Langzeitspeicher sollen mehr erneuerbare Energie nutzbar machen

Mit dem Ausbau von Windkraft und Photovoltaik verändert sich auch die Rolle stationärer Batteriespeicher. Während heute vor allem Lithium-Ionen-Systeme mit kurzen Speicherzeiten dominieren, wächst der Bedarf an Technologien, die Strom über deutlich längere Zeiträume vorhalten können.

Hintergrund sind zunehmende Phasen mit hohen Einspeisemengen aus erneuerbaren Energien und gleichzeitig niedrigen oder sogar negativen Strompreisen. Auf der ees Europe in München stellte Cmblu ein modulares Langzeitspeichersystem vor, das genau für diese Anforderungen entwickelt wurde. Statt auf Lithium setzt das Unternehmen auf organische Materialien und eine Flow-Batterie-Technologie, die auf lange Speicherzeiten und eine regionale Rohstoffversorgung ausgelegt ist.

Cmblu entwickelt modulare Flow-Batterien für Utility-Scale-Anlagen

Das auf der Messe präsentierte Modul bildet die Grundlage für große stationäre Batteriespeicher im Utility-Scale-Bereich. Mehrere Einheiten lassen sich zu Speichersystemen mit hoher Kapazität kombinieren. Im Mittelpunkt steht dabei nicht die maximale Leistung über kurze Zeiträume, sondern die Fähigkeit, erneuerbare Energie über bis zu zehn Stunden zu speichern und später wieder bereitzustellen. Damit unterscheidet sich der Ansatz deutlich von vielen heute installierten Lithium-Ionen-Großspeichern, die häufig für zwei bis vier Stunden ausgelegt sind. Nach Angaben von Cmblu sollen die längeren Speicherzeiten insbesondere dazu beitragen, längere Phasen negativer Strompreise wirtschaftlich zu nutzen und überschüssige Energie vollständig aufzunehmen. Die Technologie richtet sich ausschließlich an stationäre Anwendungen. Ein Einsatz in Elektrofahrzeugen ist aufgrund der anderen Anforderungen an Energiedichte und Baugröße nicht vorgesehen.

Organische Materialien ersetzen Lithium und seltene Rohstoffe

Ein wesentlicher Unterschied liegt in den verwendeten Materialien. Die Energiespeicher arbeiten mit organischen Polymeren als aktiven Feststoffen sowie organischen Elektrolyten. Dadurch verzichtet das System auf Lithium und andere kritische Rohstoffe. Nach Angaben des Unternehmens lassen sich viele der eingesetzten Materialien regional beschaffen. Das reduziert die Abhängigkeit von internationalen Lieferketten und möglichen Handelsbeschränkungen. Gleichzeitig erfolgt die Produktion ohne Reinraumtechnik, wie sie bei der Herstellung klassischer Lithium-Ionen-Zellen erforderlich ist. Stattdessen kann ein Großteil der Fertigung mit Verfahren erfolgen, die bereits aus der Automobilindustrie bekannt sind. Zu den wichtigsten Eigenschaften des Speichers gehören:

• Speicherdauer von bis zu zehn Stunden
• organische Materialien statt Lithium
• nicht brennbare Flow-Batterie-Technologie
• modularer Aufbau für große Speicheranlagen
• regionale Rohstoffversorgung und industrielle Fertigung

Flow-Batterien setzen andere Schwerpunkte als Lithium-Ionen

Die Technologie bringt jedoch auch Einschränkungen mit sich. Flow-Batterien erreichen nicht die Round-Trip-Efficiency moderner Lithium-Ionen-Speicher. Während Lithium-Ionen-Systeme Wirkungsgrade von etwa 95 Prozent erzielen können, liegt der Zielwert der vorgestellten Technologie bei rund 75 Prozent. Nach Einschätzung von Cmblu fällt dieser Nachteil bei Anwendungen mit erneuerbaren Energien weniger stark ins Gewicht. Entscheidend sei vielmehr, dass deutlich längere Speicherzeiten möglich werden. Betreiber benötigen dafür zwar größere Speicheranlagen, erhalten im Gegenzug jedoch die Möglichkeit, wesentlich größere Energiemengen zwischenzuspeichern. Gerade bei langen Phasen mit sehr niedrigen oder negativen Börsenstrompreisen kann dies wirtschaftliche Vorteile bringen. Während ein herkömmlicher Kurzzeitspeicher bereits nach wenigen Stunden vollständig geladen ist, soll ein Langzeitspeicher auch über längere Zeiträume überschüssigen Strom aufnehmen können.

CmbLu sieht Einsatzfelder von Rechenzentren bis zur Netzstabilität

Die vorgesehenen Anwendungen reichen von Rechenzentren über industrielle Behind-the-Meter-Projekte bis hin zu netzdienlichen Großspeichern. Gemeinsam mit Industriepartnern werden bereits Pilotprojekte vorbereitet. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen nach eigenen Angaben mit Energieversorgern an Anwendungen zur Stabilisierung der Stromnetze. Insbesondere der zunehmende Ausbau erneuerbarer Energien verändert die Anforderungen an stationäre Speicher. Wind- und Solarstrom stehen nicht kontinuierlich zur Verfügung. Gleichzeitig entstehen immer häufiger längere Zeiträume mit sehr hoher Stromproduktion und entsprechend niedrigen Marktpreisen. Speicher müssen deshalb nicht nur kurzfristige Lastspitzen ausgleichen, sondern Energie über viele Stunden wirtschaftlich verfügbar halten.

Langzeitspeicher gewinnen mit dem Ausbau erneuerbarer Energien an Bedeutung

Nach Einschätzung des Unternehmens werden lange Speicherzeiten in den kommenden Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Hintergrund sind nicht nur wirtschaftliche Entwicklungen am Strommarkt, sondern auch geopolitische Veränderungen. Regionale Lieferketten, geringere Rohstoffabhängigkeiten und eine sichere Energieversorgung rücken stärker in den Fokus. Die vorgestellte Technologie befindet sich noch in einer frühen Marktphase und soll zunächst in Pilotanlagen weiter erprobt werden. Gleichzeitig zeigt der Ansatz, dass sich der Wettbewerb im Bereich stationärer Großspeicher zunehmend differenziert. Während Lithium-Ionen-Systeme weiterhin ihre Stärken bei hoher Effizienz und kurzen Speicherzyklen ausspielen, könnten Langzeitspeicher auf Basis organischer Flow-Batterien künftig dort Vorteile bieten, wo erneuerbare Energie über viele Stunden flexibel verfügbar bleiben muss.