Wochenserie: Neue Technologien für dezentrale Stromspeicher

Teil 2 – Neue Batterie-Technologien von turbulAIR, Xtreme Power, EOS Energy Storage, Enervault und Prudent Energy

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CleanTech & Energiespeicher News. In dieser Woche veröffentlicht CleanThinking.de täglich einen Beitrag zum Thema Energiespeicher. Den Anfang machten dezentrale Speicher-Technologien auf Basis der Schwerkraft (hier nachlesen). Der Autor der Serie „Neue Technologien für dezentrale Stromspeicher“ ist Christian Wiesner, Vertriebsleiter der ROTOKINETIK UG, aus Hamburg. Im heutigen Teil stehen neue Batterie-Technologien im Fokus der Betrachtungen.

Es gibt derzeit einen unglaublichen „Hype“ um Lithium-Ionen-Batterien. Überall schießen neue Hersteller wie die Pilze aus dem Boden, teilweise mit enormen Fördermitteln ausgestattet. Wir wollen uns in diesem Artikel – in dem es um dezentrale Stromspeicher für die Netz-Stabilisierung geht – ganz bewusst auf andere Batterietechnologien konzentrieren. Zwar erreichen Lithium-Ionen-Akkus sehr hohe Speicherdichten, können also viel Energie auf kleinem Raum speichern, das ist für dezentrale, stationäre Stromspeicher aber von völlig untergeordneter Bedeutung. Viel wichtiger sind sehr niedrige Kosten, eine hohe Betriebssicherheit und ein möglichst hohe Zyklenzahl bis zum Verschleiß der Zelle.

Dann ist es wiederum entscheidend mit welchem Aufwand man die kaputten Zellen recyclen kann, um ihnen quasi ein zweites Leben zu schenken. TOYOTA hat dazu gerade ein Konzept vorgestellt, das vorsieht, Batterien aus Hybriden und E-Mobilen bei Unterschreiten einer kritischen Kapazitäts-Grenze, aus den Autos auszubauen, und diese dann im stationären Bereich einzusetzen. Wären die Zellen leicht zu recyclen, wäre es tatsächlich aber wesentlich sinnvoller sie danach wieder in Fahrzeugen einzusetzen, anstatt sie – mit großen Preis-Nachlässen – in einen Zweitmarkt mit vermeintlich niedrigeren Ansprüchen an Kapazität und Speicherdichte zu überführen.

Gerade das Recyclen ist bei allen Lithium-Ionen, Lithium-Eisen und Metallhydrid-Batterien aber nur sehr schwer machbar. Daher werden im Folgenden andere Batteriesysteme betrachtet, die speziell für dezentrale Speicher geeignet sind:

Xtreme Power, USA

Eine  Studie zu den im Moment geplanten Batterie-Projekten für die Integration von Erneuerbaren oder zur Netzstabilisierung in den USA zeigt Xtreme Power aus Kyle, Texas, als die klaren Marktführer. Ihre patentierten „PowerCells“ , auch als „Dry Cells“ bekannt, wurden konsequent für diese speziell Anwendungen entwickelt und optimiert und sind wohl derzeit unschlagbar hinsichtlich Haltbarkeit und Kosten.

Die Basis der Zellen sind hauchdünne Aramidfasern, die mit einer speziellen Nano-Beschichtung aus einer Legierung verschiedenster Metall überzogen werden. Ein flüssiges Elektrolyt scheint es nicht zu geben, daher der Name „Dry Cell“, was die Haltbarkeit steigert. Xtreme geben  mehr als 20.000 Zyklen bei einem DoD (Depth of Discharge – Tiefe der Entladung) von 50Prozent an, und immer noch exzellente 2.000 Zyklen bei 80Prozent DoD.

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Diese Zellen-Technologie geht anscheinend auf ein ähnliches System auf Glasfaser-Basis aus den 90er Jahren zurück, das damals von einem Konsortium aus den Firmen Corning, British Aerospace und Ford entwickelt worden ist. Die wollten eine Batterie mit hoher Speicherdichte für mobile Anwendungen, und stellten die Entwicklung daraufhin ein. Ein paar klevere Geschäftsleute haben Jahre später die Zellen neu entdeckt, für stationäre Anwendungen.

Gerade kürzlich erst ging eines der spektakulärsten Batteriespeicher-Projekte in den USA Online, der sehr große 36 Megawatt Batteriespeicher für den Energieversorger DUKE Energy bei deren Windpark NOTREE, geliefert von Xtreme Power. DUKE Energy behaupten dieser Speicher sei der bisher größte gelieferte Batteriespeicher überhaupt. Nachdem die alte Batteriespeicheranlage in Berlin-Steglitz, mit damals 17 Megawatt bei 14 Megawatt Stunden Kapazität, schon lange nicht mehr existiert, scheint das auch stimmen.

EOS Energy Storage, USA

Eos-Aurora37

Quelle: AURORA Konrad G. Schulz GmbH & Co. KG

Das US-Unternehmen EOS forscht auf dem Gebiet der Zink/Luft-Batterien – eine der wohl aussichtsreichsten Technologien für günstige Groß-Batterien. Zink ist, im Gegensatz zu Lithium, in rauhen Mengen vorhanden und günstig, weshalb nach Aussage von EOS deren Batterien bei den Kosten schon sehr bald unschlagbar sein werden. Zudem lässt sich die Technologie laut Unternehmensangaben von einer einfachen Batterie zu einem „Redox-Flow-System“ erweitern. Dies würde nochmals niedrigere Kosten je Kilowatt Stunde Energiekapazität erlauben.

NGK Insulators Ltd., Japan

Die Japaner haben seit vielen Jahren die NaS (Natrium-Schwefel)-Batterie weiterentwickelt und konsequent als Großbatterien ausgeführt. Sie gilt als die beste der sogenannten „Hoch-Temperatur-Batterien“. Dies sind Batterie-Zellen, die ständig auf einer sehr hohen Betriebstemperatur gehalten werden müssen, um die Energie speichern zu können.

Das begrenzt natürlich die Dauer der Energiespeicherung, denn selbst bei sehr guter Isolierung muss ständig Energie aufgewendet werden, um die Batterien auf Temperatur zu halten. Jedoch bestechen die NaS-Zellen durch eine exzellente Haltbarkeit, sowie relativ hohe mögliche Entladeströme. Idealerweise setzt man sie nicht als Langzeitspeicher ein, sondern für den Lastausgleich im Tagesverlauf, ähnlich dem wie heute traditionell Pumpspeicherwerke betrieben werden. Außerdem gab es kürzlich einen Zwischenfall, eine der Batterien hatte wohl Feuer gefangen.

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3 Kommentare

  • Es ist zweifelsfrei spannend und notwendig, dass an weiteren und neuen Batterietechnologien geforscht wird.
    Die Menschen die derzeit mit immer höher werdenden Strompreisen belastet werden suchen aber vermutlich eher nach schnellen und pragmatischen Lösungen die bezahlbar sind.
    Es gibt sie die Speichersysteme die sich in Krankenhäuser seit knapp 20 Jahren bewährt haben und nun für Einfamilien/Doppel/Reihen und kleinere Mehrfamilienhäuser adaptiert wurden.
    Sie bestehen vereinfacht ausgedrückt aus einem intelligentem Steuerungssystem, dem Herzstück der Anlage, dem Akku System aus Bleigel – oder Lythiumionenbatterien einem Wechselrichter, der Verstringung und dem Photovoltaik Dach.
    Beispiel: Vierpersonenhaushalt mit einem Jahresverbrauch von ca. 5.000 KW
    Eigenverbrauch ca. 80 %
    Kosten der gesamten Anlage, ca. € 22.000,00 inkl. einem Akkuaustauschsatz.
    Berechnung erst einmal über 20 Jahre.
    Kosten für die Familie ohne Speichersystem: Durchschnittskosten pro KW über 20 Jahre 35 Cent ( vorsichtig kalkuliert, etwa 3,0 % Steigerung pro Jahr basierend auf 23 Cant 2013)
    € 35.000,00
    Differenz: € 13.000,00, dazu kommt die Förderung ab 1,5.2913 in Höhe € 2.000,00 und die Abschreibung über 20 Jahre bei einem Steuersatz von 25% in Höhe von € 5.000,00 (verteilt auf 20 Jahre)
    Egal wie man nun rechnet, ob der Investor die Anlage finanziert oder cash bezahlt, er ist
    1, autark und losgelöst von Politik und Stromlobby
    2, deutliche Einsparung an Sromkosten – denn die Sonne schickt nun mal keine Rechnung
    Mehr gerne unter http://www.speicherkraft.de

    Ihr Gilbert Denzer
    Kfm Vertriebsleiter
    Speicherkraft Energiesysteme München
    0172 8420404

    • Sehr geehrter Herr Denzer,

      etwas sehr wichtiges fehlt leider in Ihrer Rechnung :

      Sie gehen von einem Eigenverbrauch von 80% aus, was realistisch ist, d.h. es werden immer noch 20% des Bedarfs aus dem Stromnetz gedeckt. Jedoch trägt Ihre Beispielfamilie nur noch zu ca. 20% zu den der Allgemeinheit erwachsenden Kosten aus dem Erhalt desselben bei, und was noch schlimmer ist, Ihre Beispielfamilie wird das Netz in Zukunft genau dann belasten, wenn über mehrere Tage keine Sonne da ist, also just zum ungünstigsten Zeitpunkt.

      Wenn Sie tatsächlich glauben dass das auf die Dauer so funktionieren wird, dann sind Sie entweder sehr naiv, oder einfach nur unglaublich geschäftstüchtig. Sollte es tatsächlich einen Trend dazu geben dass immer mehr Familien mit Eigenheimen sich über Batteriespeicher von Ihrer Zahlungsverpflichtung gegenüber dem allgemeinen Stromnetz, auf das sie sich ja ständig weiterhin verlassen wollen wenn mal keine Sonne scheint, befreien wollen, dann wird ganz sicher ein generelles Netzentgelt pro Anschluss kommen, unabhängig vom tatsächlichen Verbrauch, und nur abgestimmt auf die maximale Leistung die der Anschluss zu einem beliebigen Zeitpunkt liefern können muss. Das halte ich auch für sehr gerecht, es kann nicht sein dass man als Häuslebesitzer mit Solarzelle sich nur noch dann aus dem Netz bedient, wenn es gerade opportun ist, den Erhalt desselben aber gerne den Unternehmen und Mietern überlässt. Versorgungssicherheit, für Wasser und für Strom, ist ein teures Gut, wie die Sicherheit auf unseren Strassen, und das kostet Geld !

      Sollten die generellen Netzanschlusskosten dann kommen, werden Heimspeicher endgültig unrentabel. Dass diese Einheiten technisch machbar sind, ist ja seit Ewigkeiten bekannt. Natürlich hat sich dafür in der Vergangenheit niemand interessiert, weil es ja völliger Unsinn ist dass jeder Bürger einen solchen Speicher im Keller hat, da weder ökonomisch noch ökologisch begründbar. Ich erlaube mir dazu auf ein Papier von mir hinzuweisen :
      http://download.rotokinetik.com/ROTOKINETIK%20-%20Betrachtungen%20zur%20Foerderung%20von%20Solarstromspeichern%20-%20C.%20Wiesner%20-%202013.pdf

      Wenn wir versuchen sollten unseren mittelfristigen Bedarf an Stromspeichern über Batterie-Heimspeicher zu decken, so wird uns das zwischen 600 und 6.000 Milliarden Euro kosten, und das alle 8 – 10 Jahre, denn so lange halten die Speicher höchstens, ganz egal was die Hersteller vollmindig versprechen. Zum Vergleich, die gesamte Deutsche Staatsverschuldung liegt derzeit bei 2.230 Milliarden Euro, wie sinnvoll das ist, kann sicher jeder selbst ausmalen.

      Was unser Land benötigt ist keine ‚Demokratisierung‘ der Energieversorger und auch sicher keine schnellen Geschäftemacher die sich jetzt – nachdem sie Milliarden Euro an Fördergelder für den PV-Wahnsinn abgeschöpft haben – schnell die nächste Milchkuh suchen, sondern ein kluges, zentral geplantes und regional auf unsere Speicherbedürfnisse abgestimmtes Strom-Speicherkonzept. Dieses sollte idealerweise auch die Vernetzung zwischen Stromenergie und Wärmeenergie beinhalten, denn nur so sind die Speicherbedarfe kostengünstig zu erreichen.

      Leider sind unsere Politiker derzeit im Wahlkampf, und damit im Ausnahmezustand. Sie verteilen lieber Wahlgeschenke an Süd-Deutsche Häuslebauer, anstatt über tragfähige Speicherkonzepte für das gesamte Lande nachzudenken. Die kosten ja Geld, und mit solchen schlechten Nachrichten traut sich im Moment kein Politiker an die Wähler heran. Dabei erhalten die PV-Zellen im Süden heute schon 50% der Ausschüttungen aus dem EEG, tragen aber nur zu 25% zu den Erneuerbaren bei.

      Gott sei Dank scheint das unselige Förderprogramm für die Batterie-Heimspeicher jetzt aber auf Eis gelegt worden zu sein, hoffentlich kommt jetzt ein besserer, demokratisch und sozial korrekterer Vorschlag …..

    • Sehr geehrter Herr Denzer,

      etwas sehr wichtiges fehlt leider in Ihrer Rechnung :

      Sie gehen von einem Eigenverbrauch von 80% aus, was realistisch ist, d.h. es werden immer noch 20% des Bedarfs aus dem Stromnetz gedeckt. Jedoch trägt Ihre Beispielfamilie nur noch zu ca. 20% zu den der Allgemeinheit erwachsenden Kosten aus dem Erhalt desselben bei, und was noch schlimmer ist, Ihre Beispielfamilie wird das Netz in Zukunft genau dann belasten, wenn über mehrere Tage keine Sonne da ist, also just zum ungünstigsten Zeitpunkt.

      Wenn Sie tatsächlich glauben dass das auf die Dauer so funktionieren wird, dann sind Sie entweder sehr naiv, oder einfach nur unglaublich geschäftstüchtig. Sollte es tatsächlich einen Trend dazu geben dass immer mehr Familien mit Eigenheimen sich über Batteriespeicher von Ihrer Zahlungsverpflichtung gegenüber dem allgemeinen Stromnetz, auf das sie sich ja ständig weiterhin verlassen wollen wenn mal keine Sonne scheint, befreien wollen, dann wird ganz sicher ein generelles Netzentgelt pro Anschluss kommen, unabhängig vom tatsächlichen Verbrauch, und nur abgestimmt auf die maximale Leistung die der Anschluss zu einem beliebigen Zeitpunkt liefern können muss. Das halte ich auch für sehr gerecht, es kann nicht sein dass man als Häuslebesitzer mit Solarzelle sich nur noch dann aus dem Netz bedient, wenn es gerade opportun ist, den Erhalt desselben aber gerne den Unternehmen und Mietern überlässt. Versorgungssicherheit, für Wasser und für Strom, ist ein teures Gut, wie die Sicherheit auf unseren Strassen, und das kostet Geld !

      Sollten die generellen Netzanschlusskosten dann kommen, werden Heimspeicher endgültig unrentabel. Dass diese Einheiten technisch machbar sind, ist ja seit Ewigkeiten bekannt. Natürlich hat sich dafür in der Vergangenheit niemand interessiert, weil es ja völliger Unsinn ist dass jeder Bürger einen solchen Speicher im Keller hat, da weder ökonomisch noch ökologisch begründbar. Ich erlaube mir dazu auf ein Papier von mir hinzuweisen :
      http://download.rotokinetik.com/ROTOKINETIK%20-%20Betrachtungen%20zur%20Foerderung%20von%20Solarstromspeichern%20-%20C.%20Wiesner%20-%202013.pdf

      Wenn wir versuchen sollten unseren mittelfristigen Bedarf an Stromspeichern über Batterie-Heimspeicher zu decken, so wird uns das zwischen 600 und 6.000 Milliarden Euro kosten, und das alle 8 – 10 Jahre, denn so lange halten die Speicher höchstens, ganz egal was die Hersteller vollmundig versprechen. Zum Vergleich, die gesamte Deutsche Staatsverschuldung liegt derzeit bei 2.230 Milliarden Euro, wie sinnvoll das ist, kann sicher jeder selbst ausmalen.

      Was unser Land benötigt ist keine ‘Demokratisierung der Energieversorgung‘ und auch sicher keine schnellen Geschäftemacher, die sich jetzt – nachdem sie Milliarden Euro an Fördergelder für den PV-Wahnsinn abgeschöpft haben – schnell die nächste Milchkuh suchen, sondern ein kluges, zentral geplantes und regional auf unsere zukünftigen Speicherbedürfnisse abgestimmtes Strom-Speicherkonzept. Dieses sollte idealerweise auch die Vernetzung zwischen Stromenergie und Wärmeenergie beinhalten, denn nur so sind die Speicherbedarfe kostengünstig zu erreichen.

      Leider sind unsere Politiker derzeit im Wahlkampf, und damit im Ausnahmezustand. Sie verteilen lieber Wahlgeschenke an Süd-Deutsche Häuslebauer, anstatt über tragfähige Speicherkonzepte für das gesamte Lande nachzudenken. Die kosten ja Geld, und mit solchen schlechten Nachrichten traut sich im Moment kein Politiker an die Wähler heran. Dabei erhalten die PV-Zellen im Süden heute schon 50% der Ausschüttungen aus dem EEG, tragen aber nur zu 25% zu den Erneuerbaren bei.

      Gott sei Dank scheint das unselige Förderprogramm für die Batterie-Heimspeicher jetzt aber auf Eis gelegt worden zu sein, hoffentlich kommt jetzt ein besserer, demokratisch und sozial korrekterer Vorschlag …..

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