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Projekt »BiFlow«

Kombinieren von Li-Io- mit Redox-Flow-Batterien

Studierendenwohnhaus in Bruchsal.
Im Projekt »BiFlow« wird das Studierendenwohnhaus STAGE76 in Bruchsal mit einem Energiespeicher ausgestattet, der die Bewohner mit Wärme und Strom versorgt.
© artbox, Bruchsal

Batteriespeicher bestehen derzeit meist aus Lithium-Ionen-Batterien. Forschende wollen diese nun mit Redox-Flow-Batterien kombinieren. Ein erster Praxistest soll Antworten liefern.

Der Ausbau erneuerbarer Energien erfordert große Speicherkapazitäten. Aus dem Grund forscht das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) an Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien. Gemeinsam mit Partnern hat es das Projekt »BiFlow« gestartet. Hierin entwickeln die Wissenschaftler:innen ein neues Hybridspeichersystem. Es soll die Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie mit denen der Redox-Flow-Batterie kombinieren und gleichzeitig als Wärmespeicher dienen.

Für das Speichern von Strom aus erneuerbaren Energien werden bislang vor allem Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Sie sind im Gegensatz zu Redox-Flow-Batterien vergleichsweise günstig. Diese haben jedoch andere Vorteile: »Leistung und Energie in Redox-Flow-Batterien lassen sich beliebig skalieren. Außerdem besitzen sie eine lange Lebensdauer und Zyklenfestigkeit sowie eine hohe Betriebssicherheit«, erklärt Nina Munzke vom Batterietechnikum des KIT. »Wir planen die Kombination der beiden Batterietypen. So können wir die Vorteile kombinieren und die Nachteile ausgleichen«.

Elektrolyttanks einer Redox-Flow-Batterie
Im Forschungsprojekt »BiFlow« werden die Elektrolyttanks einer Redox-Flow-Batterie zum ersten Mal als Wärmespeicher genutzt.
© Storion Energy

Erste Tests möglich

Doch wie sieht die Theorie in der Praxis aus? Um dies zu testen, installiert der Partner Storion Energy eine Redox-Flow-Batterie im Studierendenwohnhaus »STAGE76« in Bruchsal. Das KIT übernimmt die Gesamtintegration und die intelligente Regelung des Speichersystems. Ein weiterer Projektpartner – das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT – erarbeitet inzwischen eine optimierte Elektrolytzusammensetzung für die Redox-Flow-Batterie, Voraussetzung für die thermische Nutzung.

Mit der speziellen Zusammensetzung der Batterie, muss der verbrauchte Elektrolyt nicht zum recyceln, sondern ist nach dem Ende der Lebensdauer, etwa 20 Jahre, wieder einsatzbereit, da er sich nicht verbraucht. Insgesamt macht das Hybridsystem das Gebäude unabhängiger vom Stromnetz: Stromüberschüsse sind für die Wärmeversorgung des Gebäudes nutzbar, genauso thermische Verluste der Redox-Flow-Batterie. Mithilfe aktueller Messtechnik ist außerdem eine Analysieren und Visualisieren des Anlagenbetriebs möglich. So liefert die Anlage wichtige Daten für die Energiewende und versorgt bereits Studierende mit Strom und Wärme.

Intelligentes Energiemanagement

Zu einem gelungenen Gesamtsystem trägt noch ein weiterer Punkt bei: In das Speichersystem wollen die Projektpartner eine Ladeinfrastruktur für Elektroautos mit drei Ladepunkten mit je 22 kW integrieren. So binden sie die Ladepunkte ebenfalls in die Eigenverbrauchsoptimierung ein und steuern diese auf Grundlage des Nutzungsverhaltens.  Im Sinne der Sektorenkopplung verbindet BiFlow somit die Stromversorgung mit Wärme und Mobilität zu einem Gesamtsystem.


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