Stromspeicher: Flüssigmetallbatterie kommt auf einen Wirkungsgrad von fast 100 Prozent

Der Erfolg der Energiewende wird im Wesentlichen von zwei Komponenten abhängen. Zum einen muss es gelingen, möglichst schnell den Ausbau der Erneuerbaren Energien voranzutreiben. Mindestens ebenso wichtig ist es aber, sicherzustellen, dass der saubere Strom dann auch dort ankommt, wo er benötigt wird. Dafür werden mehr Stromleitungen und Energiespeicher benötigt. Beim Ausbau des Stromnetzes hinkt Deutschland den eigenen Zielen allerdings weit hinterher. Ähnlich sieht es auch bei der Installation von Energiespeichern aus. Hier nimmt unter anderem Australien eine Vorreiterrolle ein. Zumindest waren deutsche Forscher nun aber zumindest an einem wichtigen Durchbruch in Sachen Batterietechnik beteiligt. So haben Wissenschaftler des Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf gemeinsam mit Mitarbeitern des Massachusetts Institute of Technology eine neue Flüssigmetallbatterie entwickelt. Durch gezielte Verbesserungen ist es dabei gelungen, den Stromwirkungsgrad auf beinahe einhundert Prozent zu erhöhen. Zum Vergleich: Eine Tesla Powerwall kommt auf einen Wert von 92 Prozent.

Bild: Steffen Landgraf, Michael Nimtz via HZDR

Eine zusätzliche Membran verhindert ungewünschte chemische Prozesse

In der Praxis würde dies bedeuten, dass deutlich weniger Strom während der Speicherphase verloren geht als bisher. Dadurch müsste insgesamt dann auch weniger Strom produziert werden. Konkret arbeiteten die Forscher mit einer Lithium-Blei-Flüssigmetallbatterie. Im oberen Teil der Konstruktion befindet sich das Lithium, während das flüssige Blei im unteren Teil angesiedelt ist. Zwischen den beiden Elementen befindet sich zum einen eine Salzschmelze. Diese wiederum wird durch eine zusätzliche Membran verstärkt. Dadurch soll verhindert werden, dass ungeplant chemische Prozesse einsetzen. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, experimentierten die Forscher zudem mit einigen Veränderungen bei der Elektrolytrezeptur. Letztlich fanden sie so heraus, dass die Zugabe von Bleioxid den gewünschten Effekt mit sich bringt: Der Wirkungsgrad erhöhte sich dadurch von 92 Prozent auf fast 100 Prozent. Außerdem konnte die Energiedichte so immerhin um 45 Prozent gesteigert werden. Kombiniert man dies mit der guten Recycling-Fähigkeit erhält man theoretisch einen idealen Stromspeicher für die Energiewende.

Lithium und Blei sollen noch ersetzt werden

In der Praxis allerdings sind zuvor noch einige Probleme zu lösen. Die offensichtlichste Herausforderung: Bisher funktionieren die Batterien nur bei Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius. Denn nur dann liegen Lithium und Blei in flüssiger Form vor. Hinzu kommt, dass die beiden verwendeten Materialien aus verschiedenen Gründen ohnehin nicht optimal sind. So wird Lithium unter anderem auch für die Akkus von Elektroautos benötigt. Die Nachfrage ist also groß und dürfte zukünftig weiter ansteigen. Gleichzeitig wird der Rohstoff oftmals aber unter extrem fragwürdigen Bedingungen gefördert. Blei wiederum kann verschiedene Umweltprobleme mit sich bringen. So wurden insbesondere in Afrika zahlreiche Böden durch unsachgemäßes Recycling vergiftet. Die Forscher suchen daher fieberhaft nach alternativen Materialien und werden dabei finanziell auch von der Europäischen Union unterstützt. Aktuell ist eine Flüssigmetallbatterie mit Natrium und Zink ihre favorisierte Lösung. Ob der Ansatz aber tatsächlich funktioniert, werden erst die Praxistests zeigen.

Via: HZDR