Redox-Flow-Batterien: Stationäre Stromspeicher der Zukunft als Milliardenmarkt
Conrad Nichols, Technologie-Analyst beim Marktforscher IDTechEx, beschäftigt sich in diesem Gastbeitrag mit den Potenzialen von Redox-Flow-Batterien zur stationären Speicherung von Energie.
In den letzten zehn Jahren wurden Redox-Flow-Batterien (RFB) nur sporadisch und in geringem Umfang eingesetzt, verglichen mit dem ständig wachsenden Einsatz von Li-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicheranwendungen. Mit der weltweit zunehmenden Einspeisung variabler erneuerbarer Energiequellen in die Stromnetze steigt jedoch auch die Notwendigkeit, eine unsichere und variable Stromversorgung zu bewältigen.
Der neue Bericht von IDTechEx, ”Markt für Redox-Flow-Batterien 2024-2034„, zeigt, dass der RFB-Markt im Jahr 2034 einen Wert von 2,8 Milliarden US-Dollar haben wird. Es gibt mehrere Faktoren, die das Wachstum des RFB-Marktes im kommenden Jahrzehnt bestimmen werden.
Zukunftsmarkt und Vorteile von Redox-Flow-Batterien
Redox-Flow-Batterien eignen sich gut für große, netzweite Anwendungen zur stationären Energiespeicherung. Da immer mehr erneuerbare Energiequellen in die Stromnetze eindringen, kann es längere Zeiträume geben, in denen diese Energiequellen nicht verfügbar sind. Daher werden Energiespeichertechnologien, die eine längere Speicherdauer ermöglichen, wie z.B. RFBs, benötigt, um Energie über diese längeren Zeiträume zu verteilen.
Die Hersteller von RFB behaupten, dass ihre Systeme eine hohe Zyklenlebensdauer haben. In einigen Fällen liegt diese bei mehr als 20.000 Zyklen, was wesentlich höher ist als bei Li-Ionen-Batterien. Das bedeutet, dass RFBs während ihrer Lebensdauer mehr Energie abgeben können, was im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien zu niedrigeren Speicherkosten (LCOS) führt. Dies stellt einen Vorteil für RFBs als Energiespeichertechnologie gegenüber Li-Ionen-Batterien dar.
Bei einigen RFB-Technologien, wie z. B. Vanadium-RFBs (VRFBs), können Leistung und Energiekapazität entkoppelt werden. Um die Energiekapazität zu erhöhen, müssen die Größe des Elektrolytspeichers und das Elektrolytvolumen erhöht werden. Änderungen am Zellstapel sind nur erforderlich, wenn eine Erhöhung der RFB-Leistung gewünscht wird.
Das bedeutet, dass RFBs während ihrer Lebensdauer mehr Energie abgeben können, was im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien zu niedrigeren Speicherkosten (LCOS) führt. Dies stellt einen Vorteil für RFBs als Energiespeichertechnologie gegenüber Li-Ionen-Batterien dar.
Bei einigen RFB-Technologien, wie z. B. Vanadium-RFBs (VRFBs), können Leistung und Energiekapazität entkoppelt werden. Um die Energiekapazität zu erhöhen, müssen die Größe des Elektrolytspeichers und das Elektrolytvolumen erhöht werden. Änderungen am Zellstapel sind nur erforderlich, wenn eine Erhöhung der RFB-Leistung gewünscht wird.
Aktueller Markt der Redox-Flow-Batterien
Trotz dieser Vorteile sind die Investitionskosten pro kWh bei VRFBs derzeit höher als bei Li-Ionen-Batterien, und Kostensenkungen sind durch die Kosten des Vanadiumelektrolyts begrenzt. Da es derzeit keine große Nachfrage nach LDES-Technologien gibt, werden RFBs mit Li-Ionen-Batterien für Netzhilfsdienste und Versorgungsleistungen auf dem derzeitigen Markt für stationäre Energiespeicher konkurrieren. Diese Anwendungen werden in der Regel eine Dauer von 4 Stunden oder weniger haben, für die Li-Ion bereits eine weit verbreitete, gut verstandene und kommerziell tragfähige Technologie ist. Daher wird erwartet, dass das Wachstum der RFB in den nächsten Jahren stetig sein wird und aus Pilot- und Demonstrationsprojekten besteht.
Die RFB-Hersteller werden versuchen, die Kosten ihrer Systeme durch verbesserte Herstellungsverfahren zu senken, oder sie werden alternative, billigere RFB-Chemien entwickeln. Die Akteure werden auch bestrebt sein, die Größe ihrer Systeme zu erhöhen, um ihre Fähigkeit zur Speicherung großer Energiemengen über längere Zeiträume zu demonstrieren. So plant beispielsweise ESS Inc. bis 2027 die Installation einer 10-stündigen 500-MWh-RFB in Deutschland. Der Erfolg solcher Projekte wird wichtig sein, um das weitere Wachstum des RFB-Marktes anzukurbeln.
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Aufkommende Anzeichen von LDES und Ausblick
Während die zunehmende VRE-Durchdringung die Nachfrage nach LDES-Technologien langfristig vorantreiben wird, ist natürlich zu erwarten, dass die Nachfrage nach diesen Technologien in einigen Ländern früher als in anderen größer sein wird. Dazu könnten Australien, Südkorea und die Vereinigten Staaten gehören. Faktoren in diesen Regionen, die mit der historischen Energiesicherheit und den Risiken von Stromausfällen zusammenhängen, sowie bereits angekündigte Ausschreibungen für LDES-Projekte, die Ankündigung von LDES-Einführungszielen durch die Regierungen und die Finanzierung von LDES-Technologien spielen eine wichtige Rolle.
In anderen Regionen wird die Nachfrage nach LDES-Technologien in den frühen 2030er Jahren größer sein und durch eine stärkere Durchdringung mit erneuerbaren Energien und den damit verbundenen Problemen der Stromversorgungsunsicherheit und -variabilität angetrieben. RFBs werden sich aufgrund ihrer geringeren LCOS und der im Vergleich zu Li-Ionen einfacheren und kostengünstigeren Skalierung der Speicherdauer gut für LDES-Anwendungen eignen.
In der Zwischenzeit wird erwartet, dass das Wachstum der RFB in den nächsten Jahren stetig sein wird, wobei es sich bei den Einsätzen hauptsächlich um Demonstrationsprojekte handelt, die mit Li-Ionen für andere Netzhilfsdienste und Versorgungsleistungen konkurrieren. Engpässe bei der Versorgung mit Li-Ionen-Batteriematerialien, wie Lithium und Kobalt, in den späten 2020er Jahren könnten ebenfalls ein treibender Faktor sein, der die Nachfrage nach anderen Energiespeichertechnologien im Allgemeinen, einschließlich RFBs, erhöhen wird.
