Natrium statt Lithium – so einfach kann es sein? Solstice entwickelt nachhaltige Batterien der Zukunft, die kostengünstig sind und sich problemlos recyceln lassen.

Im Helmholtz-Zentrum in Dresden-Rossendorf (HTDR) entsteht im Rahmen des Projektes Solstice derzeit ein Stromspeicher der besonderen Art. Dank finanzieller Unterstützung der Europäischen Union arbeitet ein Team von Forscher:innen an der Batterie der Zukunft. Diese setzt auf Natrium, das sechshäufigste Element der Erde. Das Alkalimetall ersetzt dabei Lithium aus bisherigen Akkumulatoren – und das macht die Batterie zu einem spannenden Beitrag für die unvermeidliche Energiewende.

Natrium und Zink für Energiespeicher der Zukunft

Solstice steht für neuartige Stromspeicher, die auf flüssigem Natrium und flüssigem Zink aufbauen. Allein das ist schon dahingehend nachhaltig(er), weil Natrium in großen Mengen quasi überall auf der Welt verfügbar ist. Aus einem Liter Meerwasser könnte man sogar elf Gramm des Metalls gewinnen. Zink ist dagegen im Verhältnis seltener, aber in Europa reichhaltig vorhanden. Es gibt also genügend Rohstoffe für eine Prodkuktion von Akkus in hiesigen Gefilfen. Der oftmals nicht unproblematische Abbau und Import von Lithium aus China oder Chile wäre dadurch unnötig. Zudem ist der Lithium-Vorrat im Vergleich zu Zink oder Natrium sehr viel begrenzter.

So ist eine Flüssigmetall-Batterie aufgebaut. (Foto: HZDR/blaurock markenkommunikation)
So ist eine Flüssigmetall-Batterie aufgebaut. (Foto: HZDR/blaurock markenkommunikation)

Solche Natrium-Ionen-Akkumulatoren, an denen bereits seit einigen Jahren geforscht wird, verzichten oftmals auf Kupfer, Cobalt und Nickel – sie sind generell einfacher aufgebaut und erlauben somit ein unkompliziertes Recycling. Im Fall von Solstice muss eine Batterie aufgeladen und abgekühlt werden. Dadurch verfestigen sich die Stoffe und können so wieder dem Wirtschaftskreislauf zugeführt werden. Bei anderen Akkumulator-Konzepten ist das Recycling sehr viel aufwändiger und und mit einem hohen Energieverbrauch verbunden.

So funktionieren die Batterien von Solstice

Geplant sind zwei Arten von Batterien. Bei der einen sind die Elektroden und der Elektrolyt flüssig – die Arbeitstemperaturen liegen bei um die 600 Grad. Aus dem Grund eignet sich dieser Batterietyp nicht für mobile Geräte wie Smartphones oder Laptops, sehr wohl aber als Energiespeicher für Solar- und Windkraftwerke. Energie im Megawattstunden-Bereich könnten unkompliziert gespeichert werden.

Für weniger versierte Menschen ist dieser Aufbau vermutlich schon kompliziert. (Foto: HZDR/blaurock markenkommunikation)
Für weniger versierte Menschen ist dieser Aufbau vermutlich schon kompliziert. (Foto: HZDR/blaurock markenkommunikation)

Bei dem zweiten System ist der Elektrolyt fest, die Elektroden sind flüssig. Dennoch sind Temperaturen bis 300 Grad möglich, sodass auch hier eine Verwendung zum Beispiel in Elektroautos bisher nicht vorgesehen ist. Aber das Speichern von etlichen Kilowattstunden Energie macht diese Batterie zu einem potenziell optimalen Heimspeicher für Privatanwender.

Nötig für die Energiewende

Umweltverträgliche Speicher, die auf Konflikatmaterialen verzichten und leicht wiederverwertbar sind – das ist das Ziel der Tüftler:innen in Dresden. Lösungen basierend auf Solstice sollen vor allem als Pufferspeicher zur Stabilisierung des Energiesystems dienen. Denn nur so können die Schwankungen bei der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen (Solar, Wind) ausgeglichen werden. Strom wird so erst abgerufen, wenn dieser nicht produziert, aber benötigt wird. Zum Beispiel in der Nacht.

In den kommenden Jahren arbeitet das Helmholtz-Zentrum in Dresden-Rossendorf (HTDR) an den Batterien, die die Marktreife auch erreichen sollen. In eine ähnliche Richtung schauen übrigens weitere Unternehmen wie der britische Akkuhersteller AMTE oder der chinesische Konzern CATL. Diese wollen Natrium-Ionen-Akkumulatoren für die Elektromobilität entwickeln, die ohne Lithium, Kobalt und Kupfer auskommen. Sie werden jetzt schon als ernsthafte Alternative zu Lithium-Akkus für E-Fahrzeuge gehandelt.

Persönlich finde ich es schön zu sehen, dass auch in Deutschland an Konzepten gearbeitet wird, um „Überschüsse“ aus Solar- und Windkraft nicht zu verschwenden und zum Beispiel Kohlekraftwerke endgültig überflüssig zu machen. Denn noch springen konventionelle Kraftwerke in Zeiten geringer Stromproduktion ein, damit der Bedarf abgefedert werden kann. Denn: Es fehlt an entsprechend großen, verhältnismäßig kostengünstigen und flexiblen Energiespeichern…

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