Frage der Zyklenfestigkeit
Nun sind die verlangten Eigenschaften einsatzabhängig. Die Haustechnik etwa interessiert die Leistungsdichte nur begrenzt. Ob der Akkumulator je 1 kg Gewicht 200 Wh (0,2 kWh) oder 500 Wh aufnimmt, spielt im Heizungskeller nicht die große Rolle – vorausgesetzt, das höhere Volumen und damit der Materialeinsatz verteuern die Batterie nicht unverhältnismäßig. Ebenfalls ist für die Ankopplung an die PV-Anlage oder an das Blockheizkraftwerk (BHKW) die Beladungsgeschwindigkeit kein wesentlicher Faktor. Diese beiden Merkmale stehen dagegen mit im Zentrum der Forschung für die Mobilität, während dort die Lebensdauer zwar nicht in die zweite Reihe rückt, aber verglichen mit der Bedeutung für die Haustechnik zurückfällt: Der Tagesgang der Nutzung eines Verkehrsfahrzeugs strapaziert nicht in dem Maße seine Energiequelle, wie es etwa eine Wärmepumpe im Verbund mit Photovoltaik als Stromlieferant tut. Je nach Temperatur und Sonne kann diese Kombination den Akkumulator mehrmals pro Tag moderat oder mehr als moderat be- und entladen. Da sind 1.000 Zyklen schon nach einem Jahr aufgebraucht. Fährt der Pkw demgegenüber mehrheitlich täglich lediglich 10 oder 20 km zur Arbeit und zurück, muss er nur einmal je Woche an die Ladesäule – die Batterie hält jahrelang.
Deshalb zielt eine Entwicklung für die Gebäudetechnik – das aber nur, um das Prinzip kurz zu erklären, nicht um es zu favorisieren – in Richtung der Redox-Flow-Systeme. Dieser Typus baut auf eine Vanadiumbasierte Flüssigkeit auf, läuft deshalb auch unter der Bezeichnung VRF-Batteriespeicher (Vanadium Redox Flow). Die Technologie kommt ohne den Einsatz seltener Rohstoffe und Konfliktmaterialien für Mensch und Natur aus, die die alternativen Lithium-Ionen-Batterien mit Kobalt durch Kinderarbeit aus dem Kongo und Mangan aus Gabun und Südafrika enthalten.
Das als Speichermedium genutzte Vanadium wird als Nebenprodukt bei der heimischen Eisenproduktion gewonnen. Allerdings ist die VRF-Konstruktion mit zwei getrennten Kammern, in denen die beiden speichernden Elektrolyte zirkulieren und zwischen denen der Elektronenaustausch über eine Membran stattfindet, aufwendig. In der Vergangenheit blieb deshalb dieses Prinzip Großbatterien vorbehalten. Mittlerweile befassen sich jedoch einige Unternehmen mit der Miniaturisierung für die Anbindung an PV-Kollektoren auf Hausdächern.
Favoriten nicht sichtbar
Ein regelrechtes Paket von Vorteilen im Vergleich zu Bleiakkus und Lithium-Batterien mit Kobalt bieten Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4 oder LFP). Sie halten länger, sind wartungsfrei, extrem brandsicher, leicht und haben eine verbesserte Entlade- und Ladeeffizienz. Tesla fährt damit. Sie stammen von Teslas chinesischem Partner Contemporary Amperex Technology (CATL). Mit dem hat auch BMW eine Kooperation abgeschlossen. CATL baut zudem nahe Erfurt ein Batteriewerk, in das die Chinesen bis 2022 gut 240 Millionen Euro investieren wollen. Eisenphosphat ist freilich in der Zellenfertigung nicht neu. Schon Ende der 2000er-Jahre steckte in Lewis Hamiltons F1-Boliden eine Batterie auf dieser Basis. Die Industrie wendete sich davon wieder ab, weil sie die Speicherkapazität nicht befriedigte. Da scheint man jetzt aber einen Schritt weiter zu sein. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind jedoch nicht die preiswertesten.
„Nicht um dieses Prinzip zu favorisieren“, heißt es ein paar Sätze weiter oben: einfach deshalb, weil sich offensichtlich die Forschung vor allem hinsichtlich der Ergebnisse zur Ladungskapazität sowie zur Langzeitstabilität, was Zyklenfestigkeit, Ladungs- und Spannungsverluste angeht, gleich welcher Ausführung noch nicht zufriedengibt. Ein Durchbruch, der die Bezeichnung verdient, ist bisher noch keinem gelungen. Es zeichnet sich nicht ab, welches System und welche Materialien die Nase vorn haben werden. Und: Was haben die Chinesen noch im Köcher? China ist aktuell das Innovationsland Nummer eins.
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