Hi.
An anderer Stelle wurde folgende Frage gestellt.
Ich will mich hier zunächst mal nur kurz auf die wichtigsten Vor- und Nachteile beziehen, ev. ergänze ich später noch den einen oder anderen.
Erstmal ZAC im Vergleich mit Blei:
Es gibt vor allem zwei Vorteile:
- Hohe Energiedichte.
Bei Blei: ca. 40 bis 50 Wh/Kg. Bei ZAC: ca. 200 bis 500 Wh/Kg. Die Angaben in der Literatur sind hier etwas uneinheitlich und stark davon abhängig zu welchem Zeitpunkt die Werte veröffentlicht wurden. So wurden schon in den 90ern Dichten von gut 200 Wh/Kg erreicht und ich würde das als untere Grenze einschätzen, die relativ sicher erreicht werden kann. Die Entwicklung scheint hier aber stark im Fluss und noch nicht abgeschlossen zu sein, aktuelle Entwicklungen werden von Herstellern mit bis zu 500 Wh/Kg angegeben. Das theoretische Maximum liegt bei 1.3KWh/Kg, so das zumindest noch etwas Luft nach oben zu sein scheint, aber ob tatsächlich und wieviel genau wäre natürlich Spekulation.
Die hohe Energiedichte macht die Sache insbesondere für Elektromobilität interessant, für eine stationäre Anwendung wie saisonale Stromspeicherung ists nicht ganz so wichtig, aber natürlich dennoch nice to have.
- Ladezyklen.
Bei Blei: ca. 300 Voll-Zyklen bei ner einfachen Starterbatterie, bei Solarakkus mehr, vielleicht bis zu 1000, aber der Vorteil wird durch einen immens höheren Preis wieder zunichte gemacht. Unterm Strich sieht es jedenfalls so aus, dass wenn man die gesamte Menge an KWh, die über die gesamte Lebensdauer eingespeichert werden kann mit dem aktuellen Strompreis für eine KWh multipliziert, dann liegt die Summe in etwa der Größenordnung, die man auch für eine Batterie bezahlen müsste, d.h. für den Kaufpreis der Batterie könnte man sich stattdessen auch gleich die KWhs beim Stromkonzern kaufen.
Bei ZAC+: In der Anwendung als Brennstoffzelle ist die Anzahl der Ladezyklen quasi unbegrenzt, da die beteiligten Ingredenzien (Zink, KOH) immer wieder (und nahezu vollständig) regeneriert werden können. Der Regenerationsvorgang erfordert die Aufwendung von Energie und entspricht quasi dem aufladen eines Akkus.
Einzig verbleibender limitierender Faktor ist die Gasdiffusions-Kathode (=GDL, aus Kohlenstoff). Diese muss ev. von Zeit zu Zeit erneuert werden, wobei die Frage wie oft genau, vom jeweiligen Typ abhängt. Da käufliche GDLs ziemlich teuer sind, empfiehlt sich hier aber ohnehin eine Eigenentwicklung. Sobald man den Herstellungsprozess beherrscht dürfte der Preis vernachlässigbar sein, da die Grundmaterialien wie Kohlenstoff und PTFE nicht teuer sind.
Nachteil:
Wirkungsgrad. Bleiakkus haben ein Wirkungsgrad von ca. 85%. Bei ZAC ist er (zumindest mir) nicht genau bekannt bzw. gibts kaum Angaben zu i.d. Literatur, dürfte aber nach meiner Einschätzung deutlich drunter liegen, vielleicht bei 60% bis 65%. Sollte ein solcher Wert tatsächlich erreicht werden wäre ich damit zumindest schon mal ganz glücklich, da es meines Wissens nach keinen anderen Langzeit-Speicher (für große Strommengen) gibt, der diesen Wert auch nur annähernd erreicht. In der Umwandlung von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff hofft man diesen Wert langfristig zu erreichen aber bislang liegen modernste Versuchssysteme eher bei ca. 45% bis 50%. Aus meiner Sicht ist der geringere Wirkungsgrad quasi der Preis, den man für die Speicherung bezahlen muss, ohnedem gehts (bislang) noch nicht. Ich finde das auch nicht so gravierend, da ich natürlich erneuerbare Energien da reinspeichern möchte. Und wenn etwas eh umsonst ist, dann freu ich mich natürlich auch, wenns nur 65% vom theoretischen Optimum sind die ich geschenkt bekomme. Oder anders gesagt: Ich müsste einfach nur meine PV-Anlage um ein Drittel größer dimensionieren um den Wirkungsgradverlust auszugleichen.
ZAC+ im Vergleich mit NiFe:
In Bezug auf Wirkungsgrad und Ladezyklen siehts bei beiden Systemen ähnlich aus. Wobei der NiFe-Akku den Vorteil hätte, dass er als regulärer Akku daherkäme, demgegenüber die Ausführung der ZAC als Brennstoffzelle plus Recyclingsystem aufwendiger oder sagen wir mal komplexer wäre. In einer Anwendung als Tagesspeicher, wäre der NiFe-Akku damit so gesehen überlegen. Bei einer Anwendung als saisonaler Speicher kommt aber der Vorteil der Brennstoffzelle zum tragen, denn natürlich ist es einfacher 6000KWh Energie in Form von einem Kubikmeter Zinkpulver zu lagern, als sich da 6000 NiFe-Akkus hinzustellen, mal ganz abgesehen von der Selbstentladung bei letzterem.
Aber der wesentliche Hauptvorteil bei der ZAC gegenüber dem NiFe-Akku (und auch dem Blei-Akku) ist die wesentlich einfachere Möglichkeit der Herstellung, insbesondere mit einfacheren Mitteln:
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Der NiFe-Akku weist eine besondere Struktur auf (sog. Taschenplatten), die eines aufwendigeren industriellen Herstellungsprozesses bedarf.
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Beim NiFE-Akku muss man mit extrem giftigen Stoffen hantieren (Nickel(III)oxid-hydroxid)
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Die für ZAC benötigten Stoffe sind überall (für kleines Geld) erhältlich und ungiftig. OK, bis auf die Kalilauge damit sollte man natürlich schon etwas vorsichtig sein, aber selbst wenn man mal nen Spritzer davon auf die Hand bekommt kann man das einfach abspülen und es passiert nix weiter.
OK, soweit diese Kurz-Übersicht. Ich hoffe, die wichtigsten Aspekte sind dabei deutlich geworden.
Gruss,
Oliver
