapazität der Batterie bestimmt. Ein zweiter Tank enthält einen ähnlich zusammengesetzten Elektrolyten, in den die Elektronen aus der ersten Lösung fließen, wenn Strom entnommen wird. Beim Aufladen kehrt sich der Vorgang einfach um.
