Energiespeicherung neu gedacht
Mit Sauerstoffionenbatterien als neuartige Energiespeicher in eine nachhaltige Zukunft als Thema eines neuen CD-Labors an der TU Wien. Der Verbund ist dabei Industriepartner.
Die Herausforderung bei erneuerbaren Energien ist, dass ihre Verfügbarkeit stark von der Tageszeit oder Witterungsbedingungen abhängt. Strom wird dann produziert, wenn die Sonne scheint oder Wind weht. Wird der Strom aber nicht direkt zu diesem Zeitpunkt benötigt, bleibt er ungenutzt oder wird bestenfalls gespeichert. Aber auch durch Produktions- oder Nutzungsspitzen bedingte Schwankungen stellen Stromproduzenten und Netzbetreiber immer wieder vor Herausforderungen.
Programmlinie CD-Labors als Erfolgsgeschichte des Wirtschaftsministeriums Im Rahmen des neuen Christian Doppler (CD) Labors für Sauerstoffionenbatterien arbeitet unter der Leitung von Alexander Opitz (TU Wien) nun ein interdisziplinäres Team gemeinsam mit dem Energieunternehmen Verbund an innovativen Speicherlösungen. Sauerstoffionenbatterien zeichnen sich dabei durch eine ressourcenschonende Herstellung, geringe Produktionskosten und eine hohe Anwendungssicherheit aus. „Die Herausforderungen der Zukunft lassen sich nur mit neuem Wissen und frischen Ideen meistern. Innovative Stromspeicher spielen dabei eine zentrale Rolle. Das neue CD-Labor liefert einen wichtigen Beitrag dazu“, so Wolfgang Hattmannsdorfer, Wirtschaftminister. Das Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET) ist wichtigster Fördergeber für die erfolgreiche Programmlinie der CD-Labors.
Keramik statt Lithium oder Kobalt
Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien kommen Sauerstoffionenbatterien ohne die kritischen Elemente Lithium oder Kobalt aus. Stattdessen werden hier reichlich vorkommende, keramische Materialien verwendet, was geopolitische Abhängigkeiten reduziert. Hinzu kommt, dass Sauerstoffionenbatterien weder brennbar noch giftig sind. Gerade die Brennbarkeit von aktuell verfügbaren Batterietypen (wie Natrium-Schwefel- oder auch Lithiumionenbatterien) ist für Großspeicher ein Knackpunkt.
Während Lithiumbatterien gezielt für den mobilen Einsatz entwickelt wurden und entsprechende Anforderungen wie ein geringes Gewicht erfüllen müssen, können sich Speichersysteme für den stationären Einsatz von diesen Anforderungen lösen. Dies ist insbesondere für Energieversorger wie Verbund relevant, die einen Großteil der Energie aus erneuerbaren Quellen bereitstellen und mit stationären Großbatterien elektrische Energie von Zeiten hoher Produktion zu Zeiten hoher Nachfrage verschieben wollen.
Energietransformation als große Herausforderungen unserer Zeit Die Idee, keramische Materialien für Batterien zu verwenden, ist dabei eher durch Zufall entstanden. „Erst indem wir den Blickwinkel auf das von uns eigentlich für Brennstoff- und Elektrolysezellenanwendungen untersuchte Material geändert haben, haben wir gesehen, dass unsere Keramiken unter bestimmten Voraussetzungen eine ähnliche Kapazität wie herkömmliche Lithiumionenbatterie-Materialien aufweisen können. Das heißt, sie können eine ähnliche Menge Energie speichern“, erläutert Alexander Opitz.
„Die Energietransformation ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Sie erfordert nicht nur neue Technologien, sondern vor allem eine kontinuierliche, intensive Forschung. Durch die Zusammenarbeit mit der Wissenschaft, wie etwa im Rahmen des Christian Doppler Labors, können wir dazu beitragen, dass Innovationen wie die Sauerstoffionenbatterie rascher marktfähig werden und so zur Lösung der Energiespeicherproblematik beitragen“, so Michael Strugl, CEO von Verbund, zum Engagement als Industriepartner.