Let the Sunshine in! Batterien direkt im Sonnenlicht aufladen

Bild Forschungsprojekt

Die kommende Energiewende drängt nach einer Lösung, erneuerbare Energie abrufbar zu machen. Das DFI forscht an einer »All-in-One-Lösung«: Eine Solar-Batterie, die Sonnenenergie eigenständig umwandelt und in Form von Flüssigkeiten speichert.

Durch den zunehmenden Ausbau von volatilen erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie bekommt die Zwischenspeicherung von Strom zur Netzstabilisierung und für die Versorgungssicherheit eine immer größere Bedeutung. Dabei ist besonders die dezentrale Speicherung direkt am Punkt der Erzeugung interessant und auch häufig aus wirtschaftlicher Sicht für den Betreiber attraktiv. Daher werden beispielsweise immer mehr Solaranlagen gleich mit einer dazugehörigen Batterie installiert.

Auch wir am DECHEMA-Forschungsinstitut haben es uns zur Aufgabe gemacht, die Energiewende voranzutreiben und bauen dabei auf ein höchst innovatives Energiespeichermedium. Denn statt mit einer Photovoltaik-Anlage und einer Batterie zwei separate Anlagen aufzubauen, wollen wir diese in einem Gerät kombinieren. Diese Solar-Batterie soll in der Lage sein, das Sonnenlicht direkt in gespeicherte, elektrische Energie umzuwandeln und später bei Bedarf wieder abzugeben. Dabei setzen wir als Basistechnologie auf die innovative Redox-Flow-Batterie.

Diese Batterie zeichnet sich dadurch aus, dass die Energiespeicherung in flüssigen Elektrolyten realisiert wird, welche sogenannte redoxaktive Verbindungen enthalten. Diese Verbindungen können Elektronen aufnehmen oder abgeben und dabei reduziert bzw. oxidiert werden. Dadurch wird Energie in der Batterie gespeichert, welche später wieder freigesetzt werden kann. Da es sich um Flüssigkeiten handelt, können sie ohne weiteres in großen Tanks zwischengelagert werden und nur bei Bedarf durch eine relativ kleine Umwandlungseinheit gepumpt werden, wo Lade und Entladevorgang stattfinden. So können sehr einfach auch große Energiemengen gespeichert werden, indem größere Tanks verwendet werden.

Um das Sonnenlicht direkt zum Laden der Batterie zu verwenden, muss eine sogenannte Photoelektrode in die Batterie integriert werden. Diese besteht aus einem Halbleitermaterial und ist in der Lage, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln, welche sie unmittelbar an die Batterieelektrolyten überträgt. So wird die Batterie geladen, ohne dass Strom von außen zugeführt werden muss. Dabei beschäftigt sich das DFI insbesondere damit, die Photoelektroden zu entwickeln und ideal auf diese Anwendung anzupassen. Auch die Charakterisierung dieses neuen Batterietyps, für den es noch keine Standards und Referenzen gibt, steht im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten. »Photo-Flow« ist ein sehr ambitioniertes, vom BMWi gefördertes Projekt, um eine außergewöhnlich effektive, direkt mit Sonnenlicht aufladbare Batterie zu bauen, die einige der zur Zeit bestehenden Energie-Probleme lösen kann.

Dr. Jonathan Bloh

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