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Elektrochemische Speicher

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Energietechnologien der Zukunft

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Zusammenfassung

Wieder aufladbare Batterien, die als Sekundärbatterien bezeichnet werden (im Gegensatz zu nicht aufladbaren Batterien, den sogenannten Primärbatterien), bestehen aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen. In diesen laufen reversible elektrochemische Reaktionen ab, welche beim Wechsel von Lade- und Entladeprozessen umgekehrt werden. Die Einzelzellen bestehen aus einer Kombination von zwei Elektroden (Kathode und Anode) aus verschiedenen Materialien, einem ionenleitenden Elektrolyten, der den Ladungstransport ermöglicht, und einem Separator. Während des Ladevorgangs wird die zu speichernde elektrische Energie in chemisches Potenzial umgewandelt, welches reversibel als Entladestrom (Gleichstrom) wieder abgegeben werden kann. Für den netzgekoppelten Betrieb von Batteriesystemen sind Stromrichter erforderlich, die beim Laden den Netz- Wechselstrom in Gleichstrom und beim Entladen den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom umwandeln.

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Notes

  1. 1.

    Hauptnachteile von NiCd‐Batterien sind die höheren Kosten im Vergleich zu Blei‐Batterien, der ausgeprägte Memory‐Effekt und schlechte Umwelteigenschaften durch den Einsatz des Schwermetalls Cadmium.

  2. 2.

    Blei‐Starterbatterie ca. 0,7–1 kWh; 18650‐Lithium‐Ionen‐Standardzelle ca. 4–8 Wh.

Literatur

  1. Riegel B (2012) Die Blei-Säure Technologie – Entwicklungen und Anwendungen – Wettbewerbsfähigkeit. In 2. VDI Konferenz Elektrochemische Energiespeicher für stationäre Anwendungen, Ludwigsburg

    Google Scholar 

  2. Stenzel P, Bongartz R, Fleer J, Hennings W, Linssen J (2013) Energiespeicher. BWK – Brennstoff-Wärme-Kraft, Bd. 4, S. 58–69

    Google Scholar 

  3. Doughty DH, Butler PC, Akhil AA, Clark NH, Boyes JD (2010) Batteries for Large-Scale Stationary Electrical Energy Storage. The Electrochemical Society Interface

    Google Scholar 

  4. Sauer DU, Lunz B, Magnor D, Leuthold M (2013) Marktanreizprogramm für stationäre Speicher in PV-Anlagen. Batterietag NRW 2013. Aachen

    Google Scholar 

  5. KIT (2012) Lithium-Ion Battery – Influence of processing conditions on electrode morphology. Karlsruher Institut für Technologie. http://www.tft.kit.edu/338_560.php, zugegriffen am 15.04.2013

    Google Scholar 

  6. Ketterer B, Karl U, Möst D, Ulrich S (2009) Lithium-Ionen Batterien: Stand der Technik und Anwendungspotenzial in Hybrid-, Plug-In Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Materialforschung I, Karlsruhe

    Google Scholar 

  7. Ehrlich GM (2002) Chapter 35 Lithium-ion batteries. In Handbook of batteries, third edition, New York, McGraw-Hill

    Google Scholar 

  8. Scrosati B, Hassoun J, Sun YK (2011) Lithium-ion batteries. A look into the future. Energy & Environmental Science, Bd. 2011, S. 3287

    Article  Google Scholar 

  9. Fraunhofer-Gesellschaft (2013) FORSCHUNG KOMPAKT der Fraunhofer-Gesellschaft 2013. 4–2013, München

    Google Scholar 

  10. Fischer A (2011) Innovative materials for today’s and future generations of batteries. DPG AKE Herbstsitzung 2011. Bad Honnef

    Google Scholar 

  11. Girishkumar G, McCloskey B, Luntz AC, Swanson S, Wilcke W (2010) Lithium−Air Battery: Promise and Challenges. The Journal of Physical Chemistry Letters, Bd. 1, S. 2193–2203

    Article  Google Scholar 

  12. Gerssen-Gondelach SJ, Faaij APC (2012) Performance of batteries for electric vehicles on short and longer term. Journal of Power Sources, Bd. 212, S. 111–129

    Article  Google Scholar 

  13. Oertel D (2008) Energiespeicher – Stand und Perspektiven – Sachstandsbericht zum Monitoring „Nachhaltige Energieversorgung“. http://www.tab-beim-bundestag.de, zugegriffen am 20.04.2013

    Google Scholar 

  14. Soloveichik GL (2011) Battery Technologies for Large-Scale Stationary Energy Storage. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, Bd. 2, S. 503–530

    Article  Google Scholar 

  15. NGK (2013) Principle of the NAS Battery. NGK INSULATORS LTD http://www.ngk.co.jp/english/products/power/nas/principle/index.html, zugegriffen am 22.04.2013

    Google Scholar 

  16. Hueso KB, Armand M, Rojo T (2013) High temperature sodium batteries: status, challenges and future trends. Energy & Environmental Science, Bd. 6, S. 734–749

    Article  Google Scholar 

  17. ISEA (2013) Batterietechnologie und Speichersysteme – Redox-Flow-Batteriesysteme. Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe, RWTH Aachen http://www.isea.rwth-aachen.de/de/energy_storage_systems_technology_redox_flow_batteries/, zugegriffen am 09.04.2013

  18. Schädlich G (2012) Möglichkeiten, Herausforderungen und Grenzen moderner Batterietechnologien. Batterietag NRW 2012. Münster

    Google Scholar 

  19. Fuhs M (2012) Die Speicher kommen – Marktübersicht. photovoltaik, Bd. 2012, S. 40–49

    Google Scholar 

  20. Schlick T, Hagemann B, Kramer M, Garrelfs J, Rassmann A (2012) Zukunftsfeld Energiespeicher – Marktpotenziale standardisierter Lithium-Ionen-Batteriesysteme. Roland Berger Strategy Consultants

    Google Scholar 

  21. SONY (2012) Sony Global – Technology. http://www.sony.net/SonyInfo/csr_report/innovation/technology/, zugegriffen am 15.05.2013

    Google Scholar 

  22. Linssen J, Schulz A, Mischinger S et al. (2012) Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen. Forschungszentrum Jülich GmbH

    Google Scholar 

  23. Fraunhofer ISI (Hrsg.) (2012) Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung, Karlsruhe

    Google Scholar 

  24. JRC-IET (2011) Technology Map of the European Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan) – Technology Descriptions. Europäische Kommission, Joint Research Centre. http://setis.ec.europa.eu/setis-deliverables/technology-mapping, zugegriffen am 15.05.2013

  25. EASE/EERA (2013) Joint EASE/EERA Recommendations for an European Energy Storage Technology Development Roadmap towards 2030. European Association for Storage of Energy & European Energy Research Alliance.

    Google Scholar 

  26. NGK (2013) Cause of NAS Battery Fire Incident. Safety Enhancement Measures and Resumption of Operations. NGK INSULATORS LTD http://www.ngk.co.jp/english/news/2012/0607.html, zugegriffen am 22.04.2013

    Google Scholar 

  27. Weber A (2011) Redox flow batteries: a review. Journal of Applied Electrochemistry, Bd. 41, S. 1137–1164

    Article  Google Scholar 

  28. Skyllas-Kazacos M, Chakrabarti MH, Hajimolana SA, Mjalli FS, Saleem M (2011) Progress in Flow Battery Research and Development. Journal of The Electrochemical Society, Bd. 158, S. R55–R79

    Article  Google Scholar 

  29. Funke SA, Wietschel M (2012) Bewertung des Aufbaus einer Ladeinfrastruktur für eine Redox-Flow-Batterie-basierte Elektromobilität. Fraunhofer ISI Karlsruhe

    Google Scholar 

  30. Ehrlich GM (2002) Lithium-ion Batteries. In: Handbook of Batteries, 3rd Edition, New York, McGraw-Hill

    Google Scholar 

  31. Vetter J, Novák P, Wagner MR et al. (2005) Ageing mechanisms in lithium-ion batteries. Journal of Power Sources, Bd. 147, S. 269–281

    Article  Google Scholar 

  32. Scrosati B, Garche J (2010) Lithium batteries: Status, prospects and future. Journal of Power Sources, Bd. 195, S. 2419–2430

    Article  Google Scholar 

  33. SION Power (2009) Lithium Sulfur Rechargeable Battery Data Sheet. www.sionpower.com, zugegriffen am 05.05.2013

    Google Scholar 

  34. Bito A (2005) Overview of the sodium-sulfur battery for the IEEE Stationary Battery Committee. IEEE Power Engineering Society General Meeting 2005

    Book  Google Scholar 

  35. Himelic J, Novachek F (2011) Sodium Sulfur Battery Energy Storage and its Potential to Enable Further Integration of Wind (Wind-to-Battery Project).

    Google Scholar 

  36. Kawakami I (2010) IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) 2010. Bari

    Google Scholar 

  37. NGK (2009) NAS Energy Storage System for Reducing CO2 Emissions. NGK InsulatorsLtd.

    Google Scholar 

  38. Gildemeister (2013) CellCube – Broschüre: Speichersysteme für intelligente Energieversorgung. GILDEMEISTER energy solutions, Würzburg. http://de.cellcube.com/de/downloads.htm, zugegriffen am 09.04.2013

    Google Scholar 

  39. Hosseiny SS (2011) Vanadium/Air Redox Flow Battery. University of Twente. http://doc.utwente.nl/80425/1/thesis_S_Hosseiny.pdf, zugegriffen am 20.06.2013

    Book  Google Scholar 

  40. Menictas C, Skyllas-Kazacos M (2011) Performance of vanadium-oxygen redox fuel cell. Journal of Applied Electrochemistry, Nr. 41, S. 1223–1232

    Article  Google Scholar 

  41. Redflow (2013) Redflow ZBM Zinc Bromine Battery Module. http://redflow.com/wp-content/uploads/2012/10/ZBM-Brochure-US.pdf, zugegriffen am 10.04.2013

    Google Scholar 

  42. ZBB Energy (2013) ZBB EnerStore Modular flow Battery. ZBB energy corporation. http://www.zbbenergy.com/products/flow-battery/, zugegriffen am 10.04.2013

    Google Scholar 

  43. Fink H (2012) Redox-Flow-Batterien: Technik, Chancen und Einsatzgebiete. In: Stromspeicher – heute erzeugen, morgen verbrauchen. München. http://www.muenchen.ihk.de/de/innovation/Anhaenge/02_zae_redoxflussbatterien_fink.pdf, zugegriffen am 30.06.2013

    Google Scholar 

  44. Kear G, Shah AA, und Walsh FC (2011) Development of the all-vanadium redox flow battery for energy storage: a review of technological, financial and policy aspects. International Journal of Energy Research, Bd. 36, S. 1105–1120

    Article  Google Scholar 

  45. Lamm A, Froeschle P (2012) Electric Drivetrains at Daimler with Focus on HV-LiBs. Batterietag NRW 2012. Münster

    Google Scholar 

  46. Umicore (2013) Umicore Battery Recycling. Umicore Battery Recycling, Hoboken. http://www.batteryrecycling.umicore.com/UBR/, zugegriffen am 12.06.2013

    Google Scholar 

  47. RolandBerger (2011) Powertrain 2020. The Li-Ion Battery Value Chain – Trends and implications, 2011.

    Google Scholar 

  48. BCG (2010) Batteries for electric cars. Challenges, opportunities and the outlook to 2020, The Boston Consulting Group

    Google Scholar 

  49. Reske HJ (2010) Texas Pioneers Energy Storage in Giant Battery. National Geographic Daily News

    Google Scholar 

  50. Rastler D (2010) Electricity Energy Storage Technology Options. A White Paper Primer on Applications, Costs, and Benefits. Electric Power Research Institute. Palo Alto

    Google Scholar 

  51. Tamakoshi T (2001) Recent Sodium Sulfur Battery Applications in Japan. Chattanooga, Tennessee. http://www.bpa.gov/Energy/n/tech/energyweb/docs/Energy%20Storage/NGK-Presentation.pdf, zugegriffen am 15.04.2013

    Google Scholar 

  52. Wen Z, Hu Y, Wu X, Han J, Gu Z (2013) Main challenges for high performance NAS battery: Materials and interfaces. Advanced functional materials, 23:8, 1005

    Google Scholar 

  53. gespa (2013) Produktkatalog – Energiespeicher. GESPA GmbH, Neu-Isenburg/Zeppelinheim. http://www.gespa-shop.de/index.php?option=com_virtuemart&page=shop.browse&category_id=17&Itemid=17&lang=de, zugegriffen am 11.04.2013

    Google Scholar 

  54. Corey GP (2010) An Assessment of the State of the Zinc-Bromine Battery Development Effort. RedFlow Limited. http://redflow.com/wp-content/uploads/2012/10/Garth-Corey-assessment__zinc_bromine_battery.pdf, zugegriffen am 11.04.2013

    Google Scholar 

  55. Zhang M, Moore M, Watson JS, Zawodzinski TA, Counce RM (2012) Capital Cost Sensitivity Analysis of an All-Vanadium Redox-Flow Battery. Journal of The Electrochemical Society, Bd. 159, S. 1183–1188

    Article  Google Scholar 

  56. Viswanathan V, Crawford A, Stephenson D et al. (2012) Cost and performance model for redox flow batteries. Journal of Power Sources, Volume 247, 1 February 2014, Pages 1040-1051

    Article  Google Scholar 

  57. Larsson A (2009) Evaluation of Flow Battery Technology: An Assessment of Technical and Economic Feasibility. Massachusessts Institute of Technology. http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/54555/567548912.pdf?sequence=1, zugegriffen am 27.07.2013

    Google Scholar 

  58. Müller T (2012) Stromspeicher im Recht – Leitlinien für die Förderung der Speicherung von Elektrizität aus rechtswissenschaftlicher Sicht. EUROSOLAR-Symposium Rechtsrahmen für Stromspeicher 2012. Bonn

    Google Scholar 

  59. ÜNetzB (2012) Internetplattform zur Vergabe von Regelleistung, Gemeinsame Plattform der Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland. 50hertz, amprion, TenneT, Transnet BW. www.regelleistung.net, zugegriffen am 13.06.2012

    Google Scholar 

  60. DENA (2012) Integration der erneuerbaren Energien in den deutsch-europäischen Strommarkt. Berlin

    Google Scholar 

  61. EU-Kommission (2013) Research & Innovation. Horizon 2020. http://ec.europa.eu/research/horizon2020/index_en.cfm, zugegriffen am 04.06.2013

    Google Scholar 

  62. EU-Kommission (2011) Vorschlag für Beschluss des Rates über das spezifische Programm zur Durchführung des Rahmenprogramms für Forschung und Innovation „Horizon 2020“ (2014–2020). Brüssel

    Google Scholar 

  63. Pillot C (2009) Present and future market situation for batteries. In Batteries 2009 – The international power supply conference and exhibition, Nizza, 30.09.–02.10.2009

    Google Scholar 

  64. Schreieder M, Sternkopf B, Berninger U (2013) Erfolgreiche Integration einer Großbatterie in den Primärregelleistungsmarkt. Batterietag NRW 2013. Aachen

    Google Scholar 

  65. Pesch T, Stenzel P (2013) Analysis of the market conditions for storage in the German day-ahead and secondary control market. 10th International Conference on the European Energy Market – EEM13, Stockholm, 2013

    Book  Google Scholar 

  66. WEMAG (2013) Younicos und WEMAG bauen größten europäischen Batteriespeicher. http://www.wemag.com/ueber_die_wemag/presse/pressemeldungen/2013/04_29_younicos-Batteriespeicher-Schwerin.html, zugegriffen am 16.05.2013

    Google Scholar 

  67. DGS (2013) EnergyMap – EEG-Anlagenregister. Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V. http://www.energymap.info/download.html, zugegriffen am 03.04.2013

    Google Scholar 

  68. Bukvic-Schäfer AS (2012) Local Energy Storage – The Next Level of PV Grid Integration. International Renewable Energy Storage Conference and Exhibition (IRES) 2012. Berlin

    Google Scholar 

  69. Department of Energy (2012) Fact Sheet: Carbon-Enhanced Lead-Acid Batteries. http://energy.gov/oe/downloads/fact-sheet-carbon-enhanced-lead-acid-batteries-october-2012, zugegriffen am 25.04.2013

    Google Scholar 

  70. Recham N, Armand M, Tarascon JM (2010) Novel low temperature approaches for the eco-efficient synthesis of electrode materials for secondary Li-ion batteries. C. R. Chimie, Bd. 13, S. 106–116

    Article  Google Scholar 

  71. Beninati S, Damen L, Mastragostino M (2008) MW-assisted synthesis of LiFePO4 for high power applications. Journal of Power Sources, Bd. 180, S. 875–879

    Article  Google Scholar 

  72. Lu X, Xia G, Lemmon JP, Yang Z (2010) Advanced materials for sodium-beta alumnia batteries: Status, challanges and perspectives. Journal of Power Sources, Bd. 195, S. 2431–2442

    Article  Google Scholar 

  73. Lu X, Kirby BW, Xu W, Li G, Kim JY, Lemmon JP, Sprenkle VL, Yang Z (2013) Advanced intermediate-temperature Na-S battery. Energy & Environmental Science, Bd. 6, S. 299–306

    Article  Google Scholar 

  74. Ceramatec (2013) The Key to the Battery-Powered House: Q&A With Ceramatec. http://www.ceramatec.com/documents/Solid-State-Ionic-Technologies/Advanced%20Energy%20Storage/Solid%20Electrolyte%20Batteries/The%20key%20to%20the%20battery-powered%20house%20-%20quesiton-answer%20with%20Ceramatec%20-%20Popular%20Mechanics.pdf, zugegriffen am 22.04.2013

    Google Scholar 

  75. Dennenmoser M (2012) Status and Potential of Redox Flow Batteries. inter solar 2012/PV Energy World. http://www.intersolar.de/fileadmin/Intersolar_Europe/Besucher_Service_2012/PV_ENERGY_WORLD/120613-4-PVEW-Dennenmoser-Fraunhofer-ISE.pdf, zugegriffen am 10.04.2013

    Google Scholar 

  76. tubulAir (2013) Projektziele des Verbundforschungsprojektes tubulAir. http://www.tubulair.de/verbundprojekt/projektziele/, zugegriffen am 11.04.2013

    Google Scholar 

  77. Noack J, Tübke J (2010) A Comparison of Materials and Treatment of Materials for Vanadium Redox Flow Battery. ECS Transactions, Bd. 25, S. 235–245

    Article  Google Scholar 

  78. Fraunhofer-Gesellschaft (2013) Durchbruch für neuartige Stromspeicher: Große und leistungsfähige Redox-Flow-Batterie. Presseinformation 06.03.2013. Fraunhofer-Gesellschaft. München. http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/Maerz/Durchbruch-fuer-neuartige-Stromspeicher-Redox-Flow.html, zugegriffen am 09.04.2013

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Deutschland

    Peter Stenzel, Johannes Fleer & Jochen Linssen

Authors
  1. Peter Stenzel
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  2. Johannes Fleer
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  3. Jochen Linssen
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Editors and Affiliations

  1. für System- und Innovationsforschung ISI, Fraunhofer-Institut, Karlsruhe, Baden-Württemberg, Germany

    Martin Wietschel

  2. für System- und Innovationsforschung ISI, Fraunhofer Institut, Karlsruhe, Germany

    Sandra Ullrich

  3. Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germany

    Peter Markewitz

  4. Konzern Forschung & Entwicklung, RWE AG, Essen, Germany

    Friedrich Schulte

  5. Centre for European Policy Studies (CEPS, Brüssel, Belgium

    Fabio Genoese

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Stenzel, P., Fleer, J., Linssen, J. (2015). Elektrochemische Speicher. In: Wietschel, M., Ullrich, S., Markewitz, P., Schulte, F., Genoese, F. (eds) Energietechnologien der Zukunft. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-07129-5_10

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