VoltStorage: Vanadium-Redox-Flow-Stromspeicher für PV-Anlagen

Die VoltStorage GmbH, gegründet 2016 in München, entwickelt Stromspeicher für Photovoltaikanlagen - zunächst für Privathaushalte - auf Basis der Vanadium-Redox-Flow-Technologie. Diese ist eine sichere, ökologische und langlebige Alternative zu den bisher im Markt gängigen Technologien aus Lithium und Blei-Schwefelsäure. Ziel der Gründer Michael Peither, Jakob Bitner und Felix Kiefl: Solarenergie dauerhaft nutzbar zu machen - und damit einen Beitrag zur stabilen Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen zu leisten.

Der VoltStorage SMART - der erste Stromspeicher von VoltStorage - ermöglichte es Haushalten, ihren selbstproduzierten Solarstrom zwischenzuspeichern und ihn bei Bedarf zu nutzen - beispielsweise abends und nachts, wenn keine Solarenergie verfügbar ist. Das System basierte auf der Vanadium-Redox-Flow (VRF)-Speichertechnologie, die bislang in Großspeichern erfolgreich eingesetzt wurde. Die VoltStorage GmbH hatte einen automatisierten Fertigungsprozess der dazu benötigten Batterienzellen entwickelt, der weltweit erstmals den kosteneffizienten Einsatz dieser Technologie in Privathaushalten ermöglicht.

Im Vergleich zu herkömmlichen Speicherlösungen aus Lithium und Blei-Schwefelsäure war der Photovoltaik-Speicher von VoltStorage nicht nur langlebiger, sondern bot auch eine höhere Sicherheit im häuslichen Gebrauch sowie eine ökologisch nachhaltige Herstellung: Der für die Batterie verwendete, recyclebare Vanadium-Elektrolyt besteht größtenteils aus reinem Wasser und ist deshalb auch bei extremen Einflüssen oder Störungen nicht entflammbar oder explosiv.

Vanadium wird zudem emissionsarm gewonnen, da es unter anderem als Nebenprodukt bei der Eisengewinnung entsteht. Es gehört nicht zu den Seltenen Erden und ist weltweit in verschiedenen Regionen verfügbar. Herausragender Benefit: Als einziger Hersteller im Markt gab die VoltStorage GmbH auf den "SMART" eine Kapazitätsgarantie über die gesamte Lebenszeit.

Der VoltStorage SMART war ein kompaktes „All-in-One“-Gerät (BxHxT: 58x140x58 cm) und kompatibel mit jedem Hausanschluss und jeder Photovoltaikanlage. Alle für den Betrieb nötigen Komponenten waren bereits enthalten. So war auch ein Batterie-Wechselrichter integriert, der eigens für Vanadium-Redox-Flow-Batteriesysteme optimiert wurde. Im Gegensatz zu anderen auf dem Markt erhältlichen Speicherlösungen konnte der VoltStorage SMART überdurchschnittlich oft be- und entladen werden (>10.000 Zyklen), ohne dabei an Kapazität zu verlieren - die Produktlebenszeit war damit vergleichsweise länger.

Mit einer Speicherkapazität von 6,8 kWh und 1,5 kW Dauerleistung orientierte sich der Solarstromspeicher SMART an Standardlastprofilen von Privathaushalten. Er war speziell für die wirtschaftliche Eigenverbrauchsoptimierung ausgelegt. Der VoltStorage SMART war beliebig erweiterbar - bestand Bedarf nach mehr Kapazität und Leistung, konnte dieser innerhalb eines Mehrspeichersystems in Reihe geschaltet werden.

Das innovative Speichersystem war zu 100 Prozent wartungsfrei. Über WLAN-/ Ethernetverbindung wurden alle VoltStorage Stromspeicher automatisch und ohne Wartungsaufwand mit Updates versorgt, die das Batteriemanagement kontinuierlich optimierten. Mit der kostenlosen VoltStorage App konnten alle relevanten Daten zum Stromspeicher, der tägliche Stromverbrauch sowie Leistungsdaten der PV-Anlage abgefragt werden. Die VoltStorage SMART Komplettlösung umfasste Stromspeicher, Batterie-Wechselrichter, Lieferung, Installation sowie Data-Monitoring via VoltStorage App und war seit Herbst 2018 in Privathaushalten im Betrieb.

Die Vanadium-Redox-Flow (VRF)-Speichertechnologie setzt auf eine Vanadium basierte Elektrolytflüssigkeit als Hauptenergieträger. Vanadium ist ein Übergangsmetall, das neben der Stromspeicherung zur Härtung von Metallen (etwa in der Automobilindustrie) und zur Steigerung der UV-Undurchlässigkeit von Glas verwendet wird. Der Vanadium-Elektrolyt fließt in zwei getrennten Kreisläufen mit unterschiedlichen Oxidationsstufen durch Batteriezellen, die aus zwei Halbzellen bestehen. Mehrere Batteriezellen aufeinander geschichtet bilden dabei den Batteriestack. Sobald diesem elektrische Energie zugeführt wird, kommt es in den Batteriezellen zu zwei Umwandlungsprozessen:

Durch die Wanderung frei werdender Elektronen und positiver Ausgleichsionen zwischen den Halbzellen erfolgt in der negativen Halbzelle eine Reduktion und in der positiven Halbzelle eine Oxidation des Elektrolyts. Bei der Entladung kehrt sich dieser Prozess wieder um. Elektrische Energie wurde somit in einer 220 Liter umfassenden Elekrolytflüssigkeit chemisch gespeichert, um dann bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt und sofort genutzt zu werden.