Elektrische Energiespeicher ermöglichen eine bedarfskonforme Verstetigung des volatilen Stromflusses aus Windkraftanlagen und Solarzellen und sind somit der Schlüssel für das Gelingen der Energiewende. Gerade bei großen Leistungen und großen Kapazitäten im Megawatt-, bzw. Megawattstunden-Bereich bieten Redox-Flow-Batterien klare ökonomische Vorteile gegenüber anderen Energiespeichersystemen. »Neben der unabhängigen Skalierbarkeit von Leistung und Kapazität zählen vor allem der hohe Wirkungsgrad und die sehr lange Lebensdauer zu den Vorteilen dieser chemischen Energiespeicher«, erklärt Jan Girschik von Fraunhofer UMSICHT.

Auf der Energy Storage 2018 in Düsseldorf zeigt Fraunhofer UMSICHT u. a. einen vollverschweißten und damit absolut dichten Redox-Flow-Batterie-Stack mit einer Leistung von ca. 450 Watt bei Druckverlusten von maximal 200 mbar. Dieser Stack besteht aus fünf Batteriezellen mit einer aktiven Fläche von je 1100 cm². Da sich Redox-Flow-Batterien – im Gegensatz zu Lithiumbatterien – auch mit sehr großen Zellen realisieren lassen, hat es sich das Fraunhofer UMSICHT zum Ziel gesetzt, die aktive Zellfläche sukzessiv in den Quadratmeterbereich zu steigern.

Leitfähige Bipolarplatte als Coil

Die meisten der benötigten Batteriekomponenten einer Redoxzelle sind bereits ausreichend großformatig erhältlich bzw. produzierbar. Eine Herausforderung, an der weltweit mit hohem finanziellem Aufwand geforscht wird, stellt derzeit noch die Herstellung von großformatigen, dünnen und gleichzeitig mechanisch stabilen Bipolarplatten dar. Erst mit diesen können Einzelzellen zu Stacks zusammengefügt werden, um eine Batterie mit technisch nutzbaren Spannungs- und Leistungswerten zu konfigurieren. Um diese Technologielücke zu schließen, hat Fraunhofer UMSICHT ein neuartiges Thermoplast-basiertes Bipolarplattenmaterial entwickelt. Mit diesem und einem speziellen Fertigungsverfahren lassen sich in einem kontinuierlichen Prozess leitfähige und hochflexible Bipolarplatten herstellen. In einem vom BMWi geförderten Projekt wurde gemeinsam mit der SAUERESSIG GmbH + Co. KG bereits eine 3,2 m² große Bipolarplatte produziert.

»Die Bipolarplatte weist zahlreiche Vorteile auf: Eine geringe Mindestdicke (400-500 µm), die damit einhergehende gute Leitfähigkeit, ihre Flexibilität und die kosteneffiziente, kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Produktionsweise«, erläutert Lukas Kopietz von Fraunhofer UMSICHT. Neben Redox-Flow-Batterien können großformatige Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen (proton exchange membrane fuel cell) hergestellt werden.

ENERGY STORAGE 2018, Stand B39, Halle 8b

Vom 13. Bis 15. März findet in Düsseldorf die ENERGY STORAGE EUROPE 2018 statt. Experten von Fraunhofer UMSICHT sind an allen Messetagen am Stand B39, Halle 8b anzutreffen. Wir freuen uns auf Ihren Besuch!