Speicher-Start-up CMBlu: Redox-Flow-Batterien: „Wir gehen jetzt raus aus dem Labor und ran ans Netz“
Der Speicher der Redox-Flow-Batterie funktioniert mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten, mit denen die Energie über mehrere Tage oder Wochen gespeichert werden kann.
Foto: CMBluDüsseldorf. Die Energiebranche ist im Umbruch. Gaskrise, Rekordstrompreise und Rohstoffmangel – eine Krisenmeldung jagt die nächste. Aber des einen Krise ist des anderen Chance. So zumindest sieht es Peter Geigle. Der Chef des deutschen Speicher-Start-ups CMBlu ist überzeugt, dass die aktuelle Situation den Durchbruch für seine Technologie bringen wird.
„Die Preise für Lithium-Ionen-Speicher sind massiv gestiegen, und das ist für uns sehr hilfreich. Speicher müssen die Energieversorgung billiger machen, nicht teurer“, sagt der Gründer des Greentech-Unternehmens aus dem bayerischen Alzenau. Dafür brauche es dauerhaft günstige Materialien, die nicht von einem Lieferanten abhängig machen. Und genau hier sieht Geigle die Lücke für organische Redox-Flow-Batterien.
Seine Firma produziert organische, also auf natürlichen Materialien basierende Batteriespeicher. Dabei kommt unter anderem Kohlenstoff zum Einsatz.
Das Cleantech-Unternehmen nennt seine Entwicklung auch „Solid-Flow-Batterie“. Sie verbindet laut Aussage von CmBlu die hohe Energiedichte der Feststoffbatterie mit der Leistungsfähigkeit von Flow-Batterien, die flüssige Elektrolyte verwenden. Vor allem mit Blick auf den steigenden Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung könnte sie einen Teil des Speicherproblems lösen.
Am Mittwoch verkündete CMBlu gemeinsam mit dem deutschen Energieversorger Uniper nun den nächsten Schritt für seine Anlagen. In einem gemeinsamen Feldversuch soll eine Batterie mit der Größe von zunächst einem Megawatt (MW) auf dem Gelände des Kraftwerksbetreibers im hessischen Großkrotzenburg ans Netz angeschlossen werden.
„Die Vorteile der Solid-Flow-Batterie liegen für uns klar auf der Hand: In direkter Kombi mit erneuerbaren Anlagen kann sie die Grundlastfähigkeit vor Ort erhöhen, aber auch die direkte Anbindung an den Energiemarkt und zu unseren Kunden für Spitzenlastglättung ist möglich“, begründet Arne Hauner, Director of Innovation bei Uniper, die Zusammenarbeit.
Speichertechnologie boomt – und wird dringend gebraucht
Weil grüne Energiequellen wie Sonne und Wind nicht immer dann verfügbar sind, wenn man sie braucht, anders als etwa Kohlestrom oder Atomenergie, braucht es Speichertechnologien, die auch dann Strom liefern, wenn es windstill ist und keine Sonne scheint.
Diese boomen auf der ganzen Welt. Sinkende Produktionskosten, steigende Strompreise und immer mehr Wind- und Solaranlagen, gepaart mit der zunehmenden Anzahl von Elektroautos, gehören zu den zentralen Treibern.
Auch wenn Lithium-Ionen-Batterien aktuell die am häufigsten verbreitete Speichervariante sind, sehen Experten langfristig auch andere Technologien auf dem Vormarsch. Die Redox-Flow-Batterie ist eine von ihnen. Anders als bei einem Lithium-Ionen-Akku werden bei den auch „Flussbatterien“ genannten Speichern flüssige Elektrolyte eingesetzt. In jeweils zwei großen Tanks befinden sich zwei verschiedene Flüssigkeiten.
Dazwischen sitzt ein Energieumwandler mit einer dünnen Membran. Beim Ladevorgang geben die Ionen in der einen Flüssigkeit Elektronen ab, die dann durch die Membran in die andere Flüssigkeit wandern. Die Energie wird so chemisch gespeichert. Wird der Strom wieder gebraucht, läuft der Vorgang umgekehrt ab und elektrische Energie wird frei. Dieser Prozess kann beliebig oft wiederholt werden.
Das Uniper-Kraftwerk dient als Testort für die Speichertechnologie.
Foto: dpaWährend Lithium-Ionen-Speicher innerhalb von Sekundenbruchteilen viel Energie liefern können, sind Redox-Flow-Akkus zwar weniger dynamisch. Richtig eingesetzt bieten sie aber entscheidende Vorteile: Speichergröße und Leistung können unabhängig voneinander und fast beliebig skaliert werden.
Experten sehen in ihnen ein gutes Mittel, um Lastspitzen im Stromnetz abzufedern. Die Energie kann über mehrere Stunden eingespeichert und bei sehr hoher Nachfrage dann schnell zurück ins Netz gespeist werden.
Redox-Flow-Batterien könnten mittelfristigen Speicherbedarf bedienen
Damit könnten Redox-Flow-Batterien die Lücke zwischen Lithium-Ionen-Akkus für den kurzfristigen Gebrauch, beispielsweise in Pkw oder kleineren Heimspeichern, und Power-to-X-Projekten, also der Speicherung überschüssigen Stroms in Form von grünem Wasserstoff, für einen Zeitraum von mehreren Tagen und Wochen füllen.
„Wir glauben, dass die Solid-Flow-Batterien eine signifikantere Rolle spielen werden. Dabei entscheiden die Kosten während der gesamten Lebenszeit der Batterie, um Energie zu speichern – und nicht der Euro-Preis pro Kilowattstunde“, erklärt Uniper-Manager Hauner.
Für Uniper ist es außerdem eine Gelegenheit, mitten in der Krise auch mal etwas Positives zu vermelden. Der Energiekonzern häuft aufgrund der massiv gestiegenen Gaspreise seit Monaten Milliardenverluste an und musste zuletzt staatliche Hilfen in Anspruch nehmen. „Es sind sehr spezielle Zeiten für Uniper. Aber genau jetzt ist die Transformation wichtiger denn je. Auf dem Strommarkt müssen Erneuerbare so kostengünstig wie möglich produziert werden, und Speichertechnologien sind hier der absolute Kern“, betont Hauner.
Für das Projekt stellt Uniper vor allem sein Gelände, den nötigen Netzanschluss und seine Erfahrung bereit. Neben den fossilen Kraftwerken soll die Pilotanlage dann in unzähligen Zyklen der Ein- und Ausspeicherung getestet werden, um einen möglichst realistischen Praxisbetrieb zu simulieren. „Wir müssen jetzt raus aus dem Labor und ran ans Netz“, erklärt CMBlu-Gründer Geigle den Schritt.
In Asien und den USA sind die Batterien längst wirtschaftlich
Die Nachfrage nach Redox-Flow-Batterien wächst. Die bewährte Speichertechnologie besetzt in anderen Ländern auch schon längst einen großen Markt. Flussbatterien sind in China, Japan, Korea und den USA bereits lange auf dem Markt und auch wirtschaftlich.
Dort laufen die Batterien allerdings in der Regel auf der Basis des Metalls Vanadium. Redox-Flow-Batterien auf organischer Basis hingegen müssen sich im dauerhaften Einsatz erst noch beweisen.
Auch im österreichischen Burgenland ist erst im Mai ein großes Pilotprojekt mit den nordbayerischen Flussbatterien gestartet. Es ist das größte nicht lithiumbasierte Großspeicherprojekt in Europa und soll dabei helfen, die Region bis 2030 autark von fossilen Energien zu machen.
Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer massiv gesunkenen Kosten der größte Konkurrent für die Redox-Flow-Technologie. Durch die sprunghafte Verteuerung vieler Rohstoffe, unter anderem Lithium, sieht Geigle nun jedoch einen Wendepunkt erreicht: „Die Technologie hat den Reifegrad erreicht, wo sie mit Lithium im industriellen, großen stationären Bereich mithalten kann“, ist er überzeugt. Man stehe an der Schwelle zum kommerziellen Produkt.
In Deutschland laufen mit Redox-Flow-Batterien bislang jedoch nur Pilotprojekte. Aber bis 2025 will CMBlu in die Serienfertigung gehen. Die Entwicklungspartnerschaft mit Uniper ist für das Cleantech-Unternehmen jetzt die erste richtige Bewährungsprobe.