Redox Durchflussbatterie für Solar PV

Quelle: epfl.ch

Redox-Durchflussbatterien (RFBs) sind wiederaufladbare Batterien, die in der Regel auf zwei flüssigen Elektrolyten basieren. Diese Elektrolyte enthalten die Redoxarten in Form von gelösten Salzen, die die elektrische Ladung tragen. Ein RFB besteht aus einer zentralen elektrochemischen Zelle (oder einem Stapel) und zwei Lagertanks, die jeweils einen der Elektrolyten enthalten. Während des Batteriebetriebs werden die Elektrolyte von den Speichertanks zur elektrochemischen Zelle geleitet, wo der Elektronenaustausch stattfindet und dann in den Speicher zurückfindet. Als solche wird die Batterie nach und nach geladen oder entladen, während die Elektrolyte umgewandelt werden.

Verschiedene Salze können als Redox-aktive Arten in den Elektrolyten verwendet werden, deren Natur von Metall- bis biobasiert sehr unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus ist es theoretisch möglich, eines der positiven Redoxpaare zu einem der negativen zu montieren, was zu einer Vielzahl von RFB-Chemikalien führt. Eine der ersten entwickelten war die Fe/Cr RFB, die in den 1970er Jahren bei der NASA studiert wurde. Der häufigste und fortschrittlichste RFB ist derzeit jedoch der sogenannte "All-Vanadium" RFB (oder VRFB). In dieser Batterie wird in jedem Elektrolyten das gleiche Metall, Vanadium, verwendet. Sein Arbeitsprinzip wird im Youtube-Film unten gut erklärt.

Einer der Hauptvorteile dieser speziellen Batterien, im Vergleich zu anderen, ist, dass sie eine Energiekapazität haben, die unabhängig von ihrer Ausgangsleistung ist. Dieser signifikante Unterschied ist eine direkte Folge ihrer flüssigen Natur. Während die Größe und die Anzahl der Zellen die Leistung bestimmen, bestimmt die Größe der Elektrolyttanks – d. h. das Volumen der Elektrolyte – die Energiekapazität der Batterie. Diese Entkopplung ermöglicht ein breiteres Anwendungsspektrum. Darüber hinaus sind sie an sich sicherer als andere Batterien und haben eine lange Lebensdauer, ohne dass viel Wartung erforderlich ist. Ihr Hauptnachteil ist ihre relativ geringe Energiedichte, was bedeutet, dass sie ein ziemlich großes Volumen einnehmen.

RFBs sind jetzt kommerziell erhältlich, zum Beispiel von folgenden Anbietern:

1. Gildemeister – Cellstrom(All-Vanadium)

2. Redflow(Zinkbromid)

3. ViZn(Zink-Eisen)

4. Imergy(All-Vanadium)

5. UniEnergy Technologies(All-Vanadium)

6. Rongke Power(All-Vanadium)

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit können RFBs für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere können sie in Ergänzung zu einer Photovoltaikanlage oder einer Windkraftanlage umgesetzt werden. Tatsächlich eignen sie sich gut für die Pufferung von Schwankungen erneuerbarer Energien, da eine intermittierende Ladung oder Entladung die Lebensdauer der Batterie nicht signifikant beeinflusst und die Reaktionszeit von RFBs kurz ist (in der Regel weniger als 1s). RFBs können auch in ein Microgrid-Netzwerk integriert werden, wo sie die gleiche Rolle spielen, wenn sie die überschüssige Produktion speichern und Strom liefern, wenn der Verbrauch höher ist als die Produktion. RFBs wurden auch als Backup-Systeme (oder USV-Systeme) oder z. B. in abgelegenen Bereichen für Telekommunikationsstationen installiert.

Redox-Flow-Batterien in Zahlen: