Projekt „HyFlow“: Hybrid-Speicher kombiniert Vanadium-Redox-Flow-Batterie mit Superkondensator

Das vom EU-Programm „Horizon 2020“ geförderten Forschungsprojekt „HyFlow“ hat einen Demonstrator entwickelt, bei dem eine leistungsfähige Vanadium-Redox-Flow-Batterie mit einem Superkondensator mit wässrigen Elektrolyten kombiniert wird. Damit könnten Großverbraucher wie Unternehmen, Stadtwerke, Krankenhäuser oder Rechenzentren optimale Anlagengrößen für den eigenen Bedarf ermitteln, hieß es von der Hochschule Landhut, die das Projekt gemeinsam mit neun weiteren Partnern aus Deutschland, Italien, Spanien, Tschechien, Österreich, und Portugal koordinierte. Anhand des bisherigen Strombedarfs lasse sich errechnen, welches Speichersystem mit wieviel Kapazität und Leistung benötigt wird, um bei kritischen Netzzuständen flexibel den Strom- und Energiebedarf auszugleichen.

Dies gelinge mit dem Hybridspeicher, der die Vorteile beider Technologien nutzt, so die Forscher. Die Redox-Flow-Batterie besitzt dabei eine große Speicherkapazität, die sich allerdings nur langsam auf- und entladen lässt. Der Superkondensator hingegen verfüge über kurze Ladezeiten bei geringen Energiemengen. In dem Projekt seien darüber hinaus die Ladezeit der Redox-Flow-Batterie um 60 Prozent gekürzt worden, so die Forscher. Am Anfang stand dabei noch die Entwicklung von Superkondensator-Kohlenstoffelektroden aus einer nachhaltigen lokalen Quelle anstatt der üblichen Aktivkohle aus Kokosnussschalen. Die Wissenschaftler setzten dabei auf die Entwicklung nicht entflammbarer, wasserbasierter Elektrolyten. Nach Angaben der Hochschule Landshut weist das neue System im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien eine um bis zu 40 Prozent bessere CO2-Bilanz auf und ist um bis zu 60 Prozent kostengünstiger.

„Es war mein Traum, ein solches performantes, kostengünstiges und vor allem umweltverträgliches Speichersystem mit zu entwickeln, und dieser Traum ist jetzt im Rahmen von HyFlow wahr geworden“, sagt Karl-Heinz Pettinger, wissenschaftlicher Leiter des Technologiezentrums Energie der Hochschule Landshut (TZE), der das Projekt koordinierte.

Zum Ende des Projekts, das im Februar 2024 auslief und mit rund vier Millionen Euro von der EU gefördert wurde, sei mit einem größeren Demonstrator am Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe bereits eine Großenergiespeicherung demonstriert worden. Die Modellierung von zwei Use-cases zeigte dabei, dass eine Amortisation des neuen Speichersystems in weniger als vier Jahren möglich ist. Dabei wird das Speichersystem aus Komponenten zusammengesetzt, die von den Projektpartnern bereits hergestellt werden. Zudem sei ein anpassungsfähigeres Energiemanagementsystem für den Hybridspeicher entwickelt worden.

Dies soll auch im Folgeprojekt von „HyFlow“ zum Tragen kommen. Im Januar startete das ebenfalls geförderte EU-Projekt „SMHYLES“, bei dem teilweise die Ergebnisse weiterverwertet werden, wie es von der Hochschule Landshut hieß. Dort gehe es um die Weiterentwicklung und Demonstration von neuartigen und nachhaltigen salz- und wasserbasierten Hybrid-Energiespeichersystemen im industriellen Maßstab. Ausgangspunkt dafür wird die im Projekt „HyFlow“ entwickelte Pilotanlage sein.