In der Diskussion um die Energiewende wird zur Veranschaulichung der Möglichkeit, Energie klimaneutral zu produzieren, immer wieder auf Windkraft- und Solaranlagen verwiesen. Doch die Achillessehne dieser Technologien ist, dass sie für sich genommen nicht grundlastfähig sind. Woher kommt der Strom in Zeiten, wenn kein Wind weht oder die Sonne nicht scheint? Das Gelingen der Energiewende hängt maßgeblich von Speichertechnologien ab. Gebraucht werden schnelle Speicher, die in Sekundenbruchteilen Stromschwankungen ausgleichen und das Netz stabil halten, ebenso wie träge Speicher, die große Mengen an Energie aufnehmen und abgeben.
„Der Ausbau der Speichertechnologien wird schon in diesem Jahrzehnt weltweit exponentiell zunehmen. Die Nachrichtenagentur Bloomberg spricht von einem Jahrzehnt der Speicher. Die Leistungen aller Batteriespeicher sollen von 17 Gigawatt zu Beginn des Jahrzehnts auf 358 Gigawatt im Jahr 2030 zulegen. Das Marktvolumen beträgt in diesem Zeitraum 262 Milliarden US-Dollar. Es dominieren elektrochemische Speicher. Wächst die Produktion exponentiell an, sinken auch die Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde.
Kostensenkend wirken dabei nicht nur verbesserte Elektroden und interne Steuerungen der Batterien. Es kommen auch zunehmend ganz neue Batteriekonzepte zum Einsatz, die auf den teuren und knappen Rohstoff Lithium verzichten. Diese Batterien, die bis 2050 voraussichtlich in großer Anzahl verfügbar sind, verwenden auf Natrium, Stickstoff, Eisen und Kohlenstoff basierende Lösungen und damit Rohstoffe, die in großen Mengen verfügbar sind. Andere Entwicklungen beruhen auf Lithium-Nickel-Mangan-Oxid oder auf Eisen-Phosphat.
Sicher werden bis 2050 eine Reihe weiterer Rohstoffkombinationen für den Bau von Akkumulatoren hinzukommen. Gerade Eisen und Natrium gelten als potente Stoffe für neue Akkumulatoren, an denen weltweit geforscht wird. Besonders große Fortschritte werden durch die Entwicklung von sogenannten Quanten-Akkus erwartet. Sie beruhen auf dem Prozess der Superabsorption, der Fähigkeit eines Moleküls, Licht zu absorbieren, und folgen damit völlig anderen Wirkprinzipien als alle elektrochemischen Akkumulatoren. Forschungen zu neuen Akkumulator-Konzepten umfassen dabei gleichermaßen die transportablen Akkus für Elektroautos, stationäre Akkumulatoren und die Verwendung der transportablen Akkus in einem zweiten Leben als stationäre Stromspeicher. Sie schließen auch die Entwicklung industrieller Anlagen zum Recycling von Batterien, insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien, ein.
Ein hervorragendes Beispiel für Innovation im Batteriebereich ist CERQ (Jenabatteries). Dieses mitteldeutsche Unternehmen hat das alte Konzept der Flussbatterie aufgegriffen, aber an seiner Schwachstelle fundamental überholt. Fluss- oder Redox-Flow-Batterien waren bisher auf den Einsatz von metallischen Oxiden angewiesen. Hierbei wurde besonders gern Vanadiumoxid eingesetzt. Und Vanadium ist ein eher seltenes Metall, das heute vor allem in China und Russland gefördert wird. CERQ hat sich von diesem Rohstoff komplett gelöst und verwendet Salzlösungen mit unterschiedlichen organischen Speicherstoffen, die alle in der EU beschafft werden können. Wenn CERQ heute schon in der Lage ist, Speicheranlagen ab einer Kapazität von 150 Megawattstunden anzubieten, so hat es sich vorgenommen, bis 2030 bis zu 50 Gigawattstunden in seinen Anlagen speicherfähig zu machen. Das wären etwa 25 Prozent mehr Kapazität als die aller heutigen Pumpspeicherwerke in Deutschland zusammengerechnet.“
Aus der Themis Foresight-Studie: „Energie Zukünfte“: https://themis-foresight.com/publications/energie-report/