Batterien der Zukunft!

Jeder kennt Batterien, die meisten benutzen sie jeden Tag ihres Lebens. Sie sind in allen Arten von Unterhaltungselektronik von Uhren, Laptops und Mobiltelefonen vorhanden. Wenn die meisten an eine Batterie denken, kommt ihnen eine gewöhnliche chemische AA-Batterie in den Sinn, die Art, die Sie vielleicht in eine Taschenlampe oder eine Fernsehfernbedienung stecken. Diese Art von Technologie ist jedoch viel weiter verbreitet. Batterien können in vielen Formen vorliegen und werden in großem Umfang in der Stromerzeugungs- und Speicherindustrie verwendet, um elektrische Energie innerhalb von Netzen zu verwalten. Tatsächlich dürfte die Batterietechnologie in den kommenden Jahren der Schlüsselfaktor bei der Entwicklung erneuerbarer Energietechnologien sein.

Dies ist das Ergebnis einer Eigenart, die mit erneuerbaren Energien verbunden ist. Im Gegensatz zu anderen Stromquellen, die je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden können, ist die regenerative Energieerzeugung wetterabhängig, bei schlechten Witterungsbedingungen wird kein Strom erzeugt. Dies gilt insbesondere für Solaranlagen, die nur tagsüber und nachts keinen Strom erzeugen. Dies führt zu einem Problem des Energieausgleichs, Strom wird Tag und Nacht verbraucht und muss daher vom Netz erzeugt werden, um den Bedarf zu decken.

Ein vollständig erneuerbares System würde diese Anforderung nicht erfüllen, da die Energieerzeugung kommt und geht. Ein System, das den tagsüber erzeugten Strom sammelt und bei Bedarf verteilt, ist erforderlich. Hier kommen die Batterien ins Spiel. Große Batteriebänke können den Strom speichern und bei Bedarf abgeben. Systeme dieser Art sind bereits heute im Einsatz. Als Teil des australischen Stromnetzes wurden große Lithium-Ionen-Batteriebänke gebaut, um überschüssigen Strom zu speichern. Die Banken befinden sich derzeit in der Testphase, um ihre Wirksamkeit zu testen.

Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die beliebteste Form von Batterien in der Industrie, sie werden häufig in Mobiltelefonen, Unterhaltungselektronik sowie Elektrofahrzeugen verwendet. Dies liegt daran, dass sie derzeit die beste verfügbare Lösung für diese Anwendungen sind. Sie haben jedoch einige Nachteile, insbesondere wenn man sie auf groß angelegte Netzstromspeicher anwenden möchte, wie wir es heute betrachten. Die für die Herstellung der Batterien erforderlichen Materialien sind schwer zu beschaffen, da sie hauptsächlich in afrikanischen Ländern mit schlechten ethischen Arbeitspraktiken abgebaut werden, was zu einer starken Ausbeutung in der Lithium-Bergbauindustrie führt.

https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work

Diese Bedenken hinsichtlich der Materialbeschaffung führen auch dazu, dass Lithium-Ionen-Batterien teuer in der Herstellung sind, sodass die Stromspeichereinheit pro ausgegebenem Pfund, mit anderen Worten, die Kosteneffizienz gering ist. Schließlich können diese Batterien einige Stabilitätsprobleme haben, da mehrere Batterien in den australischen Batterietestzentren große Brände verursachen, wenn die Batterien überhitzt sind. Während diese Batterien für eine Reihe von Unterhaltungselektronikgeräten großartig sind, eignen sie sich nicht so gut für die groß angelegte Stromspeicherung.

Welche Alternativen gibt es also? Es gibt natürlich die traditionelle Art, Strom zu speichern … Wasser! Wasserkraftwerke gibt es überall auf der Welt und eine erprobte Methode, um Strom zu speichern und abzugeben. Während der Spitzenstromerzeugung wird Wasser in ein Reservoir gepumpt und wenn Strom benötigt wird, wird das Wasser aus dem Reservoir abgelassen und durch eine Turbine geleitet, wodurch Strom erzeugt wird. Dieses System wird seit Hunderten von Jahren in der einen oder anderen Form verwendet und ist daher eine sehr zuverlässige Methode zur Speicherung großer Energiemengen. Es hat jedoch einen großen Nachteil, nämlich den Platzbedarf und die Investitionen, die für den Bau eines so großen Projekts erforderlich sind. Diese Art von Projekt ist auch auf eine bestimmte Geografie beschränkt, die große Erhebungen und Berglandschaften erfordert.

Was die Batterietechnologie braucht, ist Innovation. Glücklicherweise werden derzeit eine Reihe neuer Batterietechnologieideen entwickelt, um zu versuchen, diese Marktlücke zu schließen. Ein aufregendes neues Startup mit Sitz in Edinburgh hat eine Technologie entwickelt, die den gerade besprochenen schwerkraftbetriebenen Wasserkraftwerken ähnelt und anstelle des Wassers ein schweres Gewicht hebt. Gravity hat im Prince Albert Dock, Forth, einen Teststand für diese neue Technologie mit vielversprechenden Ergebnissen gebaut! Das Endziel des Unternehmens ist es, die stillgelegten Kohleminen des Vereinigten Königreichs als lange Wellen nachzurüsten, um große Gewichte zu heben und zu senken, um Strom zu speichern und freizusetzen.

https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/

Nun zu einer anderen Art von Energie… Thermal! Forscher an vielen Institutionen auf der ganzen Welt untersuchen die Entwicklung thermischer Batterien. Diese Batterien erhitzen Material, wenn überschüssiger Strom vorhanden ist, und wandeln dieselbe Wärme in elektrische Energie um, die verwendet wird, wenn weniger Energie verfügbar ist. Hochspezifizierte Versionen dieser Technologie verwenden geschmolzene Salze, die auf über 1000 Grad Celsius erhitzt werden, als Wärmespeichermaterial. Systeme wie dieses gelten als vielversprechende Energiespeichermethode, haben aber immer noch Probleme, die geschmolzenen Salze zu bewegen, um daraus Strom zu erzeugen.

Eine niedriger spezifizierte Version dieser Technologie wurde in Finnland installiert. Das System, das mit einem lokalen Dorf zusammenarbeitet, erhitzt normalen Sand auf 500 Grad Celsius unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen. Diese gespeicherte Energie kann dann das ganze Jahr über verwendet werden, um lokale Häuser konstant zu heizen (ein besonders wichtiger Faktor in kalten finnischen Wintern). Dieser Pilotanlagen-Proof-of-Concept ist besonders spannend, da es sich um eine äußerst kostengünstige Art der Stromspeicherung handelt und leicht in lokale Gemeinschaften integriert werden könnte, was die Möglichkeit bietet, lokale Mikronetze zu entwickeln.

https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520

Hoffentlich können Sie jetzt sehen, wie wichtig die Batterietechnologie für die grüne Zukunft der Erde ist und wie verschiedene Technologien sich in der Entwicklung befinden, um sicherzustellen, dass erneuerbare Energien effektiver und billiger als je zuvor sind!