Funktionsweise von Redox-Flow-Batterien
Die Trennung von Leistung und Energie ist ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von Redox-Flow-Batterien im Vergleich zu anderenelektrochemische SpeichersystemeWie oben beschrieben, wird die Systemenergie im Volumen des Elektrolyten gespeichert, das je nach Größe des Systems einfach und wirtschaftlich im Bereich von Kilowattstunden bis zu mehreren zehn Megawattstunden liegen kann.die LagertanksDie Leistungsfähigkeit des Systems wird durch die Größe des Stapels elektrochemischer Zellen bestimmt. Die im Stapel fließende Elektrolytmenge beträgt zu jedem Zeitpunkt selten mehr als wenige Prozent der Gesamtmenge (bei Nennleistungen entsprechend einer Entladung mit Nennleistung über zwei bis acht Stunden). Der Fluss kann im Fehlerfall problemlos unterbrochen werden. Daher ist die Anfälligkeit des Systems für unkontrollierte Energiefreisetzung bei Redox-Flow-Batterien (RFBs) durch die Systemarchitektur auf wenige Prozent der gespeicherten Gesamtenergie begrenzt. Dies steht im Gegensatz zu integrierten Zellspeicherarchitekturen (Blei-Säure, NAS, Lithium-Ionen), bei denen die volle Systemenergie jederzeit angeschlossen und zur Entladung verfügbar ist.
Die Trennung von Leistung und Energie ermöglicht zudem eine flexible Auslegung von Redox-Flow-Batterien (RFBs). Die Leistungsfähigkeit (Stapelgröße) lässt sich direkt an die jeweilige Last oder Erzeugungsanlage anpassen. Die Speicherkapazität (Größe der Speichertanks) kann unabhängig an den Energiespeicherbedarf der spezifischen Anwendung angepasst werden. So können RFBs für jede Anwendung ein wirtschaftlich optimiertes Speichersystem bereitstellen. Im Gegensatz dazu ist das Verhältnis von Leistung zu Energie bei integrierten Zellen zum Zeitpunkt der Konstruktion und Fertigung festgelegt. Skaleneffekte in der Zellproduktion begrenzen die Anzahl der praktisch verfügbaren unterschiedlichen Zelldesigns. Daher weisen Speicheranwendungen mit integrierten Zellen üblicherweise einen Überschuss an Leistung oder Energiekapazität auf.
RFBs lassen sich in zwei Kategorien einteilen: 1) echteRedox-Flow-Batterien, bei denen alle an der Energiespeicherung beteiligten chemischen Spezies jederzeit vollständig in Lösung vorliegen; und 2) Hybrid-Redox-Flow-Batterien, bei denen mindestens eine chemische Spezies während des Ladevorgangs in den elektrochemischen Zellen als Feststoff abgeschieden wird. Beispiele für echte Redox-Flow-Batterien sind:die Vanadium-Vanadium- und Eisen-Chrom-SystemeBeispiele für hybride Redox-Flow-Batterien sind Zink-Brom- und Zink-Chlor-Systeme.
Veröffentlichungsdatum: 17. Juni 2021