Bis zum Jahr 2050 soll in Deutschland die Energiewende abgeschlossen sein, das ist das Ziel der Bundesregierung. Oberhausener Forschern ist nun ein Durchbruch auf dem Weg zu einer Komplett-Versorgung durch erneuerbare Energien gelungen. Forscher des Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) entwickelten nach eigenen Angaben eine Batterie, die den Strom aus Sonne, Wind, Biomasse und Co. deutlich besser speichern kann als alle bisher auf dem Markt vorhandenen Modelle und eine mehr als Zehnmal größere Leistung hat. Auf der Hannover Messe (8. bis 12. April) wird das System erstmals öffentlich vorgestellt.
„Je mehr erneuerbare Energien in die Stromnetze eingespeist werden, desto mehr Schwankungen kann es geben“, erklärt Dr. Jens Burfeind, der Teamleiter der Umsicht-Forscher. Denn anders als etwa bei Kohle- oder Kernkraftwerken, liefern die Erneuerbaren Energien nicht immer gleichmäßig Strom. So können Solaranlagen nur am Tag Strom produzieren, Windräder müssen mit witterungsbedingten Flauten leben. „Durch Energiespeicher kann dagegen eine stetige Versorgung gesichert werden“, erklärt Burfeind die Wichtigkeit eines solchen Systems.
Nach drei Jahren der Forschung und Entwicklung glauben die Oberhausener Forscher nun einen Durchbruch auf diesem Feld erzielt zu haben. Die von ihnen entwickelte Redox-Flow-Batterie sei deutlich leistungsstärker als bislang auf dem Markt verfügbare Modelle.
Die üblichen, maximal DIN-A3 großen, Systeme erreichen höchstens eine Leistung von 2,3 Kilowatt. Zu wenig, um die Energiewende voranzutreiben. „Die größte Herausforderung bestand darin, dass wir für eine Leistungssteigerung einen komplett neuen Aufbau der Zellen entwickeln mussten“, so Burfeind. Das Ergebnis ist nach Erprobung neuer Materialien und einem neuen Design, eine Zelle mit einer Größe von 0,8 Quadratmeter und einer Leistung von 25 Kilowatt. Der Prototyp verfüge zudem über einen Wirkungsgrad von bis zu 80 Prozent.
Günstig in der Herstellung
„Das Schöne an dieser Batterie ist, dass sie einfach, haltbar und günstig in der Herstellung ist.“ Um höhere Leistungen, etwa im Megawatt-Bereich zu erreichen, könnten zudem mehre Zellen (auf Englisch „stacks“ genannt“) zusammengeschaltet werden. „Wir haben uns Mühe gegeben, die Herstellung so einfach wie möglich zu halten.“
Die einzigen limitierenden Faktoren seien die Kosten und die bisher manuelle Herstellung. „Die Technik ist marktreif. Der nächste Schritt ist die Massenfertigung. Wir haben bereits Anfragen aus der Industrie, auf der Hannover Messe erwarten wird noch weitere Gespräche.“
Burfeind schwebt auch schon eine Nutzung vor. „Interessant ist das System etwa für mittelständische Unternehmen, die auf den Dächern ihrer Gebäude Solaranlagen betreiben. Wenn am Wochenende der Strom nicht direkt verbraucht wird, kann er für die Woche gespeichert werden und dann zur Verfügung stehen.“ Technisch sei es jetzt möglich, solche großen Anlagen zu erstellen. „Um ein Stadtquartier mit 2000 Haushalten mit Strom zu versorgen, würde die Batterie in etwa die Größe eines Handballfeldes erreichen“, gibt Doktorand Thorsten Seipp einen Ausblick auf mögliche Projekte.
Mit einem Energiespeicher wie dem System der Oberhausener Forscher allein sei die Energiewende aber nicht zu schaffen. „Es müssen alle Faktoren zusammenspielen. Allein Energiespeicher dort einzusetzen, wo Windkraft produziert wird, reicht nicht aus. Die Netze, um den Strom zu transportieren müssen vorhanden sein“, zählt Jens Burfeind eine weitere große Aufgabe auf.