Ist Zink der Stoff für die Energiespeicherung der Zukunft?

Eine neue Batterie auf Zinkbasis soll viele der Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien überwinden - und das zu geringeren Kosten.

Autor Mark Newton:

Übersetzung Sarah-Indra Jungblut, 02.11.22

Wie schnell die Energiewende gelingen wird, darüber wird unter anderem auch die zügige Entwicklung preiswerter, zuverlässiger und effizienter Speicherlösungen für erneuerbare Energien entscheiden. Da erneuerbare Energiequellen nicht kontinuierlich Strom erzeugen können, werden Speicherlösungen benötigt, um die erzeugte Energie in Zeiten des Überschusses zu speichern und in Zeiten des Energiedefizits wieder abzugeben.

Im Grunde geht es bei der Energiespeicherung darum, elektrische Energie in eine andere Form umzuwandeln, die dann wieder in elektrische Energie zurückverwandelt werden kann. Derzeit werden viele verschiedene Methoden der Energiespeicherung eingesetzt, die gängigste ist jedoch die Verwendung von großen Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien sind relativ effizient beim Laden und Entladen, lassen sich leicht skalieren und in einer Vielzahl von Umgebungen einsetzen. Allerdings sind Lithium-Ionen-Batterien nach wie vor teuer, bergen Sicherheitsbedenken und zeigen bei unterschiedlichen Temperaturen ein schlechtes Verhalten. Aus diesem Grund wird weiterhin nach neuen Wegen zur Entwicklung von Batterien gesucht.

Ein in Kanada ansässiges Unternehmen, e-Zinc, hat, worauf der Name schon hinweist, eine Batterie auf Zinkbasis entwickelt, die viele der Nachteile von Lithium-Ionen-Zellen nicht haben soll.

Die Batterie besteht aus drei Hauptteilen: einem Lade-, einem Speicher- und einem Entladeteil. Anstelle eines auf den Elektroden befestigten Metalls, wie bei einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterie, verwendet das Modell von e-Zinc ein neuartiges abnehmbares Metallsystem. Im Ladeteil befindet sich ein flüssiger Elektrolyt mit gelöstem Zink. Wenn Strom durch den Ladeteil fließt, lagert sich das gelöste Zink in kleinen Clustern an den Elektroden ab. Wenn diese groß genug sind, lösen sie sich von den Elektroden und fallen in den zentralen Speicherbereich, wo sie zur späteren Verwendung aufbewahrt werden können.

Wenn dann Strom aus der Batterie benötigt wird, löst sich das Zink wieder in der Elektrolytlösung auf und gibt den gespeicherten Strom wieder an das Netz ab. Die Zinklösung kann dann für den nächsten Ladezyklus wieder in die Ladestation gebracht werden. Bei dieser Methode wird das Metall selbst als Energieträger und Speichermedium verwendet.

Nach eigenen Angaben hat die Speicherlösung von E-Zinc einige deutliche Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Batterien. Erstens werden nur günstige Rohstoffe benötigt; Zink ist ein gängiger, reichlich vorhandener und erschwinglicher Rohstoff. Außerdem besteht bei der e-Zinc-Batterie kein Brandrisiko und die Batterie kann in einem breiten Temperaturbereich betrieben werden und verliert mit der Zeit nicht an Ladeleistung. Schließlich kann die Zinkbatterie auch leicht skaliert und modifiziert werden, um unterschiedlichen Bedürfnissen oder Anforderungen gerecht zu werden.

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Derzeit entwickelt e-Zinc eine Reihe von Versuchsprojekten mit wichtigen Partnern, darunter Toyota Tsusho Canada Inc und die California Energy Commission. Zu diesen Projekten gehört eine 1,3 Millionen Dollar schwere Felddemonstration, bei der e-Zinc-Batterien zur Speicherung von erneuerbarer Energie aus Windkraft eingesetzt werden sollen.

Doch auch wenn Zink zwar häufiger vorkommt und günstiger ist als Lithium, sind auch dessen Gewinnung und der Abbau mit Umweltproblemen verbunden. In der Umgebung von Zinkminen kommt es häufig zu einer stärkeren Verschmutzung von Wasser und Boden, was zu einer Verringerung der Biomasse und zur Verunreinigung von landwirtschaftlichen Flächen führt.

Zink ist jedoch nicht das einzige Element, mit dem Lithium auf dem Markt für Batterien verdrängt werden soll. Wir haben bereits über Batterien berichtet, die Natrium als Energieträger verwenden, oder in jüngerer Zeit über komprimierten Wasserstoff. Und natürlich gibt es neben wiederaufladbaren Batterien noch viele andere Möglichkeiten, erneuerbare Energie zu speichern, wie zum Beispiel die Speicherung mit Hilfe von Wasserkraft, das Heben und Fallenlassen von Gewichten oder die Erhitzung von Felsen und Steinen.

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