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Durchbruch bei der Energiespeicherung auf Vanadium-Basis

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Keine Sorge, die Vanadiumtechnik ist nicht dabei den Lithium-Ionen-Akkus den Rang abzulaufen. Dafür haben beide Systeme ihre ganz für sie speziellen Anwendungsbereiche. So sind Energiestationen, die auf der Vanadium-Technik basieren, hauptsächlich für große Speichermengen an Energie ausgelegt und konzipiert. Aber ähnlich wie bei den Lithium-Ionen-Batterien schreitet die Entwicklung auch hier mit Riesenschritten voran.

Das anerkannte Magazin Forbes berichtete kürzlich ausführlich über diesen sensationellen Entwicklungsfortschritt, den die Firma UniEnergy Technologies (UET) aus Seattle (USA) erzielt hat. Doch zuvor ein genereller Überblick über die Technik der Vanadium-Fluss-Speicher, wie sie im Fachjargon genannt werden.

Abb1 Vanadiumtechnik erklärt

Abb1: Wirkungsweise der Vanadiumtechnik (Quelle: UET)

Die oben eingeblendete Grafik zeigt wie sich das Ionen-Verhältnis bei Vanadium bei Speicherung und Abgabe der Energie verhalten. Es ist dies das Grundprinzip dieser Technik. Diese Flussbatterien bestehen aus zwei Flüssigkeitstanks. Wenn Flüssigkeit in einen Reaktor gepumpt wird, so fließen sie parallel in den Tank, der durch eine Membran getrennt ist. Ladung oder Entladung entsteht durch den Austausch der Ionen zwischen den beiden durch die Membran getrennten Flüssigkeiten. Nun kommt Vanadium ins Spiel. Vanadium kann 2, 3, 4 oder auch 5 Elektronen an sich binden. Weniger Elektronen ergeben eine höhere positive Ladung. Das bedeutet in der Praxis, dass Energie gespeichert wird über Vanadium mit 2 bis 3 Elektronen (V2+, V3+). Abgegeben wird die Energie durch Elektronenverlust, wodurch sich Vanadium mit 4 oder 5 Elektronen anreichert (V4+, V5+).

Mit dieser Methode hat UET praktisch ein sensationelles Speichersystem entwickelt, das quasi endlose Mengen an Energie speichern kann. Die zu speichernde Energiemenge ist nur abhängig von der Tankgröße. Die Fachwelt spricht hier von einem revolutionären Durchbruch in der technischen Entwicklung. Denn neben den Speichermengen ist diese Technologie auch dann noch verwendbar, wenn die Tanks über lange Zeit vollkommen entladen sind. Darüber hinaus bewahrheitet sie die lange Lebensdauer von über 20 Jahren ohne Ladungsverluste. Und zu guter Letzt ist damit der Preis je kWh Speicherung auf rd. USD 0,05 gesunken.

Abb2 Vanadium vs Lithium

Abb2: Lebenszeitvergleich von Vanadiumspeicher gegenüber Lithiumzellen (Quelle: UET)

Die amerikanische Firma Greentechmedia hat den Markt der vereinigten Staaten untersucht und die erwarteten Steigerungen der kommenden Jahre hochgerechnet.

Abb3 US Erwartung des Speicherbedarfs

Abb3: Zuwachs des U.S. Bedarfs an Speichermengen (Quelle:greentechmedia.com)

In der nur bis ins Jahr 2021 reichenden Hochrechnung ist auffällig, dass der Teil im „utility“-Bereich, also in der Wirtschaft mit höherem Speicherbedarf, um ein Vielfaches gegenüber heute anwachsen wird. Und dafür braucht es eben auch die technische Entwicklung, die diesen Bedarf abdecken hilft.

Zurück zur Firma UET. Die oben beschriebene Technik ist bereits dem Versuchsstadium entwachsen und am Markt vertreten. Die derzeit größte Anlage steht im Bundesstaat Washington und liefert 2 MW Energie bei einer Entladekapazität von 8 MWh. Damit können 1.000 Haushalte für 8 Stunden mit Strom versorgt werden.

Doch das ist noch nicht alles. Gemeinsam mit der Partnerfirma Rongke ist UET damit befasst, die derzeit größte Speicheranlage der Welt mit einer Kapazität von 200 MW und Gesamtleistung von 800 MWh zu bauen. Damit wird die nordchinesische Insel Dalian bei Spitzenzeiten zusätzlich versorgt und eine dauerhafte Energieversorgung gewährleistet. Die nationale chinesische Energieverwaltung hat das Projekt bereits genehmigt. Es wird in Form von 10 Blöcken zu je 20MW/80MWh errichtet und soll in seiner Endausbaustufe im Jahr 2020 fertig sein. Dafür und für weitere Großaufträge ist von Rongke eine eigene Fabrik errichtet worden, die derzeit in der Fertigstellungsphase ist. Hier werden in der ersten Stufe Speicheranlagen bis 300 MW gebaut, in der zweiten Stufe Anlagen bis 1 GW und in der dritten Ausbaustufe Anlagen bis 3 GW Speicherkapazität. Damit dringt diese Technologie in völlig neue Dimensionen vor.

Wie man anhand des technologischen Fortschrittes erkennen kann hat die Speichertechnik auf Vanadiumbasis enormes Potential und einen schier übergroßen Markt in der Zukunft. Doch nur wenige Bergbaufirmen haben sich auf den Abbau von Vanadium spezialisiert. Das meiste Vanadium wird als Nebenprodukt beim Abbau von Basismetallen gewonnen, und den Bergbaufirmen geht es nur so gut, wie sich die Marktpreise der Basismetalle entwickeln. Doch diejenigen Unternehmen, deren Hauptprodukt Vanadium darstellt, sehen sich einem enorm wachsenden Markt mit fantastischem Abnahmepotential gegenüber. Eines dieser aufstrebenden Unternehmen, das sich ganz auf Vanadium konzentriert, führen wir am Miningscout und möchten wir unseren Lesern hier gerne wieder in Erinnerung rufen.

Australian Vanadium Ltd

Das australische Entwicklungsunternehmen Australian Vanadium Ltd. (ASX: AVL; ISIN: AU000000AVL6; WKN: A2ABRH) ist eines der weltweit wenigen Unternehmen mit dem Fokus auf das gefragte Industriemetall Vanadium. Australian Vanadium entwickelt aktuell seine Hauptliegenschaft Gabanintha in Westaustralien. Das Projekt verfügt bereits über eine Ressource sowie eine Konzeptstudie. Darüber hinaus ist das Unternehmen verbunden mit international tätigen innovativen Unternehmen wie die deutsche Gildemeister-Energy-Solutions, dem australischen Solarhersteller Sunconnect und der britischen C-Tech Innovation als Hersteller und Entwickler für elektrochemische Applikationen. Mit diesem Unternehmen soll auch eine partnerschaftlich zu errichtende Vanadium-Elektrolyt-Fabrik entstehen. Der gestartete Vanadium-Boom wird bei fortschreitender Projektentwicklung auch dieses Unternehmen zu einem gefragten Marktlieferanten machen.

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Kommentare

Hans-Joachim Geissler

20.12.2016, 10:37 Uhr

Danke, sehr interessanter und fundierter Artikel!

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