Dass der technische Fortschritt die Welt und das Leben der Menschen verändert, ist bekannt. Aber von den zehntausenden Erfindungen und Innovationen, die alljährlich entstehen, sind es nur ganz wenige, die wirkliche Weichenstellungen mit sich bringen. Und oft wird dies von Außenstehenden erst Jahre später erkannt.

Vor wenigen Tagen ist ein technologischer Durchbruch im Journal "Nature" publiziert worden, der tatsächlich in die Geschichtsbücher eingehen könnte: Die Entwicklung einer neuen Aluminium-Ionen-Batterie in einem Chemielabor an der kalifornischen Stanford University.

Seit Jahren wird an Alu-Batterien gearbeitet, die nicht so leicht entflammbar sind wie die in der Elektronikindustrie gängigen Lithium-Batterien. Allerdings war die Lebensdauer von bisherigen Prototypen zu gering.

Aufladung im Rekordtempo

Im Labor des Chemikers Hongjie Dai wurde nun eine Batterie entwickelt, die bis zu 7500 Mal auf- und entladen werden kann – und das im Rekordtempo. Bisher war nach 100 Zyklen Schluss, Lithium-Batterien schaffen gerade 1000.

Entscheidend für die Verbesserung war der Einsatz von Kohlenstoff-Nanoröhren (Nanocarbon), der diese Batterien auch besonders dünn und biegsam macht. Noch ist die Kapazität der Alu-Batterien nur halb so hoch wie die von Lithium-Einheiten, aber das hoffen die Forscher bald zu verbessern.

Das alles klingt wie eine gute Nachricht für Smartphone-Hersteller, die ständig auf der Suche nach besseren Akkus sind. Aber als viel wichtiger könnte sich der Einsatz von Alu-Batterien bei erneuerbaren Energien erweisen.

Innovation für den Klimawandel

Angesichts des drohenden Klimawandels muss sich die Welt dringend von ihrer Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen befreien. Aber da niemand auf die Früchte der Energie verzichten will, wird das nur durch besondere technologische Innovationen möglich sein.

Nun haben erneuerbare Energieträger in den vergangenen Jahren dramatische Fortschritte gemacht. Selbst in Mitteleuropa könnte man heute schon einen guten Teil des Energiebedarfs durch Wind- und Solarenergie decken. Die Photovoltaik ist auch dank billiger chinesischer Solarpaneele so effizient geworden, dass sie mit Öl und Gas fast mithalten kann.

Aber es gibt einen Haken: Die Energieproduktion schwankt mit dem Wind und der Sonneneinstrahlung und eignet sich daher nicht für eine kontinuierliche Versorgung von Haushalten und Fabriken.

Ungeliebte Hochspannungsleitungen

Eine Lösung für das Problem sind große und lange Hochspannungsleitungen, die es etwa ermöglichen, Windenergie aus Norddeutschland in die Alpen zu transportieren, wo sie in Speicherkraftwerken konserviert werden kann. Aber solche Riesenleitungen lösen massiven Widerstand in der Bevölkerung aus und sind politisch nicht durchsetzbar.

Die Alternative sind fossile Reserve-Kraftwerke. Doch die treiben den Preis hinauf. Und weil der Gaspreis derzeit zu hoch ist, setzt man in Deutschland etwa auf Kohle – für den CO₂-Haushalt der Erde die schlechteste Lösung.

Für eine Speicherung vor Ort haben bisher leistungsfähige und preisgünstige Batterien gefehlt. Die neue Alu-Technologie könnte dies nun ändern. Bringt sie, was sich manche davon versprechen, dann werden in den kommenden Jahren überall kleine erneuerbare Kraftwerke entstehen, die den Strom selbst speichern und erst dann abgeben, wann man es braucht.

Lokale, dezentrale und saubere Energie

Teure und auch verwundbare Stromnetze könnten zunehmend verschwinden. Die Energieversorgung wird lokal, dezentral und sauber. Und fünf vor zwölf könnte der Kampf gegen den Klimawandel doch noch Erfolge zeigen.

Erfüllt die Alu-Batterie diese Erwartungen nicht, dann wird bald ein anderes Speichermedium entwickelt werden, das den dezentralen Ökostrom endlich wirtschaftlich macht. Batterien sind heute das, was vor 200 Jahren die Dampfmaschine und vor hundert Jahren der Verbrennungsmotor und die Elektrizität waren – die Technologie, die die Welt grundlegend verändert. (Eric Frey, 9.4.2015)