Sachverhalt:
A.
A.a. X._ tötete am 9. November 2001 seine frühere Freundin A._, indem er sie in den Würgegriff nahm und ihr mit einem Messer in die Herzgegend stach. Gegenüber deren Freundin B._ setzte er einen Pfefferspray ein, weil sie A._ zu Hilfe kommen wollte. Hintergrund der Tat war, dass der zum Tatzeitpunkt 19-jährige X._ das von der 17-jährigen A._ gewünschte Ende ihrer Beziehung nicht akzeptieren wollte und immer wieder versuchte, sie zu kontaktieren. Schliesslich drohte er ihr, dass sie nicht mehr lange leben werde. Am 6. November 2001 erwarb er ein Messer mit einer Klingenlänge von 20 cm in der Absicht, sie und anschliessend sich selbst zu töten. Das Strafgericht des Kantons Basel-Landschaft sprach X._ mit Urteil vom 5. Juni 2003 des Mordes, der einfachen Körperverletzung sowie der mehrfachen, teilweise versuchten Nötigung schuldig und wies ihn in eine Arbeitserziehungsanstalt ein.
A.b. Im Frühjahr 2005 lernte X._ C._ via SMS-Chat kennen und traf sich mit ihr mehrmals in Zürich im Rahmen des von der Arbeitserziehungsanstalt gewährten Ausgangs. Nach einiger Zeit gingen sie eine Liebesbeziehung ein. Im April 2005 informierte er sie über die Tötung im Jahr 2001, worauf sie die Beziehung beenden wollte. In der Folge rief er sie teils pausenlos an und schickte ihr SMS. Zudem beschimpfte er sie wiederholt und drohte ihr u.a., er werde vorbeikommen und dann werde eine Katastrophe geschehen. Das Obergericht des Kantons Zürich sprach X._ hierfür mit Urteil vom 2. Oktober 2006 der mehrfachen versuchten Nötigung schuldig und bestrafte ihn mit einer Freiheitsstrafe von 16 Monaten. Es ordnete zudem eine stationäre Behandlung an, wobei es den Vollzug der Freiheitsstrafe zugunsten der Massnahme aufschob.
A.c. Das Strafgericht des Kantons Basel-Landschaft hob mit Urteil vom 22. Februar 2007 im Rahmen eines Nachverfahrens die am 5. Juni 2003 angeordnete Arbeitserziehungsmassnahme auf und verurteilte X._ zu einer Zuchthausstrafe von acht Jahren. Es ordnete ebenfalls eine stationäre therapeutische Massnahme an und schob den Strafvollzug zugunsten der Massnahme auf.
A.d. Das Bezirksgericht Zürich verlängerte die vom Obergericht des Kantons Zürich am 2. Oktober 2006 angeordnete Massnahme mit Beschluss vom 6. November 2012 um fünf Jahre.
B.
Die Bewährungs- und Vollzugsdienste des Amtes für Justizvollzug des Kantons Zürich beantragten am 16. August 2016 beim Bezirksgericht Zürich die erneute Verlängerung der stationären therapeutischen Massnahme. Mit Beschluss vom 2. Februar 2018 verlängerte das Bezirksgericht Zürich die Massnahme um weitere fünf Jahre. Die von X._ dagegen erhobene Beschwerde wies das Obergericht des Kantons Zürich am 10. August 2018 ab.
C.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, der Beschluss vom 10. August 2018 sei aufzuheben, die stationäre therapeutische Massnahme sei nicht zu verlängern und es sei eine ambulante therapeutische Massnahme gemäss <ref-law> anzuordnen. Eventualiter sei die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. X._ ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
1.1. Der Beschwerdeführer rügt, die Voraussetzungen für eine erneute Verlängerung der stationären therapeutischen Massnahme seien nicht erfüllt. Die Vorinstanz stelle den Sachverhalt bezüglich seiner Bereitschaft, die Medikamente ausreichend und angepasst einzunehmen, willkürlich sowie in Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo" fest. Der Gutachter gehe von einem geringen Rückfallrisiko aus und davon, dass sich eine wirksame medikamentöse Therapie etabliert habe. Es lägen keine Hinweise vor, dass er sich im Rahmen einer ambulanten therapeutischen Massnahme nicht medikamentencompliant verhalten würde. Auch vor dem Hintergrund der ausgefällten Freiheitsstrafen von 16 Monaten und acht Jahren sei mit Rücksicht auf den Grundsatz der Verhältnismässigkeit eine ambulante therapeutische Massnahme gemäss <ref-law> angezeigt.
1.2.
1.2.1. Der mit der stationären Behandlung verbundene Freiheitsentzug beträgt in der Regel höchstens fünf Jahre (<ref-law>). Sind die Voraussetzungen für die bedingte Entlassung nach fünf Jahren noch nicht gegeben und ist zu erwarten, durch die Fortführung der Massnahme lasse sich der Gefahr weiterer mit der psychischen Störung des Täters in Zusammenhang stehender Verbrechen und Vergehen begegnen, so kann das Gericht auf Antrag der Vollzugsbehörde die Verlängerung der Massnahme um jeweils höchstens fünf Jahre anordnen (<ref-law>).
1.2.2. Die Verlängerung einer Massnahme nach <ref-law> bedingt somit, dass die Voraussetzungen für eine bedingte Entlassung noch nicht erfüllt sind (<ref-ruling> E. 2.2.1 S. 142). Die bedingte Entlassung des Täters aus dem stationären Vollzug der Massnahme hat gemäss <ref-law> zu erfolgen, sobald sein Zustand es rechtfertigt, dass ihm Gelegenheit gegeben wird, sich in der Freiheit zu bewähren. Voraussetzung für die bedingte Entlassung ist eine günstige Prognose (<ref-ruling> E. 1.2 S. 202 f.; Urteil 6B_643/2018 vom 5. September 2018 E. 1.2.1). Eine Verlängerung der Massnahme darf zudem nur erfolgen, wenn dadurch der fortbestehenden Gefahr begegnet werden kann (vgl. <ref-law>), d.h. die Weiterführung der Massnahme notwendig und geeignet ist, um die psychische Störung des Täters im Hinblick auf die Verbesserung der Legalprognose zu behandeln (<ref-ruling> E. 2.3.2 S. 143). Die Dauer einer stationären therapeutischen Behandlung von psychischen Störungen gemäss <ref-law> hängt demnach vom Behandlungsbedürfnis des Massnahmeunterworfenen und den Erfolgsaussichten der Massnahme ab (Urteil 6B_691/2018 vom 19. Dezember 2018 E. 2.3.3 mit Hinweisen, zur Publ. vorgesehen).
1.2.3. Die stationäre therapeutische Massnahme muss auch verhältnismässig sein (Art. 36 Abs. 2 und 3 BV; <ref-law>). Das Verhältnismässigkeitsprinzip verlangt neben der Eignung der Massnahme zur Verbesserung der Legalprognose und dem Fehlen milderer Massnahme für die Erreichung des angestrebten Erfolgs, dass zwischen dem Eingriff und dem angestrebten Zweck eine vernünftige Relation besteht (<ref-ruling> E. 5.4 S. 112; <ref-ruling> E. 1.2 S. 203; Urteil 6B_835/2017 vom 22. März 2018 E. 5.2.2, nicht Publ. in: <ref-ruling>). Der Grundsatz der Verhältnismässigkeit gilt sowohl bei der Anordnung von Massnahmen als auch bei den Folgeentscheidungen (<ref-ruling> E. 5.4 S. 112 mit Hinweisen). Im Rahmen der Verhältnismässigkeit ist auch der Dauer des bereits erfolgten Freiheitsentzugs Rechnung zu tragen. Bei langandauernder Unterbringung gewinnt der Freiheitsanspruch des Eingewiesenen zunehmend an Gewicht (<ref-ruling> E. 1.2 S. 203; Urteile 6B_643/2018 vom 5. September 2018 E. 1.2.2; 6B_109/2013 vom 19. Juli 2013 E. 4.4.2). Erreicht die Gefährlichkeit allerdings einen Grad, der im Falle einer Unbehandelbarkeit eine Verwahrung rechtfertigen könnte, ist das Kriterium der Dauer des Freiheitsentzugs von beschränkter Tragweite (<ref-ruling> E. 1.2 S. 203).
1.3. Die Feststellung des Sachverhalts kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie willkürlich im Sinne von <ref-law> ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 1 BGG; <ref-ruling> E. 1.1 S. 503, 241 E. 2.3.1 S. 244). Für die Geltendmachung von Willkür gelten erhöhte Begründungsanforderungen (<ref-law>; <ref-ruling> E. 4.1 S. 52 f.; <ref-ruling> E. 1.1 S. 503).
Bei der Beurteilung der Legalprognose geht es um eine Tatfrage (Urteil 6B_232/2011 vom 17. November 2011 E. 3.1.3). Das Gericht stützt sich beim Entscheid über Art und Wahrscheinlichkeit weiterer möglicher Straftaten auf eine sachverständige Begutachtung (<ref-law>). Es würdigt Gutachten grundsätzlich frei. In Fachfragen darf es davon indessen nicht ohne triftige Gründe abweichen, und Abweichungen müssen begründet werden (<ref-ruling> E. 2.1.3 S. 53; <ref-ruling> E. 6.1 S. 372 f.). Der Grundsatz "in dubio pro reo" kommt bei der Prognoseentscheidung nicht zum Tragen (<ref-ruling> E. 1.2 S. 203 mit Hinweis). Das Vorherzusagende (Rückfall, Straffreiheit) kann naturgemäss nicht zweifelsfrei feststehen, da eine hundertprozentige Wahrscheinlichkeit des künftigen Eintritts ungewisser Ereignisse ausgeschlossen ist. Verbleibende Zweifel wirken nicht zugunsten des Täters (Urteil 6B_424/2011 vom 12. September 2011 E. 4).
1.4. Die Vorinstanz stellt auf das Gutachten vom 16. Juni 2017, den Verlaufsbericht vom 24. April 2018 sowie die mündlichen Ergänzungen des Gutachters vom 10. Juli 2018 ab. Der Beschwerdeführer leidet gemäss dem Gutachten vom 16. Juni 2017 primär unter einer Erkrankung aus dem schizophrenen Formenkreis. Das Gutachten erwähnt zudem, beim Beschwerdeführer sei der diagnostische Prozess problembehaftet gewesen. Daneben habe sich aufgrund von Nebenwirkungen, Absetzungswünschen des Beschwerdeführers, unregelmässiger Einnahme und der kaschierenden Haltung des Beschwerdeführers in Bezug auf psychotische Symptome auch die medikamentöse Einstellung als beschwerlich erwiesen. Dieser habe sich seit dem zweiten Delikt im Frühjahr 2005 durchgängig in hochstrukturiertem Umfeld bewegt und aufgrund wiederholter Exazerbationen keine Lockerungen erfahren (angefochtener Entscheid S. 5 ff.).
Aus dem Verlaufsbericht vom 24. April 2018 geht hervor, dass der Beschwerdeführer am 12. März 2015 in die Sicherheitsabteilung des Zentrums für stationäre forensische Therapie der psychiatrischen Universitätsklinik Zürich aufgenommen wurde. Nach initial schwierigem Verlauf hätten dort im Verlauf des Jahres zunehmend Fortschritte in der Therapie erzielt werden können. Aufgrund dieser Fortschritte habe der Beschwerdeführer im November 2017 von der Sicherheitsabteilung auf die geschlossene Station yy._ wechseln können. Am 27. März 2018 sei wegen einer Überforderung mit psychopathologischer Verschlechterung jedoch eine Rückverlegung auf die Sicherheitsabteilung zur Krisenintervention notwendig gewesen. Ziel der Rückverlegung sei es gewesen, die psychopathologischen Auffälligkeiten mittels neuerlicher Optimierung der Medikation sowie unter Stressreduktion zu verbessern. Diesbezüglich hätten seit der Rückverlegung noch kaum Fortschritte erzielt werden können. Die Verbesserung der Psychopathologie sei Voraussetzung für eine neuerliche Versetzung auf die Station yy._ (Akten Vorinstanz, Urk. 14, Verlaufsbericht vom 24. April 2018; angefochtener Entscheid E. 4 S. 12 f.).
Anlässlich der mündlichen Verhandlung vor der Vorinstanz bestätigte der Gutachter sein Gutachten vom 16. Juni 2017 und namentlich die darin erwähnte Notwendigkeit, bei der zunehmend freiheitlicheren Lebensführung vorsichtig und kleinschrittig vorzugehen und die Lage sorgfältig zu beobachten. Im Falle einer Entlassung aus dem stationären Vollzug der Massnahme in ein selbstständiges Leben in Verbindung mit einer ambulanten Massnahme sei kurz- bis mittelfristig zu erwarten, dass der Beschwerdeführer, der eine ziemlich brüchige Krankheitseinsicht habe, die Medikation wegen deren Nebenwirkungen reduzieren, wenn nicht sogar absetzen werde. Im Falle einer Reduktion oder Absetzung der Medikation seien Schwierigkeiten des Beschwerdeführers mit Personen zu erwarten, die mit ihm in engem Kontakt stünden, zu denen eine emotionale Beziehung bestehe oder mit welchen er Kontakt suche. Diese Schwierigkeiten würden letztlich über bedrohliches Verhalten und verbale Aggressivität zu Gewalttaten führen. Es bestehe ein so hohes Risiko einer Fehlentwicklung, die zu Gewalthandlungen führen könne, dass er als Gutachter im Moment von einer ambulanten Behandlung des Beschwerdeführers Abstand nehmen würde. Wenn es gelänge, mit dem Beschwerdeführer ein tragfähiges Bündnis bezüglich der Behandlung einzugehen, sei in einem Zeitraum von drei bis fünf Jahren der Punkt erreichbar, an welchem man diesen eventuell sogar schon beurlauben oder ihm einen Langzeiturlaub gewähren und solche Schritte in Richtung sozialer Reintegration gehen könne. Hierfür müsse der Beschwerdeführer jedoch bereit sein, mit dem Behandlungsteam zu kooperieren und mit dem Aktionsradius verlässlich umzugehen. Im Moment sei er immer noch überfordert (Akten Vorinstanz, Urk. 1, Verhandlungsprotokoll vom 10. Juli 2018 S. 10 ff.; angefochtener Entscheid S. 13 f. und 17).
1.5. Im angefochtenen Entscheid zu beurteilen war der Antrag des Amtes für Justizvollzug des Kantons Zürich vom 16. August 2016 um eine zweite Verlängerung der stationären therapeutischen Massnahme um fünf Jahre für die Zeit vom 2. Oktober 2016 bis am 1. Oktober 2021 (vgl. Akten Bezirksgericht, Urk. 1, S. 2 und 7 des Verlängerungsantrags; siehe dazu auch Urteil 6B_691/2018 vom 19. Dezember 2018, zur Publ. vorgesehen; vgl. zum Übergangsrecht zudem Ziff. 2 Abs. 1 Schlussbestimmungen der Änderung des StGB vom 13. Dezember 2002). Für die Frage, ob es einer Verlängerung der Massnahme bedurfte, sind die Verhältnisse nach Ablauf der ersten Verlängerung der Massnahme am 1. Oktober 2016 entscheidend (vgl. Urteil 6B_691/2018 vom 19. Dezember 2018 E. 2.8.1 und 2.9.1, zur Publ. vorgesehen). Der Beschwerdeführer befand sich damals auf der Sicherheitsabteilung des Zentrums für stationäre forensische Therapie der psychiatrischen Universitätsklinik Zürich, wobei aus dem Verlaufsbericht vom 24. April 2018 hervorgeht, dass dort erst im Verlaufe des Jahres 2017 zunehmend Fortschritte in der Therapie erzielt werden konnten. Auch zuvor war er aufgrund wiederholter Exazerbationen offenbar stets in enger Betreuung. Eine weitere Verlängerung der Massnahme drängte sich daher auf.
1.6. Im Übrigen verfällt die Vorinstanz nicht in Willkür, wenn sie gestützt auf die gutachterlichen Ausführungen zur Überzeugung gelangt, dem Beschwerdeführer könne auch im Zeitpunkt ihres Entscheids keine günstige Legalprognose gestellt werden. Das im Gutachten angesprochene geringe Rückfallrisiko gilt gemäss den willkürfreien Erwägungen der Vorinstanz nur unter der Voraussetzung einer ausreichenden und angepassten Medikation. Der Gutachter riet anlässlich der mündlichen Verhandlung von einer bedingten Entlassung des Beschwerdeführers ab, da kurz- bis mittelfristig zu erwarten sei, dass dieser die Medikamente wegen der Nebenwirkungen und seiner ungenügenden Krankheitseinsicht reduzieren oder absetzen werde. Aus den Akten geht hervor, dass die Medikation beim Beschwerdeführer noch nicht ausreichend etabliert ist. Für den Fall einer Reduktion oder Absetzung der Medikamente ging der Gutachter von einer ernstzunehmenden Gefahr für weitere Gewaltdelikte aus, was der Beschwerdeführer nicht bestreitet. Der Beschwerdeführer setzt sich mit dem Gutachten vom 16. Juni 2017 nicht rechtsgenügend auseinander und übergeht die ergänzenden Ausführungen des Gutachters anlässlich der mündlichen Verhandlung vom 10. Juli 2018 gänzlich. Mit seinem pauschalen Vorbringen, er sei medikamentencompliant, vermag er keine Willkür zu begründen. Er verkennt zudem, dass der Grundsatz "in dubio pro reo" insoweit nicht zur Anwendung gelangt (oben E. 1.3).
1.7. Die Verlängerung der Massnahme ist - angesichts der verübten Straftaten (darunter der Mord an A._) und der vom Beschwerdeführer ausgehenden Gefahr für weitere Gewaltdelikte - auch mit dem Verhältnismässigkeitsprinzip vereinbar. Von der Weiterführung der Massnahme und der erforderlichen schrittweisen Öffnung ist eine Verbesserung der Legalprognose zu erwarten. Bei der Prüfung der Verhältnismässigkeit der Weiterführung einer freiheitsentziehenden Massnahme ist auch die Schwere der verübten bzw. zu erwartenden Straftaten sowie die Dauer des bereits erfolgten Freiheitsentzugs zu berücksichtigen (oben E. 1.2.3). Nicht entscheidend ist in dieser Hinsicht jedoch die Dauer der verhängten Freiheitsstrafe, die gerade bei einer aufgrund einer schweren psychischen Störung verminderten Schuldfähigkeit - was Anlass zu einer Massnahme geben kann - tiefer ausfällt (Urteil 6B_1070/2016 vom 23. Mai 2017 E. 2.4). Dass die stationäre therapeutische Massnahme die Dauer der verhängten Freiheitsstrafen von 16 Monaten und acht Jahren mittlerweilen übersteigt, steht der Verhältnismässigkeit nicht entgegen.
1.8. Die von der Vorinstanz angeordnete Verlängerung der stationären therapeutischen Massnahme um weitere fünf Jahre verstösst nicht gegen Bundesrecht.
2.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>). Sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist abzuweisen, weil die Beschwerde von vornherein aussichtslos war. Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist mit herabgesetzten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 1'200.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 21. Januar 2019
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld