Energiespeicher der Zukunft Akkus aus Schrott und Plaste

Ein wesentliches Hemmnis für Energie aus erneuerbaren Quellen ist das Speichermedium. Bisherige Akkus sind nicht effizient genug. Gleichzeitig verschlingt ihre Herstellung aber enorme Rohstoffmengen. Für beide Probleme könnte es bald eine Lösung geben, unter anderem aus Jena.

Die Anforderungen an den Akku der Zukunft sind nicht ohne: Er soll in der Herstellung günstig sein, nicht leicht brennbar, möglichst effizient und außerdem umweltfreundlich. Zahlreiche Institute und Unternehmen forschen derzeit an einer Lösung für das Problem. Eine Forschergruppe der ETH Zürich hat jetzt einen Akku entwickelt, der diesen Ansprüchen ziemlich nahe kommt.

Der Recycel-Energiespeicher

Den Wissenschaftlern der ETH Zürich ist es gelungen, einen effizienten und rohstoffsparenden Akku zu entwickeln. Der Anspruch: Nur häufig vorkommende Rohstoffe wie Aluminium oder Magnesium zu verwenden. Diese Materialien sorgen laut dem Labor der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) für eine besonders hohe Sicherheit der Energiespeicher.

Für diesen Akku mussten die Forscher eine Elektrolytflüssigkeit entwickeln, die selbst bei Raumtemperatur flüssig bleibt. In dieser "kühlen Schmelze" wandern Ionen zwischen Kathode und Anode hin und her. Die Elektroden bestehen aus Aluminium und Graphitflocken, die bei der Herstellung von Stahl als Abfallprodukt anfallen. Sie eignen sich besonders gut, weil bei diesem Abfall-Graphit die Bruchkanten offen liegen. Die Metall-Chlorid-Ionen können so leichter in die Struktur hineinschlüpfen. Experimente des Empa-Labors wiesen darauf hin, dass dieser Akku sehr langlebig ist.

Die Aluminiumchlorid-Graphit-Batterie könnte bei einem täglichen Einsatz in einem Haus jahrzehntelang halten.

Kostiantyn Kravchyk, ETH Zürich

Jeaner Plaste-Akkus

Auch in Jena wird an zukunftsträchtigen Energiespeichern geforscht. Das Besondere am Jenaer Modell ist, dass hier überhaupt keine Metalle verwendet werden, um Strom zu speichern. Das Unternehmen Jenabatteries, eine Ausgründung der Uni Jena, setzt auf Polymere als Stromspeicher. Diese Polymere sind im Grunde nichts anderes als Plaste. Der Herstellungsaufwand ist verglichen mit metallhaltigen Batterien geringer.

Um Metalle zu gewinnen, ist ein sehr großer Energieaufwand nötig, also ein sehr großer CO2-Footprint. Die Polymere können mit wesentlich weniger Energieaufwand genutzt werden und sie können am Ende sogar nochmal recycelt werden.

Dr. Ulrich S. Schubert, Friedrich-Schiller-Universität Jena

Die Plaste-Moleküle müssen allerdings erst verändert werden, damit sie Strom speichern können. Sie werden in Salzwasser gelöst. Die Batterie funktioniert nach dem Redox-Flow-Prinzip. Zwei Flüssigkeiten in zwei Tanks speichern den Strom. Beim Laden nehmen die Ionen in einer Flüssigkeit Elektronen auf, in der anderen werden Elektronen abgegeben. Soll die Batterie Strom liefern, läuft die Reaktion umgekehrt. Solche Speichertanks könnten in Zukunft beispielsweise neben Windparks stehen. Redox-Flow-Batterien sollen vor allem für längerfristige Speicherung sinnvoll sein. Die Speicherkapazität kann einfach über Vergrößerung der Tanks erhöht werden.

Technologien für die Zukunft

Derzeit verwendete Akkus sind vor allem Lithium-Ionen-Batterien. Sie haben viele Vorteile, wie etwa eine hohe spezifische Energiedichte. Vor allem für die Energiewende werden aber immer mehr und immer effizientere Akkus notwendig. Sie werden bei Elektroautos, aber auch bei Wind- und Solarparks gebraucht. Lithium-Ionen-Batterien sind relativ teuer in der Herstellung. Darüber hinaus braucht man zu ihrer Herstellung den Rohstoff Kobalt, der vor allem im politisch instabilen Kongo vorkommt. Welche Speichertechnologie der Akku der Zukunft haben wird, bleibt abzuwarten. Elektromobilitätspionier Tesla setzt weiter auf Lithium-Ionen-Batterien und lässt sie massenweise in sogenannten Gigafactories produzieren.

Über dieses Thema berichtet MDR AKTUELL auch im : Radio| 14.03.2017 | 05:51 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 02. November 2017, 15:00 Uhr