Flexiblere Stromnetze dank Eisen-Luft-Akkus

Die Geschichte beginnt Ende des 19. Jahrhunderts. Damals fanden MIT-Inge­nieure heraus, wie sich der Korrosionsprozess umkehren lässt – eine Entde­ckung, die sich zur Herstellung von Batterien nutzen lässt. Im Gegensatz zu dem seltenen und teuren Material Lithium ist Eisen billig, da es oft vorkommt. Und so gehen Schätzungen für Eisen-Luft-Batterien von ca. 20 US-Dollar pro Kilowattstunde aus, während Lithium-Ionen-Akkus in etwa das Zehnfache kos­ten.

Maximaler Speicher zum Niedrigpreis

Diese Angaben stammen vom Unternehmen Form Energy, einer aus dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) hervorgegangenen Ausgründung in Virginia, die bald in die Massenproduktion von Eisen-Luft-Akkus einsteigen will. Zu diesem Zweck hat Form Energy ein 223.000 Quadratmeter großes Grundstück erworben, das in Wierton, West Virginia, liegt. Neben den deutlich niedrigeren Herstellungskosten gibt es laut Hersteller noch einen weiteren Vor­teil: die lange Speicherzeit von Eisen-Luft-Akkus – 100 Stunden sollen die neuartigen Batterien Energie speichern.

Mateo Jaramillo, CEO von Form Energy und bis 2016 Energiespeicher-Verant­wortlicher bei Tesla Energy, erzählt, dass das Unternehmen 2021 an der Ska­lierung der Produktion gearbeitet habe; demnächst könne es in die Massen­produktion einsteigen. Jaramillo ist überzeugt, dass das Verfahren einen Durchbruch hin zur angestrebten Dekarbonisierung darstellen könnte. Selbst bei Extremwetter oder Netzausfällen lasse sich erneuerbare Energie längere Zeit speichern und dadurch verfügbar machen.

Einmal Rost in Eisen und zurück

Die Funktionsweise der Akkus ist denkbar einfach: Dadurch, dass Rost in ele­mentares Eisen umgewandelt wird, wird Energie gespeichert. Wird der Akku entladen, kommt es zur Reaktion von Sauerstoff aus der Luft mit dem Eisen zu Eisenoxid: Rost. Das MIT nennt den Vorgang „umgekehrtes Rosten“ und möchte mit den Eisen-Luft-Akkus nun in Serie gehen.

Begrenzte Anwendbarkeit

So vorteilhaft die neue Technologie auch scheint – Lithium-Ionen-Batterien haben dennoch nicht ausgedient. Denn nicht nur aufgrund des langsamen Be- und Entladevorgangs eignen sich die Akkus nicht für Elektroautos; auch aufgrund ihrer Größe und des hohen Gewichts. Zum Vergleich: Jedes Batte­riemodul hat die Größe einer Waschmaschine. In ihrem Inneren befinden sich ca. 50 Zellen mit Eisen- und Luftelektroden, über die die elektrochemische Reaktion läuft. Außerdem befindet sich in jeder Zelle ein nicht brennbarer Elektrolyt auf Wasserbasis.

Große Weiten

Mehrere Hundert dieser in robusten Gehäusen untergebrachten Batteriezellen sind zu Leistungsblöcken zusammengefasst, von denen wiederum mehrere an das Stromnetz angeschlossen werden. Um eine Vorstellung von der notwen­digen Ausdehnung zu bekommen, muss man sich vor Augen führen, dass für ein System der Speicherleistung 1 Megawatt eine Fläche von einem halben Hektar benötigt wird. Und je nach Bedarf werden etliche solcher Energieblö­cke im Megawattbereich an das Stromnetz angeschlossen – entsprechend groß ist dann der Platzbedarf.

Ideal für den Netzbetrieb

Die ideale Anwendung werden Eisen-Luft-Batterien also vermutlich im Netzbe­trieb finden. Dort könnten sie Strom, der bei heftigem Wind oder starker Son­neneinstrahlung hergestellt und nicht unmittelbar abgenommen wird, spei­chern, bis er seine Abnehmer findet. Autoevolution zufolge ist von einer Leis­tungsfähigkeit von 7,5 Megawatt je Hektar auszugehen.

Quellen: t3n.de, Raimund Schesswendter, 25.01.2023; golem.de, Werner Pluta, 23.01.2023; edison.media, Wolfgang Kempkens, 20.01.2023
Bild: Form Energy