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Thema: Elektrochemische Speicher als Motor des Energiewandels

  1. #1

    Elektrochemische Speicher als Motor des Energiewandels

    Wenn man sich über die Energiewende austauschen möchte, muss auch zwangsläufig das Thema der künftigen Energiespeicherung angesprochen werden. Neben Pumpspeichern, elektrischen Speichern und Schwungrädern spielen für die Energiewende auch elektrochemische Speichermedien eine zentrale Rolle.

    Viele kommerziell eingesetzte Lithium-Ionen-Batterien verwenden jedoch heute noch Kobalt, was stark toxisch, gesundheitsschädlich und in seiner Verfügbarkeit stark eingeschränkt ist. Es gibt wenige Kobaltminen in China und Kongo, wo Menschen unter teils unmenschlichen Bedingungen einen sehr knappen Rohstoff abbauen, der für den weltweiten Ausbau des Netzes für zukünftige Projekte, wenn wir uns gerade mal die e-Mobilität vor Augen führen, nicht ausreichend sein wird. Denkt man doch daran, dass man riesige Batteriemodule pro Auto als Stacks nebeneinander anordnen muss und das im Endeffekt bedeutet, dass logischerweise mehr Rohstoffe pro Auto gebraucht werden als bei der Verarbeitung einer Einzelzelle für Unterhaltungselektronik. Neben "altbewährten" Blei-Säure-Batterien, die in punkto Recycling wohl schwer zu handhaben sind und von den verwendeten Materialien (von der schwachen Lebensdauer und dem moderaten Wirkungsgrad ganz abgesehen) ebenfalls keine Dauerlösung darstellen, braucht man also Alternativen.

    Doch was gibt es da? Kobaltfreie Lithium-Ionen? Andere (vielleicht bessere) Batteriekonzepte? Schaffen wir's mit Vanadium-redox-Flow? Kennt ihr gute wissenschaftliche Publikationen, die das Thema hinreichend besprechen, um eine Lösungsfindung in die Wege zu leiten?

    Lasst uns gern mal anhand wissenschaftlicher Artikel über das Thema Speicher sprechen. Ich hoffe auf einen gewinnbringenden, fachlichen Austausch, auch hinsichtlich möglicher Zukunftsperspektiven.

    Euer Ken der Kot

  2. #2
    2 Wochen, 849 Hits, aber kein Beitrag bisher. Ist euch das Thema zu... speziell?

  3. #3
    Ne, ist einfach nur das generelle Problem, dass die meisten sich vermutlich die berechtigte Frage stellen wie viel Sinn es macht über so ein #linksgrünversifftes Thema zu reden.

    Grundsätzlich hatte ich bereits 3 unterschiedliche Beiträge einmal fertiggestellt und war kurz vorm Abschicken, dachte mir dann aber "Huh, Politikforum... ob mir die Zeit nicht doch zu Schade ist?"

    Um mal etwas Input zu geben: Ja, es gibt durchaus Akkumulatoren die aus umweltfreundlichen Bestandteilen bestehen. Eines der am heißesten gehandelten Projekte ist dabei der Dual Carbon Akku. Dort bestehen sowohl die Kathode als auch die Anode aus Graphit bestehen.
    Doch Lithium-Ionen Akkus sind halt einfach gut. Sie sind effizient, preiswert und einfach zu produzieren. Andere Akkumulatoren sind häufig effizienter, aber so viel umständlicher und teurer in die Produktion. Manche sind super günstig, aber dafür auch richtig scheiße. Lithium-Ionen Akkus lassen sich vermutlich nicht so schnell aus der Industrie vertreiben.

    Wenn es dir jedoch allgemein um Elektrochemische Speicherung geht, dann empfehle ich folgenden Artikel von spektrum.
    Hier wird eine, meiner Meinung nach, clevere Idee vorgestellt wie wir das Problem der Energiespeicherung lösen können. Der Ottonormalverbraucher denkt ja immer "Oha, das Windrad produziert zu viel, wir brauchen jetzt nen großen Akku der das speichert!"
    Das ist rein physikalisch jedoch ziemlicher Quatsch. Die Speicherung von Energie in Form von Ladung ist sehr unbeständig. Akkus, Batterien und Kondensatoren entladen sich mit dem Verlauf der Zeit von allein. Sie sind keine Permanentspeicher von nutzbarer Energie.
    Aktuell wird daher, wie in dem Artikel vorgestellt, in die Richtung geforscht, die Energie in einen festen Stoff umzuwandeln.
    In diesem Fall wird die überschüssige Energie Elektrolyseuren zugeführt die Wasserstoff produzieren. Dieser lässt sich CO2-neutral wieder verbrennen. Quasi eine umgekehrte Brennstoffzelle.

    Der Beitrag ist jetzt eher ein kleiner Infodump. Meiner Meinung nach ist der Ansatz produzierte Energie zu speichern rein durch physikalische Grenzen zum Scheitern verurteilt. Die überschüssige Energie jedoch zu verwenden um Stoffe zu produzieren die einen hohen Energiegehalt haben und die dauerhaft speicherbar sind, das ist schon eher eine sinnvolle Alternative.

  4. #4
    @Gendrek: Keine Angst. Sinnbefreites Gefetze mag im Politikforum oft vorkommen. Hier wollen wir allerdings versuchen, einen fachlichen Austausch anzustreben, bei dem niemand wild herumschwurbelt, sondern nur Leute mitreden, die sich mit dem Thema zumindest schon ein wenig auseinandergesetzt haben. Und da du von dem Thema anscheinend Ahnung hast... warum nicht?

    Danke für den Artikel. Schmöker ich mir heut Abend mal rein.

    Problem an Lithium ist halt die Gewinnung. Und der Kobalt. Letzterer ist erwiesenermaßen ein knapper Rohstoff und die Lithiumgewinnung über Minen dauert eben und wird - denke ich - der hohen Nachfrage, die mit der E-Mobilität kommen wird, nur schwer standhalten können. Daher sollte man wohl was erfinden, was vielleicht ähnlich effizient ist, von der Rohstoffverfügbarkeit aber eher Zukunft hat. Ich denke eben, dass das auf lange Sicht problematisch werden könnte (gerade die Rohstoffverfügbarkeit und Abbauzeit in den Minen), wenn man künftig mehr auf batteriebetriebene Fortbewegungsmittel (E-Autos, E-Roller, Pedelecs, etc) setzen will.

    Lass auch gern ma über Kriterien quatschen: Die Lebensdauer hast du ja schon genannt, genauer gesagt die Zyklenfestigkeit. Hohe Energiedichten und Wirkungsgrade (viel geht ja leider auch hier als Wärme flöten) sind ebenfalls wichtig. Aber wie "streng" muss man da bewerten? Batterien spielen ja auch in der Unterhaltungselektronik eine wichtige Rolle, wo man es ja gern in Kauf nimmt, ab und an mal den Akku seines Smartphones zu tauschen, weil dessen Kapazität im Laufe der Zeit abnimmt. Große Mengen an Energie würde man wohl eher in stationären Netzspeichern unterbringen, die dann auch etwas anders aufgebaut sind als mobile Speicher. Die Lebensdauer ist immer noch auf eine höchstens niedrige zweistellige Jahreszahl beschränkt. Beim Blei-Säure-Akku ist das ja am gravierendsten. Kein Schimmer, ob man den noch so upgraden kann, dass speziell er (Blei-Akku) Zukunft hat. Ich denk eher nicht. Lass mich da aber gern eines Besseren belehren.

    Welche Kriterien lassen sich noch heranziehen, um ein Batteriesystem zu klassifizieren und wie wichtig können diese werden? Ich denk, das sind wichtige Zukunftsfragen, da wir von der elektrochemischen Speicherung, so unbeständig sie auch sein mag, in naher Zukunft wohl nicht wegkommen werden ohne entsprechende Alternativen.

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