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Forscher aus Wisconsin haben mit einer Kombination aus Solarzelle und Redox-Flow-Batterie einen neuen Rekord-Wirkungsgrad erreicht. Das System wandelt 14,1 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in später nutzbaren Strom um. Das ist der höchste Wert, der mit einer Solar-Redox-Flow-Batterie jemals erreicht wurde. Eingesetzt werden könnte die Technologie vor allem off-grid, also in Gegenden ohne Netzanbindung.

Solar-Flow-Batterien sind vielseitig verwendbar

Die leistungsfähige Redox-Flow-Batterie ist eine Entwicklung von Professor Song Jin, einem Batterieexperten an der Universität von Wisconsin-Madison in den USA. Die verwendete Solarzelle stammt von Jr-Hau He, einem Professor für Elektrotechnik an der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie in Saudi-Arabien. Die Forscher verbanden die hocheffiziente Dünnschichtzelle mit einer Redox-Flow-Batterie, einem Stromspeicher, der auf flüssigen Elektrolyten basiert. Dieser Batterietyp ist flexibel skalierbar, weil seine Kapazität nur von der Größe seiner Tanks abhängt.

Die Solar-Flow-Batterie kann direkt als Solarmodul eingesetzt werden, sie kann aber auch Strom zwischenspeichern und bei Bedarf wieder abgeben. Der Wirkungsgrad von 14,1 Prozent gibt dabei an, wie viel des eingefallenen Sonnenlichts auch bei Nacht wieder aus dem Speicher abgerufen werden kann. Zwar haben moderne Solarzellen inzwischen einen weitaus besseren Wirkungsgrad, doch diese Werte berücksichtigen nicht die Verluste durch die Zwischenspeicherung.

Das Kombi-System verringert Speicherverluste

Das ist der große Vorteil der Solar-Flow-Batterie: Statt getrennter Stromgewinnung und -speicherung vereint die Batterie beides in sich und reduziert so Speicherverluste. Sie könne ein effizienterer, skalierbarerer, kompakterer und kosteneffizienterer Zugang zur Solarenergienutzung sein, so Professor Jin. Das ist besonders interessant in Gegenden ohne Netzanschluss, wo überschüssiger Solarstrom am Tage oft nicht verwendet wird und somit verloren geht. Auch in Gegenden, die ans Stromnetz angeschlossen sind, ist die Solar-Flow-Batterie eine interessante Option. Dort kann sie auch Überschussstrom aus dem Netz speichern.

Das System könnte auch mit weniger effizienten Solarzellen gut funktionieren

Die verwendete Hochleistungszelle aus Saudi-Arabien ist übrigens keineswegs billig, so dass auch die Solar-Flow-Batterie entsprechend teuer ist. Song Jin zufolge kann es aber sein, dass sich auch mit weniger effizienten Solarzellen ein effizientes System erreichen lässt. Nämlich dann, wenn die Solarzelle gut zur Redox-Flow-Batterie passt, wenn man also die Spannung der Zelle an den Spannungswert anpasst, der bei den Reaktionen innerhalb der Batterie entsteht. Daraus würde sich ein deutlich günstigeres System ergeben. Erst einmal habe man aber zeigen wollen, was möglich ist, sagte Jin

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Quellen / Weiterlesen:
14.1% Efficient Monolithically Integrated Solar Flow Battery | ScienceDirect
Neuer Solarzellen-Akku mit Rekordwirkungsgrad speichert Überschussstrom effizient | Trends der Zukunft
Solarzellen-Akku macht Energie besser zugänglich | Sonnenseite
Solar cell, married to liquid battery, achieves record efficiency | University of Wisconsin-Madison
Bildquelle: Pixabay

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