Elektrische Energiespeicher sind der Schlüssel für die Energiewende, um den unstetigen Stromfluss aus Windkraftanlagen und Solarzellen bedarfskonform zu verstetigen. Gerade bei großen Leistungen (Megawatt) und großen Kapazitäten (Megawattstunden) bieten Redox-Flow-Batterien klare ökonomische Vorteile. Sie lassen sich – im Gegensatz zu Lithiumzellen – auch mit sehr großen Zellen realisieren. Daher geht die weltweite Entwicklung in Richtung immer größerer Zellflächen. 

Material erfolgreich eingesetzt 

Während die heute übliche Zellfläche eher der eines DIN-A3-Blattes entspricht, ist das langfristige Ziel, zwanzig- bis dreißigmal größere Zellen bzw. Stacks zu bauen. »Die meisten der benötigten Komponenten einer Redoxzelle sind bereits ausreichend großskalig erhältlich bzw. prinzipiell produzierbar«, erklärt Prof. Christian Doetsch, Leiter des Bereichs Energie bei Fraunhofer UMSICHT. »Den Flaschenhals stellen bisher die Bipolarplatten dar.« Denn erst mit Bipolarplatten können aus Einzelzellen die notwendigen Stacks zusammengefügt werden, um diese anschließend zur Batterie zu konfigurieren. Weltweit wird mit hohem finanziellem Aufwand an diesem Problem geforscht. 

Fraunhofer UMSICHT hat eine 3,2 m² Bipolarplatte entwickelt und gemeinsam mit der SAUERESSIG GmbH + Co. KG produziert. Die Platte ist in ihrer Größe bisher einzigartig und stellt eine Schlüsseltechnologie für große Redox-Flow-Batterien dar. Das verwendete neuartige Bipolarplattenmaterial wird heute schon erfolgreich in kleinen Redox-Flow-Stacks des Fraunhofer-Start-ups VOLTERION eingesetzt und im Feld erprobt. 

1000 Haushalte einen Tag mit Strom versorgen 

Die großflächige Bipolarplatte bietet eine Leistung pro Zelle, die ca. 5 kW (Peak) entspricht bzw. als Stack mit 70 Zellen ca. 350 kW (Peak) ermöglicht. Ein Redox-Flow-System mit drei solcher Stacks (1 MW, 10 MWh) kann bis zu 1000 Haushalte einen Tag mit Strom versorgen. Die Kapazität entspricht ca. 2000 typischen PV-Lithium-Ionen-Batterien (à 5 kWh). Weitere entscheidende Vorteile der neuen Bipolarplatte sind die geringe Mindestdicke (400-500 µm), die damit einhergehende gute Leitfähigkeit, ihre Flexibilität und die kosteneffiziente Rolle-zu-Rolle-Produktionsweise.

Das Ziel von Fraunhofer UMSICHT ist, in Zukunft nicht nur eigene Großstacks mit dieser neuartigen Bipolarplatte zu realisieren, sondern eine weltweite Vermarktung mit Partnern der Industrie. 

ENERGY STORAGE 2017, Stand A07, Halle 08B

Vom 14. bis 16. März findet in Düsseldorf die ENERGY STORAGE EUROPE 2017 statt. Experten von Fraunhofer UMSICHT sind an allen Messetagen am Stand A07, Halle 08B anzutreffen. Wir freuen uns auf Ihren Besuch.

Wir danken dem BMWi für die Unterstützung mehrerer Förderprojekte (u. a. 03ET6077B) im Bereich Redox-Flow-Batterie, ohne die unsere Vorarbeiten für diesen Erfolg nicht möglich gewesen wären.