Energiegespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer
Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer auf YouTube:
Im Energiegespräch mit Prof. Dr. Eduard Heindl teilt Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer, führender Experte für Batterietechnologien, Einblicke in die Entwicklung und Anwendung von Speichersystemen. Das Gespräch beleuchtet den Übergang von traditionellen Blei-Batterien zu modernen Lithium-Ionen-Systemen, zukünftige Alternativen und die Rolle von Speichern in der Energiewende.
Blei-Batterien: Zuverlässig und etabliert
Blei-Batterien dominieren weiterhin in Anwendungen wie Starterbatterien in Fahrzeugen aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und einfachen Handhabung ohne Elektronik. Sauer erklärt, dass Blei ein stabiler Katalysator ist, der die Selbstentladung minimiert, und weltweit recycelbar. Trotz einer globalen Kapazität von etwa einer Terawattstunde verlieren sie in stationären Speichern an Boden, da der Wirkungsgrad niedriger und die Lebensdauer kürzer ist als bei Lithium-Systemen. Früher machten sie zwei Drittel der Hausspeicher aus, heute sind es fast nur noch Lithium-Batterien durch Economies of Scale aus der Elektronikbranche.
Lithium-Ionen-Batterien: Funktionsweise und Vorteile
Lithium-Ionen-Batterien basieren auf Interkalation, bei der Lithium-Ionen zwischen Kristallstrukturen wandern, ohne die Elektroden aufzulösen – im Gegensatz zu Blei-Systemen. Dies ermöglicht höhere Energiedichten und Langlebigkeit. Sauer beschreibt den Elektrolyten als organische Lösungsmittel, die brennbar sind, aber sicherer als metallisches Lithium. Probleme wie Volumenausdehnung (bis 10%) führen zu Alterung, besonders bei tiefen Entladungen. Im Vergleich zu Blei eignen sie sich besser für mobile Anwendungen, wo Gewicht und Volumen entscheidend sind, und erreichen Wirkungsgrade von über 90%.
Zukünftige Technologien: Festkörper und Natrium-Ionen
Festkörperbatterien versprechen höhere Sicherheit durch nicht-brennbare Elektrolyte, ermöglichen aber nur bei hohen Temperaturen (z. B. 80°C) gute Leitfähigkeit. Sauer skeptisch: Produktion ist komplex, da dünne Keramikschichten fehlerfrei sein müssen. Natrium-Ionen-Batterien, ähnlich zu Lithium, nutzen günstiges Natrium und vermeiden Kobalt/Nickel; sie eignen sich für mittlere Reichweiten (300-350 km) und stationäre Speicher. Andere Ansätze wie Lithium-Luft oder Zink-Batterien scheitern oft an niedrigen Wirkungsgraden und Aufladbarkeit.
Speicherung in der Energiewende: Batterien vs. Wasserstoff
Batterien eignen sich für tägliche Fluktuationen (Wirkungsgrad bis 97%), während Wasserstoff für saisonale Speicherung (z. B. Dunkelflauten) mit 40% Wirkungsgrad dient. Sauer trennt klar: Kurzfristig Batterien, langfristig Wasserstoff in Kavernen (günstig bei 0,50 €/kWh). Pumpspeicher konkurrieren, aber dezentrale Batterien (z. B. aus E-Autos) bieten Netzentlastung. Flow-Batterien sind teurer und weniger effizient. Insgesamt: Bis 50% Erneuerbare kein Bedarf an Speichern, darüber hinaus wirtschaftlich notwendig.
Rohstoffe, Recycling und globale Herausforderungen
Rohstoffengpässe bei Lithium und Kobalt drohen kurzfristig durch Minenbauverzögerungen, aber Reserven wachsen mit Preisen. Recycling ist machbar (100% bei Lithium), doch bis 2035 nur 25% aus Altmaterial. Sauer betont Economies of Scale in China (95% Produktion) und Europas Aufholjagd (z. B. VW-Fabriken). Energiewende bis 2030: 80% Erneuerbare machbar, aber mit Gas-Übergang und Importen (z. B. aus Südeuropa). Kernenergie sieht er ökonomisch unrentabel.
Ausblick: Erneuerbare Dominanz bis 2100
Bis 2050 dominieren Erneuerbare durch Geschwindigkeit; Fusion oder Kernkraft zu langsam und teuer. 2100: Photovoltaik als Hauptquelle, effizienter Stromnutzung priorisiert. Batterien decken Speicherbedarf, ergänzt durch Wasserstoff für Industrie und Fernverkehr.
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Batterietechnologien, Lithium-Ionen, Energiewende, Wasserstoff, Recycling
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