Riesiger Energiespeicher Der Strom kommt aus dem Tank

Wie lassen sich große Strommengen einfach und preiswert speichern? Die Antwort auf diese Frage ist ein Schlüssel für die Energiewende. Forscher testen dafür jetzt eine gigantische Flüssigkeitsbatterie.
Was aussieht wie der Gärkeller einer Brauerei, ist der Speicherraum der aktuell wohl größten Batterie in Deutschland. Quelle: dpa
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal

Was aussieht wie der Gärkeller einer Brauerei, ist der Speicherraum der aktuell wohl größten Batterie in Deutschland.

(Foto: dpa)

PfinztalRiesige grüne Tanks, Rohrleitungen, Pumpen – was ein bisschen aussieht wie der Gärkeller einer Brauerei ist der Speicherraum der aktuell wohl größten Batterie in Deutschland. Eine Etage höher arbeiten Handwerker gerade am Aufbau der Technik. Zwanzig Megawattstunden Strom soll die sogenannte Redox-Flow-Batterie, die Ende März in den Testbetrieb geht, speichern.

Das würde reichen, um ein ganzes Dorf zehn Stunden lang zu versorgen. „Wir versuchen, die Energiespeicher günstiger zu machen“, sagt Peter Fischer, der das Projekt beim Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal bei Karlsruhe leitet.

Die giftige Seite der Sonnenenergie
Gifte in Solarzellen
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Solarzellen können Schadstoffe wie Blei und Cadmium enthalten sein. Wie sehr die Photovoltaik so die Umwelt belastet, wird an der Universität Stuttgart erforscht. Das Projekt "Schadstofffreisetzung aus Photovoltaik-Modulen" soll helfen, die Sonnenenergie wirklich „grün“ zu machen, es wird vom Bundeswirtschaftsministerium mit mehr als 800.000 Euro gefördert.

Welche Schadstoffe stecken in Photovoltaikanlagen?
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In der Diskussionen um Schadstoffe in Solarmodulen geht es vor allem um Blei und Cadmium. Blei ist im Lötzinn enthalten. Cadmium ist als Cadmiumtellurid in bestimmten Dünnschichtsolarzellen verarbeitet. Beide Schwermetalle können in der Umwelt giftige Wirkung haben.

Gibt es für diese Stoffe Richtwerte?
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Die EU-Richtlinie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten definiert Höchstkonzentrationen. Für Blei liegt der Wert bei 0,1 Prozent am Gesamtgewicht. Für Cadmium, das noch giftiger ist, bei 0,01 Prozent. Allerdings sind Photovoltaikanlagen von der Richtlinie ausgenommen. Trotz heftiger Kritik hatte das EU-Parlament 2010 einer Neufassung der Richtlinie mit großer Mehrheit zugestimmt.

Was wissen die Forscher schon über die Möglichkeiten eines Austritts?
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Die Stuttgarter Forscher haben in einer Studie gezeigt, dass die Schadstoffe durch saure Lösungen aus defekten Modulen freigesetzt werden können. Allerdings wurden die Solarzellen dafür solange zermahlen, bis sie einem Pulver glichen. Michael Koch vom ISWA betont, dabei habe es sich um ein „Worst-Case-Szenario“ gehandelt. „Von intakten Photovoltaikmodulen, die diese Stoffe verwenden, geht keine Gefahr aus“, betont auch eine Sprecherin des Bundeswirtschaftsministeriums.

Wie realistisch ist die Gefahr jenseits des „Worst-Case-Szenarios“?
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Koch betont, dass Löcher etwa durch Hagel wohl nicht ausreichten, um Schaden anzurichten. „Wir wollen nicht sagen, dass die Technologie gefährlich ist. Solange das Modul in Ordnung ist, ist alles gut“, sagt er. Unklar sind die Folgen von Feuer wie bei einem Hausbrand. Laut baden-württembergischem Umweltministerium ist eine Deponierung der Photovoltaikmodule grundsätzlich nicht zulässig. Sollten sie im Ausnahmefall - etwa nach einem Brand - doch auf einer Deponie landen, könnte das die Gefahr einer Auswaschung erhöhen. Allerdings seien die speziellen Deponien für Brandschutt besonders abgedichtet.

Warum interessiert die Forscher das Thema überhaupt?
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Weltweit sind nach Angaben der Uni mehr als 17 Millionen Tonnen an Modulen installiert. Die Nutzungsdauer werde heute auf 20 bis 25 Jahre geschätzt. Zwar gibt es Recyclingverfahren auch seitens der Hersteller. Die Wissenschaftler sehen aber die Gefahr, dass kaputte oder weniger ertragreiche Module unsachgemäß entsorgt werden könnten: etwa nach weiterer Verwendung in Entwicklungsländern. Dort könnten sie auf wilden Müllkippen landen, warnt IPV-Leiter Jürgen Werner.

Sind in allen Solarzellen Schadstoffe verbaut?
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Die meisten Hersteller verwenden noch Blei im Lötzinn. Für Deutschland bezifferte der Bundesverband Solarwirtschaft den Marktanteil aller Dünnschicht-Technologien - von denen aber nicht alle Cadmiumtellurid enthalten - auf rund 1 Prozent.

Zu dem 19 Millionen Euro teuren Vorhaben gehört eine zwei Megawatt starke Windenergieanlage gleich neben dem neuen Gebäude, die Gleichstrom zum Füllen der Batterie liefern soll. Doch an diesem fast frühlingshaften Februartag läuft der Aufbau nicht wie geplant. Beim Transport von Brandenburg ist eines der stählernen Turmsegmente mit einer Brücke kollidiert und muss erst repariert werden. Fischer und seine Kollegen sind darüber nicht glücklich, aber den Zeitplan für den Probebetrieb soll die Verzögerung nicht umstoßen.

Was sind die Stärken der Redox-Flow-Technik? Die Einheit, in der Strom über Membranen in die Batterie hinein und heraus fließt, ist vom Speichermedium getrennt. Dadurch können die Tanks mit der Vanadium-Lösung fast beliebig groß gebaut werden. In Pfinztal fasst schon jetzt jeder Tank immerhin 45.000 Liter.

Fischer setzt darauf, dass die Technik langfristig deutlich billiger wird. Die Kosten seien innerhalb von drei Jahren bereits um die Hälfte gesunken.

Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne steht nicht immer in konstanter Menge zur Verfügung. Um das Netz stabil zu halten, müsse Strom schnell ins Netz eingespeist werden können, sagt der 41 Jahre alte promovierte Experte für physikalische Chemie. Dabei könnten sich die Redox-Flow-Technik und Lithium-Ionen-Batterien mit ihren Eigenschaften gut ergänzen.

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