Der von der Bundesregierung geplante Umbau der deutschen Energieversorgung stellt Wissenschaft und Gesellschaft vor große Herausforderungen. Im Bereich Energiespeicher sind signifikante Fortschritte notwendig, um mit dem aus erneuerbaren Energien erzeugten und nur diskontinuierlich verfügbaren Strom eine zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen. Hier gewinnen Flow-Batterien als aufstrebende Technologie zur kostengünstigen Energiespeicherung mit einfacher Skalierbarkeit, gutem Wirkungsgrad und geringer Selbstentladung zunehmend an Bedeutung.
Es sind allerdings weitere Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten notwendig, um diese elektrochemische Speichertechnologie wettbewerbsfähig zu machen, Kosten zu senken und die technische Reife voranzutreiben.
Am DFI wird im Rahmen von »DegraBat« – einem durch das BMWi geförderten Verbundprojekt – in der Arbeitsgruppe Elektrochemie die Alterung von Vanadium-Flow-Batterien (VFB) untersucht. Dazu werden elektrochemische Methoden entwickelt um die relevanten Degradationsprozesse zu identifizieren. Zur Durchführung von Langzeitversuchen wurde vom BMWi die Anschaffung eines kommerziellen Teststandes gefördert. Der Teststand wurde von der Firma Greenlight Innovation nach Vorgaben des DFI angefertigt. Greenlight Innovation produziert in Kanada Teststände für Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Mit dem Greenlight-Teststand kann während der Langzeitversuche an VFB der Ladungszustand der Batterien online überwacht werden. Dazu werden elektrochemische Methoden entwickelt und mit physikalischen und spektroskopischen Methoden ergänzt und in den Teststand integriert. Dazu hat Greenlight ein Mehrkanal-Mess-System sowie eine Sonderanfertigung mit zusätzlichen Tanks für die Batterie-Elektrolyten in den Teststand eingebaut und dem DFI gestiftet. Mit dieser Zusatzausstattung soll im Rahmen des Projektes aus dem online ermittelten Ladungszustand auf Alterungsprozesse in der Batterie geschlossen werden.
Mit erfolgreicher Umsetzung des Projektes können All-Vanadium-Redox-Flow-Batterien effizienter betrieben werden und auch ihre Lebensdauer erhöht werden. Damit kann auch der Anteil an erneuerbaren Energien gesteigert und die Energieeffizienz bei deren Bereitstellung, Verteilung und Nutzung verbessert werden.
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