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Energie  03.10.2018

Solarzellen-Akkus

Forscher haben ein integriertes System aus Solarzelle und Redox-Flow-Batterie vorgestellt, das 14,1 Prozent des einfallenden Sonnenlichts jederzeit zu nutzbarem Strom macht.

'Das ist der höchste gemeldete Wert für ein integriertes solar-elektrisches und Akku-System', sagt Song Jin, Chemieprofessor an der University of Wisconsin-Madison. Solche Lösungen könnten die Nutzung von Solarenergie insbesondere abseits des Stromnetzes vorantreiben, indem diese leichter dann nutzbar wird, wenn auch Bedarf besteht.

Das Grundproblem an Solarstrom ist, dass die Gewinnung bei Tag und Schönwetter erfolgt - also eigentlich dann, wenn der Bedarf nicht so groß ist. Denn der steigt am Abend und an düsteren Tagen schon allein wegen der Beleuchtung. Es bedarf also eines Stromspeichers. 'Im Vergleich zu getrennter Solarenergieumwandlung und elektrochemischen Energiespeichern könnte die Kombination der Funktionen in einem einzelnen, integrierten Gerät ein effizienterer, skalierbarerer, kompakterer und kosteneffizienterer Zugang zur Solarenergienutzung sein', meint Jin. Ein solches Kombi-Gerät ist die neue Solar-Flow-Batterie.

Diese nutzt eine hocheffiziente Solarzelle, die der Elektrotechnikprofessor Jr-Hau He von der King Abdullah University of Science and Technology bereitgestellt hat, und verbindet diese mit einer Redox-Flow-Batterie. Die Solar-Flow-Batterie kann so entweder direkt als Solarzelle genutzt werden, ihren elektrochemischen Speicher aufladen oder bei Bedarf aus diesem Zwischenspeicher Strom liefern. Die 14,1 Prozent Effizienz beziehen sich dabei darauf, wie viel des Sonnelichts letztendlich auch bei Nacht genutzt werden kann. Der Wert ist zwar deutlich geringer als die Wandlungseffizienz guter Solarzellen - berücksichtigt aber im Gegensatz dazu die Verluste durchs Zwischenspeichern.

Solche Speicherverluste sind auch dann unvermeidbar, wenn Solarzelle und Akku getrennte Systeme sind. Beim integrierten System sollten sie sich aber besser reduzieren lassen. Jin zufolge ergibt sich derzeit ein guter Teil des Speicherverlusts dadurch, dass die von der Solarzelle gelieferte Spannung nicht jener entspricht, die die Flow-Batterie zum Laden braucht. Wenn die beiden Spannungen besser zueinander passen, sollte dadurch die Gesamteffizienz deutlich steigen. Denkbar sei Jin zufolge, das ineffizientere, aber merklich billigere Solarzellen besser zur Flow-Batterie passen und somit letztendlich kostengünstiger eine immer noch hohe Effizienz ermöglichen.

Die Technologie könnte zunächst insbesondere abseits des Stromnetzes interessant sein, wo ein Solarstromüberschuss bei Tag nicht verwertet werden und bei Nacht anderwärtig Strom erzeugt werden muss. In Anwendungen mit Netzanbindung wiederum wären die Systeme noch flexibler einsetzbar, denn der Speicher könnte auch mit einem Stromüberschuss aus dem Netz geladen werden.

pte/red

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#Forschung #Entwicklung #Akku #Solarstrom #Strom #Energie


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