Das kennen wir alle. Es ist Weihnachtsmorgen. Ein Kind reißt das Geschenkpapier ab, holt das begehrteste Spielzeug des Jahres aus der Verpackung und drückt den Knopf, bereit, das Haus tagelang mit Lärm und blinkenden Lichtern zu nerven – doch nichts passiert. Sie prüfen den weggeworfenen Karton und lesen das Kleingedruckte: „Batterien nicht enthalten.“
Heutzutage scheinen Batterien in allem enthalten zu sein, von unseren Uhren und Telefonen bis hin zu unseren Fahrrädern und Autos. Anstatt sie aus der Fernbedienung zu stehlen oder in den hintersten Ecken staubiger Küchenschubladen danach zu suchen, arbeiten wir an Wegen, sie geladen zu halten und ihre Lebensdauer zu verlängern – und vielleicht sogar unsere Energieinfrastruktur grundlegend zu verändern.
Wie Anfang des Monats in der New York Times berichtet, verändern riesige Batterien die Art und Weise, wie die USA Strom nutzen, insbesondere in Gebieten, die verstärkt auf erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windkraft setzen.
Seit 2020 hat Kalifornien, der Bundesstaat, der mehr Solarenergie nutzt als jeder andere, mehr riesige Batterien in sein Energienetz integriert als jeder andere Ort auf der Welt außer China. Die Logik ist einfach: Da nachts keine Sonne scheint, gibt es keinen Solarstrom. Durch die Speicherung der tagsüber aufgenommenen überschüssigen Energie in Batterien kann diese jedoch über Nacht genutzt werden, wodurch ein Teil des Bedarfs an fossilen Brennstoffen gedeckt wird.
Ähnlich verhält es sich in Texas: Über Nacht erzeugter Windstrom kann während der Zeiten geringer Nachfrage gespeichert werden, um am nächsten Tag bei steigendem Verbrauch genutzt zu werden. In den letzten drei Jahren hat sich die Batteriespeicherkapazität im US-Stromnetz verzehnfacht und wird sich dieses Jahr voraussichtlich noch einmal verdoppeln. Wie Helen Kou, Leiterin der US-Strommarktanalyse bei BloombergNEF, der Times sagte: „Batterien entwickeln sich schnell von Nischenanwendungen hin zur Verlagerung großer Mengen erneuerbarer Energien in Zeiten der Spitzennachfrage.“
Aber Batterien allein werden unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen nicht beheben. Lithium-Ionen-Batterien werden immer noch hauptsächlich in China hergestellt, was die Verfügbarkeit zu einem Problem macht, während sie gleichzeitig zu einem fire risk become sind. Glücklicherweise entwickelt sich die Batterietechnologie ständig weiter, und mit ihr das Potenzial für neue Fähigkeiten.
Eine Innovation ist die Entwicklung von Flussbatterien, die Energie durch Salzwasser speichern. Um die Batterie zu laden, wird das Wasser in eine Säure und eine Base getrennt, die in separaten Tanks gespeichert werden. Bei der Rekombination setzt die Reaktion Energie frei. Wie vom Imperial College London berichtet, entwickelte Jiajun Cen die Idee während seines Studiums dort und leitet nun AquaBattery, das gerade 6 Millionen Euro an Seed-Investitionen erhalten hat, um die Technologie auf den Markt zu bringen.
Die Energiespeicherung könnte auch durch neue Materialstrukturen verändert werden, wodurch Kondensatoren in Elektrofahrzeugen und anderen Geräten Ladungen wesentlich länger halten können.
Live Science berichtete über einen kürzlichen Durchbruch – der Wissenschaftlern versehentlich gelang – bei „Heterostrukturen“ mit einer neuartigen Eigenschaft, die die Geschwindigkeit reduziert, mit der Energie durch ein Material abgeleitet wird. Diese neuen Kondensatoren haben das Potenzial, eine 19-mal höhere Energiedichte zu speichern, und könnten die Grundlage für verbesserte Batterien sowohl für Verbrauchergeräte als auch für Energiespeicher im Netzmaßstab bilden.
