Redox-Flow-Prinzip in Salzkavernen

Eine Tochter des Oldenburger Energieunternehmens EWE plant, die größte Batterie der Welt zu bauen. Dabei soll das Prinzip der Redox-Flow-Batterie – bei dem elektrische Energie in einer Flüssigkeit gespeichert wird – mit neuen, umweltverträglichen, ­Komponenten in unterirdischen Salzkavernen angewendet werden. Bisher wird in solchen Kavernen Erdgas gespeichert.
„Wir haben noch einige Tests durchzuführen und etliche Fragen zu klären, bis wir das aufgezeigte Speicherprinzip gemäß der Universität Jena in unterirdischen ­Kavernen anwenden können. Ich gehe aber davon aus, dass wir etwa Ende des Jahres 2023 eine Kavernen­batterie in ­Betrieb haben können“, sagt Ralf Riekenberg, der das Projekt brine4power leitet. Wenn alles funktioniert, kann dies den Speichermarkt beziehungsweise den Markt für Regelenergie grundlegend verändern. Die Strommenge, die ein Speicher dieser Art beinhaltet, – der aus zwei mittelgroßen Kavernen besteht – sei ausreichend, um eine Millionenmetropole wie Berlin für eine Stunde mit Strom zu versorgen. „Damit würden wir die größte ­Batterie der Welt bauen. Im Gegensatz zu anderen Energiespeichern nämlich, die elektrischen Strom in andere Energieträger umwandeln, – zum Beispiel in Druckluft – speichern wir mit brine4power den Strom direkt“, erläutert der Geschäftsführer der EWE Gasspeicher GmbH, ­Peter ­Schmidt.

Energie in Flüssigkeiten speichern
Das Grundprinzip der RedoxFlow-Batterie reicht bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurück. Dabei wird elektrische ­Energie in einer Flüssigkeit gespeichert, in der bestimmte Stoffe gelöst sind. Solche Lösungen heißen Elektrolyte. Bei einer RedoxFlow-Batterie kommen zwei unterschiedliche Elektrolyte zum Einsatz. Diese verteilen sich auf zwei getrennte Behälter. Die beiden Elektrolyte können Elektronen (negativ geladene Teilchen) unterschiedlich fest an sich binden. Der Elektrolyt mit stärkerer Bindung zu Elektronen wird ­Katolyt der Elektrolyt mit schwächerer Bindung Anolyt genannt. Durch Stromzufuhr von außen (zum ­Beispiel durch Strom aus Wind­energie- oder Photovoltaikanlagen) werden dem Katolyt die Elektronen quasi entrissen (Oxidation) und dem Anolyt zugeführt, der sie an sich bindet (Reduktion). So wird die Batterie geladen. Beim Entladen entreißt der „stärkere Elektronen-Binder“, der Katolyt, dem schwächeren, dem Anolyt, die Elektronen ­wieder. Dadurch fließt elektrischer Strom, der genutzt werden kann. Soweit das Prinzip.
Bislang verwendete man als Elektrolyt beispielsweise in Schwefelsäure gelöste umweltgefährdende Schwermetallsalze wie Vanadium. Die Friedrich-Schiller-­Universität Jena hat nun eine Redox-Flow-Batterie entwickelt, die als Elektrolyt in Salzwasser gelöste recyclebare Polymere (Kunststoffe) nutzt. Die bislang verwendeten Behältergrößen dafür haben etwa die Größe einer Regentonne.
Diese Entwicklung der Universität Jena brachte Experten der EWE Gasspeicher GmbH auf die Idee, – sie liegt bereits dem Patentamt zur Prüfung vor – als Behälter unterirdische Salzkavernen zu verwenden. Das sind in einem Salzstock angelegte Hohlräume, die normalerweise zur Speicherung von Erdgas dienen und ­zuweilen so dimensioniert sind, dass der Kölner Dom darin Platz fände. Im ersten Step werde man aber noch nicht echte Kavernen nutzen, sondern großdimensionierte Kunststoffbehälter, die auf dem Gasspeichergelände im ­ostfriesischen Jemgum errichtet werden sollen, und zwar voraussichtlich im vierten Quartal dieses Jahres. Derzeit ­betreibt EWE unter anderem in Jemgum in einem unterirdischen Salzstock acht Kavernen, und nutzt diese, um darin Erdgas zu speichern.
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