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Sonne scheint durch Baumkrone

Neue Batteriespeicher: Warum Bäume dabei wichtig sind

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(vom 22.11.2019)

Die Energiewende benötigt als zentrales Element günstige Speicherkapazitäten. Unter den vielfältigen Möglichkeiten ist eine Technologie, die bislang als problematisch galt: die sogenannte Redox-Technologie. Wie Bäume diese Technologie nun umweltfreundlich gestalten, lesen Sie hier.

Bildquelle: CMBLU

Nicht immer weht der Wind, nicht immer scheint die Sonne, wenn Strom gebraucht wird. Das ist eine der Hürden, warum eine hundertprozentige regenerative Energieversorgung zurzeit noch scheitert. Zentraler, fehlender Baustein dafür ist eine umweltfreundliche und kostengünstige Energiespeicherung, die Erzeugung und Verbrauch entkoppeln kann. Dafür gibt es eine ganze Reihe an Technologien, von denen die sogenannte Redox-Technologie eine herausragende Rolle spielt.

Redox-Technologie als Rückgrat der Energiewende

Das Prinzip ist einfach: Es gibt zwei Behälter mit zwei verschiedenen Bestandteilen, dem sogenannten Katholyt und Anolyt. Diese sind durch eine Membran voneinander getrennt. Eine Vorrichtung – sogenannte Stacks – tauscht mittels Strom Ionen zwischen beiden Behältern aus. Dabei wird die eine Seite reduziert, die andere oxidiert. Die Redox-Reaktion erzeugt durch elektrische Energie nun chemische Energie. Anders gesagt: die Batterie lädt. Wird die Reaktion umgekehrt, wird elektrischer Strom erzeugt.

Die Technologie hatte bislang große Nachteile: sie benötigte chemische Stoffe wie Lithium und relativ seltene und umweltgefährdende Metallsalze wie Vanadium, das in Schwefelsäure gelöst wird. Während die Redox-Technologie an sich eine hohe Lebensdauer der Batterien verspricht, sind die Kosten mit dem traditionellen Verfahren zudem sehr hoch.

Lignin statt Lithium

Nun aber ist eine Lösung in Sicht, die das Ganze auf umweltverträgliche Weise radikal verändern und verbilligen wird: Lignin. Lignin sorgt zum Beispiel in Bäumen für die Verholzung. Es bleibt beispielsweise bei der Papierproduktion als Abfallprodukt übrig und wurde bislang einfach verbrannt.

Lignin dient nun als Grundstoff, der durch verschiedene Verfahren die für die Redox-Batterie erforderlichen zwei Elektrolyte (Katholyt und Anolyt) erzeugt. Lignin als pflanzlicher Rohstoff ist Co2-neutral, so dass hier bereits der Ausgangsstoff umweltfreundlich ist.

Als Abfallprodukt aus der Papierproduktion ist der Rohstoff Lignin bereits heute im Vergleich zu Lithium deutlich preiswerter und als nachwachsender Rohstoff dauerhaft verfügbar.

Anwendungszwecke

Die auf Lignin basierenden Speicher, oft als „Organic-Flow-Batterien“ bezeichnet, sind für großtechnische Anlagen ab 100 kW geeignet. Forscher gehen davon aus, dass der Speicherbedarf in Deutschland bei rund 180 GWh liegen könnte. Das sind 180 Millionen kWh. Im Vergleich: ein Vierpersonenhaushalt verbraucht im Jahr etwa 4.000 kWh.

Ein weiterer Vorteil der Redox-Technologie besteht darin, dass die Energie – im Gegensatz zu anderen Anwendungen - ohne Verzögerung verfügbar ist. Somit können Lastspitzen in der Industrie geglättet werden und generell ein Ausgleich zwischen den Erzeugungs- und Verbrauchszeiten geschaffen werden. Als stationäre Ladequelle für Elektromobilität eignen sie sich ebenfalls.

Will Deutschland in Zukunft auf die alleinige Nutzung von regenerativen Energien setzen, braucht es große Speicherkapazitäten. Und die sollten schnell zur Verfügung stehen. Bleibt die Frage, wie weit die Entwicklungen eigentlich sind. Und hier ist sich das für die Lignin-Technologie führende Forschungsunternehmen CMU sicher: während die ersten Prototypen bei ausgewählten Pilotkunden 2020 laufen werden, könne die reguläre Markteinführung ab 2021 erfolgen.

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