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Wie Batterien unaufhörlich unsere Welt verändern

Wie Batterien unaufhörlich unsere Welt verändern In der Zukunft wird die moderne Batterietechnologie weiterhin die Basis für viele neue Entwicklungen darstellen. (Bild: Unsplash / Rawpixel)
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Thorsten Claus
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Thorsten Claus ist Gründer und Chefredakteur von “moobilux | Connected Mobile” mit mehr als 16 Jahren Berufserfahrung. Der langjährige Journalist beschäftigt sich vor allem mit Themen rund um die mobile Telekommunikation. Als Experte veröffentlichte er in den vergangenen Jahren u. a. Fachbeiträge in “VoIP Compendium”, “Voice Compass” und “t3n”. Als Experte berichtete er in “Deutschland-Radio Wissen”, “Finacial Times Deutschland” und bei “n-tv” über die neuen Trends und Entwicklungen in der Technologie-Branche. Thorsten Claus ist Mitgründer der Pitch-TV-Eventserie „pitchfreunde // Show Your Mobile“ welches sich speziell an Startups mit Fokus Mobile & e-Mobility richtet.

Wenn man sich für den technologischen Fortschritt interessiert, dann wird man an der Batterietechnologie nicht vorbeikommen. RS Components hat sich näher mit der immensen Entwicklung sowohl der Akkutechnologie als auch der Elektromobilität beschäftigt und zu ihren Einsatzgebieten eine spannende Infografik veröffentlicht.

Ohne die Fortschritte der Batterie wäre die technische und digitale Revolution nicht möglich gewesen. Egal, ob der gute alte Radiowecker, die Wand- und Armbanduhr, die Fernbedienung, das moderne Smartphones, Laptops oder fliegende Drohnen – es finden sich nur ganz wenige Bereiche, in denen wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren oder kurz Akkus) keine Auswirkungen auf unseren Alltag haben. In der Zukunft wird die moderne Batterietechnologie weiterhin die Basis für viele neue Entwicklungen darstellen, ob in der Robotik, Kybernetik, Medizin oder Autoindustrie.

Neue Antriebsbatterien für Elektroautos
Autos belasten unsere Umwelt immens, denn zurzeit werden Fahrzeuge noch primär mit Hilfe fossiler Energien, insbesondere Erdgas und Erdöl, angetrieben. Große Entwicklungschancen bietet die Batterie im Zusammenhang mit Strom, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. In der Infografik findet sich für Elektroautos ein spannendes Beispiel für die Möglichkeiten des Batterieeinsatzes in Elektroautos.

Laut der Infografik könnte ein Tesla Model S85 mit einer Blei-Säure-Batterie bei einem stolzen Akku-Gewicht von 545 Kilogramm eine Reichweite von 119,63 Kilometern erreichen. Die gespeicherte Energie, also die Wattstunden, liegen hier bei 24.525 Watt. Die Blei-Säure-Batterie gehört dabei zu einem der ältesten Batteriesysteme überhaupt. Sie wird bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts verwendet. Noch hat die Blei-Säure-Batterie mit rund 90 Prozent den größten Anteil am weltweiten Batteriemarkt, wenn auch nicht im Automobilbereich.

Die Lithium-Ionen-Batterie kommt vorzugsweise in Elektroautos zum Einsatz. Die wiederaufladbare Batterie kommt bei gleichem Gewicht auch deutlich weiter. Mit ihr erreicht der Tesla 531,71 Kilometer bei einem Verbrauch von 109.000 Wattstunden. Die Nachteile: Trotz des großen technologischen Fortschritts, hat die Lithium-Ionen-Batterie noch ein enormes Gewicht, einen hohen Preis und eine noch nicht zufriedenstellende Ladekapazität. Zudem führt der unaufhaltsame chemische Verfall im Laufe der Zeit zu einem Kapazitätsverlust von bis zu 60 %.

Mehr erhofft man sich in der Zukunft von der Lithium-Luft-Batterie, sie verspricht eine 5 bis 10-fach höhere Energiedichte. Mit ihr erreicht der Tesla eine Strecke von 10.634,15 Kilometern, bei einem Verbrauch von 2.180.000 Wattstunden. Das Ziel von Industrie und Forschung ist es also, die Kapazität zu steigern sowie Gewicht und Ladezeit zu reduzieren.

Die Kraft der Batterie (Grafik: RS Components)

Die Kraft der Batterie (Grafik: RS Components)

 

Wie lässt sich das Recycling-Problem lösen?
Trotz des geringeren CO2-Verbrauchs müssen sich auch die Elektroautofahrer die Frage stellen: Was passiert am Ende mit der Lithium-Ionen-Batterie in meinem Auto? Für Industrie und Forschung gibt es also noch weit mehr zu bedenken als nur geringere Kosten, niedrigeres Gewicht oder höhere Reichweite. Denn derzeit stellt der enorm hohe Batterieverbrauch eine hohe Umweltbelastung dar. Umweltfreundliche Recycling-Verfahren sind zwar vorhanden, aber es mangelt noch an ausreichend Kapazitäten. Nicht nur die Autoindustrie ist hier gefordert, denn Lithium-Ionen-Akkus stecken einfach überall drin, ob in Smartphones, Notebooks, Kameras, Kopfhörern, E-Bikes, Rasenmähern und Drohnen oder eben Elektroautos.

Kann neues Batteriematerial die Lösung sein?
Einige Wissenschaftler suchen nach Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie. Sie forschen beispielsweise an Komponenten für zukünftige Natrium- und Magnesium-Batterien. Denn Lithium stellt nicht nur ein Recycling-Problem dar, es ist zudem ein begrenzt verfügbarer Rohstoff, der auch einige Sicherheitsrisiken birgt. In Batterien wird Lithium in Kombination mit brennbaren Bestandteilen verwendet. In Einzelfällen kam es in der Vergangenheit bei unsachgemäßer Verwendung und Defekten schon zu explodierenden Smartphones und Laptops.

Natrium hingegen birgt ein geringeres Sicherheitsrisiko und ist – im Gegensatz zu Lithium – nahezu unbegrenzt verfügbar. Der Nachteil: Es ist dreimal so schwer, was es für die mobilen Anwendungen wie Smartphones & Co weniger attraktiv macht.

Auch Magnesium ist in großen Mengen verfügbar und kann nicht explodieren. Noch wichtiger: Magnesium könnte bei gleichem Volumen fast die doppelte Energiemenge zu Lithium speichern. Noch aber existiert kein funktionierender Prototyp. Es bleibt abzuwarten, was die Zukunft bringt.

Ebenso einfach wie genial: Energie in Wasserstoff speichern. Wasserstoff-Speicher wären vor allem für die Autoindustrie interessant, sie sind sicher und bei der Verbrennung würde kein CO2 produziert werden. Derzeit aber ist Wasserstoff als Energiespeicher aber noch mit zu hohen Kosten bei der Produktion verbunden. Zudem müssen Wasserstofftanks besonders robust ausgelegt sein, da der Wasserstoff ein sehr hochentzündliches Element ist.

Welche Akku-Lösung die beste ist, lässt sich schwer sagen. Jeder Batterie-Typ hat abhängig von dem Einsatzgebiet seine Stärken und Schwächen, weswegen es (bislang) keine universelle Lösung gibt. Außerdem befindet sich die Forschung nicht jenseits der Entwicklung von Prototypen, die noch Jahre von der Massenproduktion entfernt sind.

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