Das Jenaer Forscherteam um Prof. Dr. Ulrich S. Schubert (links), Tobias Janoschka (Mitte) und Dr. Martin Hager könnt emit der von ihnen entwickelten polymeren Redox-Flow-Batterie vor. Foto: Anne Günther / Friedrich-Schiller-Universität Jena

EAST.19: Thüringen Top-​Standort der Speicherforschung

von | 28. März 2019

Wenn am 16. und 17. September 2019 in Erfurt auf dem Kongress EAST.19 Experten, Wissen­schaftler, Unter­nehmer und Politiker über die Spei­cher­pro­ble­matik disku­tieren, rückt auch das Gast­ge­berland Thüringen in den Blick­punkt.* Denn hier finden sich zahl­reiche Forschungs­ein­rich­tungen und Hersteller, die weltweit an teils einzig­ar­tigen Tech­no­logien forschen.


Strom speichern ohne Metalle

Einer dieser Hidden Champions ist JenaBat­teries. Das Unter­nehmen entwi­ckelt gemeinsam mit der Friedrich-​Schiller-​Universität Jena Batterien auf Redox-​Flow-​Basis. Diese Batterien kommen fast ohne Metalle aus und sind hinsichtlich ihrer Spei­cher­fä­higkeit nicht so begrenzt wie solche mit teuren Lithi­um­ver­bin­dungen oder Blei. Das macht sie auch deutlich kostengünstiger.

Die Batterien aus der thürin­gi­schen Univer­si­täts­stadt sind kunst­stoff­ba­siert. Sie können – je nach Größe – sogar in 3‑D-​Druckern herge­stellt werden. Das macht die Tech­no­logie inter­essant für kleine Anwen­dungen, etwa für Strom­speicher in elek­tri­schen Geräten und solchen, die ins Internet of Things (IoT) einge­passt werden sollen.

Bei der Redox-​Flow-​Technologie wird elek­trische Energie wie bei anderen Batterien auch mittels chemi­scher Verbin­dungen gespei­chert. Aller­dings wird dafür keine Metall­ver­bindung, sondern eine Flüs­sigkeit auf Kunst­stoff­basis genutzt. Sie befindet sich in zwei von einer Membran geteilten Behältern, zwischen denen ein Elek­trolyt hin- und herge­leitet wird. In der einen Fließ­richtung wird mittels Oxydation Energie abgegeben, in der anderen Richtung durch Reduktion (daher der Name) eine Ener­gie­auf­nahme herbeigeführt.

Nicht nur die fehlenden Metalle machen dieses System inter­essant. Der Wirkungsgrad ist sehr hoch und liegt bei 75 Prozent. Das Aufladen kann einfach durch Austausch des Elek­trolyts erfolgen.

Keramiken speichern mittels hoher Temperaturen

Eine weitere Alter­native zu Blei und Lithium wird ebenfalls in Thüringen erforscht – wieder gemeinsam mit Kollegen von der Uni Jena. Am Fraun­hofer IKTS in Hermsdorf, direkt am gleich­na­migen Auto­bahn­kreuz, nutzt man dafür Keramiken aus Beta-​Aluminat – ein Material, das bisher als Isolator diente. Daraus entsteht zusammen mit Natrium-​Nickelchlorid die Hoch­tem­pe­ra­tur­bat­terie Cerenergy. Die Mate­rialien sind sehr günstig und die Herstellung ist relativ einfach – auch das bedeutet einen Kosten­vorteil gegenüber herkömm­lichen Spei­cher­tech­no­logien. Die bisher gebauten und getes­teten Zellen lassen 5.000 Lade­zyklen zu. Das entspricht etwa einer Lebens­dauer von 10 Jahren. Ähnlich wie bei Redox-​Flow-​Batterien sind auch hier sehr kleine bis sehr große Anwen­dungen möglich.

Einer der Wokshops zur EAST.19 wird sich unter dem Titel „Neue Tech­no­logien“ mit diesen beiden Arten der ener­ge­ti­schen Spei­cherung befassen.

Größter Pump­speicher steht in Thüringen

Strom kann man aber auch in ganz anderen Dimen­sionen speichern. Hier ist das kleine Bundesland in der Mitte Deutsch­lands ebenfalls führend. Ein Fünftel aller Pump­spei­cher­ka­pa­zi­täten ist in Thüringen konzen­triert, und zwar im 1 GW leis­tenden Pump­spei­cher­kraftwerk Goldistal, das gleich­zeitig das größte der Republik ist. Zum Vergleich: Ein Atom­kraftwerk bringt es auf nur unwe­sentlich mehr Leistung. Pump­spei­cher­kraft­werke sind ein wichtiger Schlüssel der Ener­gie­wende. Denn sie können nachts, wenn Strom im Über­schuss zur Verfügung steht, Wasser in ein oberes Becken pumpen, um daraus tagsüber beim Ablassen Strom zu erzeugen. Doch ihr Ausbau ist in Deutschland gefährdet. Auch darauf wird EAST.19 Antworten suchen.

Wärme mittels Salz speichern

Nicht nur im Strom­markt sind effi­ziente Speicher gefragt. Auch im Wärme­markt ist dies nötig. HM Heiz­körper aus Dingel­städt widmet sich genau diesem Problem. Genutzt wird dabei ein Material, dass SHK-​Installateuren norma­ler­weise den Angst­schweiß auf die Stirn treibt: Salz. Salz­lö­sungen können sehr effizient Wärme speichern, besser als reines Wasser, das bisher in Puffer­spei­chern zur Anwendung kommt. Dabei wird ein physi­ka­li­scher Effekt von Salz­lö­sungen genutzt. Die festen Bestand­teile gehen bei Zuführung von Wärme in die Schmelze über und geben diese Wärme beim Abkühlen wieder ab. Jeder kennt diesen Effekt von kleinen Hand­wär­me­kissen oder medi­zi­ni­schen Wärme­kom­pressen. Zwei Drittel der Wärme können so komplett verlustfrei und lang­fristig gespei­chert werden. HM nun hat auf dieser Basis einen Latent­wär­me­speicher entwi­ckelt, der sich schon in der Praxis bewährt hat.

Ein Workshop zum EAST.19 wird sich dem Thema „Sektor­über­grei­fendes Ener­gie­ma­nagement“ widmen und die Rolle solcher Speicher zur Wärme­ver­sorgung beleuchten.

Mehr hier.

Frank Urbansky

Freier Jour­na­list und Fach­au­tor, unter anderem für die Fach­ma­ga­zine und Portale Brenn­stoff­spie­gel, Uniti; DW Die Woh­nungs­wirt­schaft und Immo­bi­li­en­wirt­schaft; Haufe-Lexware; Energie&Management; IVV, Huss Medien; Motor­tech­ni­sche Zeit­schrift und Sprin­ger­Pro­fes­sio­nal; Sprin­ger Fachverlag; SHK Profi und tab, Bau­ver­lag; stadt+werk, k21

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