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Blue Acid/Base Battery: Storage and recovery of renewable electrical energy by reversible salt water dissociation

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Neuartige Salzwasserbatterie speichert Strom saisonal

Eine umweltfreundliche Stromerzeugung bedeutet in der Regel eine nicht kontinuierliche Versorgung in Verbindung mit einer monatelangen Speicherung. Bisherige Batterietechnologien waren unzureichend, doch ein neuer Typ erlaubt eine längere Speicherung.

Klimawandel und Umwelt
Energie

Ein großer Teil des aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms wird diskontinuierlich erzeugt, zum Beispiel wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Außerdem kann es vorkommen, dass die meiste Energie in einer Jahreszeit erzeugt und in einer anderen benötigt wird. Diese Bedingungen schaffen einen Bedarf an einer neuen Art der Stromspeicherung. Für die Speicherung von Strom sind Batterien erforderlich. Viele, wie z. B. die in mobilen Geräten verwendeten Lithium-Ionen-Akkus, sind technisch und wirtschaftlich für die Langzeitspeicherung ungeeignet. Derzeit sind keine ausgereiften Batterietechnologien vorhanden, die eine groß angelegte, saisonale Stromspeicherung ermöglichen. Im EU-finanzierten Projekt BAoBaB wurde ein neuer Batterietyp entwickelt, der als „Säure-Basen-Durchflussbatterie“ bezeichnet wird und für diese Verwendung bestimmt ist. Die BAoBaB-Technologie ist sicher, nachhaltig und kostengünstig; im Gegensatz zu vielen anderen Batterietypen erfordert sie keine Edelmetalle und verwendet stattdessen Salzwasser. Im Rahmen des Projekts wurde ein bereits bestehendes System aktualisiert, optimiert und im Pilotmaßstab demonstriert.

Aufspaltung und Rekombination von Wasser

Aus einer Salzlösung entstehen beim Hinzufügen von Elektrizität eine Säure und eine Base, da Wassermoleküle gespalten werden. Zur Stromerzeugung werden die Säure und die Base wieder kombiniert, um die Salzlösung zu erhalten. Für die Energiespeicherung wird ein System zur bipolaren Elektrodialyse verwendet, bei dem die im Rahmen des Projekts speziell entwickelte Membran die Erzeugung von sauren und basischen Lösungen ermöglicht. Durch die Rekombination der sauren und basischen Flüssigkeiten werden nutzbare Strommengen freigesetzt. Projektkoordinator Dr. Michele Tedesco erklärt: „Ein einzelnes Modul unserer Batterie besteht aus einer Reihe von Membranen und Abstandshaltern, die zwischen zwei metallischen Endplatten mit Elektroden zusammengepresst werden. Die Batterie selbst besitzt in etwa die Größe eines Koffers. Den meisten Platz beanspruchen die Lagertanks, in unserem Fall drei: je einer für die Säure-, Basen- und Salzlösungen.“ Die Größe der Tanks ist proportional zu der endgültigen elektrischen Kapazität der Batterie. Die derzeitige Pilotanlage umfasst zwei 2 000-Liter-Tanks und einen 4 000-Liter-Tank für die Salzlösung.

Groß angelegte Anwendungen

Im Allgemeinen ist die Technologie für stationäre Anwendungen im Kilowatt- (Haushalt) und Megawattbereich (Industrie) geeignet. Aufgrund seiner relativ geringen Energiedichte eignet sich die Säure-Basen-Durchflussbatterie nicht für Elektrofahrzeuge oder andere Fahrzeuge, die schnell aufgeladen werden müssen. „Eine der größten Stärken dieser Technologie ist ihre Skalierbarkeit“, fügt Tedesco hinzu. „Sie eignet sich besonders gut als Gemeinschaftsbatterie für Haushalte und zur Deckung des Spitzenbedarfs in Kraftwerken.“ Die Pilotanlage (in Italien) umfasste vier Batteriemodule mit einer Gesamtkapazität von 1 kW/7 kWh. Die erste Testphase ergab eine Energiedichte von 6,76 kWh pro Kubikmeter bei der Entladung und einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 70 %. Während der anschließenden neunmonatigen Tests in einer realen Umgebung fiel die Leistung etwas geringer aus, aber die meisten technischen Probleme wurden gelöst. Wie es bei einer Pilotanlage üblich ist, gab es einige Pannen bei der Effizienz, die das Team vor der Vermarktung beheben wird. Das Konsortium geht davon aus, dass bis 2025 eine voll kommerziell einsetzbare Anlage mit einer etwa 100-mal höheren Kapazität als die Pilotanlage fertiggestellt sein wird. BAoBaB löst das Problem der Speicherung von erneuerbar erzeugter Energie. Dadurch wird Ökostrom praktikabler, und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wird noch weiter verringert.

Schlüsselbegriffe

BAoBaB, Batterie, Säure-Base-Durchflussbatterie, bipolare Elektrodialyse, Membran, erneuerbare Energien, Strom, Speicher

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