Akkutechnologie: Ein Wendepunkt für die Energiezukunft?
Das bp Magazine hat die heutige Akkutechnologie und ihr Potenzial für die Zukunft anhand von neun Fakten untersucht.
1. Zukunftsweisende Technologie
Batterien speichern Energie in chemischer Form und wandeln sie in elektrische Energie um. Seit Jahrhunderten gibt es Batterien, aber warum werden sie trotzdem als neue Technologie betrachtet?
Heute verfügbare Batterien lassen sich mehrere tausend Mal wieder aufladen, funktionieren über mehrere Jahre und liefern die Energie, um ein zwei Tonnen schweres Fahrzeug zu bewegen. Diese Batterien verfügen über einen Energiespeicher, der 100.000-mal größer ist als der einer Mignon-Batterie, die sie aus Ihrer TV-Fernbedienung kennen.
Autobatterien verfügen über einen Energiespeicher, der 100.000-mal größer ist als der einer Mignon-Batterie, bekannt aus Ihrer TV-Fernbedienung.
2. Innovative Anwendungen
Batterien halten auch Einzug in Bereiche wie Robotik und erneuerbare Energien. bp hat gerade mit Tesla sein erstes Batteriespeicherprojekt in einem seiner Windparks in den USA gestartet. Das Projekt soll Lösungen liefern, wie Windenergie für eine spätere Verwendung gespeichert werden kann.
Beim Einsatz in Elektrofahrzeugen haben sich die Erwartungen an Batterien verändert. Elektromobilität gilt als kohlenstoffärmere Mobilitätslösung. Autofahrer wünschen sich einen geringeren Emissionsausstoß und einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch – moderne Batterien können möglicherweise die Antworten für beides liefern.
BP und Tesla suchen nach Lösungen, um Windenergie für eine spätere Verwendung zu speichern.
3. Rohstoffe
Etwa 90 Prozent der heute verfügbaren wieder aufladbaren Batterien basieren auf der veralteten Blei-Säure-Technologie, wie beispielsweise bei einer herkömmlichen Autobatterie.
Die restlichen zehn Prozent sind Lithium-Ionen-Akkus, die vor allem in Smartphones und Elektroautos Energie liefern. Diese Batterien benötigen allerdings neben Lithium noch weitere seltene Rohstoffe wie Kobalt, Nickel und Mangan.
Bis zum Jahr 2040 könnten mehr als 30 Prozent der von Pkw gefahrenen Kilometer elektrisch zurückgelegt werden, bei weltweit mehr als 300 Millionen Ele...
4. Speichern und Freisetzen von Energie
Energie- und Leistungsdichte werden oft synonym benutzt. Es bestehen zwischen beiden Begriffen aber Unterschiede.
Energiedichte bezieht sich auf die Reichweite und bezeichnet die Menge der in einer Batterie gespeicherten Energie. Die Gesamtenergie einer Autobatterie bezieht sich auf die gefahrenen Kilometer, bis sie wieder aufgeladen werden muss. Je größer die Speicherkapazität der Batterie, desto größer die zurückgelegte Strecke.
Hingegen meint die Leistungsdichte die Geschwindigkeit, mit der die Batterie ihre Energie abgibt. Beispielsweise beträgt die Leistung eines Elektroautos, das konstant bei niedriger Geschwindigkeit fährt, gerade einmal etwa zehn bis 15 Kilowatt. Beschleunigt das Fahrzeug allerdings, sind zumindest kurzfristig mehrere hundert Kilowatt nötig.
Bei Autobatterien gibt die Energiedichte Auskunft über die Reichweite, die es zurücklegen könnte.
5. Sinkende Kosten
Bis vor kurzem entfiel fast die Hälfte der gesamten Produktionskosten für ein Elektrofahrzeug auf die Batterie. Durch technische Verbesserungen sind diese Kosten in den vergangenen drei Jahren um etwa zwei Drittel gesunken. Bei Autos aus dem höheren Preissegment beispielsweise haben sich die Batteriekosten von ungefähr 40.000 auf knapp 13.000 Euro reduziert.
Durch sinkende Kosten sind Elektroautos für Autofahrer attraktiver geworden. Und Experten gehen von weiteren Kostensenkungen aus. Der Technology Outlook von bp prognostiziert, dass Elektroautos in Europa bereits vor dem Jahr 2050 wettbewerbsfähig sein werden.
Die Kosten für Elektroautos fielen in den letzten drei Jahren um rund zwei Drittel.
6. Kapazität vs. Ladegeschwindigkeit
Ein Elektroauto schafft heute mit einer einzigen Ladung eine Strecke von mehr als 320 Kilometern. Doch dauert es nach wie vor sehr lange, um einen Lithium-Ionen-Akku wieder aufzuladen.
Die aktuelle Batteriegeneration ist entweder für lange Strecken ohne Ladung ausgelegt oder für eine schnelle Ladezeit optimiert. Beides gleichzeitig ist derzeit technisch noch nicht möglich.
Die aktuelle Batteriegeneration ist entweder für lange Strecken ohne Ladung ausgelegt oder für eine schnelle Ladezeit optimiert.
7. Die richtige Chemie finden
Fast alle Allrad-Elektrofahrzeuge fahren mit Lithium-Ionen-Akkus. Aktuell spielen Batterieentwickler mit den Grundlagen der Technologie. Dabei geht es um eine optimale Kombination zwischen Kathode und Anode, zwischen denen sich die elektrische Ladung bewegt, sowie der Elektrolytlösung, welche die Ladung trägt. Gesucht wird die Kombination, die sowohl Leistungs- als auch Energiedichte erhöht. Diese Lösung könnte den Durchbruch für die Elektromobilität bedeuten.
Entwickler forschen an Batterien, die sowohl die Leistungs- als auch die Energiedichte erhöhen.
8. Schnellladende Zukunft
StoreDot, ein Start-up-Unternehmen mit dem bp zusammenarbeitet, verwendet neuartige Elektrolytlösungen und Nanomaterialien in Lithium-Ionen-Akkus. Dadurch lassen sich Batterien herstellen, die in nur fünf Minuten oder noch schneller geladen werden können. Eine solche Technologie und ein flächendeckendes, landesweites Ladenetz könnten die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beschleunigen.
Schnellladebatterien könnten mehr Autobesitzer ermutigen, ein Elektrofahrzeug zu kaufen.
9. Kobaltvorräte
Kobalt und Lithium sind die wichtigsten Rohstoffe für die Produktion von Batterien für Elektroautos. Die Verfügbarkeit dieser beiden Rohstoffe ist ein entscheidender Faktor, um die Elektromobilität voranzutreiben.
Die Lithiumvorräte sind zwar aktuell mehr als ausreichend, allerdings befindet sich der Großteil der nachgewiesenen Reserven in Australien und Chile.
Bei Kobalt ist die Versorgung unsicher: Etwa 90 Prozent der weltweiten Vorräte dieses Metalls befinden sich in der Demokratischen Republik Kongo. Daher könnten politische und wirtschaftliche Krisen im Kongo die Versorgung erschweren.
Allerdings besteht die Hoffnung, dass neue, weniger kobaltintensive technische Lösungen gefunden werden.
Heute haben Elektrofahrzeuge einen Marktanteil von weniger als 1 Prozent weltweit. Norwegen ist die bemerkenswerte Ausnahme: Hier sind 52 Prozent alle...
Die Meinung von bp: Das Tempo des Wandels
bp glaubt, dass eine drastische Verkürzung der Ladezeiten der Schlüssel für eine schnellere, weltweite Einführung von Elektroautos ist. Gleichzeitig muss ein flächendeckendes Ladenetz aufgebaut werden. Mehr als die Hälfte der Menschen weltweit besitzt keine Möglichkeit, ein Elektroauto zuhause aufzuladen. Daher müssen sie ihre Fahrzeuge an anderen Orten aufladen.
Für BP ist ultraschnelles Laden der Schlüssel zur schnelleren, weltweiten Einführung von Elektroautos.
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Mehr zum Thema ‚Akkutechnologie‘ lesen Sie im englischen Original-Artikel auf bp.com.