Nachhaltige Energiespeicher: Batterien ohne Schwermetalle

Von Claudio Rosmino  & Sabine Sans
Nachhaltige Energiespeicher: Batterien ohne Schwermetalle
Copyright  euronews   -  

Die Batterie der Zukunft ist umweltfreundlich, effizient und kompatibel mit den Anforderungen erneuerbarer Energiequellen. Am Zentrum für Energie- Und Umweltchemie an der Universität Jena werden nachhaltige Energiespeicher entwickelt. Thema in dieser Smart-Regions-Folge.

Erneuerbare Energien sind ein entscheidender Faktor für den Ausstieg aus der Kohle. Je wichtiger regenerative Methoden der Energiegewinnung werden, desto drängender die Notwendigkeit, den auf diese Weise erzeugten Strom zu speichern.

Forscher der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben dieses Problem gelöst. Sie haben neuartige Polymerelektrolyte für Redox-Flow-Batterien entwickelt. Moleküle mit ladungstransportierenden (=elektrischen) Eigenschaften können wetterbedingte Schwankungen bei der Energieerzeugung aufgrund von zu viel oder zu wenig Wind bzw. Sonne ausgleichen.

"Das heißt, wir müssen die Energie zwischenspeichern, damit man - auch wenn es Windflaute gibt, damit wir dann die Energie nutzen können", erklärt Prof. Dr. Ulrich S. Schubert vom Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) der Friedrich-Schiller-Universität. "Und diese Art von Batterie, die 'Redox-Flow-Batterie' ist perfekt geeignet, große Mengen von Energie zu speichern. Die neuen Batterien auf Polymer, auf Plastikbasis können pro Kilogramm fast genauso viel Energie speichern wie eine Lithiumbatterie. Aber da Kunststoffe leicht sind, brauchen wir ein größeres Volumen, um das zu speichern."

Umweltfreundlichere und flexiblere Energiespeicher

Die neuen Redox-Flow-Batterien sind umweltfreundlicher als bisherige, die giftige Metallverbindungen wie Blei und Lithium enthalten und bei denen als Elektrolyt häufig beispielsweise in Schwefelsäure gelöste umweltgefährdende und giftige Schwermetallsalze wie Vanadium zum Einsatz kommen.

"In unserer Redox-Flow-Batterie haben wir unsere Aktivmaterialien als kleine Moleküle oder Polymere gelöst", sagt Martin Hager, Gruppenleiter Polymere & Energie am Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) der Friedrich-Schiller-Universität. "Wir können es ein wenig damit vergleichen, wie wenn wir Salz lösen, wenn wir Nudeln kochen oder den Zucker in den Tee geben. Wenn wir nun genug Wind haben und Strom zur Verfügung steht, können wir auf der einen Seite bei unseren Aktivmaterialien ein Elektron herausnehmen, auf der anderen Seite geben wir ein Elektron herein in die andere Art von den aktiven Materialien und so können wir dann den Strom speichern."

Fakten & Zahlen

Die Investitionen für das Projekt beliefen sich auf rund eine Million Euro, wovon mehr als 800.000 Euro aus der Kohäsionspolitik der EU stammen.

Das Zentrum für Energie- und Umweltchemie in Jena hat auch eine dünne Batterie entwickelt (sie kann dünner als ein Millimeter sein), die kleine Geräte wie Internet-of-Things-Instrumente oder kleine medizinische Sensoren versorgen kann. Sie besteht aus zwei Platten, zwischen denen der Stromkreislauf komprimiert ist. Alexandra Lex-Balducci, leitende Forscherin am Zentrum für Energie- und Umweltchemie:

_"Das Besondere an dieser Art Batterien ist, dass sie flexibel sind und mit Drucktechniken hergestellt werden können. Und außerdem verwenden wir hier auch komplett metallfreie Ausgangsmaterialien. Und im Vergleich zu manch anderen flexiblen Batterien sind sie auch wiederaufladbar, das heißt, man kann sie mehrmals verwenden."
_

Diese Energiespeichersysteme werden bald marktreif sein. Da sie aus Materialien hergestellt werden, die in Europa leicht verfügbar sind, tragen sie zu einer umweltfreundlichen und stabilen Energieversorgung für die europäischen Länder bei.