Eine neue Welle der Solarentwicklung kommt nach Wisconsin, und der deutsche Energiespeicherinnovator CMBlu ist dafür da. Das Unternehmen führt in einem Kraftwerk in der Innenstadt von Milwaukee Pilotversuche mit einer neuen, langlebigen Flow-Batterie durch. Es könnte perfekt zu Solaranlagen im Versorgungsmaßstab passen, die auf Ackerland im ganzen Bundesstaat die Pipeline herunterkommen. Warum testen sie es also in der Innenstadt von Milwaukee?
Eine neue Diesel-Killing-Flow-Batterie für ein Gaskraftwerk
Warum, in der Tat. CleanTechnica wendet sich an CMBlu, um herauszufinden, warum die neues Energiespeichersystem sieht statt einer Solaranlage oder eines Windparks ein Gaskraftwerk.
Bei der fraglichen Anlage handelt es sich um das Valley Power Plant, eine Gas-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, die rund um die Uhr Strom zusammen mit Dampf für das Heizgebiet in der Innenstadt von Milwaukee liefert. Es befindet sich auf einem 22 Hektar großen Gelände neben dem Stadtzentrum.
Eigentümer der Anlage ist die WEC Energy Group über ihre Tochtergesellschaft WE Energies. WEC verfügt über ein wachsendes Portfolio an Wind- und Solarprojekte im Versorgungsmaßstab das als Testgelände für eine neue Flussbatterie genutzt werden könnte. Trotzdem ist das Valley Power Plant der Standort.
Wenn Sie erraten können, warum, schreiben Sie uns eine Notiz in den Kommentarthread.
Beachten Sie, dass das Valley Power Plant aus den 1960er Jahren 2015 von Kohle auf Gas umgestellt wurde. Genauer gesagt, die Anlage beherbergt ein Diesel-Backup-Generator. Vielleicht beinhaltet der Durchflussbatterietest also das Ersetzen oder Ergänzen von Dieselkraftstoff durch eine Energiespeicherplattform.
Ein weiterer Partner im Projekt ist EPRI, das Electric Power Research Institute. EPRI hat ein Auge darauf geworfen kohlenstoffarme Technologie das könnte die nationale Flotte von Diesel-Backup-Generatoren ersetzen. In einem Bericht über kohlenstoffarme Alternativen, der bereits 2021 herausgegeben wurde, listeten sie Brennstoffzellen und alternative Kraftstoffe auf, darunter unter anderem Wasserstoff, Biogas und komprimiertes Erdgas.
EPRI hat auch einen Blick darauf geworfen, Dieselgeneratoren durch Schwungräder und andere zu ersetzen Energiespeichereinschließlich Flow-Batterien, mit Fokus auf Kostenoptimierung und Reduzierung der CO2-Emissionen.
Was ist eine Organic-Flow-Batterie?
Flow-Batterien basieren auf der Fähigkeit zweier spezialisierter Flüssigkeiten, Strom zu erzeugen, wenn sie nebeneinander in Bewegung gesetzt werden, typischerweise (aber nicht notwendigerweise) durch eine dünne Membran getrennt.
Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterie-Arrays die Energiespeicherplattform der Wahl für Wind- und Solarenergie. Flow-Batterien beginnen jedoch aufzuholen. Die potenziellen Vorteile in Bezug auf die Leistung sind vielfältig, und dazu gehört auch das Potenzial, Strom in großem Maßstab über längere Zeiträume bereitzustellen. Typische Li-Ionen-Arrays sind nur für wenige Stunden gut. Flow-Batterien können bis zu zehn Stunden und mehr arbeiten.
Flow-Batterie-Innovatoren haben sich auf das Metall Vanadium (nicht Vibranium!) als wesentliches Element konzentriert. Andere Formeln zeichnen sich ab, da die Interessenvertreter beginnen, sich mehr auf Lieferkettenprobleme und Recycling- oder Wiederverwendungsmöglichkeiten am Ende der Lebensdauer zu konzentrieren.
Hier kommt CMBlu ins Spiel. Das Unternehmen hat seine Wurzeln in einem Forschungsprojekt aus dem Jahr 2011, aus dem es schließlich hervorgegangen ist Organische SolidFlow-Energiespeichertechnologie.
Die organische Seite bezieht sich auf die Verwendung von Molekülen auf Kohlenstoffbasis in Lösung anstelle von Vanadium oder anderen Metallen.
„Warum Kohlenstoff?“, fragt CMBlu.
„Ganz einfach“, antworten sie. „Bestimmte kohlenstoffbasierte Moleküle haben die intrinsische Fähigkeit, oxidiert und reduziert oder geladen und entladen zu werden. Sie sind das wesentliche Element in „Redox“-Reaktionen, die seit Milliarden von Jahren alle lebenden Zellen antreiben.“
„Die Natur hatte die Wahl, Metall- oder organische Moleküle zu verwenden, um Energie zu speichern und freizusetzen. Es hat sich für Bio entschieden. Wir auch“, fügen sie hinzu.
CMBlu weist auch darauf hin, dass seine organischen Materialien weltweit weit verbreitet und vollständig recycelbar sind.
Der Chinon-Plot verdichtet sich
Wenn Sie denken, dass dies etwas mit Chinonen zu tun hat, ist das eine gute Vermutung.
Flow-Battery-Forscher haben eine Klasse organischer Moleküle namens Chinone untersucht, die typischerweise aus Kohlenteer hergestellt werden. Sie kommen unter anderem auch in Pilzen und Bakterien vor.
Im Jahr 2021 veröffentlichten die National Institutes of Health eine Studie, in der festgestellt wurde, dass Chinone in letzter Zeit „viel industrielles Interesse auf sich gezogen haben, da sie aufgrund ihrer elektronenspendenden und -akzeptierenden Eigenschaften ausmachen gute Kandidaten als Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien.“
Die Studie stellte auch fest, dass „die Möglichkeit, Chinone durch Pilzzüchtung zu produzieren, große Aussichten hat, da Pilze oft in Bioreaktoren im industriellen Maßstab gezüchtet werden können, wodurch wertvolle Metaboliten auf billigen Substraten produziert werden.“
Eine Sonnenwelle kommt nach Wisconsin
Die Wahl von Wisconsin als Demonstrationsstandort für neue Energietechnologien erscheint auf den ersten Blick nicht ideal. Wisconsin hinkt in dem Maße, in dem Wind- und Solarenergie mit der Energiespeicherung verbunden sind, anderen Bundesstaaten hinterher.
Amtsinhaber in Wisconsin haben sich damals den Ruf erarbeitet, saubere Energie zu unterdrücken Scott Walker war Gouverneur. Das ist keine Überraschung angesichts des Einflusses fossiler Energieakteure auf die staatliche Politik.
Der Staat hat immer noch eine düstere Windbilanz. Ab 2021 nur noch das Energieamt gelistet 737 Megawatt installierte Windleistung landesweit. Im Vergleich dazu taktete das benachbarte Minnesota ein 4.578 Megawatt mit einem anderen installiert 340 in der Pipeline.
Wisconsin glänzt auch nicht besonders im Solarbereich, aber das scheint sich zu ändern.
Anfang dieser Woche, die Sonnen-Prärie-Stern Nachrichtenorganisation veröffentlichte einen ausführlichen Artikel von Reporter Mike Sunnucks unter der Überschrift „Wisconsins Welle der erneuerbaren Energien veranlasst einige Landwirte, Land für Felder mit Sonnenkollektoren zu pachten.”
Sunnucks nahm das geplante 300-Megawatt-Array Koshkonong Solar Energy Center Project unter etwa 30 Projekten in der Pipeline zur Kenntnis, die zusammen 1.000 neue Megawatt Solarenergie in das staatliche Stromnetz einbringen.
Wie Sunnucks feststellt, sind die Landwirte in Wisconsin zu starken Befürwortern der Solarentwicklung geworden, um sich eine stetige Quelle guter Einnahmen zu sichern. Solaranlagen können auch mit langfristigen landwirtschaftlichen Planungszielen kompatibel sein. Schließlich zahlt die Landwirtschaftspolitik des Bundes Landwirte schon jetzt dafür, dass sie Felder zeitweise stilllegen, damit der Boden ruhen und sich wieder aufbauen kann. Solaranlagen können am Ende ihrer Lebensdauer, typischerweise nach etwa 25 Jahren, dekonstruiert und entfernt werden.
Farmbasiertes Solardesign kann auch den Winkel der regenerativen Landwirtschaft vorantreiben, indem eine Monokultur durch einheimische Pflanzen, insbesondere bestäuberfreundliche Pflanzen, ersetzt wird. Das aufstrebende, aber schnell wachsende Feld der Agrivoltaik kommt hinzu, mit Möglichkeiten für die Beweidung und den Anbau von Pflanzen innerhalb einer Solaranlage.
Große neue Solarentwicklungen in ländlichen Gemeinden zu platzieren, ist kein einfacher Verkauf, und lokale Gegner haben sich Berichten zufolge mit Interessengruppen für fossile Energieträger vernetzt, um die Welle aufzuhalten. Die Allianz zwischen Solarentwicklern und landwirtschaftlichen Akteuren scheint jedoch an Fahrt zu gewinnen, und der Welleneffekt könnte neue Möglichkeiten für CMBlu und andere Energiespeicherinnovatoren schaffen.
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Foto (Screenshot): Innovative Flow-Batterie Energiespeichertechnologie Mit freundlicher Genehmigung von CMBlu.