Fang den Strom

28. Juli 2009, 19:09
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Weltweit werden Milliarden in die Forschung und Entwicklung von Energiespeichertechnologien investiert

Staatliche Konjunkturprogramme, die Elektrifizierung des Autos und die vermehrte Nutzung erneuerbarer Energien heizen diesen Trend an.

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"Der Boom in der Batterieforschung hängt mit dem Wunsch vieler Automobilhersteller zusammen, teilelektrische oder elektrische Antriebe zu entwickeln", stellt Stefan Koller vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz fest. So ist etwa Helmut List, Vorstandsvorsitzender des Antriebssysteme-Herstellers AVL-List, davon überzeugt, dass der Schlüssel beim Elektroantrieb in der Batterie liegt: "AVL konzentriert sich einerseits auf die Optimierung der Batterie an sich und andererseits auf Systementwicklungen wie Range Extender, um die Anforderungen an die Batterie zu reduzieren."

Das Unternehmen ist neben dem Verbund, Siemens Österreich, Magna, KTM und dem Austrian Institute of Technology AIT in der Kooperations-Plattform "Austrian Mobile Power" vertreten. Bis 2020 will man mittels gemeinsamer Investition von rund 50 Millionen Euro erreichen, dass 100.000 Elektrofahrzeuge auf heimischen Straßen unterwegs sind.

"Von der Bundesregierung wurde Batterieforschung als Schlüsseltechnologie definiert", weiß Andreas Dorda, Vorstandsvorsitzender der österreichischen Agentur für alternative Antriebssysteme A3PS des Infrastrukturministeriums, zu berichten. Und: "Auch die EU hat ihre Aktivitäten in Sachen Batterieforschung drastisch erhöht." Europa wolle sich gegen die Vormachtstellung Asiens behaupten. Im Rahmen der "Green Car Initiative" sei rund eine Milliarde Euro für Forschung und Entwicklung reserviert.

An der TU Graz wird unterdessen an der Verbesserung der Lithium-Ionen-Zelle (Li-Ion) geforscht, einem Akkumulator auf Lithium-Basis mit hoher Energiedichte. Die elektrische Spannung wird hier durch die Verschiebung von Lithium-Ionen erzeugt. In 70 Prozent aller Handys und Notebooks ist dieser Akku-Typ schon zu finden. Der Markt dafür hat von 2003 bis 2008 um durchschnittlich 22 Prozent im Volumen und 17 Prozent an Wert zugelegt. Im vergangenen Jahr wurden 3100 Millionen Batterien produziert. Erzielter Umsatz weltweit: 7,2 Milliarden US-Dollar.

Zellen verbessern

"Die Herausforderung besteht darin, dieses System für das Auto fit zu machen", sagt Koller. Die Verbesserung der Lebensdauer und der eingeschränkte Temperaturbereich der Lithium-Ionen-Batterie stehen dabei im Mittelpunkt: So führt etwa die aufwendige Kühlung der Zellen in Hybridfahrzeugen zu einer drastischen Verringerung der spezifischen Energie. Neben der Verbesserung der spezifischen Energie werde man auch der Energiedichte der Zellen selbst zukünftig große Aufmerksamkeit schenken müssen, erklärt Koller, um die zurzeit noch sehr eingeschränkten Reichweiten von E-Autos zu erhöhen.

Die von "Austrian Mobile Power" angestrebten 100.000 Elektrovehikel werden jährlich 200 Millionen Kilowattstunden Strom benötigen - der idealerweise aus erneuerbaren Energiequellen kommen soll. Die Problematik dabei: "Diverse erneuerbare Energien - allen voran Wind, Solarenergie und teilweise Wasserkraft - fallen entsprechend Tages- und Jahreszeit bzw. Wettersituation unterschiedlich an", erklärt Hubert Fechner, Studiengangsleiter Erneuerbare Urbane Energiesysteme an der FH Technikum Wien. Gelingt es nicht, die Nachfragezeiten etwa durch bestimmte Tarifmodelle zu beeinflussen, werden auch verstärkt elektrochemische Energiespeicher zum Einsatz kommen, die die Energie zwischenspeichern, meint er.

Li-Ion-Batterien sind zur Überbrückung von Versorgungslücken zu teuer. Für größere Anwendungen bietet sich die robuste "Redox-Flow-Batterie" an, wie sie beispielsweise Cellstrom vertreibt. An ihrer "Vanadium-Redox-Flow-Batterie" forschte das in Eisenstadt und Brunn am Gebirge ansässige Unternehmen seit 2002 - auch im Rahmen von "Energiesysteme der Zukunft", einem Programm des Infrastrukturministeriums.

In der Vanadium-Redox-Flow-Batterie wird die in fotovoltaischen Zellen erzeugte Energie in einem flüssigen Energieträger - sie bestehen aus Schwefelsäure mit gelösten Vanadium-Salzen - gespeichert. "Der Speicher kann mehrere Funktionen erfüllen", erläutert Cellstrom-Geschäftsführerin Martha Schreiber, "etwa als Notstromaggregat, als Pufferspeicher, als Solarenergie und damit auch für Solartankstellen." Letztere sind bereits in der italienischen Stadt Perugia und in Berlin im Einsatz - mit vier bzw. acht netzunabhängigen Ladeanschlüssen für elektrische Fahrzeuge, die zu hundert Prozent Solarenergie verwenden. Vom Boom sei man weniger betroffen: "Dieser bezieht sich fast ausschließlich auf die Forschung an Energiespeichern mit hohen spezifischen Energien", schildert Schreiber. Der globale Batteriemarkt zeige aber seit vielen Jahren ein konstantes Wachstum von rund acht bis zehn Prozent pro Jahr, sagt Schreiber. Ein potenzielles Milliardengeschäft - auch für Österreich. Kritik kommt von Seiten der Forschung: "In Deutschland werden in den nächsten Jahren hunderte Millionen Euro von Wirtschaft und Staat allein für die Entwicklung der Li-Ion-Technologie bereitgestellt", erzählt Stefan Koller. "Österreich hinkt bei dieser Entwicklung leider hinterher." (Markus Böhm/DER STANDARD, Printausgabe, 29.07.2009)

  • Strom aus erneuerbaren Quellen stellt die Batterieforschung vor Herausforderungen.
    illustration: standard/fatih aydogdu

    Strom aus erneuerbaren Quellen stellt die Batterieforschung vor Herausforderungen.

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