Fraunhofer IZM: Neues Speichersystem speichert Strom und gewinnt Wasserstoff
Der Erfolg der Energiewende hängt auch von der Entwicklung von Speichern ab. Ein Berliner Fraunhofer-Institut entwickelte nun einen Speicher, der Strom speichert und Wasserstoff liefern kann.
Das Langzeit-Speichersystem, das von dem Zn2-H2-Konsortium(öffnet im neuen Fenster) unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) entwickelt wird, basiert auf einem Zink-Luft-Akku. Diesen kombiniert das Konsortium mit einem System zur alkalischen Wasser-Elektrolyse zu einem Doppelspeicher.
"Während des Aufladens oxidiert Wasser in der Batterie zu Sauerstoff, gleichzeitig wird Zinkoxid zu metallischem Zink reduziert" , erläutert Projektkoordinator Robert Hahn(öffnet im neuen Fenster) . "Bei der bedarfsgerechten Entladung der Speicherzelle wird das Zink wieder in Zinkoxid umgewandelt. Das Wasser wird wiederum reduziert, so dass Wasserstoff erzeugt und freigesetzt wird."
Zink-Luft-Akkus sind günstig
Der Zink-Luft-Akku hat nach Angaben des Fraunhofer IZM einige Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Akkus. So seien die dafür nötigen Rohstoffe wie Stahl, Zink oder Kaliumhydroxid gut verfügbar, weshalb auch der Akku günstiger sei: Die Materialkosten eines Zink-Luft-Akkus belaufen sich auf weniger als ein Zehntel von denen eines Lithium-Ionen-Akkus. Zudem seien die Rohstoffe recycelbar.
Kostengünstige und effiziente Energiespeicher sind essenzieller Bestandteil eines Energiesystems, das immer stärker aus Quellen wie Windkraft- und Solaranlagen betrieben wird. Wenn viel Sonnen- und Windstrom zur Verfügung steht, werden sie geladen, was auch für die Kraftwerkbetreiber unerwünschte negative Strompreise (g+) verhindert. In sogenannten Dunkelflauten, also wenn wenig davon zur Verfügung steht , können sie Strom ins Netz einspeisen.
Der Wirkungsgrad des Doppelspeichers beträgt nach Angaben des Fraunhofer IZM 50 Prozent bei der Stromspeicherung und 80 Prozent bei der Wasserstoffgewinnung. Für die Gewinnung von einem Kilogramm Wasserstoff benötigt das System netto 44 Kilowattstunden Strom. Damit übertreffe der Speicher die zurzeit favorisierte Power-to-Gas-Technologie deutlich, sagte Hahn. Die Betriebsdauer prognostiziert das Team auf zehn Jahre.
Das Team wies die Funktionsfähigkeit des Systems im Labor nach. Dabei zeigte sich, dass die Zellen 4.000 Lade- und Entladezyklen überstehen. Im nächsten Schritt soll ein Demonstrator gebaut werden, der dann auf einem Teststand laufen soll. Der Prototyp soll acht Zellen mit einer Kapazität von circa 12 Volt und 50 Ampere-Stunden haben und bis Ende des Jahres fertig sein.
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