Maßgeblich an der Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkus beteiligt war John B. Goodenough, der vier Jahrzehnte später im Jahr 2019 für diesen technischen Durchbruch mit dem Nobelpreis für Chemie geehrt wurde. Mit seinen damals 97 Jahren war er der älteste Nobelpreisträger der Geschichte.

Status Quo: Lithium-Ionen-Akkus

Die Vorteile dieser hochfunktionierenden und effizienten Batteriespeicher liegen auf der Hand: Sie sind langlebig und leicht, wiederaufladbar, haben eine hohe Energiedichte und verlieren ihre Speicherkapazität deutlich langsamer als herkömmliche Akkus. Zudem weisen sie keinen Memory-Effekt auf (einen durch frühzeitiges Aufladen verursachten Kapazitätsverlust), wodurch sie flexibler geladen werden können.
Doch es gibt auch Nachteile: Ihre Lebensdauer ist von der Nutzung und den Lagerungsbedingungen abhängig. Sie benötigen eine elektronische Schutzschaltung und sind empfindlich gegenüber Überspannungen sowie hohen und niedrigen Temperaturen. Lithium, das leichteste Metall im Periodensystem der Elemente, ist sehr reaktiv und leicht brennbar, so dass bei Li-Ion-Akkus ein gewisses Brandrisiko besteht. Außerdem stehen sie in der Kritik, weil die Förderung des Rohstoffes Lithium auf Kosten der Umwelt stattfindet: Durch das Abpumpen der Sole sinkt in den Abbauregionen der Grundwasserspiegel.

Energiespeicher der Zukunft: Schnell aufladbare Glas-Akkus

Aus diesem Grund wird auf der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen mit Hochdruck an der Entwicklung einer neuer Batterie-Technologie geforscht. Auch im Hinblick auf Zukunftstechnologien wie die Elektromobilität. Dem US-amerikanischen Physiker Goodenough ist möglicherweise gemeinsam mit der portugiesischen Wissenschaftlerin Maria Helena Braga ein Durchbruch gelungen: Akkus mit Glas oder Keramik als Elektrolyte.
Der große Vorteil dieses neuartigen Batteriespeichers: Er basiert, anders als die herkömmlichen Akkus, die aus Flüssigkeiten bestehen, auf Feststoffen, was ihn weniger entzündbar macht. Extreme Temperaturen können ihm nichts anhaben und er ist in Minuten statt in Stunden aufzuladen. Außerdem ist er länger haltbar und soll über eine dreimal so hohe Energiedichte verfügen wie LI-Akkus.
Damit würde er den Weg ebnen für die umweltschonende Technologie der Elektromobilität. Denn er setzt zwei grundlegende Nachteile außer Kraft, die bislang den Siegeszug des Elektro-Autos verhindert haben: lange Ladedauer und begrenzte Reichweite.

Diese neuartige Batterie-Technologie hat in der Tat das Zeug, E-Autos zum Durchbruch zu verhelfen. Im Jahr 2022 soll sie die Marktreife erreichen.

Quellen und weiterführende Links:
https://t3n.de/news/glas-akku-li-ion-akku-erfinders-1257110/
https://www.stern.de/digital/technik/akku-glas-lithium-inen-eauto-bussejohn-goodenough-9161320.html
https://futurezone.at/science/glas-akku-von-nobelpreistraeger-wird-serienreif/400765164
https://energyload.eu/stromspeicher/forschung/superbatterie-glas-goodenough/
https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/neue-batterie-glas-dreimal-besser-lithium-ionen-akkus/

Bildquelle: © Tim Reckmann, pixelio.de

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Und so funktioniert es: Überschüssige erneuerbare Energie treibt einen automatisierten Kran an. Dieser stapelt Betonblöcke zu einem Turm. Dadurch wird die Energie potenziell gespeichert, so dass sie über den Tag verteilt effektiver genutzt werden kann. Bei einem Rückgang nachhaltig erzeugter Energie, zum Beispiel nachts, wenn keine Solarstromgewinnung möglich ist, senkt der Kran die Blöcke ab. Das wiederum erzeugt mithilfe von Generatoren Strom, der ins Netz eingespeist oder sofort verwendet werden kann.

Kreislaufwirtschaft im Energiesektor

Algorithmen steuern die Kräne, um die Be- und Entladevorgänge so effizient wie möglich ablaufen zu lassen. Die maßgefertigten Betonblöcke bestehen aus lokalem Erdreich und Sand oder Abfallstoffen. Hier kommen beispielsweise Ausschuss aus der Erzeugung fossiler Brennstoffe (zum Beispiel Rückstände der Kohleverbrennung) und ausgediente Energie-Komponenten wie Rotorblätter zum Tragen. Auf diese Weise erhalten schwer wiederverwertetbare Materialien neue Nutzbarkeit.

Dieses System kann nun zum ersten Mal erneuerbare Energie zu geringeren Kosten als fossile Brennstoffe speichern und einsetzen. Damit steht es an der Spitze einer Energiewende, die Unternehmen und Regierungen die Möglichkeit bietet, erneuerbare Energien in großem Umfang effizient zu planen und einzusetzen.

Ein Prototyp ist bereits in Bellinzona in der Schweiz in Betrieb und hat sich als erfolgreich erwiesen. Noch 2021 wird mit dem Bau von kommerziellen Anlagen in den USA, Europa und Australien begonnen.

Quelle und weiterführender Link:
https://www.stern.de/digital/technik/statt-akkus–schweizer-tuerme-speichern-energie-mit-betonkloetzen-30716378.html
https://www.energyvault.com/

Bildquelle: © Energy Vault

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