MW-Batterie-Speicher für erneuerbare Energien

Eos: Zink-Luft-Batterie für Lastmanagement

Eine selbst heilende, wieder aufladbare Zink-Luft-Batterie, die eine Lebensdauer von 10.000 Zyklen bzw. 30 Jahren erreicht, hat die amerikanische Firma Eos Energy Storage entwickelt. Sie ist für den Einsatz als Speicher in Windkraft- und PV-Anlagen sowie für Lastmanagement-Anwendungen konzipiert.

Eos plant, die Prototypen der Aurora 1000 | 6000 (1MW/6MWh im 40-Fuß-Container) in diesem Jahr zur Produktkionsreife bringen und die ersten Typen in der MW-Leistungsklasse 2013 auszuliefern. Die anfänglichen Kosten beziffert das Unternehmen auf 1.000 Dollar/kW und 160 Dollar/kWh. Die Levelized Energy Costs seien für den Einsatz als Speicher für erneuerbare Energien vergleichbar mit Pumpspeicherwerken und Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerken.

Die Zink-Luft-Batterien vom Typ Aurora arbeiten mit einer ähnlichern Chemie wie alkalische Batterien, die Zink und Magnesiumdioxid enthalten. Eos hat allerdings das Magnesiumdioxid durch eine »Thin Air Electrode« ersetzt, den Sauerstoff entnimmt die Batterie der umgebenden Luft.  
 
Zink-Luft-Batterien sind nicht neu, sie finden schon lange in Hörgeräten und teilweise in Uhren Einsatz. Allerdings ließen sich die herkömmlichen Zink-Luft-Batterien nur schwer wieder aufladen. Ein Nachteil bestand darin, dass der Elektrolyt austrocknet, wenn Sauerstoff in die Batterie gelangt. Eos will nun ein Elektrolyt-Management-System und Selbst-Befüllungs- bzw. Selbstheilungssystem entwickelt haben, das dieses Problem umgeht.

Die bisher durchgeführten Tests hätten gezeigt, dass die Zink-Air-Batterien über 2.000 Ladezyklen ohne Ermüdungserscheinungen überstehen.

Zu den hohen Ladezyklen haben weitere Verbesserungen von Eos beigetragen: Ein neuartiger wässriger Elektrolyt verhindert, dass sich durch die Reaktion von CO2 mit dem KOH-Elektrolyten Karbonat an der Eleltrode abscheidet. Weil die Batterie ohne Membran auskommt, kann sie nicht durch Druck oder durch Dendritenbildung des Zinks beschädigt werden. Während des Ladevorgangs ändert die Elektrode ihre Form nicht. Dank zusätzlicher Stoffe, über die Eos den Zink-Galvanisierungsprozess optimiert, korrodiert das Zink nicht.

Eos hat die Zellekonfiguration und –architektur, das Design der Kathode, die verwendeten Materialien und Katalysatoren, die Elektrolyten und das Elektrolytsystem mit über 100 Patenten geschützt, die zum Teil schon erteilt und zum Teil eingereicht sind.  

Außerdem arbeitet Eos an einem Batteriesystem für Elektroautos, das aus einer Kombination der Zink-Luft-Batterie mit einer eigens entwickelten Blei-Säure-Batterie besteht. Dieses Sytem dehne die Reichweite von Elektroautos auf über 500 km aus und ließe sich für einen Preis von 2 Cent/km laden.