In den Wüsten der Vereinigten Arabischen Emirate steht ein massives Projekt für saubere Energie – das eine Fläche von etwa der Größe von 12.600 Fußballfeldern umfasst – kurz vor einem Durchbruch: die Nutzung von Solarenergie, um nachts Energie für eine halbe Million Haushalte bereitzustellen. Der Golfstaat hat kontinuierlich 5,2 Gigawatt (GW) Solarkapazität mit 19 Gigawattstunden (GWh) Batteriespeicher kombiniert, um das weltweit größte Batteriesystem zu schaffen.
Etwa 12.000 Kilometer entfernt, am US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory in Colorado, entwickeln Forscher und Ingenieure einige der kleinsten jemals gebauten Batterien. Diese sind winzig im Vergleich zu den netzgroßen Lithium-Ionen-Batterien, die zur Speicherung erneuerbarer Energie verwendet werden. Sie sollen elektronische Tags mit Strom versorgen, die junge Lachse und Aale verfolgen, die etwa 7,5 cm lang sind.
Während traditionelle Lithium-Ionen-Batterien die Grenzen von Größe und Maßstab ausreizen, könnten andere Batterietypen eine ebenso wichtige Rolle bei der Nutzung kohlenstoffarmer Energie spielen – ohne die Notwendigkeit kritischer Mineralien wie Lithium, Kobalt und Nickel, die Bedenken hinsichtlich Umweltschäden und Schädigung gefährdeter Gemeinschaften aufgeworfen haben.
Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien, die eine begrenzte Anzahl von Lade- und Entladezyklen haben, können viele dieser alternativen Batterietechnologien unbegrenzt genutzt und nach Ablauf ihrer 20-jährigen Lebensdauer recycelt werden. Entwickler greifen bereits auf eine breite Palette von Materialien zurück, um erneuerbaren Strom zu speichern, wenn er verfügbar ist, und damit alles von tragbarer Technik über Heiznetze, Fabriken bis hin zu Raketen zu betreiben.
Hier sind einige der innovativsten Energiespeichertechnologien, die Schlagzeilen machen.
Flüssigluft
Ende letzten Jahres markierte der ehemalige Bürgermeister von Greater Manchester auf dem Gelände eines ehemaligen Kohlekraftwerks in Trafford den Baubeginn eines lang erwarteten Energiespeicherprojekts, das die „Reindustrialisierung“ der Region auslösen könnte. Andy Burnham sagte, die Entwicklung des Trafford Green Cluster, zu dem die Carrington „Flüssigluft“-Kryobatterie gehört, könnte „dieses Jahrzehnt für Greater Manchester zum aufregendsten seit der viktorianischen Zeit machen“.
Einfach ausgedrückt zielt das Carrington-Projekt – entwickelt vom britischen Startup Highview Power – darauf ab, erneuerbare Energie zu speichern, wenn sie reichlich vorhanden ist, und sie als Flüssigluft zu lagern. Theoretisch kann eine „Kryobatterie“ Energie für Stunden, Tage oder sogar Wochen speichern. Die Wissenschaft ist komplexer: Carrington nutzt überschüssige erneuerbare Energie, um Luft auf -196 °C abzukühlen und sie in eine Flüssigkeit zu verwandeln, die nur 1/700 ihres ursprünglichen Volumens einnimmt. Sie bleibt in diesem Zustand, bis erneuerbare Energie knapp wird und die Marktpreise steigen. Dann wird die Flüssigkeit wieder in Gas umgewandelt, das sich schnell durch eine Turbine ausdehnt, um Strom zu erzeugen – ohne die Emissionen, die für Gaskraftwerke typisch sind.
Das Projekt hat mehrere Verzögerungen erlitten, aber sobald es in Betrieb geht – voraussichtlich Ende des Jahres – wird es 300 MWh Speicherkapazität bieten und 50 MW Leistung für sechs Stunden liefern. Das ist genug saubere, erneuerbare Energie, um fast eine halbe Million Haushalte zu versorgen.
Flüssigsalz
Während in Manchester Energie bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt gespeichert wird, wird in der Wüste von Nevada der gegenteilige Ansatz verfolgt. Dort erzeugen 10.000 Spiegel Strom für das Crescent Dunes Projekt, das in den letzten zehn Jahren die Kraft der Sonne genutzt hat, um ein Reservoir aus Kalium- und Natriumnitrat auf 560 °C zu erhitzen. Diese Temperatur kann bis zu zehn Stunden nach Sonnenuntergang aufrechterhalten werden, und die gespeicherte Wärmeenergie wird dann in Strom umgewandelt, indem die Hitze eine traditionelle rotierende Turbine antreibt.
Flüssigsalzspeicher sind eine effektive Möglichkeit, sauberen Strom als Wärme zu speichern. Diese Flüssigsalzbatterien dienen als Hauptstromquelle für die meisten modernen Lenkflugkörper und Atomwaffen. Sie funktionieren als „Reservebatterien“, die Energie speichern, bis die Hitze einer pyrotechnischen Ladung – die beim Abschuss der Waffe ausgelöst wird – diese gespeicherte Energie freisetzt.
In den 2020er Jahren zeigte Dänemark, dass Flüssigsalzspeicher auch helfen könnten, die Herausforderung der Dekarbonisierung der Schwerindustrie zu lösen. Das Land, ein Vorreiter in der Windkraft, stellte Anfang dieses Jahres ein groß angelegtes Flüssigsalzbatterieprojekt mit einer Kapazität von 1 GWh vor. Es kann sauberen Strom bis zu zwei Wochen lang speichern, indem es die Salze auf etwa 600 °C erhitzt. Bei Bedarf wird das heiße Salz durch einen Generator zirkuliert, der Hochtemperaturdampf erzeugt, der direkt in industriellen Prozessen verwendet werden kann.
Sand
So wie erneuerbarer Strom durch Erhitzen von Salz gespeichert werden kann, kann saubere Energie auch in Sand gespeichert werden.
In der kleinen Stadt Pornainen in Südfinnland helfen Tausende Tonnen Sand dabei, Energie zu speichern, die zum Heizen von Schulen, Bibliotheken und Rathäusern verwendet wird. Dies sollte es dem Bezirk ermöglichen, vollständig auf Öl in seinem lokalen Heiznetz zu verzichten und den Einsatz von Holzhackschnitzeln um etwa 60 % zu reduzieren.
Die Sandbatterie verwendet etwa 2.000 Tonnen zerkleinerten Speckstein, um saubere Energie als Wärme zu speichern, und liefert 1 MW thermische Leistung bei einer Speicherkapazität von 100 MWh. Im Sommer kann die Sandbatterie – etwa 13 Meter hoch und 15 Meter breit – fast den monatlichen Wärmebedarf von Pornainen decken. Im Winter kann sie fast eine Woche abdecken. Das ist etwa zehnmal größer als eine frühere Version, die 2022 im Land eingeführt wurde, und unterstreicht das Potenzial von Sandbatterien, eine größere Rolle bei der Reduzierung der Emissionen in ganz Finnland zu spielen.
Schweißtechnik
In Japan untersuchen Forscher der Tokyo University of Science, ob menschlicher Schweiß eine praktikable Energiequelle für den Betrieb tragbarer Technik sein könnte.
Indem sie den Körper als Energiequelle behandeln, die kontinuierlich Strom liefern kann, hoffen die Forscher, das Problem der Stromversorgung von Sensoren in tragbaren Geräten zu lösen, ohne auf kleine Batterien angewiesen zu sein, die sie sperrig machen und ständiges Aufladen erfordern.
Als Reaktion darauf haben sie ein dünnes, tragbares Pflaster entwickelt, das direkt aus menschlichem Schweiß Strom erzeugt. Es verwendet eine enzymatische Biobrennstoffzelle, um chemische Verbindungen – insbesondere Laktat – einzufangen, die im Schweiß freigesetzt werden, und sie in Energie umzuwandeln. Wenn Schweiß mit der Zelle in Kontakt kommt, lösen im Pflaster eingebettete Enzyme eine biochemische Reaktion aus, die Elektronen freisetzt.
Das bedeutet, dass Strom ohne externe Stromquelle erzeugt werden kann, bei alltäglichen Aktivitäten wie Gehen, Sport treiben oder Besorgungen machen.
Häufig gestellte Fragen
Hier ist eine Liste von FAQs zu den ungewöhnlichen Batterien, die Flüssigsalz und menschlichen Schweiß nutzen, um erneuerbare Energie zu speichern, geschrieben in einem natürlichen Ton mit klaren, einfachen Antworten.
Fragen für Einsteiger
F Moment mal, nutzen wir wirklich menschlichen Schweiß, um Energie zu speichern?
A Ja, aber nicht so, wie du vielleicht denkst. Forscher entwickeln eine extrem dünne, flexible Batterie, die das Salz im menschlichen Schweiß als chemischen Brennstoff nutzt. Wenn du schwitzt, erzeugt die Batterie eine kleine Menge Strom – genug, um winzige Sensoren oder tragbare Geräte zu betreiben.
F Was ist eine Flüssigsalzbatterie?
A Es ist eine große Industriebatterie, die Salz verwendet, das erhitzt wird, bis es flüssig wird. Dieses flüssige Salz wirkt wie ein Schwamm und speichert Wärme oder Strom. Sie wird hauptsächlich verwendet, um Energie aus Solar- oder Windkraft für die spätere Nutzung zu speichern.
F Warum brauchen wir Batterien aus Schweiß oder Flüssigsalz?
A Normale Batterien können teuer, schwer zu recyceln sein oder Feuer fangen. Schweißbatterien sind perfekt für Wearables, weil sie sicher sind und nie aufgeladen werden müssen. Flüssigsalzbatterien sind großartig für das Stromnetz, weil sie große Mengen Energie günstig speichern können und Jahrzehnte halten.
F Wie funktioniert eine Schweißbatterie eigentlich?
A Dein Schweiß enthält Salz. Ein spezielles Enzym in der Batterie reagiert mit dem Laktat und erzeugt einen winzigen elektrischen Strom. Je mehr du schwitzt, desto mehr Strom wird erzeugt.
F Kann eine Flüssigsalzbatterie mein Haus mit Strom versorgen?
A Ja, aber nicht direkt. Diese Batterien werden normalerweise in großem Maßstab für ganze Nachbarschaften oder Solarparks gebaut. Sie speichern Wärme und wandeln sie später in Strom um, um Tausende von Haushalten zu versorgen.
Fortgeschrittene & technische Fragen
F Was ist der größte Vorteil von Flüssigsalzbatterien gegenüber Lithium-Ionen?
A Kosten und Lebensdauer. Flüssigsalz verwendet billige, reichlich vorhandene Materialien. Sie können 20–30 Jahre halten, ohne viel Kapazität zu verlieren, während Lithiumbatterien nach 5–10 Jahren nachlassen. Sie fangen auch kein Feuer.
F Wie heiß wird das Salz in einer Flüssigsalzbatterie?
