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Flüssigspeicher: Grundlegende Fakten

Natrium-Schwefel (NaS), (Quelle: stromspeicher.org 2012)

Im Gegensatz zu anderen Speichertechnologien werden bei Natrium-Schwefel-Batterien kein flüssiger Elektrolyt und keine feste Elektroden verwendet. Stattdessen kommen natriumhaltiges Aluminumoxid als Elektrolyt, geschmolzenes Natrium als Anode und flüssiger Schwefel als Kathode zum Einsatz. Um die eingesetzten Medien flüssig zu halten, ist eine Betriebstemperatur von 270 bis 350 Grad Celsius erforderlich, wobei die Zellenspannung zwischen 1,78 und 1,9 Volt im Betrieb und im Leerlauf bei 2,07 Volt liegt. Da die Zellen mechanisch aufwändig gegen heftige Reaktionen des Natriums mit Wasser geschützt sind, vertragen die Akkus mehrere tausend Ladezyklen.

Die Fähigkeit zur Abgabe größerer Energiemenge sowohl in kurzen als auch längeren  Zeiträumen außer einer Tiefentladung prädestiniert diese Bauform für den Einsatz in Elektroautos, aber auch in stationären Großanlagen mit erforderlicher langlebiger Funktionssicherheit. Aktuell werden Natrium-Schwefel-Batterien in einigen Großprojekten zu großen stationären Batterien-Clustern zusammengeschaltet, die bei Kapazitäten von mehreren MW Leistung für einige Stunden Wind- und Solarstrom als Puffermasse für Leistungsspitzen bzw- täler im Netz speichern. Schwachpunkte dieses Akku-Types bilden die hohe Betriebstemperatur und der Aufwand zum Schutz vor mechanischer Beschädigung und dem Austreten der aggressiven Bestandteile Natrium und Schwefel.

REDOX-Flow, (Quelle: stromspeicher.org 2012)

In einer REDOX-Flow-Batterie werden flüssige Elektrolyten verwendet, deren beiden Kreisläufe sich in einer Kammer vereinigen, die mit unterschiedlich gepolten Elektroden versehen ist, an deren Membranen der Austausch von Ionen stattfindet. Als die bislang erfolgreichsten Redoxpaare haben sich die Elektrolytkombinationen Zink-Brom, Polysulfid-Bromid und Vanadium-Vanadium erwiesen, die in beliebiger Konzentration eingesetzt werden können. Redox-Flow-Energiespeicher schaffen eine hohe Zyklenanzahl und lassen sich so lange Zeit wieder verwenden. Sollen ein höhere Speicherkapazität, das heisst eine größere Effizienz von 75-80 Prozent wie zuletzt bei Vanadium-Vanadium erreicht werden, müssen größere Einheiten mit größeren Rauminhalten entwickelt werden, durch welche die Elektrolyte gleichmäßiger fließen und damit Energie aufnehmen können.

Sollte es in den kommenden Jahren gelingen, die Speicherkapazität von RedoxFlow-Batterien bis in den Megawattbereich zu steigern, stände der dringend notwendigen großseriellen Speicherung von Wind-und Solarenergie keine technischen Probleme, sondern nur noch finanzielle Schwierigkeiten im Weg, bzw. könnten diese Akkus vorhandene Energieversorgungseinheiten bei derem plötzlichen Systemausfall ideal absichern. Sollte es in den kommenden Jahren gelingen, Elektrofahrzeuge mit entsprechend miniaturisierten hochkapazitiven Redox-Flow-Energiespeichern auszurüsten, müssen keine ganzen Batterien ausgetauscht oder über mehrere Sunden geladen werden, sondern – ähnlich wie bei einem konventionellen Ölwechsel - lediglich entladenen Flüssigkeiten gegen frisch geladene ausgetauscht werden.