Vorlesung 7: NiMH, NaS, RFB

Tages-, Stundenspeicher

70-90 %

200-300 kWh/m3

• Anode besteht aus Metall-Legierung, die reversibel Wasserstoff speichern kann

• Elektrolyt: 20%ige Kalilauge (KOH) mit pH 14

• Kathode: Nickelhydroxid

• Anode (Metallhydrid) wird viel größer als die Kathode (Nickelhydroxid) ausgeführt, damit am Ende nicht das Metall des Metallhydrids oxidiert wird, sondern immer genug Wasserstoff aus dem Metallhydrid bereit steht.

Tages-, Stundenspeicher

• Hohe Energiedichte 218 Wh/kg

• Geringe elektrochemische Selbstentladung

• Hohe „thermische Selbstentladung“

• In Summe hohe Selbstentladung, vor allem bei Stillstand

• Hohes Brandrisiko (Stoffe, Temperatur)

• Vorsicht vor Tiefentladung

• Hohe Zyklenfestigkeit

• Günstige Einsatzstoffe (Schwefel, Natrium)

• Leistungs- zu Kapazitätsverhältnis theoretisch wählbar, üblich aber 1:6

• mehrere Tausend Lade-Zyklen absolviert

• sowohl hohe Leistungen, wie auch mit langsamen Entladungen problemlos

• relativ leicht und in der Produktion günstig

• schnell große Leistungsspitzen abrufen zu können

• kostengünstige Materialien

• hohe Betriebstemperatur

• spezielle Verschalung, um den hohen Hitzeanforderungen standhalten zu können

• Zusatzgeräte die benötigte Wärme zum Erreichen der Betriebstemperatur erzeugt werden (bei seltenerem Betrieb)

• Sicherheitsrisiko: Schwefel, Natrium

• Tiefentladungen muss vermieden werden, da diese die Batterie nachhaltig beschädigen können

Tages-, Stundenspeicher

70-87%

20-30 kWh/m3

Vorteile:

• Leistung und Kapazität getrennt skalierbar und gute (nachträgliche) Erweiterbarkeit

• Zyklenfestigkeit: >15.000 und lange Lebensdauer

• Sehr geringe Selbstentladung bei Stillstand

• Schnelle Reaktionszeit

• Höhere Leistungen möglich (jedoch Wirkungsgradverluste höher)

• Über-/Unterladen unkritisch

• Sehr gute Recyclingmöglichkeit

• Keine begrenzte Ressource (Vanadium wird als Stahlveredler eingesetzt)

• Keine Brand- oder Explosionsgefahr

• Kein „thermal Runaway“, bei worst case Kurzschluss Erwärmung um 1-2 °C

• Energiedichte nur ca. 20-30 Wh/L bezogen auf Elektrolyt

• Dichtigkeit und Kosten die größten Probleme bisher

• Effizienz geringer als bei Li-Ionen (Coulomb): ca.

  80% auf DC Zellebene

• Verluste durch Pumpaufwand, daher auch nur AC- AC Energie-Effizienz: ≈70-75%

• Pumpen bisher oft kritisches Bauteil (Ausfallgefahr)

• Zellzahl im Stack durch „shunt current“ begrenzt

• Elektrolyt darf nicht in die Umwelt gelangen

• Komplexer Aufbau (inkl. Elektronik)