Solarstrom jederzeit nutzen: Redox-Flow-Batterien sind die Lösung

Wie lässt sich Sonnen- oder Windenergie nutzen, selbst wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? Diese Grundfrage stellten sich Jakob Bitner, Michael Peither und Felix Kiefl, die Gründer des Münchner Start-ups Voltstorage. Die Antwort ist einfach: durch Stromspeicher. Die Umsetzung: schon etwas schwieriger. Die Herausforderung war, das Ganze so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten. Denn herkömmliche Batteriespeicher anzuschaffen, ist in der Regel zu teuer im Vergleich zum Ertrag. Zudem lag und liegt ein besonderer Fokus auf dem Thema Nachhaltigkeit. Stromspeicher auf Lithium-Basis waren schon auf dem Markt, sind aber ökologisch fragwürdig. Eine Innovation musste also her.

Die Innovation: Redox-Flow-Speicher

Diese fand Michael Peither während des Studiums in Form von Redox-Flow-Speichern. Die Technologie existiert zwar bereits seit den 1950er-Jahren, bisher allerdings nutzte sie noch kaum jemand für eine kommerzielle Produktion. Peither nahm 2015 ein Urlaubssemester und entwickelte im Keller seines Elternhauses einen ersten Prototypen. Ein Jahr später gründete er gemeinsam mit Felix Kiefl und Jakob Bitner das Unternehmen Voltstorage. Aber was macht die Technologie so besonders?

Batterien ohne Kompromisse

Lithium-Ionen-Akkus sind seit langer Zeit weit verbreitet. Zahlreiche Produzent*innen verbauen diesen Akkutyp nicht nur in Smartphones, Laptops und Tablets, sondern auch in Elektroautos sowie in stationären Stromspeicher. Zwei Rohstoffe stehen bei der Herstellung besonders in der Kritik: Lithium und Kobalt. Ersteres wird aus Salzseen und im Bergbau abgetragen – ein oftmals schwerer Eingriff in die Natur. Beim Kobalt sind es besonders die Arbeitsbedingungen beim Abbau, die für Kritik sorgen. Vor allem in den Minen im Kongo, einem der Hauptexporteure von Kobalt, herrschen prekäre Zustände. 

Beide Nachteile spielen bei den Batterien von Voltstorage keine Rolle. Denn ihre Speichersysteme basieren auf einer gänzlich anderen Technologie. Die benötigten Rohstoffe muss das Münchner Start-up nicht aus dem Kongo oder den chilenischen Salzwüsten beziehen: Zum Einsatz kommt das Redox-Flow-Batteriesystem – eine Flüssigbatterie, auch Flusszelle genannt. Voltstorage ist das erste Unternehmen weltweit, das diese Art von Stromspeichern für die Heimanwendung produzierte.

Ein Redox-Flow-Batteriesystem besteht aus zwei Tanks, in denen flüssige Elektrolyte in separaten Kreisläufen fliessen. Über eine zwischengeschaltete Membran kommen Ionenflüsse in Gang, wobei Strom erzeugt wird. Als elektrischen Leiter für den Austausch nutzten die Unternehmer unter anderem Vanadium. Dieses chemische Element kommt auf der Erde relativ häufig vor, überwiegend gebunden in verschiedenen Mineralien. Es entsteht als Nebenprodukt bei der Stahlerzeugung. Als Legierung mit Chrom findet es beispielsweise für Werkzeuge, aber auch für den Bau von Flugzeugturbinen Verwendung.

Leistung ohne Verlust

Doch auch hier sind die jungen Unternehmer von Voltstorage bereits einen wichtigen Schritt weiter. Aktuell arbeitet Voltstorage an der Entwicklung grösser dimensionierter Speichersysteme. Dabei kommt ein multitechnologischer Ansatz zum Zug: Zum einen arbeitet das Start-up an der Entwicklung eines Gewerbespeichers auf Basis der Vanadium-Redox-Flow-Technologie, zum anderen an Long Duration Batteries auf Basis der innovativen Iron-Salt-Technologie.

Während ein weiteres Manko von Lithium-Akkus darin besteht, dass ihre Kapazität mit laufender Nutzung abnimmt, können Nutzer*innen von Batterien mit der Redox-Flow-Technologie diese mehr als 20-mal häufiger laden, ohne dass sie an Leistung verlieren. Über Jahrzehnte können die Speichersysteme so ein gleichbleibendes Niveau halten. Damit werden Speicher wesentlich wirtschaftlicher und ökonomischer.

Die Elektrolytlösung, die bei Redox-Flow-Batteriesystemen zum Einsatz kommt, besteht darüber hinaus grösstenteils aus Wasser und ist deshalb nicht entflammbar. Ausserdem gibt es bei dieser Energiespeicherung keine Ressourcenproblematik bei der Herstellung. Die Iron-Salt-Technologie hat ergänzend die Vorteile, dass es eine besonders kostengünstige sowie temperaturresistente Batterietechnologie ist, die auch für klimatisch herausfordernde Regionen geeignet ist. Die Start-up-Gründer hoffen daher, auch für Schwellen- und Entwicklungsländer längerfristig eine nachhaltige Perspektive zur Stromversorgung zu schaffen. «Einen geplanten Markteintritt gibt es noch nicht. Aber wir sind sehr, sehr zuversichtlich. Es ist keine Frage des Ob, sondern nur des Wann», sagt Mitgründer und CEO Jakob Bitner.

Innovative Stromspeicherlösung für Unternehmen

Bisher konzentrierte sich das Unternehmen mit seinem Modell Smart auf Speichersysteme in Kühlschrankgrösse für den Heimgebrauch. Neu will Voltstorage seine Systemeinheiten vergrössern, dem Grundkonzept aber treu bleiben. Durch die Iron-Salt-Technologie soll es dank diesen Speichern künftig möglich werden, auch Grundlasten von Gewerbekund*innen mit hohem Strombedarf zu überbrücken. Mit einem angestrebten Zielpreis von 5 Eurocent pro Kilowattstunde wären die Iron-Salt-Speichersysteme weltweit die günstigsten auf dem Markt.

Die strategische Neuausrichtung des Start-ups hatte auch ökonomische Gründe. Um sich längerfristig auf dem Heimspeichermarkt halten zu können, hätte das Unternehmen die Kosten weiter senken müssen. Das wäre aber aufgrund der bestehenden Fixkosten nicht möglich. «Wenn wir das gleiche Produkt grösser produzieren, reduzieren sich die relativen Kosten. Die verbaute Elektronik ist dieselbe, aber die Leistung steigt. Das ist vor allem für Gewerbekund*innen attraktiv, wodurch wir mit diesem Schritt viel wettbewerbsfähiger werden», sagt Bitner.

Venture Capital für eine saubere Sache

Das Engagement des Start-ups für eine fairere und sauberere Welt passt zur Philosophie von Energie 360°. Für ihr Ziel, bis 2040 ausschliesslich erneuerbare Energie zu liefern, investiert die Energieversorgerin mittels ihres Smart Energy Innovationsfonds mit Venture Capital gezielt in junge Unternehmen im Energiebereich, die sich das Thema Nachhaltigkeit auf ihre Fahne geschrieben haben. Denn für eine klimafreundliche Zukunft bedarf es innovativer Ideen und mutiger Unternehmen, die sie umsetzen. Energie 360° hat Voltstorage über den Smart Energy Innovationsfonds von Beginn an unterstützt und gefördert. «Obwohl wir uns mit unserem Unternehmen noch in einer sehr frühen Phase befanden, beurteilte Energie 360° unseren Ansatz als vielversprechend und das Konzept hat gepasst. Energie 360° war eine unserer ersten Förderinnen. Das war gerade in der Startphase enorm wichtig», sagt Bitner.