Die Welt gibt fossile Brennstoffe zugunsten von Batterien auf. Sie sind der Schlüssel zur Energiewende

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ENERGIEWIRTSCHAFT

Lithium-Ionen-Batterien kamen erstmals in den 1990er Jahren auf den Markt und sind heute die erste Wahl für die Stromversorgung von Mobiltelefonen bis hin zu Elektrofahrzeugen.

In dem Maße, in dem die Welt fossile Brennstoffe durch emissionsfreie Elektrifizierung ersetzt, werden Batterien zu einem unverzichtbaren Speichermedium, das die Energiewende erleichtert.

Lithium-Ionen-Batterien kamen erstmals Anfang der 1990er Jahre auf den Markt und sind heute die erste Wahl für die Stromversorgung von Mobiltelefonen, Elektrofahrzeugen und Drohnen.

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien für den Betrieb von Elektrofahrzeugen und die Energiespeicherung ist exponentiell gestiegen, von nur 0,5 Gigawattstunden im Jahr 2010 auf rund 526 Gigawattstunden ein Jahrzehnt später. Laut Bloomberg wird sich die Nachfrage bis 2030 voraussichtlich um das 17-fache erhöhen, was die Kosten für Batteriespeicher senken wird.

Dr. Simon Engelke ist Gründer und Vorsitzender von Battery Associates, einer Organisation, die nachhaltige Batterielösungen und -innovationen vorantreibt. Hier gibt er fachkundige Einblicke in die Welt der Batterien.

Welches sind die wichtigsten Batterietypen, die heute verwendet werden, und wie unterscheiden sie sich?

Es gibt zwei Haupttypen von Batterien, die Sie wahrscheinlich kennen. Lithium-Ionen-Batterien, die z. B. unsere Telefone und Elektro- oder Hybridfahrzeuge antreiben, und Blei-Säure-Batterien, die zum Starten von Autos mit Verbrennungsmotoren verwendet werden und den Strom für die Beleuchtung, das Radio und andere Geräte im Auto speichern.

Der Hauptunterschied ist die Energiedichte. In einer Lithium-Ionen-Batterie kann mehr Energie gespeichert werden als in einer Bleibatterie, und sie hält viel länger. Aus diesem Grund werden Lithium-Ionen-Batterien in so vielen Anwendungen eingesetzt und ersetzen Bleibatterien in Bereichen wie Verkehr und Stromnetz.

Woraus werden Batterien hergestellt und wie funktionieren sie?

Batterien bestehen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien. Wie der Name des heute am häufigsten verwendeten Batterietyps schon sagt, bestehen Lithium-Ionen-Batterien aus Lithium-Ionen, enthalten aber auch andere Materialien wie Nickel, Mangan und Kobalt. Sie funktionieren, indem sie elektrische Energie in chemische Energie umwandeln, was die Speicherung von Strom in einer sehr dichten Form ermöglicht.

Sind Batterien ein sicheres Mittel zur Speicherung von Strom?

Ich würde sagen, dass die Sicherheit für die Industrie an erster Stelle steht. Neue Technologien und eine bessere Überwachung machen Batterien zu einer sehr sicheren Art der Stromspeicherung. In einem Elektrofahrzeug kann zum Beispiel eine Batteriezelle ausfallen, aber wenn sie sicher konstruiert ist, hat das keine Auswirkungen auf das gesamte Fahrzeug.

Die wichtigsten Sicherheitsaspekte bei Lithium-Ionen-Batterien sind ihr Aufbau und ihre Überwachung. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem thermischen Durchgehen oder einer Explosion. Dies wäre bei großen Batterieanlagen, wie sie zur Speicherung erneuerbarer Energien verwendet werden, ein großes Problem, aber sie arbeiten in einer sehr kontrollierten Umgebung.

Was passiert mit Batterieabfällen? Können gebrauchte Batterien recycelt werden, um Teil der Kreislaufwirtschaft zu werden?

Das Recycling von Batteriekomponenten ist äußerst wichtig, sowohl aus Sicht der Materialien als auch aus ökologischer Sicht. Wir verwenden und wiederverwenden nicht nur die Batterie selbst, indem wir sie auf- und entladen, sondern können sie am Ende ihrer Lebensdauer auch auseinandernehmen und die Komponenten zur Herstellung neuer Batterien recyceln.

Wir haben in der gesamten Batterieindustrie eine Kreislaufwirtschaft geschaffen, die sowohl einzigartig als auch spannend ist. Es geht darum, den Recyclingprozess für jeden Batterietyp zu optimieren, um zu gewährleisten, dass die Kreislaufwirtschaft unter allen Aspekten kosteneffizient ist. Aber die Kreislaufwirtschaft sollte sich nicht auf Batterien beschränken, sie kann auf alles von Stahl bis Kunststoff angewendet werden, und man möchte wirklich einen Kreislauf für die Zukunft schaffen.

Wie können Batterien dazu beitragen, Sektoren wie Verkehr und Energie zu elektrifizieren, um die Treibhausgasemissionen zu verringern?

Der Verkehr verursacht heute etwa 30 % der weltweiten Emissionen, so dass eine Verringerung dieses Anteils sehr wichtig ist. In den meisten Ländern ist der Betrieb eines Elektrofahrzeugs trotz höherer Anschaffungskosten billiger als der eines Autos mit fossilen Brennstoffen, was die Verbraucher zum Umstieg ermutigt und zur Dekarbonisierung des Straßenverkehrs beiträgt.

Die Fortschritte in der Batterietechnologie haben Batterien zu einer Schlüsselkomponente für das nachhaltige Reisen der Zukunft gemacht. Die in diesen Batterien auf Rädern gespeicherte Energie kann genutzt werden, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen und zur Stabilisierung des Stromnetzes beizutragen. Batterien sind eine dieser Plattformtechnologien, die genutzt werden können, um den Zustand der Welt zu verbessern und den Klimawandel zu bekämpfen.

Wird die wachsende Nachfrage nach Batteriespeichern im Zuge der Umstellung auf erneuerbare Energien Druck auf Ressourcen wie Lithium ausüben?

Die Frage nach den Ressourcen ist eine wichtige Frage. Obwohl Lithium-Ionen-Batterien nur eine sehr geringe Menge an Lithium enthalten, könnte der prognostizierte Anstieg der Nachfrage nach diesen Batterien die Lieferketten für Materialien wie Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan und Graphit unter Druck setzen. Und es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Lieferketten auf ethische Weise funktionieren.

Initiativen wie die Global Battery Alliance, eine vom Weltwirtschaftsforum 2017 ins Leben gerufene Partnerschaft von mehr als 60 Mitgliedsorganisationen, bringen alle Interessengruppen aus der ganzen Welt zusammen, um sicherzustellen, dass die Lieferketten für Batterien ethisch und umweltfreundlich sind und ordnungsgemäß verwaltet werden. Es ist wichtig, dass die Rückverfolgbarkeit gegeben ist und dass die Industrie auf die richtige Weise skaliert, um die Arbeit zu schützen, die Umwelt zu schonen und Ausbeutung im Bergbau und in anderen Teilen der Lieferkette zu vermeiden.

Welche neuen Entwicklungen in der Batterietechnologie können wir erwarten?

In naher Zukunft werden wir sehen, dass bestehende Prozesse optimiert werden, kleine Verbesserungen, die große Auswirkungen auf die Batteriekosten und die Energiedichte haben können. Auf längere Sicht sind neue Technologien zu erwarten, wie z. B. Festkörperbatterien, an denen schon seit einiger Zeit gearbeitet wird. Auch neue chemische Verfahren wie Natrium-Ionen-Batterien, die von einigen großen Herstellern erforscht werden, sind zu erwarten.
Viele Ressourcen und Investitionen fließen in diese Branche. Dies wirkt sich nicht nur auf die Batterien selbst aus, sondern ermöglicht auch die Optimierung anderer Branchen, die mit Batterien zu tun haben, wie z. B. neue Bergbautechnologien, Innovationen im Bereich der Batteriezyklen, der Integration, der Ladeinfrastruktur und der Vehicle-to-Grid-Anwendungen.

Wenn Sie die Nachrichten verfolgen, werden Sie Schlagzeilen sehen, in denen immer größere Batterieanlagen angekündigt werden, um überschüssige erneuerbare Energie zu speichern. Ich denke, dieser Trend wird sich auch in Zukunft fortsetzen.

Was reizt Sie am meisten an den zukünftigen Möglichkeiten der Batterietechnologie?

Ich sehe die Batterietechnologien als ein wirklich starkes Mittel zur Dekarbonisierung des Verkehrs und der Energie, um den Klimawandel zu bekämpfen. Die Batterieindustrie befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, und auch wenn es groß erscheinen mag, ist noch viel zu tun.

Denken Sie an die Zeit, als die Computer und Smartphones aufkamen; Batterien haben das gleiche Potenzial, eine technologische Revolution herbeizuführen. Aus diesem Grund ist dies eine aufregende Zeit für die Batterieindustrie. 

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