Das kennen wir alle. Es ist Weihnachtsmorgen. Ein Kind reißt die Geschenkverpackung ab, reißt das begehrteste Spielzeug des Jahres aus der Verpackung und drückt den Knopf, bereit, das Haus tagelang mit Lärm und blinkenden Lichtern zu belästigen – aber nichts passiert. Sie sehen sich den aussortierten Karton an und lesen das Kleingedruckte: „Batterien nicht enthalten.“
Heutzutage scheinen Batterien in allem enthalten zu sein, von unseren Uhren und Handys bis hin zu unseren Fahrrädern und Autos. Statt sie aus der Fernbedienung zu stehlen oder in den hintersten Ecken staubiger Küchenschubladen danach zu suchen, arbeiten wir an Möglichkeiten, sie geladen zu halten und ihre Lebensdauer zu verlängern – und vielleicht sogar unsere gesamte Energieinfrastruktur zu verändern.
Wie die New York Times Anfang dieses Monats berichtete, verändern riesige Batterien die Art und Weise, wie die USA Strom nutzen, insbesondere in Gebieten, die vermehrt auf erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windkraft setzen.
Seit 2020 hat Kalifornien, der Staat, der mehr Solarenergie nutzt als jeder andere, mehr Riesenbatterien in sein Energienetz integriert als jeder andere Ort auf der Welt außer China. Die Logik ist einfach: Weil es nachts keine Sonne gibt, gibt es auch keine Solarenergie. Doch indem überschüssige Energie, die tagsüber aufgenommen wird, in Batterien gespeichert wird, kann sie nachts genutzt werden und so einen Teil des Bedarfs an fossilen Brennstoffen decken.
Auch in Texas kann Windenergie über Nacht während der Stunden mit geringem Bedarf gespeichert und am folgenden Tag bei Bedarfsspitzen genutzt werden. In den vergangenen drei Jahren hat sich die Batteriespeicherkapazität im US-Stromnetz verzehnfacht und wird sich voraussichtlich in diesem Jahr noch einmal verdoppeln. Wie Helen Kou, Leiterin der US-amerikanischen Energieanalyse bei BloombergNEF, gegenüber der Times erklärte: „Batterien entwickeln sich rasant von Nischenanwendungen hin zur Übertragung großer Mengen erneuerbarer Energien in Zeiten des Spitzenbedarfs.“
Doch 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; außerdem stellen sie eine Brandgefahr dar. Zum Glück entwickelt sich die Batterietechnologie ständig weiter und damit auch das Potenzial für neue Einsatzmöglichkeiten.
Eine Innovation ist die Entwicklung von Flussbatterien, die Energie durch Salzwasser speichern. Zum Laden der Batterie wird das Wasser in Säure und Base getrennt, die in getrennten Tanks aufbewahrt werden. Bei der Rekombination wird Energie freigesetzt. Wie das Imperial College London berichtet, entwickelte Jiajun Cen die Idee während seines Studiums dort und leitet nun AquaBattery, das gerade eine Anschubfinanzierung in Höhe von 6 Millionen Euro erhalten hat, um die Technologie auf den Markt zu bringen.
Die Energiespeicherung könnte auch durch neue Materialstrukturen revolutioniert werden, wodurch Kondensatoren in Elektrofahrzeugen und anderen Geräten Ladungen viel länger speichern könnten.
Live Science berichtete über einen kürzlichen Durchbruch – der Wissenschaftlern unbeabsichtigt gelang – auf dem Gebiet der „Heterostrukturen“ mit einer neuartigen Eigenschaft, die die Geschwindigkeit verringert, mit der Energie durch ein Material dissipiert. Diese neuen Kondensatoren haben das Potenzial, eine 19-mal höhere Energiedichte zu speichern und könnten die Grundlage für verbesserte Batterien sowohl in Verbrauchergeräten als auch in netzgebundenen Energiespeichern bilden.
