Flüssigmetallbatterien als Option für elektrische Großspeicher

Der Bedarf an kostengünstigen Großspeichern für elektrische Energie wird zukünftig, bei zunehmendem Ausbau der erneuerbaren Energien, wachsen. Derzeit vorhandene Technologien (im wesentlichen Lithium-Ionen bzw. Blei-Säure Batterien) bieten bis in den Bereich von etwa 10 bis 30 MW bzw. MWh eine anwendungsbereite Speicherform.
Hauptanwendungsfeld ist hierbei zurzeit die Primärregelenergie, da dort vergleichsweise kleine Entladetiefen und nur wenige Vollzyklen auftreten. Ein Einsatz als Speicher im Stunden- oder gar Mehrtagesbetrieb kann von diesen Technologien jedoch meist nicht erbracht werden, da die Alterung der Zellen bei hohen Entladetiefen (ΔSOC > 50%) stark zunimmt und dementsprechend die Kapazität der Zellen bereits nach wenigen Jahren stark abnimmt.
Flüssigmetallbatterien [1] bieten eine Alternative zu den vorgenannten Technologien, wobei der Fokus hier auf dem Einsatz als Großspeicher (>>1 MWh) liegt. In Flüssigmetallbatterien liegen alle Aktivmaterialien in flüssiger Form vor. Alterungseffekte, die auf einer Schädigung oder auf der Degeneration der Elektrodenmaterialien beruhen, werden hier nicht erwartet. Prognostizierte Vollzyklenzahlen liegen im Bereich von 105 Vollzyklen, was die Flüssigmetallbatterien auch für den Einsatz abseits der Primärregelung interessant macht. Weitere Vorteile sind der einfache Aufbau, gute Skalierbarkeit und die leichte Wiederaufbereitung der verwendeten Materialien.
Der Beitrag stellt die Technologie, die Einsatzmöglichkeiten und Parameter sowie die Forschungsaktivitäten am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf [2] vor. Schwerpunkt ist die Darstellung der neu entwickelten Software „LMB-System-Calculator“, welche eine integrierte Auslegung, Modellierung und Simulation von Flüssigmetallbatterien in Hinblick auf geometrische (siehe Abb. 1), elektrische und thermische Größen erlaubt.