{"id":106637,"date":"2025-04-26T02:17:59","date_gmt":"2025-04-26T00:17:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=106637"},"modified":"2025-04-26T11:18:36","modified_gmt":"2025-04-26T09:18:36","slug":"energiespeicherung-neu-gedacht-mit-sauerstoffionenbatterien-in-eine-nachhaltige-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/energiespeicherung-neu-gedacht-mit-sauerstoffionenbatterien-in-eine-nachhaltige-zukunft\/","title":{"rendered":"Energiespeicherung neu gedacht \u2013 Mit Sauerstoffionenbatterien in eine nachhaltige Zukunft"},"content":{"rendered":"\n

Alexander Opitz, Professor f\u00fcr elektrochemische Energieumwandlung an der Technischen Universit\u00e4t Wien, erforscht im Rahmen eines Christian Doppler Labors, wie sich Sauerstoffionenbatterien als neuartige Energiespeicher nutzen lassen.<\/p>\n\n\n\n

Die Herausforderung bei erneuerbaren Energien ist, dass ihre Verf\u00fcgbarkeit stark von der Tageszeit oder Witterungsbedingungen abh\u00e4ngt. Strom wird dann produziert, wenn die Sonne scheint oder Wind weht. Wird der Strom aber nicht direkt zu diesem Zeitpunkt ben\u00f6tigt, bleibt er ungenutzt oder wird bestenfalls gespeichert. Aber auch durch Produktions- oder Nutzungsspitzen bedingte Schwankungen stellen Stromproduzenten und Netzbetreiber immer wieder vor Herausforderungen. <\/p>\n\n\n\n

Im Rahmen des Christian Doppler (CD) Labors f\u00fcr Sauerstoffionenbatterien arbeitet unter der Leitung von Alexander Opitz (TU Wien) nun ein interdisziplin\u00e4res Team gemeinsam mit dem Energieunternehmen VERBUND , \u00f6ffnet eine externe URL in einem neuen Fenster<\/a>an innovativen Speicherl\u00f6sungen. Sauerstoffionenbatterien zeichnen sich durch eine ressourcenschonende Herstellung, geringe Produktionskosten und eine hohe Anwendungssicherheit aus. Am 22. April 2025 wurde das vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft, Energie und Tourismus, \u00f6ffnet eine externe URL in einem neuen Fenster<\/a> gef\u00f6rderte CD-Labor feierlich er\u00f6ffnet.<\/p>\n\n\n\n

Wirtschaftminister Wolfgang Hattmannsdorfer unterstreicht die Relevanz der Forschung: \u201eDie Herausforderungen der Zukunft lassen sich nur mit neuem Wissen und frischen Ideen meistern. Innovative Stromspeicher spielen dabei eine zentrale Rolle. Das CD-Labor liefert mit seiner Grundlagenforschung zu sicheren und ressourcenschonenden Sauerstoffionenbatterien einen wichtigen Beitrag dazu. Das st\u00e4rkt nicht nur unsere Energieversorgung, sondern auch den Wissenschaftsstandort \u00d6sterreich. Besonders wichtig ist, dass wir uns auf \u00d6sterreichs St\u00e4rken fokussieren \u2013 Flei\u00df, Erfindergeist und hohe wissenschaftliche Kompetenz. Ich w\u00fcnsche Alexander Opitz und seinem Team viel Erfolg bei dieser bedeutenden Aufgabe.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Game Changer Keramik<\/h4>\n\n\n\n

Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Batterien kommen Sauerstoffionenbatterien ohne die kritischen Elemente Lithium oder Kobalt aus. Stattdessen werden hier reichlich vorkommende, keramische Materialien verwendet, was geopolitische Abh\u00e4ngigkeiten reduziert. Hinzu kommt, dass Sauerstoffionenbatterien weder brennbar noch giftig sind. Gerade die Brennbarkeit von aktuell verf\u00fcgbaren Batterietypen (wie Natrium-Schwefel- oder auch Lithiumionenbatterien) ist f\u00fcr Gro\u00dfspeicher ein Knackpunkt. W\u00e4hrend Lithiumbatterien gezielt f\u00fcr den mobilen Einsatz entwickelt wurden und entsprechende Anforderungen wie ein geringes Gewicht erf\u00fcllen m\u00fcssen, k\u00f6nnen sich Speichersysteme f\u00fcr den station\u00e4ren Einsatz von diesen Anforderungen l\u00f6sen. Dies ist insbesondere f\u00fcr Energieversorger wie VERBUND relevant, die einen Gro\u00dfteil der Energie aus erneuerbaren Quellen bereitstellen und mit station\u00e4ren Gro\u00dfbatterien elektrische Energie von Zeiten hoher Produktion zu Zeiten hoher Nachfrage verschieben wollen.<\/p>\n\n\n\n

Die Idee, keramische Materialien f\u00fcr Batterien zu verwenden, ist dabei eher durch Zufall entstanden, erinnert sich CD-Labor-Leiter Alexander Opitz: \u201eErst indem wir den Blickwinkel auf das von uns eigentlich f\u00fcr Brennstoff- und Elektrolysezellenanwendungen untersuchte Material ge\u00e4ndert haben, haben wir gesehen, dass unsere Keramiken unter bestimmten Voraussetzungen eine \u00e4hnliche Kapazit\u00e4t wie herk\u00f6mmliche Lithiumionenbatterie-Materialien aufweisen k\u00f6nnen. Das hei\u00dft, sie k\u00f6nnen eine \u00e4hnliche Menge Energie speichern.\u201c <\/p>\n\n\n\n

Ladungstransport durch Sauerstoffionen<\/h4>\n\n\n\n

Sauerstoffionenbatterien funktionieren, indem Leerstellen im speichernden Elektrodenmaterial mit Sauerstoffionen gef\u00fcllt werden. Dabei wird der Sauerstoff aber nicht mit der Atmosph\u00e4re ausgetauscht, sondern in Form von Oxid-Ionen zwischen den beiden Speicher-Elektroden der Zelle hin und her geschoben.<\/p>\n\n\n\n

Damit die neuartige Technologie funktioniert, muss sie von der Raumluft abgeschlossen und bei Temperaturen von 300 bis 500 \u00b0C betrieben werden. Diese Temperatur ist notwendig, damit die Sauerstoffionen in den verwendeten keramischen Materialien ausreichend beweglich sind und von einer Elektrode zur anderen wandern k\u00f6nnen. Sind diese Randbedingungen erf\u00fcllt, dann ist der gesamte Prozess vollst\u00e4ndig reversibel \u2013 das hei\u00dft, dass die Sauerstoffionen, die beim Laden der Batterie von der negativen zur positiven Elektrode verschoben wurden, beim Entladen wieder zur\u00fcck wandern k\u00f6nnen. Dieser Prozess kann theoretisch beliebig oft wiederholt werden.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr die Anwendung als station\u00e4re Speicherbatterie, die beispielsweise die mitt\u00e4glichen Produktionsspitzen von Photovoltaik in die Abendstunden verschiebt, m\u00fcsste dieses \u201eHin-und-her-Wandern\u201c von Sauerstoffionen zwischen den beiden Speicherelektroden der Zelle einmal pro Tag erfolgen.<\/p>\n\n\n\n

Michael Strugl, CEO von VERBUND, erg\u00e4nzt: \u201eDie Energietransformation ist eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen unserer Zeit. Sie erfordert nicht nur neue Technologien, sondern vor allem eine kontinuierliche, intensive Forschung. Durch die Zusammenarbeit mit der Wissenschaft, wie etwa im Rahmen des Christian Doppler Labors, k\u00f6nnen wir dazu beitragen, dass Innovationen wie die Sauerstoffionenbatterie rascher marktf\u00e4hig werden und so zur L\u00f6sung der Energiespeicherproblematik beitragen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Kann die Energie n\u00e4mlich nicht gespeichert werden, muss die Leistung von Kraftwerken bewusst reduziert werden, um die Stromnetze nicht zu \u00fcberlasten. Dabei geht wertvolle Energie verloren, die sp\u00e4ter dringend gebraucht werden w\u00fcrde. Neuartige Stromspeicher sind f\u00fcr den Ausbau erneuerbarer Energien daher von gro\u00dfer Bedeutung.<\/p>\n\n\n\n

Die Motivation von TU Wien und VERBUND ist folglich gro\u00df, die wissenschaftlichen Grundlagen daf\u00fcr zu schaffen, dass Sauerstoffionenbatterien zu einer leistungsstarken sowie einfach herstell- und skalierbaren Alternative zu existierenden Batterietechnologien weiterentwickelt werden k\u00f6nnen. Neben Gro\u00dfspeichern f\u00fcr Stromerzeuger und Netzbetreiber selbst w\u00e4re auch der Einsatz f\u00fcr Heimspeicher denkbar.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber Christian Doppler Labors<\/h4>\n\n\n\n

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler_innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. F\u00fcr die F\u00f6rderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft, \u00f6ffnet eine externe URL in einem neuen Fenster<\/a> international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der \u00f6ffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster \u00f6ffentlicher F\u00f6rdergeber ist das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET).<\/p>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n

Technische Universit\u00e4t Wien | Prof. Alexander Opitz 2025<\/a><\/p>\n

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