Redox-Flow-Batterien haben gleich mehrere Vorteile: Sie können komplett ohne Metalle auskommen, die Materialien sind günstig und sie sind nicht brennbar. Ihre Energiedichte ist jedoch gering.
Als Kaskade geschaltete und in Containern montierte Redox-Flow-Batterien können an festen Standorten etwa Windstrom aufnehmen und bei Bedarf abgeben.
JenaBatteries
Das physikalische Prinzip, das Redox-Flow-Batterien nutzen, ist denkbar einfach. "Sie bestehen aus zwei Tanks, zwischen denen eine Elektrolyt-Flüssigkeit hin und her gepumpt wird. Dabei läuft in einer Fließrichtung eine Oxidation mit elektrischer Energieabgabe und in der anderen eine Reduktion mit elektrischer Energieaufnahme ab. Der Wirkungsgrad kann bis zu 75 % betragen", beschreibt es Springer-Autor Franz Joos in seinem Buchkapitel Die Energiewende – Handicap oder Chance? auf Seite 123.
Der große Vorteil dieses Batterietyps ist das Zurückgreifen auf sehr günstige Materialien. An der Universität Jena wurde zudem eine Variante entwickelt, die komplett ohne Metall auskommt. Doch von einer Markteinführung in Deutschland ist man noch weit entfernt.
Geringe Energiedichte für stationäre Anwendungen
Das könnte an der geringen Energiedichte liegen. Sie liegt bei maximal 30 Wh je Kilogramm. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien kommen auf das gut Sechsfache. Das wiederum macht Redox Flow als Batteriealternative nur dort möglich, wo es genügend Platz für eine Installation gibt. Auch die Lagerstabilität der Elektrolyte ist noch zu erforschen.
Dennoch könnten Redox-Flow-Batterien ihren Platz in der Energiewelt der Zukunft finden. Das liegt an ihren weiteren Eigenschaften wie Wirtschaftlichkeit, Sauberkeit und Sicherheit. Denn die verwendeten Materialien sind nicht brennbar. Durch die Metallfreiheit würde auch die Diskussion um die Verwendung von Lithium und Kobalt, beide abgebaut unter umweltschädigenden und teils menschenunwürdigen Bedingungen, nicht berührt.
Der Geschäftsführer von JenaBatteries, Olaf Conrad, sieht denn auch ab 2021 einen möglichen Markteintritt. Conrad erwartet einen Marktdurchbruch spätestens dann, wenn durch die wachsende E-Mobilität ein Preisanstieg bei Lithium und Kobalt erfolgen wird. Er bilanziert den Markt für 2023 auf 1 GWh Speicherkapazität für metallfreie Redox-Flow-Batterien.
In Asien schon am Markt
In Asien ist dieser Markteintritt schon längst erfolgt. Sowohl in China als auch Japan gibt es bereits riesige Redox-Flow-Batterien, die meist in der Nähe von Windparks für Netzstabilität sorgen. Sie nehmen den überflüssigen Windstrom auf und speisen ihn bei Bedarf ins Netz ein, eben bei einer Windflaute. Genau in diesem Segment ist auch hierzulande eine Anwendung vorstellbar. Denn bei den Windparks ist meist genügend Platz für die mindestens containergroßen Batterien vorhanden, die auch in Kaskaden zu einer größeren Leistung zusammengeschlossen werden können.
Derzeit testet das Unternehmen in den Niederlanden eine solche Anlage im 30-kW-Bereich. Damit will es auch die Wirtschaftlichkeit der Technologie beweisen, die bisher, zumindest hierzulande, noch nicht erbracht wurde. "Die Redox-Flow-Batterien versprechen zwar prinzipiell eine noch höhere Zyklenfestigkeit und stellen geringere Kosten in Aussicht, in den über 30 Jahren seit der ersten Patentierung bleibt diese Technologie aber den entsprechenden Beweis im großindustriellen Maßstab schuldig", beschreibt den derzeitigen Status Springer Vieweg-Autor Jens Kistner in seinem Buchkapitel IT-basierte Batteriespeichersysteme in der Anwendung für Industrie und Infrastruktur auf Seite 425.