Neue Einblicke in eine Batterie: FHG und DLR stellen neues Messverfahren für Redox-Flow-Batterien vor

RFB Testzelle mit Messplatine (PresseBox) (Pfinztal, ) Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT hat gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein Verfahren entwickelt, mit dem die Vorgänge in der Redox-Flow-Batterie sichtbar gemacht werden können. Mit dieser erstmalig auf diesen Batterietyp angewendeten Messtechnik erhalten die Forscher Einblicke in das Innere der Batterie. Ergebnisse dieser Messtechnik können helfen, die Leistungsdichte zu verbessern und damit diese Speicherform kostengünstiger aufzubauen. Fraunhofer ICT und DLR stellen das Verfahren auf der f-cell Messe in Stuttgart vom 8. bis zum 10. Oktober 2012 vor.

Am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal forschen Wissenschaftler seit einigen Jahren u.a. an der sogenannten Redox-Flow Batterie. Im Gegensatz zu einem konventionellen Akkumulator, bei dem die Energie durch Abscheidung oder Umwandlung an einer festen Elektrode gespeichert wird, ist bei einer Redox-Flow Batterie die Energie chemisch in der Batterieflüssigkeit, auch Elektrolyt genannt, gespeichert. Der Elektrolyt wird in zwei Tanks gelagert und ähnlich wie bei einer Flüssig-Brennstoffzelle durch eine Wandler-Einheit gepumpt. Dabei nimmt der Elektrolyt beim Ladevorgang Energie auf oder gibt sie beim Entladevorgang ab. Diese Art der Speicherung bietet den Vorteil, dass die Kapazität einer solchen Batterie beliebig durch die Menge an Elektrolyt ausgelegt werden kann. Das bedeutet, dass die Leistung (kW) und die Speicherkapazität (kWh) bei diesem Batterietyp individuell der Anwendung angepasst werden können. Weitere Vorteile dieses Batterietyps sind unter anderem die lange Lebensdauer von über 10.000 Lade- und Entladezyklen, ein hoher Wirkungsgrad von über 75% (Verhältnis von eingespeicherter zur ausgespeicherter Energie) und seine Tiefentladetoleranz.

Mit einer speziellen Messplatine können nun die Forscher während des Betriebes in die Batterie blicken und genau erkennen, an welchen Stellen im Inneren der Batterie Strom erzeugt wird. Dieses kann helfen das Innenleben der Batterie zu optimieren und so die Leistungsdichte der Batterie zu verbessern. Diese eigentlich für Brennstoffzellen entwickelte Technik wurde nun erstmals auf diese Art von Batterien angewendet. "Durch diese "Gläserne Batterie" erhalten wir ein genaues Bild der Effizienz und sehen, wann welche Bereiche in der Batterie wie arbeiten." beschreibt Erich Gülzow, Leiter des Projekts beim DLR-Institut für Technische Thermodynamik die Vorteile des Messverfahrens. Das Verfahren kann auch zur Fehlerfrüherkennung und Steuerung einer solchen Batterie eingesetzt werden.

"Die Redox-Flow-Batterie ist im Vergleich zu anderen elektrochemischen Speichern noch relativ neu und muss noch für den technischen Großserien-Einsatz optimiert werden. Das Messverfahren bietet uns bei der Weiterentwicklung der Technik eine wichtige Datengrundlage", sagt Dr. Peter Fischer, Gruppenleiter Redox-Flow-Batterie, der am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie diese Batteriesysteme vor allem in Hinblick auf große Leistung und Kapazität entwickelt. "Damit können wir Simulationsmodelle besser als bisher verifizieren und die Leistungsdichte der Batterie erhöhen."

Redox-Flow-Batterie als Speicher für Solar- und Windenergie sowie als Speicher für Netzstabilität

Die Redox-Flow-Batterie bietet vor allem im stationären Bereich viele Einsatzmöglichkeiten. Am Fraunhofer ICT wird eine Demonstratoranlage bestehend aus 2 MW-Windrad und 20 MW/h Redox-Flow-Energiespeicher entwickelt und aufgebaut. In ähnlicher Weise eignet sich dieser Batterietyp auch in Kombination mit einer Fotovoltaikanlage. Zielsetzung einer solchen Anlage ist es, diese fluktuierend anfallende erneuerbare Energie für einige Stunden zu speichern und dem über dem Tagesverlauf stark schwankenden Verbrauchs entsprechend zur Verfügung zu stellen oder ins Netz einzuspeisen. So können Redox-Flow-Batterien das schwankende Angebot ausgleichen, Überkapazitäten sinnvoll nutzen und für mehr Stabilität im Stromnetz sorgen.

Brennstoffzellen-Technologie, Batterien und Speicher auf der f-cell

Die f-cell-Messe findet vom 8. bis 10. Oktober auf dem Messegelände in Stuttgart statt. Sie ist mit 1.000 Beteiligten aus 30 Ländern einer der größten internationalen Branchentreffpunkte für stationäre und mobile Anwendungsgebiete der Brennstoffzelle. Zeitgleich findet 2012 zum ersten Mal auch die Battery+Storage Konferenz und Messe statt. Informationen zur Redox-Flow-Batterie sowie weitere Forschungsergebnisse des Fraunhofer ICT erhalten Sie am Stand 2B17.

Kontakt

Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhoferstraße 7
D-76327 Pfinztal
Dr. Stefan Tröster
Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie
Zentrales Management
Dr. Peter Fischer

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