Technologietrends bei Speicherbatterien

Stand im Vorjahr die Fachtagung der Energietechnischen Gesellschaft noch im Zeichen der thermischen Speicherung von überschüssiger, regenerativ erzeugter Energie, befasste man sich am 7. Februar 2018 in Dietikon nun mit Batterien.

Das Spektrum der Vorträge reichte von der Grundlagenforschung bis zu industriellen und ökonomischen Fragen. Dabei wurde klar, wie vielseitig die Batterie als Diskussionsthema und wie relevant sie im Energiekontext ist. Dies fängt schon bei den Einsatzbereichen an: Sie kann zur Spannungsregelung, zum Lastspitzenmanagement, zur Eigenverbrauchserhöhung oder für den Inselbetrieb – von Lucia Grüter, Leclanché, mit Praxisbeispielen illustriert – eingesetzt werden. Zudem kann sie Regelenergie anbieten, wobei sich mehrere Batterien zu virtuellen Kraftwerken kombinieren lassen, ein Trend, der sich gemäss Michael Koller von EKZ vermehrt abzeichnet.

Auch die materialtechnischen Entwicklungen wurden vorgestellt. Die industriellen Aspekte der Material­trends stellte Dirk Habermann von Meyer Burger vor. Er ging auf neue, mit Kohlenstoffnanoröhren beschichtete Anoden für Lithium-Batterien ein, die erheblich besser mit Ausdehnungen der Batterie (Ladevorgang) umgehen können als Standard-Anoden und zugleich eine höhere Leistungsfähigkeit, schnellere Ladezyklen und erhöhte Sicherheit bieten. Zurzeit sei man bezüglich der Fertigung solcher Batterien in der Prototypphase, aber in rund zwei Jahren sollte eine relativ preisgünstige Roll-to-Roll-Produktion möglich sein.

Material- und Sicherheitsfragen standen auch in einem der drei Workshops am Nachmittag im Zentrum. Der Empa-Forscher Ruben-Simon Kühnel stellte Forschungsaktivitäten vor, beispielsweise die Reduktion des als kritisch betrachteten Rohstoffs Kobalt in Lithium-Ionen-Akkus bzw. dessen Substitution durch Vanadium. Zudem erläuterte er neue Ansätze für Festkörperbatterien und wasserbasierte Konzepte, die eine viel höhere Sicherheit bieten. Letztere sind zwar schon lange bekannt, u.a. in der Bleibat­terie für Fahrzeuge, hätten aber den Nachteil, dass die Zellspannung unter 2 V liegen muss, damit keine Elektrolyse in der Batterie stattfindet. Man sucht neue Möglichkeiten, wie die Elektrolyse auch bei höheren Spannungen vermieden werden kann.

Im Workshop kam auch die Transportproblematik zur Sprache. Bezüglich Sicherheit gibt es zurzeit keine einheitliche Regelung, was den Export von Systemen mit Lithiumakkus erschwert. Zudem haben sich die Bestimmungen in den letzten Jahren erheblich verschärft, wobei leider nicht zwischen unterschiedlich sicheren Lithium-Batterien unterschieden wird.

Normen, Zertifizierungen und gesetzliche Vorgaben sind nicht in der Lage, mit den schnellen technologischen Entwicklungen mitzuhalten. Deshalb können paradoxe Situationen entstehen: In Flugzeugen müssen ältere zertifizierte Batterien eingesetzt werden, obwohl es sicherere und leistungsfähigere neue Batterien gibt.

Die inspirierende Tagung zeigte nicht nur auf, dass Batteriespeicher vielseitig sind, sondern dass sie zunehmend ökonomischer und somit relevanter werden.