Es ist die Energiewende im Kleinen: Ein 2-Megawatt-Windrad liefert von nun an die Energie für das Institutsgelände des Fraunhofer-Instituts in Pfinztal bei Karlsruhe. Wird zu viel Strom produziert, wird dieser in einer sogenannten „Redox-Flow-Batterie“ gespeichert, die in einer Halle gleich neben dem Windrad gebaut wurde. Gibt es zu wenig Wind, sorgt diese Batterie für die Stromversorgung aller Institutsgebäude.
Die Batterie beansprucht eine ganze Halle. Ein Windrad mit 100 Meter Nabenhöhe auf dem nahegelegenen Hummelberg erzeugt den Strom. Die Batterie kann so viel Strom speichern, dass das gesamte Institutsgelände mehr als zehn Stunden lang mit Energie versorgt werden kann - so viel, wie eine Kleinstadt von 4000 Einwohnern verbrauchen würde.
Alte Technik wiederbelebt
Die Technik und das Funktionsprinzip der Redox-Flow-Batterie sind schon lange bekannt. Bereits 1949 bekam ein Forscher der TU Braunschweig ein Patent für diesen Stromspeicher. In den 70er Jahren beschäftigte sich unter anderem die NASA mit der Weiterentwicklung der Technik, die dann aber nicht so recht den Durchbruch schaffte.
Doch mit dem Boom der regenerativen Energieerzeugung durch Wind- oder Sonnenkraft steigt der Bedarf an großen Stromspeichern – und da kommt die Redox-Flow-Technik gerade recht.
Flüssigkeitsmenge bestimmt Kapazität
Die Batterie arbeitet mit zwei flüssigen Chemikalien, sogenannten „Elektrolyten“ und einer feinen Membran, die beide voneinander trennt. „Elektrolyte“ sind Lösungen, die bewegliche Ionen enthalten, also elektrischen Strom leiten können. Beim Laden nehmen die Ionen in einer Flüssigkeit Elektronen auf, in der anderen werden Elektronen abgegeben. Wenn die Batterie dann Strom liefern soll, läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung.
Das Besondere: Während herkömmliche Batterien, ob in Autos oder Smartphones, abgeschlossene Einheiten mit festgelegter Speicherkapazität sind, hängt bei der Redox-Flow-Batterie die Kapazität allein von der Flüssigkeitsmenge ab. Ob ein Liter oder 100.000 Liter, je größer die Tanks sind, umso mehr Energie kann die Batterie aufnehmen – und sie kann viele tausendmal aufgeladen werden, weil sich die Elektrolyte nicht verbrauchen.
Speicher für Wind - und Sonnenenergie
Das alles macht die Redox-Flow-Batterie zur begehrten Speichertechnik für überschüssige Wind- oder Sonnenenergie. Am Fraunhofer-Institut in Pfinztal stehen nun 650.000 Liter Elektrolyte bereit, um bis zu 20 Megawattstunden Windstrom zu speichern.
Die kommenden drei Jahre wird praxisnah getestet, ob die Idee einer „dezentralen Energieversorgung“ funktionieren kann, ob es möglich ist, Dörfer, Kleinstädte oder auch Unternehmen auch ohne Anschluss an große Energienetze sicher mit Strom zu versorgen, in dem sie eigenständig Energie produzieren und in eigenen Großbatterien speichern.
Das hat bislang noch niemand versucht, aber die Fraunhofer-Energieforscher sind zuversichtlich, dass die Kombination von Groß-Windrad und Riesenbatterie und damit ihre Idee für eine nachhaltige Energiewende funktionieren wird.