VAFLOW: metallische Reststoffe für Energiespeicher nutzen

Vanadium aus industriellen Nebenprodukten speichert Energie für Wirtschaft und Privathaushalte

© Fraunhofer UMSICHT

Raffinerien als Reststoffquelle

Vanadiumhaltige Reststoffe fallen in unterschiedlichen Industriezweigen an, z.B. in Raffinerien.

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Metallische Reststoffe

Reststoffe dienen als Rohstoffe für leistungsfähige Energiespeicher.

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Redox-Flow-Batterie

Im Batterielabor von Fraunhofer UMSICHT werden die entwickelten Elektrolyte getestet.

Projektziele

Leistungsfähige Energiespeichersysteme benötigen wirtschaftsstrategische Rohstoffe. Ziel des Verbundprojekts »VAFLOW« ist es, industrielle vanadiumhaltige Reststoffe und Nebenprodukte pyro- und hydrometallurgisch zu einem qualitätsgesicherten Vanadiumelektrolyt aufzubereiten. Dieser Elektrolyt soll zum Einsatz in Redox-Flow-Batteriespeichern genutzt werden, um die Importabhängigkeit einer der Schlüsselkomponenten dieser Speichertechnologie zu reduzieren und die Wettbewerbsfähigkeit weiter zu steigern.

Nutzen

Der starke Ausbau erneuerbarer Energien führt bereits heute zu einem steigenden Bedarf an Energiespeichern. Ihre Herstellung hängt wiederum von bisher nicht substituierbaren Rohstoffen wie Vanadium ab. Obwohl auch heimische industrielle Reststoffe relevante Vanadiumgehalte aufweisen, wird der Rohstoff aktuell zu einem überwiegenden Teil importiert. Im Verbundprojekt »VAFLOW« werden deshalb neue stoffliche Nutzungswege für vanadiumhaltige Reststoffe aus der heimischen Industrie untersucht und erschlossen. Dabei berücksichtigen die Forschenden insbesondere solche Reststoffe, die bisher nicht für die Vanadium-Rückgewinnung und Elektrolytherstellung im Fokus standen.

Verknüpfung von Energie- und Rohstoffwende

Das Verbundprojekt »VAFLOW« entwickelt Aufbereitungsverfahren vanadiumhaltiger Reststoffe zum Einsatz in Redox-Flow-Batteriespeichersystemen. Industrielle Rohstoffe können so im Idealfall nicht nur deutlich effizienter genutzt werden. Gleichzeitig werden die extrahierten Wertstoffe als Elektrolyt in eine konkrete Anwendung für die Energiewende überführt. Auf diese Weise adressiert das Verbundprojekt die Energie- und die Rohstoffwende gleichermaßen. Für das zielgerichtete Screening verschiedener Industrien, in denen die relevanten Reststoffe anfallen, die Analyse dieser Stoffe und die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle verfolgt das Projektteam einen interdisziplinären Ansatz.

Ablauf

Das Verbundprojekt »VAFLOW« bildet die gesamte Wertschöpfungskette ab: Mittels Stoffstrom- und Prozessanalysen werden zunächst vanadiumhaltige Reststoffe in unterschiedlichen Industriezweigen identifiziert und charakterisiert sowie ein Anforderungskatalog für die Nutzung in Redox-Flow-Batteriespeichern und die metallurgische Aufbereitung erstellt. In Laborverfahren werden die Reststoffe dann hydro- und pyrometallurgisch aufbereitet. Die Forschenden übertragen die aussichtsreichsten Verfahren schließlich in den Technikumsmaßstab und stellen Vanadium-Elektrolyte für Langzeit- und Zyklentests in einem Testlabor bereit. Weiterhin werden Verwertungsstrategien und Geschäftsmodelle zur Vanadium-Gewinnung erstellt – insbesondere aus Quellen, in denen Vanadium als Begleitelement nur in geringen Konzentrationen vorliegt. Zudem analysiert und bewertet das Projektteam die Prozesskette aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten.

Projektpartner

  • Nickelhütte Aue GmbH
  • TU Bergakademie Freiberg – Institut für NE-Metallurgie und Reinststoffe
  • CMS Green Energy GmbH
  • Assoziierte Partner aus der Erdöl- und Chemieindustrie