Salz – der neue Hoffnungsträger der Energiewende?

Um den Anteil der erneuerbaren Energien am Strommix wie von der Bundesregierung geplant von derzeit rund 45 Prozent auf 80 Prozent im Jahr 2030 zu steigern, braucht es neue Methoden zur Speicherung von elektrischer Energie – insbesondere für das Stromnetz. Momentan beherrschen insbesondere Lithium-Ionen-Batterien den Markt. Doch ein alltäglicher Stoff könnte das bald ändern.

Deutsche Forscher haben eine Batterie entwickelt, die Natriumchlorid – gewöhnliches Kochsalz – als Basis nutzt. In diesem Beitrag erfahren Sie mehr über die neuartige Salzbatterie.

Natriumchlorid-Batterien an sich sind zwar keine Neuheit, waren aber bisher komplex und zu teuer, um wettbewerbsfähig zu sein. Das kann sich schon bald ändern. 10 Jahre lang forschte das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Zusammenarbeit mit der australischen Firma Altech an einer neuen Natriumchlorid-Batterie. Vereinfacht und mit einer optimierten Größe entsteht eine sehr günstige Batterie und eine Alternative zur Lithium-Ionen-Batterie. 

Bereits 2025 soll die Batterie unter dem Namen „Cerenergy“ industriell gefertigt werden. Eine Pilotanlage in Dresden steht bereits. Eine Batteriefabrik auf einer Brachfläche wird im sächsischen Indus­triepark Schwarze Pumpe errichtet. Das Ziel: Die Batterie so schnell wie möglich auf den Markt bringen. 

So funktioniert die Cerenergy-Batterie

Neben Salz ist Nickel ein wichtiger Bestandteil der Batterie. Das verwendete Nickel stammt aus recycelten und umweltfreundlichen Quellen.

Im Herzen der Batterie befindet sich ein keramisches Rohr, das als Elektrolyt dient und Natrium-Ionen leitet. Dieses Rohr ist von einer Schicht aus Natriumchlorid umgeben, das zusammen mit Nickel als Elektrodenmaterial fungiert. Wenn die Batterie geladen oder entladen wird, bewegen sich Natrium-Ionen zwischen den Elektroden durch den Festkörperelektrolyten.

Wie andere Stromspeicher auch, speichern Natriumchlorid-Batterien elektrische Energie für die spätere Verwendung. Diese Speicher werden typischerweise verwendet, um die Versorgungssicherheit zu erhöhen, die Integration erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarenergie zu unterstützen und das Stromnetz zu stabilisieren. Sie finden Anwendung in Privathaushalten, Unternehmen und im Rahmen der öffentlichen Energieversorgung. 

Vorteile des Natriumchlorid-Speichers: Sicherheit, Langlebigkeit und Kosteneffizienz

Für den Natriumchlorid-Speicher werden – anders als bei Lithium-Ionen-Batterien – keine seltenen Erden benötigt und alle Materialien können leicht und innerhalb Europas beschafft werden. Die Technologie ist lithium-, kobalt-, graphit- und kupferfrei und so unabhängig von Metallpreissteigerungen und Problemen in der Lieferkette. 

Die Batterien sind feuer- und explosionssicher. Mit Kochsalz als Hauptbestandteil sind sie so um einiges sicherer als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus. Lithium-Ionen-Batterien hingegen können unlöschbare Brände verursachen.

Außerdem haben die Batterien eine Lebensdauer von mehr als 15 Jahren ohne einen großen Leistungsverlust bei der Nutzung. Zum Vergleich: Diese liegt bei Lithium-Ionen-Akkus schätzungsweise bei 7 bis 10 Jahren, wobei die Leistung mit jedem Lade- und Entladezyklus abnimmt. Zudem funktionieren sie temperaturunabhängig in Bereichen von –10 Grad Celsius bis über 40 Grad Celsius.

Durch den erhöhten Einsatzbereich wird dafür gesorgt, dass keine Klima- oder Lüftungsanlagen notwendig sind, um die Batterien bei einer bestimmten Temperatur zu halten. Die Energiespeicher können einfach eingeschaltet werden und müssen weder gekühlt, ausgewechselt noch überwacht werden.  So können wiederum die Betriebskosten gesenkt werden und es wird mit Kosten von maximal 5 Cent per Ladezyklus gerechnet. 

Nachteil: Die Größe der Natriumchlorid-Batterie

Der einzige wirkliche Nachteil ist die Größe der Natriumchlorid-Batterie. Diese sind deutlich schwerer und größer als gängige Lithium-Ionen-Batterien und können daher nicht als tragbare Batterie, z. B. in Elektroautos oder kleineren Geräten wie Smartphones, verwendet werden. Da die Batterie aber von Anfang an für die stationäre Nutzung gedacht war, also fest an einem Ort verbaut werden soll, laut Hersteller kein besonders großes Problem. 

Fazit 

Der Markt für Netzspeicher, die eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen, soll in den kommenden Jahrzehnten stark wachsen. Die Natriumchlorid-Batterie hat das Potenzial, eine wichtige Rolle in der Energiewende zu spielen. Mit ihr kann grüner Strom leicht gespeichert und zur Verfügung gestellt werden. Hier könnten die Cerenergy-Batterien durch ihren leichten, problemlosen und günstigen Betrieb eine gute Lösung für die stetig wachsende Nachfrage nach effizienten Energiespeichern bieten. Ihre Einführung könnte einen Wendepunkt für erneuerbare Energien darstellen, indem sie die Speicherung und Nutzung von grünem Strom optimiert und so einen durchgehend nachhaltigen Energiekreislauf fördert.

Bildverzeichnis
Titelbild: © Fraunhofer IKTS | cerenergy^®-Hochtemperaturbatterien für die stationäre Energiespeicherung sind robust, sicher, leistungsstark und preiswert.