In den vergangenen 20 Jahren hat sich der globale Stromverbrauch laut der US-Statistikbehörde Energy Information Administration nahezu verdoppelt. Und laut Daten der International Energy Association kommen knapp 80 % der weltweiten Energie aus Kohle, Öl und Gas. Diese fossilen Energiequellen sollen künftig erneuerbare Energien wie Photovoltaik ersetzen. Das Potenzial ist gross: Laut dem Bayerischen Landesamt für Umwelt liefert die Sonne der Erde in einer Stunde soviel Energie wie die Menschheit in einem Jahr verbraucht. Allerdings scheint die Sonne nur tagsüber. Zwar speichern wir die Energie aus Photovoltaikanlagen in den Batterien von Autos, Computern und Smartphones – Stromspeicher in grösseren Dimensionen sind jedoch noch nicht weit verbreitet. Steigt die Zahl der Photovoltaikanlagen, erhöht sich aber auch das Potenzial von Stromspeichern – und genau hier sieht Voltstorage-Gründer und Forbes Under 30 2018 für die DACH-Region Felix Kiefl mit seinem Team eine riesige Chance.

Das Münchner Start-up baut Akkus auf der Basis einer Technologie mit dem Namen Vanadium-Redox-Flow. Ihre Zielgruppe: Privathaushalte. Denn auf den Dächern privater Häuser finden sich mehr und mehr Solarpanels, wodurch stationäre Batterien immer beliebter werden. Laut dem Datenanbieter Statista soll bis 2024 mehr als doppelt so viel wie heute, 8,2 Milliarden US-$ weltweit, in Energiespeicher investiert werden. Der bisher gängigste Batterietyp, die Lithium-Ionen-Batterie, hat jedoch einige entscheidende Nachteile: Die Produktion der Akkus ist aufwändig, sie verlieren mit der Zeit an Kapazität und sind zudem leicht entflammbar. Mit der Vanadium-Redox-Flow-Technologie bietet Voltstorage eine Alternative, die ohne die genannten Probleme auskommt. Redox-Flow-Batterien verlieren selbst nach 10.000 Ladungen nicht an Kapazität, sind nicht brennbar und benötigen keine so seltenen Ressourcen wie Lithium-Ionen-Akkus. Jedoch benötigen sie aufgrund ihrer Bauweise viel Platz und können schon mal die Grösse eines Schiffscontainers oder einer kleinen Halle erreichen. Daher fanden sie bisher nur in der Industrie Anwendung.

Verkleinerungskur

Diese Industrietechnologie hat Voltstorage „verkleinert”, um sie in die Keller von Ein- und Mehrfamilienhäuser zu bringen – wobei die Entwicklung aber seine Zeit dauerte. Kiefl gründete Voltstorage im Jahr 2016 gemeinsam mit Michael Peither und Jakob Bitner. Die ersten Batterien verkaufte das Unternehmen jedoch erst Anfang dieses Jahres. Dazwischen liegt eine mehrjährige Prototypenphase, in der sich Kiefl und sein Team darauf konzentrierten, die Technologie tauglich für die Serienproduktion zu machen.[

Da die Entwicklung von Hardware in Deutschland laut Kiefl vergleichsweise teuer und langwierig ist, verbrachten die drei Gründer in der Anfangszeit des Unternehmens vier Monate in Shenzhen in China. Denn dank einer Finanzspritze des amerikanischen Investitionsfonds SOSV nahmen sie am Förderprogramm des Hax-Accelerators teil, einem Accelerator-Programm für Hardware-Start-ups in Shenzen und San Francisco. In China bauten sie in kürzester Zeit die ersten Prototypen ihrer Vanadium-Redox-Flow-Batterie. „Innerhalb von drei Monaten hielten wir die ersten Spritzguss-Teile in der Hand. So etwas ist in Deutschland schlichtweg nicht möglich“, erklärt Kiefl.

Die Forschungsarbeit hat sich ausgezahlt: Heute baut Voltstorage brusthohe, quaderförmige, weisse Stromspeicher, die ein bisschen an Kühlschränke erinnern. Mit einer Kapazität von 6,2 Kilowattstunden sammeln die Speicher knapp die Hälfte des Stroms, den eine vierköpfige Familie an einem Tag benötigt. Damit kann der eigene Verbrauch aus einer Photovoltaikanlage laut Voltstorage nahezu verdoppelt werden, was umweltfreundlicher und günstiger ist, als Strom aus dem Netz zu beziehen.

Ein Nebenprodukt als Brennstoff

Im Grunde ist eine Vanadium-Redox-Flow-Batterie keine klassische Batterie. Sie erinnert viel mehr an eine Brennstoffzelle – denn die Energie wird in einer Elektrolyt-Flüssigkeit gespeichert, in der im Fall von Voltstorage Vanadium-Ionen (ein Metall, das vor allem bei der Stahlproduktion in Form von Schlacke anfällt) gelöst sind. Wenn diese Flüssigkeit dann durch eine bestimmte Zelle gepumpt wird, wird chemische Energie in elektrische umgewandelt – oder umgekehrt. Als Energieträger dienen die Vanadium-Ionen. „Ein Grossteil unseres Vanadiums ist ein Nebenprodukt der Stahlindustrie“, sagt Kiefl. Teilweise wird Vanadium aber auch direkt abgebaut, wobei die grössten Reserven laut der US-amerikanischen Wissenschaftsbehörde US Geological Survey in China und Russland liegen.

Voltstorage
… wurde 2016 von Jakob Bitner, Michael Peither und Felix Kiefl (von li. nach re.) gegründet. Nach einer mehrjährigen Entwicklungsphase brachten Sie Anfang 2019 ihre erste Vanadium-Redox-Flow-Batterie auf den Markt.

Wegen der Flüssigkeit benötigen die Redox-Flow-Batterien aber auch Tanks – und das macht sie schwerer und unbeweglicher als Lithium-Ionen-Akkus. „Deshalb werden Laptops, Handys oder Autos wohl noch länger von den bisherigen Batterietypen mit Strom versorgt“, meint Kiefl. „Aber gerade bei stationären Stromspeichern, wo es nicht auf jedes Gramm ankommt, ist es sinnvoll, auf andere Ressourcen zurückzugreifen.“ Gefährlich sei die Elektrolyt-Flüssigkeit nicht, sie falle laut Kiefl in dieselbe Gefährdungsklasse wie Heizöl und liesse sich zu fast 100 % recyceln.

Häuser statt Strasse

Vor der Gründung von Voltstorage war Kiefl viel in der Autobranche tätig. Der Deutsche studierte Ingenieurwissenschaften an der Universität Bayreuth und Elektrotechnik an der Universität München, engagierte sich bei der Formula Student (einem Ingenieurwettbewerb für Studenten, im Zuge dessen sie mit selbstgebauten Rennwagen gegeneinander antreten) und arbeitete unter anderem beim Autozulieferer Continental sowie bei BMW. Im Zuge der Arbeit an den Elektrofahrzeugen merkte er, dass sich in der Automobiltechnik in naher Zukunft wohl nicht mehr viel bewegen lassen wird. „Die grossen Probleme von Elektroautos sind gelöst. Jetzt geht es hauptsächlich um Kostenoptimierung”, erklärt Kiefl.

Um tatsächlich etwas in der Welt zu bewegen, müsse man direkt bei der Energieversorgung ansetzen. „Ich habe festgestellt, wie wichtig Speicher für erneuerbare Energien sind. Denn allein mit aktuellen Technologien wie Lithium-Ionen-Akkus werden wir bald ein Ressourcenproblem bekommen.” Die Menge der weltweit gespeicherten Energie wird in den kommenden Jahren rapide ansteigen: Laut dem Beratungshaus EY beträgt die weltweite Speicherkapazität für Energie heuer knapp 21 Gigawattstunden, im Jahr 2024 sollen es 81 Gigawattstunden sein. Dass es deshalb neue Technologien braucht, ist auch den Investoren bewusst – bis 2030 sollen laut der Datenplattform Statista mindestens 18 % aller Investitionen in Energiespeicher in Deutschland in Redox-Flow-Batterien fliessen.

Wachstumspläne

Mittlerweile hat sich Voltstorage vom damaligen Gründertrio zu einem Unternehmen mit insgesamt 29 Mitarbeitern entwickelt. Nachdem Kiefl und sein Team Anfang des Jahres mit der Serienproduktion ihrer Batterien begonnen haben, haben sie bisher gut 100 Batterien in Deutschland, Österreich und der Schweiz verkauft. Bis 2020 sollen die Produktions- und Verkaufszahlen weiter steigen. Als Start-up hat Voltstorage jedoch nicht die Kapazität, um die Batterien selbst auszuliefern – das übernehmen Zwischenhändler wie Elektroinstallationsbetriebe oder Fertighaus-Unternehmen. Endkunden bezahlen für eine Voltstorage-Batterie je nach Händler durchschnittlich 8.000 €. Vergleichbare Lithium-Ionen-Akkus kosten ähnlich viel. Konkrete Umsatzzahlen will Kiefl keine nennen, der bisherige Jahresumsatz liege jedoch im Bereich von 300.000 bis 500.000 €.

Mittel- bis langfristig soll Voltstorage der führende Anbieter für seriengefertigte Redox-Flow-Batterien werden, meint Kiefl. Dafür sollen neben Vanadium künftig auch noch andere Ausgangsmaterialien zur Anwendung kommen. Welche genau das sein werden, ist allerdings noch unklar. Ebenso seien grössere Speichersysteme mit einer Kapazität zwischen 50 und 100 Kilowattstunden in Entwicklung. Vorerst liegt all das aber noch in der Zukunft. Erst einmal geht es Kiefl darum, die Batterie auf dem Markt der Privathaushalte bekannt zu machen – wobei er auch mit ein wenig mehr Konkurrenz kein Problem hätte. „Wenn noch ein oder zwei weitere Hersteller auf den Markt kommen, würde das den Ruf von Vanadium-Redox-Flow-Batterien bei den Kunden stärken“, erklärt er.

Ein Europa für Batterien

Nicht nur für Haushalte, sondern auch für ganze Länder und Kontinente seien Stromspeicher ein wichtiges Thema, so Kiefl. Denn derzeit sind europäische Batteriehersteller wie Northvolt oder Saft von asiatischen Zulieferern abhängig und die grossen Produzenten wie ­Panasonic, CATL, LG Chem, Samsung, BYD oder SKI sitzen ohnehin alle im Osten. Redox-Flow-Akkus auf Vanadiumbasis würden der europäischen Batterieindustrie neue Chancen eröffnen: Sie lassen sich nämlich relativ einfach lokal produzieren.

Neue Stromspeicher-Typen seien auch essentiell, um die weltweiten CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren. „Ich bin überzeugt, dass wir in Europa unseren Strom zu mehr als 90 % aus erneuerbaren Energien beziehen könnten”, so Kiefl. „Dafür braucht es aber den nötigen politischen Durchsetzungswillen und Speichertechnologien.“ Um ganze Städte unabhängig von Kohle- oder Atomstrom zu machen, müsse man ebenso in grosse zentrale Stromspeicher investieren. Mit seinen Vanadium-Redox-Flow-Batterien geht Kiefl einen ersten Schritt in Richtung einer solchen Zukunft – einer Zukunft mit einer nachhaltigeren Energieproduktion und geringerer Umweltbelastung.

Text: David Hanny

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