elements32 - Evonik Industries

Sichere Energieversorgung braucht
leistungsfähige Energiespeicher
Doch egal, wie leicht ein Fahrzeug durch bauliche Maß nahmen
werden kann oder wie viel CO 2 sich abscheiden lässt,
letztlich geht es bei der mobilen und der stationären Energie
versorgung von morgen auch immer um die Frage der
Speicherung von Energie. Denn erneuerbare Energien führen
ansonsten zu einer sehr ungleichmäßigen Belastung der
Versorgungsnetze, die im Moment durch regelbare Kraftwerke
und zum geringen Teil durch Pumpspeicherwerke ausgeglichen
werden, deren Potenzial allerdings limitiert ist.
Mit hohen Wirkungsgraden gelingt die Speicherung
elektrischer Energie nur in Akkumulatoren und Superkonden
satoren. Prof. Dr. Martin Winter vom Institut für Physikalische
Chemie der Westfälischen Wilhelms­Universität
Münster glaubt, dass dabei der Lithium­Ionen­Technologie
eine besondere Rolle zukommt. Vier Gründe sprechen in
seinen Augen dafür: die hohe Zellspannung, die großen
Energie­ und Leistungsdichten, die geringe Selbstent ladungs
rate und die Möglichkeit, die gesamte Kapazität ohne
Batterieschädigung ausnutzen zu können. „Die Lithium­
Ionen­Batterie ist eine evolutionäre Technologie, weil sie
auf eine große Zahl von Materialmöglichkeiten zurückgreifen
kann. Sie eignet sich hervorragend für die schnelle
Pufferung von Stromspitzen auf der Zeitskala von Stunden“,
so Winter. Sie bietet sich für dezentralisierte Energiespeicher
kleiner bis mittlerer Größe an. Auch in künftigen Vehicleto­Grid­Konzepten,
bei denen die Akkus von Elektro fahrzeugen
als kurzfristige Puffer für Spitzen dienen würden,
dürfte die Lithium­Ionen­Technologie eine Rolle spielen. Dabei
macht man sich zunutze, dass viele Fahrzeuge den Großteil
des Tages nicht bewegt werden.
Aber auch für den stationären Bereich gibt es konkrete
Vorstellungen: Beim saarländischen Evonik­Kohlekraftwerk
Völklingen entsteht noch in diesem Jahr der Prototyp LESSY
(Lithium­Elektrizitäts­Speichersystem), der aus rund 5000
einzelnen Lithiumkeramik­Zellen bestehen wird. Mit einer
Ein­ und Ausspeicherleistung von 1 MW und einer Speicherkapazität
von 700 kWh soll LESSY Primärregelenergie bereitstellen.
An der Realisierung des Projekts ist neben
Evonik, der Li­Tec Battery GmbH – einem gemeinsamem
Joint Venture mit der Daim ler AG – und weiteren Part nern
auch die Universität Münster unter Winters Fe der führung
beteiligt; es wird im Rahmen
der Forschungs initiative LIB
2015 vom Bun des ministerium
für Bildung und Forschung
gefördert.
Prof. Dr. Martin Winter
vom Institut für Physikalische
Chemie der Westfälischen
Wilhelms-Universität Münster
Wasserstoff als künftiger Primärenergiespeicher?
Im Vergleich zur Lithium­Ionen­Technologie befindet sich
die nachhaltige Herstellung von Wasserstoff noch in den
Kinderschuhen. Das flüchtige Gas wäre ein interessanter
Pri märenergiespeicher, weil er mehr Energie pro Gewichtseinheit
enthält als jeder andere chemische Brennstoff.
„Derzeit entstehen jedoch 96 Prozent des Wasserstoffs aus
fossilen Energiequellen. Erneuerbare Energien wären wünschenswert,
damit Wasserstoff eine größere Rolle in nachhaltigen
Energiekonzepten spielen kann“, sagte Dr. Henrik
Junge, Themenleiter am Leibniz­Institut für Katalyse e.V.
(LIKAT). Das LIKAT erforscht dazu die fotokatalytische
Wasserstoffherstellung aus Wasser und – als Speicher – die
Freisetzung von Wasserstoff aus Ameisensäure.
Für den ersteren Fall untersucht das LIKAT einen Fo tosensibilisator
auf Iridium­Basis, der in einen Eisenkomplex
eingelagert ist, und erreicht damit eine Umsatzzahl (als Maß
für die Effektivität des Katalysators) von 3.000. In einem
Versuchsaufbau lieferte eine Brennstoffzelle damit für eine
halbe Stunde 18 mW konstante Leistung. Dem zweiten
LIKAT­Projekt, der Wasserstofffreisetzung aus Ameisensäure,
liegt ein CO2­neutraler Zyklus zu Grunde. Ein
Ruthenium­Katalysator dient dazu, den Wasserstoff frei zu
setzen. Im Labormaßstab bei Raumtemperatur lief der Prozess
länger als elf Tage und erreichte eine Ausbeute von 99
Prozent: stündlich 0,9 Liter
Wasserstoff. Bis zu einer industriellen
Anwendung der
LIKAT­Projekte ist es allerdings
noch ein gutes Stück
Weg. Junge verglich den erreichten
Stand mit der Situation
in der Kernfusions forschung.
Dr. Henrik Junge
Themenleiter am Leibniz-Institut
für Katalyse e.V.
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