Akku fürs Netz

Der Technikkonzern GE hat eine neuartige "Grid Battery" entwickelt, die Strom aus erneuerbaren Quellen zwischenspeichern kann.

100 Millionen US-Dollar hat General Electric in eine neue Fabrik im US-Bundesstaat New York investiert. Das Werk in Schenectady soll bis zu 450 Mitarbeiter beschäftigen und neuartige Batterien herstellen, die auf einer Natrium-Nickel-Chemie basieren. Der Stromspeicher soll haltbarer sein und sich schneller aufladen lassen als gewöhnliche Bleibatterien. Haupteinsatzzweck sind Pufferlösungen: Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Sonnenkraft soll damit zwischengespeichert werden, um in produktionsarmen Zeiten bereitzustehen.

GE ist nicht der einzige Mitspieler in diesem Markt – Firmen wie Aquion Energy oder Liquid Metal Battery sind hier bereits aktiv. Der Konzern hat dennoch große Ambitionen. Dazu wurde extra eine Geschäftseinheit gegründet, die neue Batterietechnologien kommerzialisieren soll. Die konnte schnell erste Erfolge verzeichnen: Neben den 100 Millionen Startkapital für Schenectady will GE gleich noch 70 Millionen dazuschießen, um bereits bestehende Order zu erfüllen. "Die Kosten für Elektrizität werden mit der Zeit sinken, weil unsere Batterie den Stromerzeugern die Möglichkeit gibt, verschiedene Technologien gleichzeitig einzusetzen", glaubt Konzernchef Jeffrey Immelt.

Die ersten Einsatzfelder sind allerdings noch recht bescheiden. Der erste Kunde ist die südafrikanische Firma Megatron Federal, die die Batterien nutzen wird, um ihre Mobilfunktürme in Nigeria zu versorgen, die von Dieselgeneratoren gespeist werden. Die Kombination der Generatoren mit den neuen Akkus erlaube einen effizienteren Einsatz. "Man spart 53 Prozent an Treibstoffkosten, 45 Prozent an Reparaturkosten und bis zu 60 Prozent Beschaffungskosten während der Laufzeit", sagt Brandon Harcus, Abteilungsleiter Telekommunikation bei Megatron Federal. "Für unsere Anwendung in Nigeria sind die Kostenersparnisse groß – ungefähr 1,3 Millionen Dollar über 20 Jahre pro Mobilfunkturm. Wir setzen deutlich weniger Diesel ein und erzeugen auch weniger CO2."

Hauptvorteil der GE-Batterie für diese Anwendung gegenüber Bleiakkus ist die Tatsache, dass sie schneller lädt – ungefähr zwei Stunden im Vergleich zu zehn. Außerdem ist keine komplexe Kühlung notwendig, was den Dieselverbrauch weiter senkt.

Noch deutlich interessanter sollen die neuen Batterien aber zum Zwischenspeichern von Elektrizität aus erneuerbaren Quellen sein. GE glaubt dabei nicht nur an Anwendungen in großen Netzen, sondern auch innerhalb sogenannter Microgrids, mit denen beispielsweise ein Dorf oder eine Militärbasis versorgt wird. So könnte man Strom vor Ort erzeugen, der dennoch verlässlich zur Verfügung steht.

Die GE-Akkus sind auf die Kilowattstunde gerechnet noch teurer als Bleibatterien, sollen aber länger halten – insbesondere dann, wenn die Batterien häufig tiefenentladen werden. In einigen Anwendungsbereichen halten Bleibatterien hier nur sechs Monate durch. Die Natrium-Nickel-Lösung von GE soll sich dagegen bis zu 3500 Mal komplett entladen lassen. Das entspricht ungefähr einer Lebensdauer von 10 Jahren.

Die Idee für die Batteriechemie stammt eigentlich aus Südafrika und wurde bereits in den 80er Jahren für Transportanwendungen entwickelt – Elektroautos von Mercedes wurden damit betrieben. Nachdem der Ölpreis wieder fiel, wurde die Technik aber nicht weitervorangetrieben. GE kaufte die Rechte an dem Verfahren im Jahr 2007 und verbesserte es. Dabei wurde die Batteriechemie weiter verfeinert und die Produktionsmethoden modernisiert.

Zentraler Bestandteil des Akkus ist ein keramisches Elektrolytmaterial, das die Elektroden separiert. Während des Ladevorganges werden Chlorid-Ionen aus einem Natriumchlorid freigegeben und mit Nickel kombiniert, so dass sich Nickelchlorid bildet. Die übriggebliebenen Natriumionen bewegen sich durch das Elektrolytmaterial in ein Reservoir. Bei der Stromabgabe wird die Reaktion umgekehrt. Der Prozess läuft bei ungefähr 300 Grad Celsius in einem isolierten Spezialbehälter ab. (bsc)