Drei Hauptanforderungen an Energiespeicherbatterien, wobei die Sicherheit die kritischste ist.
Die elektrochemische Energiespeicherung gilt als die wichtigste Form der Energiespeicherung im zukünftigen Stromnetz. Batterien und elektrische Energiespeichersysteme (PCS) stellen die größten Herausforderungen in der Wertschöpfungskette dar. Die wichtigsten Anforderungen sind hohe Sicherheit, lange Lebensdauer und niedrige Kosten. Sicherheit ist dabei der Schlüssel. Branchenexperten weisen darauf hin, dass sich elektrochemische Energiespeicherkraftwerke zwar rasant entwickeln, die Sicherheit jedoch ein Hindernis für deren großflächige Entwicklung darstellt. Die Explosionen im Energiespeicherkraftwerk Peking und im Energiespeicherprojekt von Tesla in Australien haben die Energiespeicherbranche alarmiert.
Zu diesem Zweck schlägt die Leitlinie zur Beschleunigung der Entwicklung neuer Energiespeicher die Etablierung von Sicherheitsstandards und Managementsystemen, die Stärkung des Brandschutzmanagements und die strikte Einhaltung der Sicherheitsgrundsätze vor. Zudem soll die langfristige Verbesserung in Bezug auf hohe Sicherheit, niedrige Kosten, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer angestrebt werden. Darüber hinaus soll die Forschung im Bereich der Sicherheit elektrochemischer Energiespeichertechnologien verstärkt werden. Die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission und die Nationale Energiebehörde haben die Ausarbeitung der „Vorläufigen Maßnahmen für den sicheren Betrieb von elektrochemischen Energiespeicheranlagen (Entwurf)“ in Auftrag gegeben und diese am 24. August der Öffentlichkeit zur Konsultation vorgelegt, um die Sicherheit im Bereich der Energiespeicherung zu verbessern.
Hohe Sicherheit, lange Lebensdauer, Vorteile der Nickel-Metallhydrid-Batterie
Daten des chinesischen Batterieverbands belegen die hohe Sicherheit und lange Lebensdauer von Nickel-Metallhydrid-Batterien. Ihre positive Elektrode besteht aus Nickelkugeln, während das Aktivmaterial der negativen Elektrode aus einer Wasserstoffspeicherlegierung besteht. Nickel-Metallhydrid ist ein relativ stabiles Material. Der wässrige Elektrolyt besitzt gute flammhemmende Eigenschaften und ist somit explosions- und brennfest. Die Energiedichte der Batterie beträgt bis zu 140 Wh/kg. Die Zyklenlebensdauer liegt bei bis zu 3.000 Zyklen, wobei selbst bei geringer Entladung über 10.000 Zyklen möglich sind. Die Batterie kann über 10.000 Mal verwendet werden und ermöglicht hohe Lade- und Entladeraten in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 60 °C. Toyota hat weltweit über 18 Millionen Hybridfahrzeuge verkauft, die größtenteils mit Nickel-Metallhydrid-Batterien ausgestattet sind. Bisher gab es keinen einzigen Fall von Batteriebränden, wodurch die hohe Sicherheit der Batterie umfassend nachgewiesen wurde.
Darüber hinaus beruht das Laden und Entladen von Batterien auf der Umwandlung von chemischer und elektrischer Energie, wobei die Temperatur einen großen Einfluss auf die chemische Reaktion hat. Energiespeicherkraftwerke befinden sich meist im Freien, und die meisten Batterietypen sind von Umwelteinflüssen und Temperatur abhängig, was die Standortwahl einschränkt und die Energiespeicherfunktion beeinträchtigt. Nickel-Metallhydrid-Batterien zeichnen sich durch eine hervorragende Lade- und Entladeeffizienz bei sehr niedrigen und hohen Temperaturen aus. Dadurch sind sie flexibler und einfacher zu platzieren und bieten eine insgesamt bessere Leistung, was ihnen im Vergleich zu anderen Batterietechnologien einen entscheidenden Vorteil verschafft.
Tatsächlich haben Nickel-Metallhydrid-Batterien im Energiespeichermarkt bereits Pionierarbeit geleistet. 2020 erhielt das Nickel-Metallhydrid-Batteriespeicherunternehmen Nilar eine Investition von 47 Millionen Euro von der Europäischen Investitionsbank. Nilar konzentriert sich auf die Integration erneuerbarer Energien und deren Speicherung, Notstromversorgung und das Laden von Elektrofahrzeugen. Die Investition soll das Unternehmen dabei unterstützen, seine Batterietechnologie in Systeme für Privathaushalte, Gewerbe, Industrie und Netzinfrastrukturen zu integrieren. Laut Frontiers in Polymer Science hat das Team von Professor Yi Cui an der Stanford University eine Nickel-Metallhydrid-Batterie (Ni-MH) für großtechnische Anwendungen im Bereich erneuerbarer Energien und deren Speicherung entwickelt. Diese zeichnet sich durch extrem lange Lebensdauer, keine Brand- oder thermische Durchgehgefahr, Wartungsfreiheit, gutes Tieftemperaturverhalten und niedrige Kosten aus. Cuis Team wird 2021 eine Pilotanlage mit einer Speicherkapazität von 2 Megawatt errichten und plant, diese bis 2022 auf das 20-fache zu erweitern.
Veröffentlichungsdatum: 24. August 2023
