Die Flüssigbatterie – Stromspeicher fürs Netz von morgen
Empa Blog
Ein Empa-Forscher arbeitet an einer neuen Batterie, die als Stromspeicher für alternative Energien dienen soll. Doch noch hat die neue Technologie einen gewichtigen Nachteil.
Batterien und Akkus sind clevere Energiespeicher: Beim Aufladen findet in ihrem Inneren eine elektrochemische Reaktion statt, angetrieben durch Strom. Beim Entladen läuft die Reaktion in die umgekehrte Richtung, die gespeicherte Energie wird wieder freigesetzt.
Unsere leistungsfähigsten Batterien, etwa Lithium-Ionen-Akkus in Handys, Laptops oder Elektroautos, enthalten teilweise entflammbare «Zutaten». Für den Einsatz in Kleingeräten und Fahrzeugen gibt es entsprechende Sicherheitsmechanismen. Was aber, wenn es darum geht, ganze Quartiere mit Strom zu versorgen?
Mit dem Ausbau von Sonnen- und Windenergie steigt der Bedarf an grossen Stromspeichern rasant. In den USA und China stehen bereits riesige Lithium-Ionen-Batterien auf Solarparks. Für Städte, wo Solarstrom dezentral auf Dächern erzeugt wird, braucht es aber skalierbare und vor allem sichere Alternativen – am besten solche, die grundsätzlich nicht entflammbar sind.
Keine Batterie fürs Auto
Deshalb forscht David Reber an der Empa in Dübendorf an einer alternativen Lösung – wortwörtlich, denn seine Batterie ist flüssig. Anstelle von festen Elektroden enthält sie wässrige Lösungen, die in grossen Tanks gelagert werden. Die elektrochemische Reaktion – das Laden und Entladen der Batterie – findet in einer separaten Zelle statt, durch die die Lösung hindurchgepumpt wird.
Diese sogenannten Redox-Flow-Batterien sind nicht brennbar und lassen sich auf beliebige Grössen skalieren. Bislang waren sie aber kaum verbreitet, weil es keinen Markt dafür gab. Denn für einen Laptop oder ein Auto ist die flüssige Batterie unpraktisch. Aber: «Mit wachsendem Anteil an erneuerbaren Energien steigt der Bedarf an sehr grossen stationären Speichern, die tagsüber produzierten Solarstrom bis in den Abend hinein verfügbar machen», sagt Reber.
Ein Nachteil der Technologie ist die geringe Energiedichte – um die gleiche Strommenge zu speichern, braucht man mehr Volumen als bei herkömmlichen Batterien. Deshalb testet Reber eine neue Idee: Der Flüssigkeit wird ein festes, energiedichtes Speichermaterial beigemischt, um das Beste aus beiden Welten zu verbinden.