Neustart für Bleibatterie

Der Markt für emissionsarme Fahrzeuge mit einer Kombination aus Benzin- und Elektromotor wartete bislang vor allem auf ein Signal für den Beginn einer glorreichen Zukunft: die Verfügbarkeit verlässlicher Lithium-Hochleistungsbatterien. Dass insbesondere kostengünstige Hybridautos gar nicht so teuer sein müssten, zeigen nun australische Forscher. Sie haben eine deutlich optimierte Bleibatterie geschaffen, die fast genauso gut arbeitet, wie dies die aktuellen Nickel-Metallhydrid-Systeme in Prius und Co. tun – und zwar zu einem Bruchteil der Kosten.

Die so genannte "UltraBattery" kombiniert die inzwischen 150 Jahre alte Bleiakku-Technik mit Superkondensatoren. Das sind Bauteile, die schnell große Energieen aufnehmen und auch wieder abgeben können, ohne auf eine lange Lebensdauer zu verzichten. Das Ergebnis: Die neue Batterie der Australier hält bis zu vier Mal länger als die alten Bleiakkus und soll laut den Erfindern nur ein Drittel der Kosten existierender Hybrid-Batteriepakete auf Nickel-Metallhydrid-Basis verursachen, die eines Tages durch Lithium-Akkupacks ersetzt werden sollen.

Und es kommt noch besser: Bereits jetzt laufen Prototypen der Technologie erstaunlich zuverlässig. Ein Honda Insight Hybrid, der mit einem UltraBattery-Satz ausgerüstet wurde, absolvierte bereits mehr als 160.000 Kilometer auf einer Teststrecke in Großbritannien. "Die Batterien waren auch nach dem Test noch in perfektem Zustand", freut sich David Lamb, der den Forschungsbereich emissionsarme Verkehrstechnik bei der australischen Wissenschaftsagentur CSIRO leitet und das Projekt betreut. Man habe eine billige Bleibatterie geschaffen, die genauso gut oder noch besser funktioniert wie die aktuell in Hybrid-Fahrzeugen verbaute Technologie. "Und von der wissen wir ja, wie teuer sie ist."

Bleiakkumulatoren, die 1859 vom französischen Physiker Gaston Plante erfunden wurden, gelten heutzutage keineswegs als trendy – obwohl sie als Autobatterie im Kleinformat unter nahezu jeder Motorhaube stecken. Sie enthalten Blei, was sie bei Umweltschützern unbeliebt macht. Vor allem aber sind sie im Verhältnis zu ihrem Energiegehalt sehr schwer – und damit eigentlich ungeeignet für den Fahrzeugbau. Und sie sind leicht zu beschädigen, sollte der Ladezyklus nicht eingehalten werden. Das Resultat: Es gab in den letzten Jahrzehnten kaum Fortschritte bei der Technologie.

Stattdessen stehen andere Ansätze, vor allem Lithium-Ionen-Akkus, bei Investoren und Automobilherstellern im Vordergrund. "Viele haben versucht, die Bleibatterie zu verbessern – doch die Ergebnisse waren zumeist nicht groß genug oder einfach zu teuer, als dass sie sich durchgesetzt hätten", meint Malcolm Shemmans, Gründer von BET Services, einem Batterietest-Unternehmen, das für die Automobilindustrie arbeitet.

Um diese Nachteile zu umgehen, wird schon länger versucht, die Akkublöcke um Superkondensatoren zu erweitern. Ende der Neunzigerjahre arbeitete Lamb bei der Entwicklung von zwei Hybrid-Fahrzeugen mit, die einen 60-Volt-Bleibatteriesatz samt einem zusätzlichen 150-Volt-Superkondensator-Array besaßen. Die Bleiakkus erlaubten dem Fahrzeug, in der Innenstadt sogar im vollelektrischen Modus zu fahren, während die Superkondensatoren gleichzeitig gute Beschleunigungswerte und eine schnelle Energierückführung beim Bremsen garantierten.

Die Prototypen funktionierten eigentlich gut, doch die notwendige Elektronik zur Steuerung der beiden Energiesysteme war sowohl schwer als auch sehr teuer. Statt die Bleibatterien und die Superkondensatoren als separate Systeme zu behandeln, entschlossen sich Lamb und sein Team deshalb, die Notwendigkeit externer Elektronik zu minimieren und die Superkondensatoren direkt in die Batterie einzubauen. Eine der enthaltenen Platten im Akku, die Minus-Elektrode, besteht nun zur einen Hälfte aus Blei und zur anderen Hälfte aus Kohlenstoff. Ergebnis ist ein Hybrid aus Bleibatterie und Superkondensator.

Die australische Idee wurde von Lamb früh dem japanischen Batteriehersteller Furukawa Battery Company vorgeschlagen, der ein Potenzial in der Technik sah. Nach einer dreijährigen Zusammenarbeit ergab sich dann, dass sich die UltraBattery sehr ähnlich wie gewöhnliche Bleiakkus produzieren lassen würde – sogar zu einem ähnlichen Preis.

Das US-Unternehmen Axion Power International hatte unabhängig davon unterdessen ebenfalls eine neue Bleibatterie entwickelt. Technikchef Edward Buiel meint, dass die Technologie bald eine bedeutende Rolle im Verkehrssektor und bei der Energieversorgung spielen könnte. Das Problem: Die Autohersteller sähen einfach das Potenzial noch nicht. "Wer nicht mit Lithium-Ionen-Verbesserungen oder Nickel-Metallhydrid ankommt, wird als uninteressant angesehen. Das ist frustrierend."

Die typischen Kosten eines Nickel-Metallhydrid-Akkupacks sollen im Fahrzeugmarkt derzeit bei 2000 Dollar im Großhandel und rund 5000 Dollar im Endpreis liegen. "Ein vergleichbarer Bleiakkusatz würde selbst bei niedrigen Stückzahlen 1000 Dollar kosten – im Massengeschäft wäre er nochmals bedeutend billiger." Bei solchen Preisen lasse sich nahezu jeder Kunde von der Technik überzeugen, meint Buiel, da er die zusätzlichen Kosten in ein bis zwei Jahren durch den gesparten Sprit wieder hereinholen könne.

Lamb ist in Sachen Vermarktung etwas optimistischer als Buiel. Er ist der festen Überzeugung, dass bis 2010 erste japanische Hybridfahrzeuge mit UltraBattery-Systemen auf den Markt kommen.

Es könnte allerdings sein, dass es vorher noch zu Rechtsstreitigkeiten mit Axion kommt. "Wir sind uns sicher, dass diese Technologie eine exzellente Wahl für den Hybrid-Markt darstellt. Es gibt viele Patente in diesem Bereich – und die meisten gehören uns", sagt Buiel. Wenn sein Unternehmen das Gefühl habe, dass seine Rechte verletzt würde, werde man sich "natürlich massiv wehren". Axion verfolgt unterdessen eine andere Strategie als der Australier Lamb: Noch in diesem Jahr ist in Nordamerika ein Demonstrationsprojekt geplant, bei dem Dutzende von Hybridfahrzeugen mit Blei-Kohlenstoff-Akkus nachgerüstet werden sollen. (bsc)