Intelligente Stromspeichersysteme: Elektrochemische Speicher

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Lithium-Ionen-Akkus

Sprechen wir von intelligenter Stromspeicherung, fallen uns sicherlich zunächst einmal Akkus ein. Dabei haben sich in den vergangenen zehn Jahren vor allem die Lithium-Ionen-Akkus etabliert.

Dieser Akku basiert darauf, dass elektrische Energie in Lithium-Atomen und so genannten Übergangsmetall-Ionen gespeichert wird. Das Lithium wandert dabei zwischen den beiden Elektroden hin und her. Der Lithium-Ionen-Akku besitzt einen Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent, hat aber noch immer Defizite bei der Lebensdauer.

Sie überstehen häufig nur ein- bis zweitausend Ladezyklen, bevor sie unbrauchbar werden. Preislich sind Lithium-Ionen-Akkus auf Grund der mittlerweile großflächigen Serienfertigung nahezu unschlagbar. Ihr Einsatzgebiet ist allerdings auf tragbare Geräte mit hohem Energiebedarf beschränkt.

Blei-Säure-Akkus

Die älteste und bekannteste Form des Akkus ist der Blei-Säure-Akku oder kurz Bleiakku. Wie bei allen Akkumulatoren spielen auch beim Bleiakku elektrochemische Reaktionen eine große Rolle. Beim Bleiakku dient – wie der Name verrät – das Element Blei als Elektrodenspender.

Obwohl Blei-Säure-Akkus als veraltet und auf Grund ihres starken Bleigehalts als umweltschädlich gelten, sind sie aus unserem täglichen Leben nicht wegzudenken. Sie dienen unter anderem als Starterbatterien, zum Betrieb kleinerer Elektrofahrzeuge und als Notstromreserven.

Bleiakkus können einen Wirkungsgrad von 90 Prozent erreichen. Häufig reicht dieser jedoch nicht über 65 Prozent hinaus. Sie haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren – und das, obwohl sie stark mit dem Problem der Korrosion zu kämpfen haben. Zudem ist ihre Entsorgung umweltproblematisch, aufwendig und teuer.

Redox-Flow-Batterien

Bei einer Redox-Flow-Batterie handelt es sich um ein Speichermedium, bei dem zwei energiespeichernde Elektrolyte in zwei getrennten Kreisläufen zirkulieren. Der bei Akkumulatoren stets stattfindende Ionenaustausch erfolgt dabei mittels einer Membran.

Von den elektrochemischen Energiespeichern, ist die Redox-Flow-Batterie die einzige Speichermöglichkeit, bei der Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander skaliert werden können. Ihr Wirkungsgrad liegt zwischen 70 und 80 Prozent.

Anwendung findet die Redox-Flow-Batterie vor allem als Puffer bei Windkraftanlagen. Aufgrund dessen, dass sie Leistungen von bis zu mehreren Megawatt erbringen kann, ist sie von den elektrochemischen Speichern momentan die einzige Speichermöglichkeit, die sich für den praktischen Einsatz beim Bewältigen der Energiewende eignet.

Im nächsten Teil dieser Artikelserie zu intelligenten Stromspeichersystemen erhalten Sie einen Überblick zu “Wasserstoffspeichern” und ein abschließendes Fazit zu diesem Thema.

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