Von KIM BELLARD
Kurze Frage: Wie viele Batterien haben Sie? Die Antwort ist wahrscheinlich viel wichtiger, als Sie denken. Sie sind in Ihren Geräten (z. B. Smartphones, Tablets, Laptops, Ohrhörer), sie sind überall in Ihrem Haus (z. B. Uhren, Rauchmelder), sie sind in Ihrem Auto (auch wenn Sie kein Elektrofahrzeug haben) und sie sind vielleicht sogar in Ihnen selbst. Normalerweise denken wir nur an sie, wenn sie aufgeladen werden müssen oder wenn sie Feuer fangen. Sie können ein Albtraum für die Umwelt sein, wenn sie nicht recycelt werden, und das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist immer noch problematisch.
Daher war ich fasziniert, als ich von einigen Bemühungen las, den Begriff der Batterie zu überdenken.
Beginnen wir mit der Arbeit des schwedischen Technologieunternehmens Sinonus, einem Spin-off der Technischen Hochschule Chalmers und des Königlichen Instituts für Technologie KTH. Das Unternehmen beschäftigt sich mit Kohlefasern, genauer gesagt mit der Integration von Strukturfestigkeit und Energiespeicherung.
Ziel ist es, Dinge multifunktional zu machen: „Denken Sie nur an Ihr Smartphone. Heute scheint es weit hergeholt, ein Telefon, eine Kamera und einen MP3-Player für nur einen Zweck zu verwenden, wenn Sie alles in einem haben können. Auf die gleiche Weise können wir Materialien für einen einzigen Zweck, wie Strukturmaterialien und Batterien, mithilfe unserer Mehrzweck-Lösung aus Kohlefaserverbundwerkstoffen umwandeln.“
Oder, wie TechRadar es ausdrückte: „Wie der Laptop zur Batterie werden könnte.“
Sinonus sagt, dass sein Verbundwerkstoff auf Kohlenstofffaserbasis „strukturelle Festigkeit und Energiespeicherung in einem bietet. Auf diese Weise können wir die „bereits vorhandene“ Masse zur Energiespeicherung nutzen und so Gewicht und Volumen reduzieren sowie die Gesamtleistung des Systems verbessern.“
New Atlas schwärmt:
Stellen Sie sich ein Elektroauto vor, das nicht durch eine riesige, mit Kilowattstunden vollgestopfte Batterie belastet wird. Es bräuchte nicht so viel Leistung, um vorwärtszukommen, und könnte auf einen kleineren Motor zurückgreifen, was noch mehr Gewicht einspart. Oder stellen Sie sich ein eVTOL vor, das abheben könnte, ohne einen Lithium-Ionen-Anker zu heben, der es zwingt, innerhalb einer Stunde zum Aufladen wieder am Boden zu sein. Oder eine Windmühle, deren Rotorblätter als eigene Batterien fungieren und in Zeiten geringer Nachfrage Energie speichern, um sie zu Spitzenzeiten zu verteilen.
CEO Markus Zetterström erklärt: „Die Speicherung elektrischer Energie in Kohlefaser ist vielleicht nicht so effizient wie bei herkömmlichen Batterien, aber da unsere Kohlefaserlösung auch eine strukturelle Tragfähigkeit besitzt, können auf Systemebene große Vorteile erzielt werden.“ Diese verringerte Effizienz mag Anlass zur Sorge geben, aber wie Jeff Butts in Tom’s Hardware schrieb: „Wenn Ihr Laptop kleiner und leichter ist und trotzdem die gleiche Akkulaufzeit bietet, spielt es kaum eine Rolle, dass das Material, das die Energie speichert, nicht so effizient ist wie ein LiON-Akkupack.“
In Labortests mit geringer Leistung hat das Unternehmen bereits AAA-Batterien ersetzt, aber es bleibt noch viel zu tun, um mehr Leistung zu erreichen und die Materialien kostengünstig zu machen. Dennoch wird eine Studie von Chambers zitiert, die darauf hindeutet, dass dieser Ansatz die Reichweite von Elektrofahrzeugen um 70 % erhöhen und gleichzeitig flüchtige Chemikalien vermeiden könnte, die zu Mülldeponien und Brandgefahr führen.
Laut Recharge News möchte Sinonus die Kohlefaser auch in Windturbinenblättern verwenden, damit diese auch als Speicher dienen können. Außerdem erwägt das Unternehmen, sein Verbundmaterial in der „Innenstruktur“ von Gebäuden einzusetzen.
Apropos, wenn Ihnen die Idee gefällt, dass das Gehäuse Ihres Laptops als eigener Akku fungiert, dann wird Ihnen Folgendes gefallen: Wie wäre es, wenn Ihr Haus sein eigener Akku wäre?
Unter der Leitung von Dr. Damian Stefaniuk hat man am MIT eine Methode entwickelt, um Energie in einer Form aus Zement, Wasser und etwas namens Ruß zu speichern. Technisch gesehen ist das ein Superkondensator, keine Batterie, aber er kann Energie speichern. Tom Ough von der BBC schreibt, dass Superkondensatoren sehr effizient Energie speichern, sich schneller aufladen als Lithium-Ionen-Batterien, ihre Energie aber auch schneller freigeben, woran das Team arbeitet.
Als das Team zum ersten Mal eine LED an ein Stück Beton anschloss, leuchtete sie auf. „Zuerst konnte ich es nicht glauben“, sagte Dr. Stefaniuk. „Ich dachte, ich hätte die externe Stromquelle nicht abgeklemmt und deshalb war die LED an. Es war ein wunderbarer Tag.“
Dr. Stefaniuk und sein Team beschreiben Straßen, die Sonnenenergie sammeln und speichern und Elektrofahrzeuge aufladen, während sie auf ihnen fahren. Oder – und das dürfte den Leuten bei Sinonus gefallen – als Teil der Struktur eines Gebäudes: „Wände, Fundamente oder Säulen zu haben, die nicht nur eine Struktur stützen, sondern in denen auch Energie gespeichert wird.“
Dr. Stefaniuk erklärte der BBC: „Ein einfaches Beispiel wäre ein Haus, das nicht an das Stromnetz angeschlossen ist und über Solarzellen mit Strom versorgt wird: Tagsüber wird die Sonnenenergie direkt genutzt und nachts wird die Energie beispielsweise im Fundament gespeichert.“
Das Team muss noch herausfinden, wie viel Energie das Material erzeugen kann, und, schwupps, die Zugabe von Ruß schwächt den Beton, sodass noch Arbeit an der Feinabstimmung der idealen Mischung geleistet werden muss. Es sollte auch beachtet werden, dass die Herstellung von Zement nicht ohne Auswirkungen auf die Umwelt ist.
Doch wie Michael Short, Leiter des Centre for Sustainable Engineering an der Teesside University, gegenüber der BBC erklärte: „Da die Materialien außerdem alltäglich und die Herstellung relativ unkompliziert sind, ist dies ein deutliches Indiz dafür, dass dieser Ansatz weiter untersucht werden sollte und möglicherweise ein sehr nützlicher Teil des Übergangs zu einer saubereren, nachhaltigeren Zukunft sein könnte.“
Und falls diese beiden Beispiele noch nicht ganz ausgereift sind, könnte die nächste Welle bei Batterien Natrium-Ionen statt Lithium-Ionen sein, mit dem Vorteil, dass Natrium viel weiter verbreitet ist als Lithium. China verfügt bereits über ein groß angelegtes Batteriespeichersystem, und in den USA hat Natron Energy gerade seinen kommerziellen Betrieb aufgenommen. Colin Wessells, Gründer und Co-CEO von Natron Energy, sagte: „Die Elektrifizierung unserer Wirtschaft hängt von der Entwicklung und Produktion neuer, innovativer Energiespeicherlösungen ab. Wir bei Natron sind stolz darauf, eine solche Batterie ohne die Verwendung von Konfliktmineralien oder Materialien mit fragwürdigen Umweltauswirkungen zu liefern.“
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Ich liebe es, unsere Abhängigkeit von seltenen Materialien wie Lithium zu reduzieren und es durch gängigere Materialien wie Kohlenstoff oder Natrium zu ersetzen. Aber besonders gefällt es mir, unsere Energietechnologie zu einem Teil unserer alltäglichen Strukturen zu machen, so wie es das Internet der Dinge (IoT) schon lange für unsere Computer verspricht. Genau wie Sinonus es anstrebt, Lösungen für einen einzigen Zweck vielseitig einsetzbar zu machen.
Wie verschiedene Leute auf unterschiedliche Weise gesagt haben, sollte die beste Technologie unsichtbar sein.
Kim ist eine ehemalige E-Marketing-Managerin bei einem großen Blues-Plan, Redakteurin des verstorbenen und betrauerten Tincture.io und jetzt regelmäßige THCB-Mitarbeiterin
