Bessere Batterien

Es ist ein bekanntes Dilemma der Energiewende: All die erneuerbare Energie, die zunehmend global aus Sonne und Wind generiert wird, ist großen Schwankungen ausgesetzt. Wenn starke Winde die Windräder drehen und die pralle Sonne stundenlang auf Solarzellen knallt, fließt der grüne Strom so reichlich, dass die Netze krachen; bei Bewölkung und Windstille hingegen müssen im schlimmsten Fall erst recht die CO2-Schleudern angeworfen werden. Was der weltweiten erneuerbaren Energiezukunft bislang empfindlich fehlt, ist ein ebenso günstiger wie umweltfreundlicher Energiespeicher – und weil unsere (Arbeits-)Welt auch immer elektronischer und mobiler wird, ist auch der Bedarf an kleinen, wiederaufladbaren Batterien in Akku-Form größer denn je.

Selbstheilende Innovationen

Kein Wunder, dass weltweit an Universitäten und Forschungseinrichtungen an der mit Sicherheit lukrativen Zukunft des Energiespeichers gearbeitet wird – und das mit Erfolg. Von der Optimierung bestehender Technologie hin zu völlig neuen, überraschenden Technologiekonzepten reicht die Palette an Innovationen. Wir leben im Zeitalter der Durchbrüche in der Batterietechnologie – auch wenn wir es erst in ein paar Jahren so richtig bemerken werden.

Erst vor kurzem vermeldeten etwa Forscher der Universität Limerick einen beachtlichen Schritt in die richtige Richtung. Die am Materials and Science Institute der Universität forschenden Wissenschafter zeigen mit einer auf einem Germanium-Nanodraht basierenden Anodentechnologie eine kleine Revolution in der Akkutechnologie: Die als Ersatz für die Lithium-Ionen-Akkus konzipierte Batterie soll nicht nur doppelt so viel Energie wie ihre Vorgänger speichern können, sondern auch noch günstiger und umweltfreundlicher sein.

Von anderer Seite kommt ein weiterer Baustein für die smarte Batteriezukunft: Ein Team der Stanford University konnte ebenfalls vor kurzem einen Durchbruch feiern. Durch ein dehnbares Polymer, mit dem Batterieelektroden überzogen werden, kann deren Lebensdauer um vorerst das Zehnfache erhöht werden – die spröde Oberfläche der Batterie­elektroden, die besonders bei noch experimentellen, potenziell energiereichen Speichertechnologien bislang bald unter Verschleißerscheinungen litt, bekommt so einen der Natur abgeschauten Selbstheilungsmechanismus spendiert. Gemeinsam mit einer anderen, ebenso von der Natur inspirierten Batterietechnologie aus Stanford, die sich an der Struktur von Granatapfelkernen orientiert, verspricht die Innovation besonders für die Elektromobilitätsbranche deutlich bessere Energieausbeute und Lebensdauer.

Zuckerschock

Die mobile Energieversorgung, wie sie Batterien bieten, hat oft aber einen hohen Preis: Tonnenweise verseuchen schon jetzt hochgiftige Altbatterien weltweit Böden und Grundwasser. Der Vision, bei Energiespeichern irgendwann ganz auf immer noch giftige Substanzen und letztlich gefährliche Müllberge verzichten zu können, ist nun ein Team der Virginia Tech University bedeutsam näher gekommen. Ihre Batterierevolution setzt ebenso auf das Genie der Natur– und kommt mit Zucker als Energiespeicher aus.

Eine Auswahl an 13 aeroben Enzymen zerlegt Zuckermoleküle und liefert so absolut schadstofffreie Energie. In Versuchen konnte so die Energiedichte herkömmlicher moderner Lithium-Ionen-Akkus um das Doppelte übertroffen werden. Auch hier kommt Nanotechnologie zum Einsatz, mit dem angenehmen Nebeneffekt, dass als Abfallprodukt hauptsächlich Wasser übrigbleibt.

In etwa drei Jahren, so schätzen die stolzen Erfinder, könnte der Prototyp so weit ausgereift sein, dass er in Unterhaltungs- und Alltagselektronik, aber auch in der Biomedizin zum Einsatz kommen kann – in Herzschrittmachern, die sich dann direkt mit körpereigenem Zucker neu aufladen könnten.

Man sieht: An möglichen Lösungen für das Problem der Energiespeicherung mangelt es schon jetzt nicht. Und wie es aussieht, wird es wohl nicht die eine, alles revolutionierende Technologie sein, sondern viele kleine Innovationen – die sich dann hoffentlich zur grünen und nachhaltigen Energiezukunft bündeln.