Forscher der Utah State University (USU) in den Vereinigten Staaten haben den Prototyp einer wässrigen organischen Redox-Flow-Batterie (AORFB) mit einer Anode auf der Basis von Viologenen hergestellt. Viologene sind preiswerte, wasserlösliche organische Verbindungen, die hochreversible Redox-Reaktionen ermöglichen. „Viologene sind ist bei skalierbarer Produktion nicht teuer“, erklärte der Forscher Tianbiau Liu gegenüber pv magazine. „Die geschätzten Kosten für Viologene-Flow-Batterien liegen unter 100 US-Dollar pro Kilowattstunde.“
Die Batterie wurde vor allem für die Speicherung von Strom aus großen Wind- und Photovoltaik-Kraftwerken konzipiert, obwohl ihre Erfinder nicht ausschließen, dass sie auch in Wohn- und Gewerbeprojekten eingesetzt werden kann. „Im Gegensatz zu etablierten Li-Ionen-, Pb-Säure- oder Vanadium-Flow-Batterien kann die AORFB der USU die Sicherheits- und Kostenziele erfüllen, die für eine Rentabilität in großem Maßstab erforderlich sind“, so die Forschungsgruppe.
Die ph-neutrale Batterie soll kostengünstiger, nachhaltiger und effizienter sein als herkömmliche Redox-Flow-Batterien. „Dieses System kann skaliert werden, um die intermittierende Energieerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie zu puffern und gleichzeitig ein sicheres, nicht entflammbares und nicht korrosives Energiespeichersystem für Wohn-, Militär-, Industrie- und Versorgungsanlagen zu erhalten“, so die Forscher weiter.
Das Gerät hat eine Nennleistung von über 150 Milliwatt pro Quadratzentimeter, eine Energiedichte von über 40 Wattstunden pro Liter und eine Leistungsdichte von 72,5 Milliwatt pro Quadratzentimeter. „In Verbindung mit wasserlöslichen TEMPO- oder Ferrocen-Kathodenmaterialien liefern die AORFBs eine Spannung von bis zu 1,72 Volt und eine theoretische Energiedichte von 45,5 Wattstunden pro Liter bei hervorragender Zyklenstabilität“, so die Wissenschaftler, die darauf hinweisen, dass das Gerät auch nach 1000 Zyklen 100 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität beibehält.
Die hochleitfähigen wässrigen Elektrolyte und ionenleitenden Membranen, die für das Gerät verwendet werden, werden als die entscheidenden Komponenten beschrieben, die den Betrieb mit hohen Strömen und hoher Leistung ermöglichen. „Wir haben 2014 mit der Entwicklung der Batterie begonnen und versuchen derzeit, sie in die kommerzielle Produktion zu bringen“, so Liu.
Eine vollständige Beschreibung der Batterie, der Kathoden und der Anode findet sich in dem Artikel „Unprecedented Capacity and Stability of Ammonium Ferrocyanide Catholyte in pH Neutral Aqueous Redox Flow Batteries“, der in der Zeitschrift Joule veröffentlicht wurde.
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Den einzigen Vorteil dieser Akkutechnik sehe ich im geringen Verschleiß. Ein sehr hohes Gewicht und eine geringe Energiedichte rechtfertigen den Preis knapp unter 100 US-Dollar nicht. CATL aus China hat bereits eine sehr gute Technik für 30 $ pro kWh auf dem Markt.
@Ernst Gruber: ich bitte um einen Link zu den CATL Informationen. DANKE
Hallo Herr Schnitzler. Ich habe die Informationen aus mehreren YouTube-Videos. Prof.Dr Maximilian Fichtner vom Helmholtz Institut in Ulm hat da verschiedene Batterietechniken vorgestellt. CATL bietet die erste Serie dieser mit aus Elementarnatrium hergestellten Akkus seit dem letzten Sommer auf dem Markt an. Es werden keine tolle in Rohstoffe wie Kobalt oder Lithium verbaut. Herr Prof. Fichtner hat auch 30 bis 40 US-Dollar durch die Skalierung für realistisch gehalten. CATL entwickelt diese Technik auch mit Tesla für dessen Autos. Es wird dabei versucht die Kapazität der Batterie von 160 Watt auf 200 Watt pro Kilogramm zu erhöhen. Die Zyklenfestigkeit liegt bei 100% Laden bei 1000. Bei 10 bis 80% bei 3000. 3000 Zyklen würden für 600 000 km Reichweite, also für ein Autoleben ausreichen. Die Akkus haben sonst nur Vorteile. Keine Kälteprobleme im Winter und kein Kühlmanagement beim Laden im Sommer, was natürlich auch Gewicht spart. Auch teures Kupfer wird durch Aluminiumstreifen ersetzt. Das Gewicht soll mit LFP Akkus jetzt schon gleichzusetzen sein, da die etwas geringere Energiedichte durch die anderen Vorteile ausgeglichen wird. Die Akkus haben auch keinen brennbaren Elektrolyten. Bereits in 2023 sollen noch weitere Fortschritte realisiert werden. Ich hoffe ich habe Ihnen ein wenig geholfen.
Hr. Gruber,
das hört sich ja sehr gut an!!
Wie heißt das Produkt und wo kann man es kaufen??
Ausdrücklich begrüße ich Flussbatterietechnik, die sensationelle 40 Wattstunden pro Liter an Energiedichte verspricht. Glaube ich natürlich erst, wenn ich es selber gesehen habe. Aber der Kilowattstundenpreis von 100 US-Doller pro Kilowattstunde ist sensationell günstig. Da würde ich gerne mehr über die CATL-China-Batterie mit 30 US-Dollar pro Kilowattstunde erfahren.
Der Vorteil dieser Technik ist die skalierbarkeit und die Unbrennbarkeit. So kann man auf sehr wenig Fläche viel Speichervolumen stapeln bzw. tief in die Erde bringen. Das geht mit brennbaren Batteriestacks einfach nicht. In Korea hat es direkt 23 Container erwischt… https://liiontamer.com/south-korea-identifies-top-4-causes-that-led-to-ess-fires/
Soweit mir bekannt ist gibt es die Na-Ionen Akku-technik noch nicht auf dem Markt. Sie ist wohl für 2023 avisiert, wird allerdings bereits mit recht detaillierten Daten ‚promotet‘:
https://insideevs.de/news/523449/catlt-entwickelt-natrium-ionen-batterie/
https://www.all-electronics.de/automotive-transportation/catl-bringt-natrium-ionen-batterien-fuer-e-autos-auf-den-markt-368.html
https://efahrer.chip.de/news/jetzt-kann-der-verbrenner-ganz-weg-neue-akku-technik-ist-spottbillig_106441
…wurde auch hier schon drüber berichtet:
https://www.pv-magazine.de/2021/07/29/post-lithium-technologie-catl-bringt-natrium-ionen-batterien-auf-den-markt/
Hallo sirrocool. Ich danke Ihnen für die Beschreibungen und die Links dieser Technik. Ich habe das auf pv-magazine auch schon mal gelesen, aber ich wusste nicht mehr wo und genau wann.
@Ernst Gruber: Bitte nicht Äpfel mit Birnen vergleichen. Flussbatterien sind ja keine Autobatterien und die CATL-Batterien fallen in die letzte Kategorie. Um die Preisdiskussion pro Kilowattstunden weiter zu bringen: Derzeit liegt noch keine Lithium-Ionen Speichertechnologie unter 100 Dollar/ Kilowattstunden, wenn ich diesem Report glauben schenken darf: https://www.electrive.net/2021/12/01/bloomberg-auswertung-e-auto-akku-preise-fallen-auf-118-dollar-pro-kwh/
Versprechungen der Natrium-Ionen-Fans glaube ich erst, wenn sie Wirklichkeit geworden sind. Bis dahin gilt mein Satz von oben: Flussbatterien mit unter 100 Dollar / Kilowattstunden sind jedenfalls auch sensationell günstig, wenn man bedenkt, dass dieses Segment der Speicherung nicht im Fokus der Autoindustrie liegt, die massiv in die Speicherforschung investiert, um die Elektroautos weiter fahren lassen zu können.
Würde man soviel Geld in Redox-Flow-Batterietechnologie und -Elektrolyt-Forschung stecken, könnten wir vermutlich eher auf gute und preiswerte saisonale Stromspeicherung setzen, die dezentral für die Energiewende dringend notwendig sind.
Stimmt schon, die beiden Technologien haben aufgrund ihrer Eigenschaften sehr unterschiedliche Anwendungsgebiete.
Flussbatterien werden eher stationär, Na-Ionen eher in der mobilen Anwendung ihre Vorteile ausspielen können.
Beide haben aber durchaus ihre Berechtigung.
…ich sehe schon die Autarkie-Jünger glasige Augen bekommen….
40kWh Kapa für <4000€ und einem Speicher in Größe eines 1000l IBC Containers (wobei man ja eigentlich 2 IBC bräuchte), im Vergleich zu 6000-7000€ für ein 10kWh LiFePO Heimspeicher-System sind schon ein Wort.
Reicht zwar für den Prosumer noch nicht für eine Saisonale Speicherung, aber bis ca. eine Woche bekommt man so für die Nächte schon überbrückt, auch wenn die PV wenig liefert.
Mich würden bei so einem System aber auch die Lade-/Entladeverluste interessieren.
Skaliert auf den Inhalt von z.B. zweckentfremdeten Öltanks macht das ordentlich Energiemenge, die IMHO aber dennoch noch sehr teuer wäre. Man stelle sich nur einen 1.000m³ Behälter vor. 40.000kWh Energieinhalt. Selbst bei 40ct/kWh Erlös für den Speicherstrom sind das 16.000€ je "Vollzyklus" bei Investkosten von <4.000.000€ -habe jetzt Dollar nicht umgerechnet- für das Speicherfluid (ohne Behälter und die Flussbatterie selber). Ab 250 Vollzyklen oder 10.000MWh wäre das theoretisch wieder drin (ohne Verluste). Wieviele Zyklen kann man im Jahr hinbekommen??
Hallo Herr Schnitzler. Flussbatterien sind sicherlich nur als stationäre Speicher und haben den Vorteil das sie unbrennbar sind. Natrium-ionen-Batterien sind sicherlich Apfel-Birnenmus. Denn diese Batterien können sowohl im KFZ als auch im Speicher eingesetzt werden, vor allem wenn es auch um ein 2.Leben nach dem KFZ für diese Batterie als Speicher gibt. Preise unter 100 US-Dollar würde es jetzt sicherlich schon geben, wenn die Rohstoffpreise stabil geblieben wären. Ihre Anmerkungen in einem anderen Kommentar die Anwendung von Flussbatterien in leeren, nicht mehr gebrauchten Kesseln von fossiler Energie zu nutzen, finde ich gerade auch wirtschaftlich sehr spannend. CATL hat sich innerhalb weniger Jahre zum Big Player entwickelt. Die Produktion der Akkus gibt es wohl schon und nächstes Jahr sollte der Hochlauf starten. Diese Firma hat eigentlich noch nie unmögliches versprochen, aber wir werden sehen.
Hallo zusammen, weiß jemand ob es schon Redox-Flow-Batterien für einen Speicher im Eigenheim auf dem Markt gibt?
Für mich ist die Redox-Flow_Technologie sehr interessant, leider bin ich bisher vergeblich auf der Suche nach einem Anbieter.