Forscher auf Sardinien haben mit der Entwicklung von Natrium-Meerwasser-Batterien zur kurz- und langfristigen stationären Energiespeicherung bemerkenswerte Fortschritte im Bereich der nachhaltigen Energie erzielt. Sie entdeckten, dass Natrium-Meerwasser-Batterien durch die Kombination von Natrium-Biphenyl-Technologie mit Wellenenergie Energie effizient speichern und Stromschwankungen ausgleichen können. Diese Neuentwicklung soll Sardiniens Energie- und Wasserbedarf decken und gleichzeitig Kohlendioxid binden. Dies ist ein bedeutender Fortschritt bei der Umstellung auf saubere Energie für Küstengebiete und Inseln.
Forscher der Universität Perugia und der Sapienza-Universität Rom haben eine Studie über die vielversprechenden Möglichkeiten von SWBs durchgeführt. Im Mittelpunkt ihrer Forschung steht eine Fallstudie zum reichlich vorhandenen erneuerbaren Energievorkommen auf der Insel Sardinien.
Ihre Ergebnisse zeigten, dass Meerwasserbatterien (SWBs) in Kombination mit Wellenenergie Stromschwankungen effektiv ausgleichen und langfristig den Weg für ein vollständig dekarbonisiertes Stromerzeugungssystem ebnen können . Die als SWBs bekannte Natrium-Batterietechnologie zeichnet sich durch hohe Effizienz aus, da sie Meerwasser als Kathode nutzt. Einer der vielen Vorteile von SWBs ist ihre bemerkenswerte Fähigkeit, Energie sowohl kurz- als auch langfristig effektiv zu speichern und so eine zuverlässige jährliche Energiespeicherung zu gewährleisten.
Um dieses Potenzial zu nutzen, verwendeten sie Natriumbiphenyl (Na-BP) als Anolyt und entwickelten so eine bemerkenswerte SWB-Technologie. Dieses innovative Design ermöglicht es, dass sowohl Anolyt als auch Katholyt (Meerwasser) durch die Batteriezellen fließen, wodurch eine ähnliche, aber bemerkenswert effiziente Redox-Flow-Batterie entsteht.
Forscher haben herausgefunden, dass einer der größten Vorteile von Natrium-BP-basierten Solarzellen die Möglichkeit der externen Speicherung von metallischem Natrium ist . Durch die Erweiterung des Natriumreservoirs verlängert diese innovative Eigenschaft die Speicherdauer erheblich. Dadurch wird es möglich, mit nur einem einzigen Gerät Energie für Stunden, Monate oder sogar über mehrere Jahreszeiten hinweg zu speichern. Dies steigert nicht nur die Gesamteffizienz, sondern senkt auch die Investitionskosten.
Die Forscher erklärten: „Diese Arbeit zielt darauf ab, die Anwendbarkeit von SWB zur Erfüllung der europäischen Energieanforderungen aufzuzeigen und das Interesse des öffentlichen und privaten Sektors an der Weiterentwicklung zu wecken, die notwendig ist, um die bisher im Labormaßstab entwickelten Zellen in kommerzielle Anwendungen zu überführen.“
Um dieses Ziel zu erreichen, untersuchten die Forscher den Einsatz von SWBs in Verbindung mit Wellenenergiekonvertern . Ihre Untersuchung ergab, dass diese Kombination die Leistungsschwankungen im sardischen Stromnetz potenziell um über 85 % reduzieren könnte . Konkret berechneten sie die Reduzierung des Leistungsanstiegs durch den Vergleich aufeinanderfolgender Leistungswerte im Sekundentakt. Darüber hinaus speicherten sie die Energie im Na-BP-Anolyt.
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Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass SWBs langfristig das Potenzial besitzen, den saisonalen und jährlichen Energiebedarf Sardiniens zu decken. Dies ist auf die bemerkenswert hohe volumetrische Dichte von Natriummetall zurückzuführen, die etwa viermal höher ist als die von komprimiertem Wasserstoff bei 700 bar.
Um eine vollständige Dekarbonisierung des sardischen Stromnetzes zu erreichen, ist die Integration von rund 340,000 Kubikmeter Natriummetall erforderlich. Diese Menge entspricht einem zwölf Meter hohen Natriumreservoir mit einer Fläche von weniger als vier Fußballfeldern, wie die Forscher berechneten.
Darüber hinaus haben Natrium-Meerwasser-Batterien für die stationäre Energiespeicherung – sowohl kurz- als auch langfristig – das Potenzial, etwa 29 % des Bedarfs der sardischen Bevölkerung an entsalztem Wasser zu decken. Zusätzlich verfügen sie über eine Funktion zur Kohlendioxidabscheidung und speichern effektiv 37.3 Gramm CO₂ pro kWh.
Die Forscher erwähnten in ihrem Bericht: „Die Modellergebnisse belegen die Effektivität der auf SWBs basierenden Energiespeicherung in Kombination mit den reichlich vorhandenen erneuerbaren Energiequellen Sardiniens und ermöglichen so die vollständige Dekarbonisierung des Energiesystems der Insel. Darüber hinaus sind die Entsalzungs- und CO₂-Abscheidungsfunktionen der SWBs ein beispielhaftes Modell für die Umsetzung der Energiewende, das auf andere Inseln und Küstenregionen übertragen werden kann.“
Quelle : Natrium-Meerwasser-Batterien für die stationäre Kurzzeit- und Langzeitspeicherung von Energie.
