Von Julian Korb
In vielen europäischen Ländern hat der Zubau von Speichern an Fahrt aufgenommen – auch in Deutschland. Geht es um Stromspeicher, dominiert derzeit vor allem eine Technologie: Lithium-Ionen-Batterien. Egal, ob Heimspeicher, Gewerbe- und Industriespeicher oder Großbatterien – Alternativen gibt es kaum.
Das zeigt auch ein Blick auf die Speicher-Karte der Europäischen Kommission: Von knapp 2400 bereits installierten oder angekündigten Speicherprojekten entfallen rund 1950 auf Lithium-Ionen-Akkus. Demgegenüber ist lediglich eine Eisen-Luft-Batterie angekündigt, und zwar im irischen Ulster. Doch das könnte sich ändern.
Erstes Großprojekt bei Eisen-Luft-Batterie
Denn bei der Eisen-Luft-Batterie gibt es Bewegung. So plant das junge US-Unternehmen Form Energy aus Massachusetts nun erstmals einen solchen Speicher im Großformat. Ursprünglich kündigte das Unternehmen sogar eine Kapazität von 8500 Megawattstunden (MWh) an – offenbar zu viel für das Stromnetz vor Ort. In einem ersten Schritt soll die Batterie immerhin über eine Kapazität von 150 MWh verfügen und eine Leistung von 1,5 Megawatt (MW) in einem Zeitraum von bis zu 100 Stunden abrufen können.
An der niederländischen Technischen Universität Delft testet zudem das Start-up Ore Energy den ersten betriebsbereiten Eisen-Luft-Batteriespeicher in der EU. Der Speicher soll derzeit noch eine Leistung von unter einem Megawatt haben, könnte aber später auf ein 4,2-MWh-System ausgebaut werden.
Beim Aufladen von Eisen-Luft-Batterien werden Eisenoxide mithilfe von Elektrizität in metallisches Eisen umgewandelt. Bei der Entladung reagiert das Eisen dann mit Sauerstoff und bildet Eisenoxid oder Rost, der dann Energie freisetzt. Verkürzt gesagt: Bei der Technologie wird Strom in rostendem Eisen eingespeichert.
Im Vergleich mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus sind Eisen-Luft-Akkus günstiger, weil Eisen als Element häufiger vorkommt. Sie sind außerdem nicht brennbar und daher sicherer. Nachteil ist bislang noch, dass Eisen-Luft-Batterien über deutlich weniger Lebenszyklen verfügen. Die Entladung der Batterie dauert zudem länger als bei der Lithium-Ionen-Technologie.
Fortschritte bei der Salzwasser-Batterie
Deutlich mehr Projekte gibt es bereits bei Natrium-Ionen-Akkus, allerdings vor allem in China. Einer aktuellen Studie der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) und der Universität Münster zufolge stehen Natrium-Ionen-Batterien an der Schwelle zur industriellen Massenproduktion.Natrium-Ionen-Batterien gelten als umweltfreundlich, jedoch häufig auch als leistungsschwach.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese pauschale Bewertung zu kurz greift", wird Studienautor Philipp Voß, wissenschaftlicher Mitarbeiter der FFB, in einer Pressemitteilung zitiert. Die Technologie sei vielfältiger als bislang angenommen. Demnach lasse sich der Rückstand zu Lithium-Ionen-Batterien mit gezielten Materialoptimierungen aufholen. Vor allem bei der Energiedichte gibt es offenbar noch Optimierungsbedarf. Auch sind Natrium-Ionen-Batterien noch deutlich schwerer.
Schon jetzt drängt die Technologie laut den Forschern jedoch auf den Batteriemarkt und mehrere Unternehmen verfolgten Pläne für eine Produktion im Gigafactory-Maßstab. Das hätte auch geopolitische Vorteile, etwa, um weniger von Ländern wie China abhängig zu sein.
Alternativen bereits erprobt
Neben Lithium-Ionen-Batterien sind in der EU aber auch bereits andere Speicher-Technologien erprobt. So sind in Deutschland zwei Natrium-Schwefel-Batterien am Netz, eine davon betreibt der kommunale Energieversorger EWE in Niedersachsen.
Spannend an dem Projekt: Es ist Sprinter und Langstreckenläufer in einem. Denn durch die Kombination aus Lithium-Ionen-Batterien und einem Natrium-Schwefel-Pendant können Netzengpässe schnell behoben und dennoch langfristig Speicherkapazität bereitgestellt werden.
Natrium-Schwefel-Batterien gelten ebenfalls als günstiger gegenüber Lithium-Ionen-Akkus. Allerdings erfordern sie hohe Betriebstemperaturen von über 200 Grad Celsius, was hohe Betriebskosten verursacht und zu einer geringeren Lebensdauer führen kann.
Zwar haben Forscher des Max-Planck-Instituts und des britisch-australischen Batterieherstellers Gelion zuletzt eine neue Natrium-Schwefel-Batterie entwickelt, die Lebensdauer und Energiedichte bisheriger Modelle verbessern soll. Ob sich Natrium-Schwefel-Speicher jedoch gegenüber den Alternativen durchsetzen können, bleibt abzuwarten. Die Hoffnung dürfte aktuell eher auf anderen Technologien liegen.
