Fraunhofer ISI: Roadmap für alternative Batterietechnologien

Das Fraunhofer ISi hat analysiert, welche Bedeutung alternative Batterietechnologien bis 2045 annehmen können. Dazu hat das Institut eine Roadmap aufgestellt. Wie es mitteilte, geht es darum Alternativen zur herrschenden Lithium-Ionen-Technologie aufzuzeigen. Erst am Tage zuvor hatte das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) über einen Workshop zu Zink-Luft-Batterien in Ulm informiert.

Neben der Wettbewerbsfähigkeit spielen laut Fraunhofer besonders Fragen der geopolitischen Abhängigkeiten eine Rolle. Es gehe damit um die Produktionsstandorte, Lieferbeziehungen und der technologischen Souveränität. Das Fraunhofer ISI hat deshalb in einer neuen Roadmap alternative Batterietechnologien für den Zeitraum bis 2045 betrachtet. Es handele sich hierbei insbesondere um Metall-Ionen-, Metall-Schwefel-, Metall-Luft- und Redox-Flow-Batterien. Die Roadmap analysiere technologische Vorteile, künftige Anwendungsgebiete, Märkte und Lieferketten, die Position Europas sowie die Kosten und die industrielle Skalierbarkeit. Sie will auch Handlungsfelder für die EU und Deutschland in Hinblick auf Technologiesouveränität aufzeigen.

Die Roadmap geht dabei auf eine Reihe von Fragen ein, die sich aktuell mit Blick auf alternative Batterietechnologien stellen.

Technologische Vorteile alternativer Batterietechnologien

Viele alternative Batterietypen wie Metall-Ionen- (z.B. Natrium-Ionen- oder Zink-Ionen-Batterien) oder Metall-Luft-Batterien (z.B. Zink-Luft-Batterien) bieten hohes Potenzial für mehr Nachhaltigkeit, geringere Kosten oder weniger Ressourcenverbrauch, weisen aber teilweise auch Nachteile wie eine geringere Energiedichte oder eine geringe Technologiereife auf. Metall-Schwefel-Batterien können etwa eine höhere Energiedichte besitzen und ihre Kosten dürften aufgrund der niedrigen Schwefel-Kosten pro kWh voraussichtlich deutlich geringer als die der LIBs ausfallen. Redox-Flow-Batterien sind bereits auf dem Markt verfügbar, müssen sich aber in Punkto Kosten und CO2-Fußabdruck noch verbessern.

Anwendungen

Für mobile Anwendungen stehen Natrium-Ionen-Batterien kurz vor der weitreichenden Kommerzialisierung, erste Natrium-Ionen-Batterien werden bereits bei elektrischen Zweirädern und Kleinwagen eingesetzt. Lithium-Schwefel-Batterien könnten ab 2035 in größeren Drohnen und ab 2040 sogar in weiteren elektrischen Fluggeräten zum Einsatz kommen. Bei stationären Anwendungen sind die Anforderungen z.B. an die Energiedichte geringer, hier könnten teilweise schon auf dem Markt verfügbare Speichersysteme wie Redox-Flow-Batterien, Salzwasser- oder Natrium-Schwefel-Hochtemperatur-Batterien in naher Zukunft relevanter werden – genau wie Natrium-Ionen-Batterien, die sich durch eine gute Ressourcenverfügbarkeit, Sicherheit und Tiefentladefähigkeit auszeichnen oder auch Zink- oder Aluminium-Ionen-Batterien.

Rohstoffe

Aufgrund ihrer geringeren Energiedichte gegenüber LIBs benötigen einige vielversprechende alternative Batterietechnologien zwar größere Mengen an Rohstoffen, um die gleiche Speicherkapazität zu erzielen. Viele der nicht auf Lithium basierenden Technologien benötigen dafür jedoch weniger kritische Rohstoffe als LIBs. Mangels großer Anwendungsgebiete und Märkte wird die Produktion und Versorgung mit Lithium, Nickel und Kobalt dennoch vorerst kritisch bleiben – insbesondere in den nächsten 5 bis 10 Jahren.

Die Wissenschaftler beschäftigen sich ferner mit weiteren Aspekten, die sie in der Roadmap auflisten.

14.9.2023 | Quelle: Fraunhofer ISI | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH