Neuartige Zink-Batterie speichert mehr Energie und produziert Wasserstoff

Die Energiewende ist für alle Länder mit grossen Herausforderungen verbunden. In Sachen erneuerbare Energien unternimmt auch die Schweiz verschiedene Anstrengungen. So hat die Energiekommission des Nationalrats dem Entwurf für ein "Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien" zugestimmt. Auch die Ampeln zur Gesetzesvorlage für die Beschleunigung von Windkraftprojekten stehen hierzulande auf grün. Es fehlt jedoch noch an langfristigen, kostengünstigen und effizienten Speichertechnologien. Unter der Leitung des Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) entwickeln Forschende aus verschiedenen Einrichtungen nun eine langlebige Zink-Batterie, wie es in einer Mitteilung heisst. 

Die Vision der Forschenden ist es, eine langlebige Batterie aufzubauen, die sich explizit für eine Langzeitspeicherung eignet. Das Konsortium kooperiere dazu mit den Firmen Zn2H2 und Steel Pro Maschinenbau am Projekt "Zn-H2". Als Grundlage dienten den Forschenden bereits bekannte Lösungen im Batteriebereich mit Zink-Anode. Diese Technologie kombinierten sie mit der alkalischen Wasserelektrolyse und entwickelten dadurch eine neuartige Speichertechnologie.  

Zink-Batterie ist kostengünstiger und stellt Wasserstoff bereit

Zink-Speicher hätten mehrere Vorteile: Im Vergleich zu Lithium-Akkus seien die Zink-Speicher kostengünstiger und sie benötigten leicht verfügbare Rohstoffe wie Stahl, Zink und Kaliumhydroxid, die zudem recyclebar seien. Die Materialkosten beliefen sich auf weniger als ein Zehntel eines Lithium-Akkus. Laut Mitteilung ist der Clou dieser Rohstoffe, dass sie die bedarfsgerechte Produktion von Wasserstoff ermöglicht. 

Das Forschungskonsortium arbeite nun daran, elektrisch aufladbare Wasserstoffspeicher zu entwickeln. Diese sollen Energie in Form von metallischem Zink speichern und bedarfsgerecht Elektrizität und Wasserstoff bereitstellen. Mit der Zink-Batterie entstehe eine einzigartige Kombination aus Batterie und Wasserstoff-Herstellung mit einem Gesamtwirkungsgrad der Stromspeicherung von 50 Prozent. Damit werde die alternative und zurzeit bevorzugte Power-to-Gas-Technologie gleich doppelt übertroffen, lässt sich Projektkoordinator Dr. Robert Hahn zitieren. 

Erste Labortests erfolgreich

Die Forschenden haben laut Mitteilung das Grundprinzip des neuen Systems im Labor bereits bewiesen. Sie untersuchten anhand von Einzelzellen Wirkungsgrade und die Stabilität der Ladezyklen. Bis Ende Jahr will das Forschungskonsortium einen Demonstrator entwickeln, dessen Betriebsführung in einem Teststand erforscht werde. Insgesamt sollen acht Zellen mit einer Kapazität von ca. 12 Volt und 50 Ampere-Stunden elektrisch verbunden werden. 

Weil diese Art von Zink-Wasserstoffspeichern bislang einmalig ist, musste eine neue Testumgebung entwickelt werden, wie es weiter heisst. Die Forschenden entwickelten eine hochpräzise intelligente Steuerung, mit der sich verschiedene Parameter anpassen und optimieren lassen. 

Bei einer realistischen Nutzung in jahreszeitbedingten Dunkelpausen, aber auch bei der täglichen Nutzung als Solarspeicher hätten die Katalysatoren eine Lebensdauer, die den Betrieb von mehr als zehn Jahren erlauben würde. Bis der ganze Prozess industrietauglich ist, werde es noch eine Zeit dauern. Die mit dem Projekt assoziierte Firma Zn2H2 habe aber bereits Patente angemeldet. 

Die Schweiz hat ihren Energieverbrauch vergangenes Jahr um fast 4 Prozent reduziert. Die Reduktion führt der Bund in erster Linie auf die gegenüber 2021 wärmere Witterung sowie Energiesparkampagnen und die Angst vor steigenden Energiepreisen zurück, wie Sie hier lesen können.