Folge 18 - Batteriespeichertechnologien

00:00:03: Willkommen bei Gegenstrom, den Podcast zur Energiewende.

00:00:08: Wissen, Klarheit, Orientierung in allen Themen rund um die Energiewirtschaft in Österreich jede Woche im zehnminütigen Kurzformat.

00:00:19: Ich bin Angelika Kabrit und hier kommt das Gegendström Thema der Woche.

00:00:25: Entenhausen unter Strom.

00:00:27: Daniel Büsentrieb auf der Suche nach der perfekten Batterie.

00:00:31: Das Batterielabor Lithium, Salz und flüssiges Metall.

00:00:36: Helferlein gesucht – die Batterie der Zukunft.

00:00:43: Entenhausen hat ein Problem aber nicht zum ersten Mal.

00:00:47: Schon vor vielen Jahren versuchte Daniel Düsentrieb die Energiefrage ein für alle Mahl zu lösen.

00:00:53: Ein Blitz enthält ungeahnte Mengen an Energie.

00:00:57: Wie wäre es also einen Blitz mit einer Batterie einzufangen?

00:01:02: Also baute er eine gewaltige Bleikammer.

00:01:06: Ein Blitz schlug ein und tatsächlich Daniel Düsentrieb gelang etwas Unglaubliches!

00:01:12: Er hatte einen Blitz gezähmt, das Ergebnis war allerdings durchwachsen – denn Düsendriebserfindungen arbeiten oft anders als geplant.

00:01:22: Oma DAX Elektroauto überholte plötzlich einen Rennwagen Ein Bügeleisen schmolzt wie Butter in der Sonne, die Glühbirnen eines ganzen Festzahls zerplatzen gleichzeitig und ein elektrischer Wecker ging innerhalb von zwei Minuten drei Jahre voraus.

00:01:40: Der Naturstrom war einfach zu stark!

00:01:43: Am Ende gab Daniel Düsentrieb seine Idee von der blitzgetriebenen Batterie auf – das Energieproblem von Entenhausen blieb weiter ungelöst.

00:01:53: Mittlerweile ist Entenhausen eine Umweltvorzeigestatt und hat auf erneuerbare Energien gesetzt.

00:01:59: Immer mehr Strom kommt aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen.

00:02:04: An sonnigen windigen Tagen läuft es prächtig, und Entenhause produziert mehr Strom als es verbrauchen kann.

00:02:11: An manchen Tagen ziehen aber Wolken auf – Es ist windstill und plötzlich muss Energie über teure Kraftwerke zugekauft werden!

00:02:20: Als Großinvestor für erneuerbare Energien bringt das Dagobert-Dack natürlich zur Weißglut.

00:02:27: Was nützt mehr billiger Sonnenstrom, wenn ihn niemand speichern kann?

00:02:31: Schimpft er und marschiert direkt in die Werkstatt von Daniel Düsentrieb.

00:02:35: – Geld ausgeben um teure Energie zuzukaufen!

00:02:39: Das kommt für Onkel Dagoberten nicht infrage.

00:02:42: Und so steht Daniel Düzentrieb wieder vor einer seiner größten Herausforderungen….

00:02:47: Diesmal soll er keinen Blitz fangen, sondern die perfekte Batterie für die Energiewende erfinden.

00:02:54: Eine Aufgabe ganz nach seinem Geschmack – denn Batteriespeicher gelten als Schlüsseltechnologie der Energiewände.

00:03:01: Strom aus Erneuerbaren Energien ist zwar günstig, bringt aber eine zentrale Herausforderung mit sich.

00:03:07: Die Erzeugung ist wohl atil!

00:03:09: Speicher sollen diese Lücke schließen….

00:03:13: In seiner Werkstatt macht sich Daniel Düsentrieb an die Arbeit und will die perfekte Batterie erfinden.

00:03:19: Sein kleines Helferlein unterstützt ihn tatkräftig, es beginnt zu recherchieren und stößt auf die am Markt dominierende Technologie – die Lithium-Jonen-Batterie.

00:03:30: Zur Sicherheit fragt Daniel Duesentrieb bei Katja Fröhlich vom AIT nach.

00:03:35: Warum ist die Lithiom-Johnen-Baterie eigentlich so erfolgreich?

00:03:40: Die Antwort dazu findet man im Periodensystem, erklärt Fröhlich.

00:03:44: Lithium ist ein gutes Element da es gerne Jonen abgibt.

00:03:49: Natürlich jetzt habe ich es!

00:03:51: Tatsächlich war die Entwicklung der Lithium-Jonen-Batterie so bedeutend dass ihre Erfinder twohntausendneinzehn mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden.

00:04:01: Unsere Welt würde ohne den Lithiumjonen Akku anders aussehen", sagt Fröhliche.

00:04:06: Und tatsächlich, die Lithium-Ionen-Batterie steckt heute praktisch überall drinnen.

00:04:11: Für mobile Anwendungen wie Elektroautos oder Smartphones ist sie daher nahezu alternativlos.

00:04:19: Sie bietet eine hohe Energiedichte, ist technisch ausgereift und hat einen gewaltigen Vorsprung gegenüber vielen anderen Technologien aufgebaut.

00:04:28: Die Skalierung wurde durch die sich durchsetzende Elektromobilität vorangetrieben.

00:04:33: Große Produktionskapazitäten und ein hoher Automatisierungsgrad bei der Fertigung, vor allem in Asien haben die Kosten bereits deutlich gesenkt.

00:04:43: Und sie sinken immer noch!

00:04:45: Daniel Düsentrieb ist begeistert.

00:04:47: Stolz präsentiert er Dagoberd Dach seinen ersten Entwurf.

00:04:51: Onkel Dagobird ist beeindruckt – eine Batterie mit hoher Energiedichte weltweit erprobt technisch ausgereift.

00:05:00: Was soll da noch schiefgehen?

00:05:02: Doch wie so oft in Entenhausen?

00:05:05: Es ist nicht alles Gold, was glänzt.

00:05:07: Lithium ist zwar physikalisch das ideale Element – die Vorkommen sind jedoch geografisch stark konzentriert!

00:05:15: Vor allem im sogenannten Lithium-Dreieck in Chile, Argentinien und Bolivien.

00:05:21: Der Abbau ist durch den Verbrauch enormer Wassermengen und dem Einsatz von Chemikalien häufig umweltschädlich und belastet lokale Ökosysteme.

00:05:31: Zudem dominiert Asien allen vor Rankiner die Produktion.

00:05:35: Dagobert beginnt nervös herumzurechnen, sein Investment muss sich ja lohnen!

00:05:40: Moment mal, Düsen-Trieb – heißt das deine Batterie hängt am Ende von Lieferketten auf der anderen Seite der Welt ab?

00:05:47: Das fühlt sich an als hätten die Panzerknacker die Schlüssel zu seinem Geldspeicher.

00:05:52: Genau das ist eines der Probleme….

00:05:55: Die Lieferkette ist von geopolitischen Risiken abhängig... Und dann gibt es noch ein weiteres Problem, denn auch sicherheitstechnisch ist die Technologie nicht unproblematisch.

00:06:05: Im Fall eines Defekts kann es zu sogenannten Thermal Runaway Effekten kommen – also schwer kontrollierbaren Bränden.

00:06:13: Kommt noch hinzu?

00:06:15: Im Betrieb nimmt die Leistungsfähigkeit über die Zeit ab!

00:06:19: Nach mehreren tausend Ladezügeln sinkt die Kapazität spürbar.

00:06:24: Am Ende der Lebensdauer sind die Batterien zudem ein Problemstoff auch wenn sie grundsätzlich recycelbar sind.

00:06:31: Daniel Düsentrieb wird nachdenklich, seine erste große Hoffnung scheint doch nicht die perfekte Batterie zu sein!

00:06:39: Also zurück ans Zeichenbrett.

00:06:41: und genau in diesem Moment passiert etwas das nur einem Erfinder passieren kann.

00:06:46: Beim Mittagessen fällt sein Blick auf den Salzstreuer.

00:06:51: Natürlich warum bin ich nicht früher darauf gekommen?

00:06:54: entfällt es dem Erfinder?

00:06:56: Wenige Stunden später herrscht in der Werkstatt Hochbetrieb und es entsteht die nächste Erfindung.

00:07:02: Die Natrium-Ionenbatterie.

00:07:04: Statt Lithium verwendet sie Natrium, ein Element das auch im ganz gewöhnlichen Kochsalz steckt.

00:07:11: Der Vorteil liegt auf der Hand – der Rohstoff ist weltweit verfügbar, günstig und geopolitisch unkritisch!

00:07:18: Problem gelöst jubelt Daniel Düsentrieb.

00:07:22: Natrium ist praktisch unbegrenzt verfügbar wie das Salz im Meer, auch in Entenhausen.

00:07:28: Er präsentiert seine neuste Erfindung.

00:07:30: Onkel Dagobert – das Problem scheint gelöst!

00:07:34: Beim Wiener Start-up Salzstrom kann man genauso eine Batterie bereits kaufen.

00:07:40: Statt selbst ein skalierbares Produkt entwickeln zu lassen, kann er dort einfach eine Batteries bestellen.

00:07:46: Co-Founder Jürgen Ellenson beschreibt die Vision so….

00:07:50: In Europa gibt es eine Alternative zur Lithium-Jonen-Batterie.

00:07:54: Energie fair für alle, ohne dass Natur oder Menschen in Mitleidenschaft gezogen werden.

00:08:00: Die sogenannte Salzsissi funktioniert ähnlich wie eine Lithium–Jonen – Batterie.

00:08:05: Sie wird vor allem als Heimspeicher eingesetzt, ist weniger brandanfällig und arbeitet auch bei niedrigen Temperaturen stabil.

00:08:13: Düsen-Trieb strahlt!

00:08:15: Das ist die perfekte Batterie.

00:08:17: Onkel Dagobert zückt den Taschenrechner und beginnt bereits auszurechnen, wie viele Taler sich mit der neuen Erfindung verdienen lassen.

00:08:25: Doch dann schaut er auf die technischen Daten und verzieht das Gesicht!

00:08:29: Heimspeicher?

00:08:30: Ich brauche keinen Speicher für Oma DAX Gartenhütte – ich brauche einen Großspeicher!

00:08:36: Daniel Düsentrieb versucht zu beschwichtigen.

00:08:39: Die Idee ist gut, Onkel Dagobert.

00:08:42: Nur die Technik muss noch ein bisschen weiterentwickelt werden.

00:08:45: Tatsächlich arbeiten Forscher und Unternehmen bereits daran, Natrium-Jonen-Batterien auch für den Großspeicherbereich fit zu machen.

00:08:54: Erste Pilotanlagen im Containermaßstab laufen bereits in Europa.

00:08:59: Die Technologie ist also nicht grundsätzlich ungeeignet – sie ist schlicht noch zu jung!

00:09:04: Doch für Onkel Dagobert zählt nur eines ….

00:09:07: Was kann ich heute kaufen?

00:09:08: Und da muss Daniel Düsentrieb zugeben….

00:09:11: Für Großspeicher im Netzmaßstab ist die Natriumionen-Batterie noch nicht serienreif.

00:09:17: Schon wieder hat seine geniale Erfindung einen Haken!

00:09:20: Nach all diesen Rückschlägen brauchte er eine Auszeit und besucht seinen Neffen Dieterdüsentrieb in Kalifornien.

00:09:27: Auf einem Spaziergang entdecken die beiden eine Großbatterie des österreichischen Unternehmens CellCube, riesige Tanks voller flüssiger Elektrolyte Eine Vanadium-Redox-Floh-Batterie.

00:09:41: Diese speichern Energie nicht in festen Zellen, sondern in flüssigen Elektrolyten.

00:09:47: Daniel Duesentrieb bleibt wie angewurzelt stehen!

00:09:50: Natürlich das ist es – endlich eine Batterie die die großen Herausforderungen der Energiewende löst.

00:09:58: Neugierig beginnt er zu recherchieren und spricht mit Christoph Stelzer von CellCube.

00:10:03: Ein entscheidender Vorteil unserer Batterien ist dass sie nicht entflammer sind.

00:10:08: Das macht ihren Einsatz, etwa in kritischer Infrastruktur wie Spitälern oder militärischen Einrichtungen attraktiv.

00:10:16: Vanadium-Redox Flohbatterien können über dreißig Jahre ohne Kapazitätsverlust betrieben werden.

00:10:23: Ein technischer Vorteil – Leistung und Kapazität lassen sich getrennt skalieren.

00:10:28: Dadurch eignen sie sich besonders für Anwendungen im Stromnetz.

00:10:32: Die Systeme beginnen bei einer Leistung von etwa einem Megawatt.

00:10:36: Für Daniel Düsentrieb klingt das wie Zauberei.

00:10:39: Dreißig Jahre ohne Leistungsverluste, keine schwer kontrollierbaren Brände!

00:10:45: Onkel Dagobert ist begeistert.

00:10:47: Endlich reden wir über eine Batterie für das Stromnetz – doch Daniel Duesentrieb hebt warnend den Finger denn auch diese Erfindung hat ihre Schattenseiten.

00:10:57: Am Ende entscheidet nicht die beste Technologie sondern jene, die sich wirtschaftlich skalieren lässt erklärt Katja fröhlich vom AIT und erinnert daran, dass viele Ideen im Labor hervorragend funktionieren aber nicht alle schaffen den Sprung in den Massenmarkt.

00:11:13: Und dann landet Daniel Düsentrieb wieder bei einem Problem das ihn bereits beim Lithium verfolgt hat – der Frage nach den Rohstoffen.

00:11:21: Vanadium kommt weltweit in der Erdkruste vor und wird häufig im Werkzeugbau eingesetzt etwa bei Hemmern.

00:11:29: Als sekundärer Ressource fällt es als Abfallprodukt bei der Stahlproduktion an.

00:11:34: Bei der Entsorgung kann es ohne aufwendige Aufbereitung eins zu eins wiederverwertet werden.

00:11:40: Ganz so einfach ist die Sache allerdings nicht!

00:11:43: Katja Fröhlich sieht den hohen CO²-Fußabdruck von Vanadium kritisch, Christoph Stelzer vom CellCube entgegnet – Der CO² Fußabdrucks ist deutlich niedriger als bei der Lithium-Jonen-Batterie.

00:11:57: CellCube arbeitet deshalb mit Lieferanten auf der ganzen Welt und versucht die Materialien möglichst nahe beim jeweiligen Kunden zu beziehen.

00:12:06: Die Hardware der Vanadium-Batterie wird in Wiener Neu-Dorf zusammengebaut, die Schaltschränke kommen aus Sanktpölten.

00:12:14: In Entenhausen sind alle verwirrt – welche Batterie ist denn jetzt die beste?

00:12:19: Daniel Düsentrieb muss unweigerlich an sein altes Blitzexperiment denken!

00:12:23: Damals wollte er die stärkste Energiequelle der Welt in einer einzigen Batterie einfangen.

00:12:29: Das Ergebnis waren explodierende Glühbirnen, schmelzende Bügeleisen und ein Elektroauto das schneller fuhr als jeder Rennwagen.

00:12:38: Heute weiß Daniel Düsentrieb – Die Herausforderung besteht darin den richtigen Strom zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar zu machen!

00:12:48: Er blickt auf seine Werkbank voller Erfindungen drei kleine Helferleihen Eines für Elektroautos, eines für Häuser und eines für das Stromnetz.

00:12:59: Und er erkennt plötzlich seinen Denkfehler!

00:13:02: Die Energiewende braucht gar nicht die eine perfekte Batterie.

00:13:06: Lithium-Ionenbatterien werden vermutlich weiterhin die Elektromobilität dominieren.

00:13:11: Der chinesische Elektroautohersteller BYD orientiert sich allerdings bereits in Richtung Natrium-Ionentechnologie.

00:13:19: Energieexperte Andreas Ölsand geht davon aus Lithium-Johnenbatterien bleiben bei Elektroautos dominant.

00:13:27: Natrium-Johnenbaterien könnten sich als nachhaltige Alternative bei Heimspeichern etablieren und Vanadium-Redox-Floh-Batterien spielen ihre größten Vorteile bei Großspeicheren im Stromnetz aus.

00:13:40: Entscheidend wird am Ende sein, worauf künftig der Fokus gelegt wird – denn derzeit entscheiden oft noch die Anschaffungskosten und vor allem die Marktetablierungen!

00:13:50: Bei Großspeichern ist aus diesem Grund derzeit die Lithium-Ionen-Batterie dominant.

00:13:55: Um umweltfreundlichen Batterietechnologien am Markt eine Chance zu geben, müssen Nachhaltigkeit und Lebenszykluskosten stärker berücksichtigt werden.

00:14:05: Fazit Das schlaue Buch kennt viele Batterien – Die Perfekte kennt es nicht.

00:14:11: Technologische Varietät ist wertvoll und bietet die Möglichkeit, Nachhaltigkeit sowie Rohstoffabhängigkeit neu zu denken!

00:14:19: Daniel Düsentrieb suchte die perfekte Batterie, gefunden hatte etwas anderes.

00:14:25: Die Erkenntnis dass nicht jede Batterie alles können muss!