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Depositphotos.com | veleri | Akku E-Auto

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Akkus für die E-Welt

Rohstoff, Reichweite, Recycling: Wie sich die Probleme der Energiespeicher meistern lassen

E-Mobilität: Speicherprobleme im Visier

Geladen statt betankt – die E-Mobilität nimmt Fahrt auf. Allerdings gibt es dabei auch einen Bremsfaktor: Die zugrundeliegende Akku-Technik lässt nach wie vor zu wünschen übrig. Doch es tut sich was! Über die Fortschritte und Herausforderungen im Bereich Ladezeiten, Kapazitäten sowie Rohstoffbedarf und Recycling berichtet bild der wissenschaft in der Januar-Ausgabe.

Immer mehr Autos surren leise und abgasfrei durch unsere Straßen: E-Mobilität liegt im Trend, denn sie wird immer attraktiver: Der Umstieg von Verbrennungs- auf Elektromotoren erscheint mit Blick auf Umwelt und Klima sinnvoll und die Praktikabilität der Technik hat in den letzten Jahren deutlich zugelegt. Auch hinsichtlich der Reichweite und Ladedauer gab es deutliche Fortschritte. Dennoch stellt die Batterietechnik noch immer die größte Herausforderung für Wissenschaftler und Ingenieure im Bereich der E-Mobilität dar: Die Entwicklung von sicheren und immer leistungsstärkeren Energiespeicher-Systemen ist gefragt.

Im ersten Artikel des dreiteiligen Titelthemas „Akkus für die E-Welt“ rückt bdw-Technik-Redakteur Ralf Butscher die Entwicklung der sogenannten Feststoffbatterien in den Fokus. Diese Speichersysteme enthalten im Gegensatz zu den heute üblichen Lithium-Ionen-Akkus keine flüssigen, sondern ausschließlich feste Materialien. Sie können deshalb nicht auslaufen oder brennen und erhöhen somit das Sicherheitsniveau in der E-Technik. Außerdem erhofft man sich Leistungszuwächse, weshalb Automobilhersteller viel Geld in die Entwicklung der Feststoffbatterien investieren. Butscher beleuchtet, inwieweit die Systeme leisten können, was sie versprechen. Demnach zeichnet sich tatsächlich Potenzial ab, doch manche Probleme bei Material und Herstellungstechnik sind noch ungelöst.

Von Leistung, Rohstoffbedarf und Recycling

Anschließend nimmt bdw-Autor Jan Berndorff das Problem des enormen Rohstoffbedarfs für die boomende Elektromobilität ins Visier. Dabei geht es vor allem um das Lithium. Bis zu zehn Kilogramm dieses Alkalimetalls stecken in einer Elektroauto-Batterie. Bislang wird es nur in wenigen Regionen der Welt gefördert – oft verbunden mit Umweltschäden. Zudem muss Lithium über weite Strecken zu uns transportiert werden.

Wie Berndorff berichtet, könnte aber zukünftig ein Teil des begehrten Metalls aus heimischen Quellen kommen: Bergwerke im Erzgebirge und in den Alpen bieten demnach die Möglichkeit, lithiumhaltige Minerale abzubauen. Ein anderes Konzept basiert auf der Geothermie: Zusammen mit Erdwärme ließe sich Lithium aus Tiefenwasser gewinnen. Dennoch zeichnet sich ab, dass sich der enorme Bedarf wohl nicht allein aus heimischen Vorkommen decken lassen wird.

Einen Beitrag zur Lithium-Versorgung könnte allerdings auch die Recycling-Technik leisten, wie aus dem Artikel „Schatzkiste Alt-Akku“ hervorgeht. Wie bdw-Autor Klaus Sieg darin berichtet, könnten sich neben dem Alkalimetall auch weitere wertvolle Substanzen aus den ausgedienten Batterien zurückgewinnen lassen. Die entsprechenden Verfahren sind allerdings kniffliger als man meinen könnte. Doch Lösungen sind in Arbeit: Besonders vielversprechend ist ein Verfahren, an dessen Entwicklung die TU Braunschweig beteiligt ist, berichtet Sieg.

Quelle

Bild der Wissenschaft | Januar 2022

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