••• Von Reinhard Krémer
Wenn Sie dachten, auf dem Sektor Batterietechnik wäre mit der Lithium-Eisen-Technologie und Ähnlichem eh schon alles erfunden und das Thema damit abgehakt – wagen Sie einen zweiten Blick. Denn findige Köpfe rund um den Globus sind gerade dabei, den Bereich zu revolutionieren. Dazu gehört auch das österreichische Unternehmen Accupower mit Sitz in Graz. Die vifen Steirer haben eine völlig neue Basis für das Speichermedium erfunden – und das geht so: Statt Lithium wird Natrium verwendet, was eine Menge Vorteile mit sich bringt. Weltweit gelten Natrium-Ionen-Akkus als die Zukunft zur Nutzung elektrischer Energie. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Akkus, die aktuell den Markt dominieren, kommen Natrium-Ionen-Akkus ohne kritische Rohstoffe aus, gelten als brandsicherer, haben eine bis zu drei Mal höhere Lebensdauer und können schneller aufgeladen werden – insgesamt sind sie um bis zu 90% nachhaltiger als Lithium-Ionen-Akkus.
Deutlich umweltfreundlicher
Im Vergleich benötigt eine Tonne Lithium beim Abbau bis zu 15 t CO2, eine Tonne Natriumchlorid hingegen nur 60 kg. Zudem ist Natrium als Rohstoff auch in Europa ausreichend verfügbar, was zukünftig die Abhängigkeit von anderen Ländern vermindert. Ein weiterer besonderer Vorteil ergibt sich auch in der Brandsicherheit der Natrium-Ionen-Akkus, was sie nicht nur für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen besonders attraktiv macht, sondern auch in der Logistik und Medizintechnik.
Die Forschung an Natrium-Ionen-Batterien ist nicht neu und hat ihren Ursprung bereits in den 1970er-Jahren, erlebte aber erst in den letzten Jahren ihren Aufschwung durch Fortschritte in der Materialforschung. Um die gleiche Kapazität wie Lithium-Ionen-Akkus zur Verfügung zu stellen, muss eine Natriumzelle größer und schwerer sein. Genau dabei liegt auch eine der größten Herausforderungen für die serienreife Entwicklung und Umsetzung für industrielle Produkte.
Überlegene Technologie
Die entscheidende Innovation, die Accupower nach mehr als einem Jahr intensiver Forschung mit ihrem Produkt, das sie Natec (steht für „Natrium Technologies“; Anm.) nennen, jetzt gelungen ist, steckt –neben mehreren wesentlichen Faktoren – maßgeblich auch im sogenannten Battery Management System (BMS), das zur dauerhaften Überwachung, Regelung und zum Schutz von Akkus dient. Dabei handelt es sich beispielsweise um Ladezustandserkennung, Tiefentladeschutz,Überladeschutz oder auch um komplexe Systeme mit Datenschnittstellen.
Natec findet aber nicht nur Interesse in der Industrie, sondern kann auch für den privaten Einsatz in Photovoltaikanlagen als Heimspeicher bis zum Notstrom angewendet werden. Der Salzspeicher ist 100% brandsicher und nicht teurer als herkömmliche Heimspeicher. Mit einer Nennkapazität von exakt 7,68 Kilowattstunden und einer Leistung von 3,8 Kilowatt bietet Natec Home eine langlebige, effiziente und vor allem höchst sichere Lösung für moderne Haushalte. Für höhere Speicherkapazitäten können bis zu 15 Einheiten zusammengeschlossen werden und sind als Speicher so auch für Unternehmen oder die Industrie geeignet. Apropos Preis: Ab 740 € kommt nun auch ein Natrium-Ionen-Akku als Speicher für mobile Kleinfahrzeuge, Boote oder Camper auf den Markt.
Auch die Nachhaltigkeit kommt nicht zu kurz: „Nachhaltigkeit beginnt in der Entwicklung und dem stetigen Willen, Lösungen zu finden. Dass wir mit Natec Home nun in der Lage sind, Natrium-Ionen-Akkus auch für den privaten Gebrauch in Österreich anzubieten, reduziert die Abhängigkeit von seltenen und konfliktträchtigen Rohstoffen maßgeblich“, erklärt Accupower-CEO Moritz Minarik.
Es geht auch mit Tofu
Einen ähnlichen Ansatz verfolgt man in China: Dort haben Forscher der City University of Hong Kong und der Southern University of Science and Technology eine neue, wasserbasierte, umweltfreundliche Batterie auf Basis von Tofu-Sole entwickelt.
Die neue Batterie verwendet sogenannte „organische“ Elektroden mit neutralen, ungiftigen Elektrolyten. Laut dem Team ist diese Batterie für über 120.000 Ladezyklen ausgelegt und im Prinzip so sicher wie Salzwasser. Das bedeutet, sie ist weder chemisch sauer noch brennbar. Sollte sich die Herstellung in großem Maßstab realisieren lassen, könnte dies revolutionär sein, insbesondere im Hinblick auf den Ersatz anderer Batterietechnologien wie Lithium-Ionen-Akkus.
Obwohl diese in vielen kleinen Elektronikgeräten weit verbreitet sind, werden sie auch häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt. Aufgrund ihrer inhärenten Entflammbarkeit hat dies in der Vergangenheit zu zahlreichen Bränden in Elektrofahrzeugen geführt, was eindeutig nicht wünschenswert ist. Wasserbasierte Batterien sind zudem deutlich einfacher und sicherer zu entsorgen und können potenziell aus günstigeren und weniger seltenen Materialien hergestellt werden. Allerdings hatten sie bisher Schwierigkeiten mit einer ausreichend langen Laufzeit.
Langlebig und sicher
Dieses Problem wollen die chinesischen Forscher nun in den Griff bekommen haben: Die neue Batterie mit ihren beeindruckenden über 120.000 Ladezyklen stellt einen enormen Fortschritt in puncto Nutzbarkeit dar und sind somit mindestens ein Jahrzehnt haltbar. Für Anwendungen wie die Netzspeicherung wie Solarparks, oder Windkraftausgleich ist das äußerst wertvoll.
Zum Vergleich: Akkus in Mobiltelefonen benötigen in der Regel etwa 800 Ladezyklen, bevor ihre Leistung nachlässt. Akkus von Elektrofahrzeugen erreichen typischerweise 1.500 bis 3.000 Zyklen, und ein hochwertiger LFP-Gitterakku hält 6.000 bis 10.000 Zyklen.
