_Gebäudetechnik

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen und dessen effiziente Speicherung sind entscheidend für das Gelingen der Energiewende. Denn elektrische Energie kann auch zur Wärmeerzeugung oder zum Antrieb eines Motors genutzt werden. Mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren – für deren Entwicklung die drei Wissenschaftler John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino 2019 den Nobelpreis für Chemie erhalten haben – ist zwar ein großer Schritt getan, doch die Rohstoffe für diese Batterien sind endlich. Nun hat ein Forschungsteam der Fachhochschule Münster eine Alternative vorgelegt: einen Akkumulator, der allein mit Zink und Luft funktioniert.

Gerade im Hinblick auf die Ressourcenknappheit ist das eine sehr gute Nachricht, denn die Edelmetalle und seltenen Erden in gängigen Energiespeichern können so komplett eingespart werden. „Einer der Vorteile ist, dass Zink weltweit sehr verbreitet ist und sogar in Deutschland in der Erdkruste vorkommt“, erklärt Professor Peter Glösekötter vom Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der FH Münster, dessen Team das Projekt zusammen mit den Unternehmen EMG Automation sowie Energy Environment Economics 3e betreut. Außerdem lässt sich Zink auch nach dem Einsatz in den Speichern sehr gut weiterverwenden, denn die Zellen sind zu 98 Prozent recycelbar.

Der Speicher funktioniert wie folgt: Wenn Zink mit Sauerstoff reagiert, wird dabei Energie freigesetzt – die Batterie entlädt sich. Das Zink befindet sich dabei bereits in der Zelle, der Sauerstoff aus der Luft gelangt durch eine durchlässige Elektrode hinein. Dass sich in der Zelle nur ein Reaktionspartner befindet, ermöglicht zusätzlich eine höhere Energiedichte. Die Technologie kommt bereits in den sogenannten Knopfzellen zum Beispiel für Hörgeräte zum Einsatz, allerdings sind diese bisher nicht wiederaufladbar. Zum Aufladen sind ein wässriger, alkalischer Elektrolyt und eine bifunktionale Gasdiffusionselektrode oder eine separate Ladeelektrode nötig, die eine Oxidation der entstehenden Hydroxidionen ermöglicht. Nach Berechnungen der Wissenschaftler funktioniert dieses System ungefähr zehn Jahre lang. Dann kann die Elektrolyt-Kalilauge der Industrie verkauft werden, die sie etwa zum Neutralisieren chemischer Abwässer einsetzt.

Das Batteriemanagementsystem des aktuellen Demonstrators setzt sich noch aus diskreten Komponenten zusammen. Im nächsten Entwicklungsschritt soll die Integrationsdichte des Batteriemanagementsystems und damit auch die des Gesamtsystems erhöht werden, um es auch für den kommerziellen Bereich nutzbar zu machen. Die Wissenschaftler der FH Münster wollen den Zink-Luft-Speicher so bald als möglich im konkreten Anwendungsfall testen und mit der Photovoltaikanlage auf dem Steinfurter Campus der FH Münster koppeln. -tg

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