Fortschritte in der Speichertechnologie von elektrischer Energie

(Foto: samfabersf-pixabay.com)

Durch die Energiewende, die aus Gründen des Umwelt- und Klimaschutzes sowie wegen der Endlichkeit der fossilen Energieträger einen Umstieg von grundlastfähigen, konventionellen Kraftwerken hin zu mehrheitlich fluktuierenden erneuerbaren Energien vorsieht, wird sich langfristig weltweit ein zusätzlicher Bedarf an dezentralen Speichern für  elektrische Energie ergeben. Beim aktuellen Stand der Energiewende in Deutschland zeigt sich der Bedarf an Kurzzeitspeichern – das heißt Batterien und Akkumulatoren – vor allem bei Hauseigentümern mit eigener Stromerzeugung durch Photovoltaik und bei der Elektromobilität.

Am 21. August 2017 meldeten australische Wissenschaftler der University of Sydney zwei entscheidende Fortschritte in der Technologie von Kurzzeitspeichern von elektrischer Energie. Um die beiden Fortschritte kompetent bewerten zu können, ist es hilfreich, zunächst den Stand der Technik auf diesem Sektor darzustellen. Er wird im Wesentlichen
repräsentiert durch zwei Kurzzeitspeichertypen:

  • den – wie alle Akkumulatoren wieder aufladbaren – Lithium-Ionen-Akkumulator
  • die – wie alle Batterien nicht wieder aufladbare – Zink-Luft-Batterie

Lithium-Ionen-Akkumulatoren weisen im Vergleich zu anderen Typen von Akkumulatoren
die höchste Energiedichte [ = Energie / Volumen] und die höchste spezifische Energie [ = Energie / Masse] auf. Sie zeigen außerdem nur einen kleinen Memory-Effekt, das heißt, sie können ohne merklichen Kapazitätsverlust sehr oft wieder aufgeladen werden. Sie erfordern jedoch eine komplizierte, anwendungsspezifisch optimierte elektronische Schutzschaltung, da sie sehr empfindlich sowohl auf Tiefentladung als auch auf Überladung reagieren. Für die dazu notwendigen elektronischen Bauteile sind sowohl umweltbelastende als auch seltene und damit teure Rohstoffe erforderlich.

Zink-Luft-Batterien – wissenschaftlich korrekt Zink-Sauerstoff-Batterien – sind in ihrer derzeitigen Version erst seit 2009 verfügbar. Sie haben zwar auch eine sehr hohe Energiedichte und eine sehr hohe spezifische Energie, können aber in dieser Hinsicht nicht mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren konkurrieren. Außerdem sind sie nur als Batterien und nicht als Akkumulatoren lieferbar. Sie sind allerdings sehr viel umweltschonender, bedürfen keiner elektronischen Schutzschaltung und sind daher billiger als Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Zink ist auf der Erde ein relativ häufiges Element. Wenn man die Elemente nach Häufigkeit ordnet, steht es an 24. Stelle. Es ist damit häufiger als Kupfer, Blei und Lithium.

Dieser Stand der Technik ist nun durch den neuesten Stand der Wissenschaft völlig überholt:

  • Es gibt jetzt einen Prototyp für Zink-Luft-Akkumulatoren.
  • Dieser Prototyp hat eine bis zu fünf Mal höhere Energiedichte als kommerziell
    verfügbare Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
  • Er hat die gleichen Vorteile wie die kommerziell verfügbaren Zink-Luft-Batterien.

Bis zur Marktreife des Prototyps für Zink-Luft-Akkumulatoren werden noch etwa zwei Jahre vergehen. Derzeit schafft der neue Prototyp 60 Ladezyklen in 120 Stunden und verliert dabei zehn Prozent seiner Kapazität. Dieser Memory-Effekt soll in den nächsten Monaten durch weitere Optimierungen des Prototyps etwa um den Faktor 25 verkleinert werden.

Weitere Infos gibt es hier:

Verwandte Artikel

Kommentar verfassen

Artikel kommentieren


* Pflichtfeld