Schiffscontainer-große Batterien können Überproduktionen bei Wind- und Solarenergie aufnehmen und dann abgeben, wenn eigentlich zu wenig Strom produziert wird. Solche Stromspeicher sind mit ihrer hohen Leistungsfähigkeit zudem in der Lage, Schnellladen bei E-Autos durchzuführen, ohne dass ein entsprechend starker Netzanschluss gegeben sein muss.
Auch darüber hinaus lassen sich jede Menge Einsatzmöglichkeiten finden, wobei die Stabilisierung eines von erneuerbaren Energien abhängigen Stromnetzes sicherlich eine Hauptaufgabe sein dürfte.
In der Praxis schon im Einsatz
In Form riesiger Lithium-Ionen-Akkus sind solche Akkus schon verfügbar. Diese Batteriesysteme kosten siebenstellige Summen und können ganz Wohnviertel zumindest für einen Abend mit dem nötigen Strom versorgen. Sie sind aber nicht nur teuer, auch die Brand- und Explosionsgefahr darf trotz aller bestehenden Sicherheitssysteme nicht unterschätzt werden. Das gilt noch mehr, wenn sie eine größere Verbreitung erfahren sollten.
So galten und gelten Flüssig-Batterien auf Wasserbasis schon länger als besonders sichere Alternative. Das oftmals eingesetzte und zuverlässige Vanadium zählt jedoch zu den kostenintensiven wie seltenen Elementen. Auch die Haltbarkeit ist noch verbesserungswürdig.
Günstiger, sicherer, stabiler
Ein neuer Ansatz der University of Wisconsin-Madison geht gleich mehrere dieser Probleme auf einmal an. Vanadium wird durch das häufig vorkommende Brom ersetzt. Das gilt zwar als äußerst reaktiv und bildet giftigen Bromwasserstoff, aber die Lösung hierfür ist ein komplexer Zusatz.
Aus 500 potentiell erfolgversprechenden Molekülen, von denen einige wenige das Verhalten im Inneren der Batterie komplett veränderten, wurden 13 Kandidaten ausgewählt. Die einzelnen Brom-Ionen wurden durch diese komplett umhüllt, ohne den Ladungstransport negativ zu beeinflussen, wohl aber die Stabilität der Lösung radikal zu verbessern.
Der resultierende Komplex ist groß genug, um von der Membran, die Anode und Kathode separiert, aufgehalten zu werden. Zudem bleiben die eingeschlossenen Ionen gelöst, gehen also keinerlei Verbindung ein, setzen sich nicht ab oder gehen in die Luft über.
Praktikable Lebensdauer
So blieb in den anschließenden Experimenten der Wirkungsgrad, also das Verhältnis entnehmbarer zu eingespeister Energie nach mehr als 1.000 Ladezyklen bei über 99,9 Prozent des Ausgangswerts. Auch die Kapazität sowie die Struktur der Batteriezelle sollen im Grunde keine Veränderungen erfahren haben.
Genau das wäre wichtig, um einen solchen Stromspeicher für 10 oder sogar 20 Jahren zu betreiben, während dieser auch mehrmals pro Tag ge- und entladen wird. Bis dahin muss allerdings noch die kommerzielle Umsetzbarkeit bei der Herstellung des Additivs gemeistert werden.