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Energie und Umwelt

Flüssiger Strom

Am Fraunhofer-Institut UMSICHT arbeitet Thorsten Seipp an einem zukunftsweisenden Projekt: der Redox-Flow-Batterie.

Suche nach einer effektiven Speicherform

Verkehr, Kommunikationsnetze und Industriebetriebe - sie funktionieren alle nur bei konstanter Stromversorgung. Je größer der Anteil erneuerbarer Energien am Energiemix wird, desto dringlicher wird auch das Problem schwankender Produktion. Um konstant genügend Energie bereitzustellen, müssen Lösungen für eine effektive Speicherung her. Doch welche Technologie ist den Herausforderungen der Energiewende am besten gewachsen?

Was bewegen / Energie und Umwelt

Ein Tank voller Energie

Forscher am Oberhausener Fraunhofer-Institut UMSICHT versuchen das Unmögliche möglich zu machen und entwickeln dazu eine Batterie der besonderen Art. Sie beschäftigen sich bereits seit 2005 mit einem Batteriesystem, das zukünftig eine zentrale Rolle spielen könnte: die Redox-Flow-Batterie. Aufgrund ihrer Energiewandler-Leistungseinheit wandelt sie elektrische in chemische Energie um, die dann wiederum in einer Flüssigkeit gespeichert wird. Will man viel Energie speichern, braucht man also große Flüssigkeitstanks. Das aktive Material zur Energiespeicherung in der Batterie ist Vanadium. Ein Stoff, der sonst eher als Legierungszusatz in Stählen bekannt ist, hier aber nun gelöst in Schwefelsäure vorliegt. Damit steckt in einem Tank voller geladener Elektrolyten eine jederzeit problemlos abrufbare Menge Energie. Thorsten Seipp (27) ist Chemieingenieur am Institut. Er hat an der TU Dortmund studiert und promoviert derzeit zum Thema und beschäftigt sich als Verfahrenstechniker in diesem Zusammenhang mit der Stromdichteverteilung in Redox-Flow-Batterien. Er untersucht, wie der Elektrolyt beim Einströmen in die Batterie an unterschiedlichen Stellen abreagiert. Bis zur industriellen Massenproduktion der Batterie ist es noch ein weiter Weg.

Die Batterie der Zukunft entsteht miteinander

Seipp wirkt in seinem Fachthema entspannt und erfahren und man merkt ihm an, dass er hier seine Neigungen Chemie und Technik ideal verknüpfen konnte. Tatsächlich verlangt die Forschung an der Redox-Flow-Batterie keine multiplen Einzelkämpfer, sondern ein interdisziplinäres Team hochkompetenter Protagonisten: „Ohne den Elektrotechniker könnten wir die elektrische Seite nicht sinnvoll anbinden und wenn man die Chemie der Elektrolyten im Griff hat, muss der Strom ja auch irgendwie nutzbar sein - unabhängig von den Flüssigkeiten, die in Tanks gelagert und von A nach B gepumpt werden müssen, wofür ich als Verfahrenstechniker zuständig bin.“ Die Arbeiten hieran könnten auch als Crossover-Technologie bezeichnet werden. Dem Team aus Oberhausen ist es gelungen, den Aufbau der Batterie-Stacks (Stacks = Stapel) hinsichtlich der Strömungseigenschaften des Elektrolyts deutlich zu optimieren. Der verbesserte Aufbau ermöglicht die Fertigung von Zellen in einer Größe von 0,5 Quadratmetern, die mit Strömen von bis zu 500 Ampere belastet werden können. Bei einem Wirkungsgrad von 80 Prozent ist das Fraunhofer-Modell damit weltweit führend. Im richtigen Maßstab ließe sich damit also auch die Sonnen- oder Windenergie speichern. Die Oberhausener Forscher sind sich sicher: In naher Zukunft wird es auch möglich sein, die Sonnenenergie zu speichern und jederzeit wieder abzurufen.

Weitere Informationen:

Chemieingenieurwesen an der TU Dortmund

Chemieingenieurwesen, auch unter dem Begriff "Chemietechnik" bekannt, ist ein interdisziplinärer, naturwissenschaftlich-technischer Studiengang, in dem die Verfahren der Stoffumwandlung umfassend wissenschaftlich behandelt werden, mit denen ungefähr die Hälfte der deutschen Industrieprodukte erzeugt wird. Das anspruchsvolle Studium vermittelt breites und fundiertes mathematisch-, natur- und ingenieurwissenschaftliches Grundlagenwissen und bildet die Studierenden zu Verfahrensingenieurinnen bzw. -ingenieuren aus, die chemietechnische Prozesse planen, entwickeln, umsetzen, beurteilen und betreiben können.

Weitere Infos zum Thema Energiespeicher der Zukunft findest du in der kompakt-Ausgabe 03|2014

Michael Bokelmann
Die Redox-Flow-Batterie verfügt über einen mehrschichtigen Aufbau.
Michael Bokelmann
Das Ein- und Ausfließen der Elektrolytflüssigkeit erfolgt computergesteuert.
Michael Bokelmann
Neben Thorsten Seipp gehört auch Jens Burfeind zum Forschungsteam.
Michael Bokelmann
Die Farben weisen auf unterschiedliche Ladezustände der Flüssigkeit hin.
Michael Bokelmann
Seine Promotion dreht sich rund um das Thema Redox-Flow-Batterie.
Michael Bokelmann
Bei der Konstruktion der Batterie kommen unterschiedliche Materialien zum Einsatz.
Michael Bokelmann
Thorsten Seipp bringt am PC die technische mit der chemischen Welt zusammen.
Michael Bokelmann
Elektrolytflüssigkeit wird von einem zum anderen Tank gepumpt.
Michael Bokelmann
Am Fraunhofer-Institut UMSICHT wird in einem interdisziplinären Team gearbeitet.