Flüssige Batterie speichert Erneuerbare Energien

US-Forscher haben eine komplett flüssige Batterie entwickelt. (Foto: Massachusetts Institute of Technology)

Die Möglichkeit Energie zu speichern, ist eine der größten Hürden für alternative Energiequellen. Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben jetzt ein Modell entwickelt, mit der Ökostrom endlich gegen die traditionelle Energiegewinnung konkurrieren kann, berichtet rsc.org.

Ziel des Projekts am MIT war laut Professor Donald Sadoway, dass es möglich wird, erneuerbare Energien problemlos an das Stromnetzwerk anzuschließen. Die schwächste Stelle in dieser Kette waren bislang die Verbindungen zwischen Energiespeicher und alternativer Energiequelle. Denn Stromlieferanten wie Wind und Sonne leiden unter großen Schwankungen.

Wind ändert sich schnell im Laufe eines Tages, wobei er dafür meist ein gewisses Minimum erreicht – vorausgesetzt das Windrad steht an einer günstigen Stelle. Solarenergie kann nur tagsüber gewonnen werden. Hier schwankt die gelieferte Energie immer zwischen Tag und Nacht. Aber auch Wolken haben Einfluss auf die produzierte Strommenge. Die Schwankungen erschweren den Anschluss ans Stromnetz, weil die Verbraucher konstant Strom benötigen.

Mit den neuen Batteriemodellen soll diese Schwachstelle im System ausradiert werden. Schlüssel zum Erfolg sind dabei die komplett flüssigen Batterien, mit deren Hilfe es deutlich leichter ist, schwankende Energie über einen längeren Zeitraum zu speichern.

Für den Hausgebrauch ist es dennoch nichts, weil die Betriebstemperatur einer solchen Batterie derzeit bei rund 700 Grad  liegt. Die neue Entwicklung macht es möglich den Betrieb bereits bei 450-500 Grad zu gewährleisten: perfekt als betriebliche Innovation.

Aktuell besteht bei den Batterien eine Elektrode aus Magnesium, die andere aus Antimon und dazwischen befindet sich geschmolzenes Salz als Elektrolyt. Die neue Technik verwendet andere Materialien für die Elektroden. Dabei wurde Magnesium durch Lithium ersetzt, und Antimon wurde jetzt Blei beigemischt. Dadurch sind niedrigere Temperaturen für den Betrieb machbar.

Sogar für die Wissenschaftler war die Mischung aus Antimon und Blei eine Überraschung. Sie hatten damit gerechnet, das die elektrische Spannung durch die Beigabe von Blei sinken wird. Als positiver Effekt sollte Blei dafür einen niedrigeren Schmelzpunkt erzeugen. Doch das Ergebnis war ein Schmelzpunkt in der Mitte beider Materialien und dazu eine unveränderte Spannung.

Professor Sadoway ist von dem Resultat beeindruckt:

„Wir hatten gehofft, dass die Eigenschaften der beiden Metalle nicht linear sind und sie haben es bewiesen – aber jenseits unserer Vorstellungskraft. Es gab keinen Abfall bei der elektrischen Spannung. Das hat uns verblüfft.“

Eine niedrigere Betriebstemperatur bei gleicher Spannung ist ein sensationeller Erfolg. Weil das neue System 200 Grad kühler arbeitet als das alte, gehen die Forscher davon aus, dass die Batterie länger haltbar und günstiger herzustellen sein wird. Erste Tests besagen, dass die Batterie selbst nach zehn Jahren mit täglichen Ladungen und Entladungen immer noch 85 Prozent Effizienz besitzen wird.

Das Team vom MIT will jetzt noch andere Metalle testen, um eventuell sogar die Kosten und Temperatur noch weiter senken zu können.

Aktuell läuft die elektrische Speicherung eher umständlich ab und funktioniert auch nur mit Wasser und einem Staubecken. Dabei wird überschüssige Energie verwendet, um Wasser bergauf zu pumpen und dort zu speichern. Mit solch einer Hydropumpe ist es zumindest aktuell möglich, schwankende Energiemengen und -bedarf auszugleichen. Das ist die einzige Methode, die weiter verbreitet ist. Dagegen könnte die Batterie vom MIT dasselbe Ergebnis liefern, nur wird dabei kein Wasser oder ein Stausee benötigt.

Insofern macht die Erfindung es jetzt erstmals möglich, stark schwankenden Ökostrom in das Stromnetz einzubauen. Mit Hilfe der Batterie erzeugt diese einen Puffer zwischen den herkömmlichen Energielieferanten und den erneuerbaren Energiequellen. Dadurch kann auch der Anteil an Ökostrom im Stromnetz erhöht werden und mehr saubere Energie produziert und vor allem auch konstant abgenommen werden.

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