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Riesenbatterien aus dem Baukasten

Text von Moritz Kudermann
26.03.2024
Unternehmen

Für die Energiewende braucht es Lösungen, um Strom aus Sonne und Wind zu speichern. Die Organic-Solid-Flow-Batterie von CMBlu schafft das ganz ohne Lithium. Das könnte die Batterie zum Game-Changer machen. 

Wir befinden uns mitten im Zeitalter der erneuerbaren Energien: Zur Stromproduktion werden hierzulande immer mehr grüne Energieträger genutzt, anstatt Kohle und Erdgas zu verbrennen. Bis 2030 soll ihr Anteil laut Bundesregierung bei mindestens 80 Prozent liegen. 2023 waren es etwa 50 Prozent. Je höher der Anteil jedoch wird, desto schwieriger wird auch eine stabile Stromversorgung, wenn gerade keine Sonne scheint und kein Wind weht. Batterien als Energiespeicher sind – neben der Anpassung unseres Verhaltens – ein Teil der Lösung hin zu einer neuen Infrastruktur. 

Batterien aus heimischen Rohstoffen 

Ein Problem bei der Herstellung von Batterien: Sie benötigen Lithium und weitere Rohstoffe, die oft importiert werden müssen. Zudem erfordert der Abbau von Lithium den Einsatz von viel Wasser. Laut Schätzung des Danish Technological Institute benötigt die Produktion eines Kilogramms Lithium derzeit 400 bis 2.000 Liter Wasser. Der Vorteil der Batterie der CMBlu Energy AG aus dem bayerischen Alzenau: Sie kommt ohne Lithium und andere importierte Rohstoffe aus. Mehr als 90 Prozent der benötigten Materialien bezieht CMBlu lokal oder regional. Organic-Solid-Flow-Technologie nennt CMBlu das System hinter der Batterie.

Der Unterschied zu anderen Flüssigbatterien: CMBlu setzt auf Elektrolyte aus Kohlenstoff statt aus Metall.

Organic-Solid-Flow-Technologie - Energiespeicher zum Zusammenstecken

Bei dieser Variante sprechen Fachleute von Redox-Flow- oder auch Flüssigbatterien. Sie speichern elektrische Energie nicht mithilfe von festen Elektroden, wie das bei Lithium-Batterien der Fall ist. Stattdessen wird die Energie in Form von flüssigen Elektrolyten durchgehend durch die Batterie gepumpt. Der Unterschied zu anderen Flüssigbatterien: CMBlu setzt auf Elektrolyte aus Kohlenstoff statt aus Metall. Das soll den Akku besonders effizient, haltbar und damit auch nachhaltig machen. Da die Batterien außerdem nicht brennbar sind, lassen sich beliebig viele zu einem großen Speicher zusammenfügen.

Von dieser Technologie konnte CMBlu bereits namhafte Partner überzeugen: Seit Anfang 2023 testet das Unternehmen gemeinsam mit dem Energiekonzern Uniper einen Speicher mit einem Megawatt Leistung und einer Megawattstunde Kapazität im Kraftwerk Staudinger bei Hanau. Schon 2026 könnte dort ein „Lagerhaus für Strom“ entstehen, das es auf 250 Megawattstunden Kapazität bringt, kündigte Uniper im Februar 2024 an. Ende 2023 sicherte sich CMBlu zudem die Unterstützung eines großen strategischen Partners: Der Baukonzern Strabag beteiligte sich mit 100 Millionen Euro – Geld, mit dem das junge Unternehmen vor allem die hohe Nachfrage nach seinen Batterien bedienen und die Expansion vorantreiben möchte. 

Burgenland - klimaneutral dank Riesenspeicher

Auch im Ausland ist man auf die Organic-Solid-Flow-Batterie aufmerksam geworden, zum Beispiel im Burgenland. In dem österreichischen Bundesland ist die CMBlu-Batterie seit Juli 2023 im Einsatz. CMBlu will dort Speicher mit einer Kapazität von 300 Megawattstunden aufbauen. Zum Vergleich: Europas derzeit größter Batteriespeicher steht in England und fasst mittels Lithium-Ionen-Akkus von Tesla 196 Megawattstunden. CMBlus zukünftiger Riesenspeicher soll „das Burgenland bis 2030 klimaneutral, energieunabhängig und damit auch preisunabhängig“ machen, wie Landeshauptmann Hans Peter Doskozil auf der Pressekonferenz zur Auslieferung der ersten Batteriepacks erklärte. 

Die Performance muss verbessert werden

Für Martin Winter vom Batterieforschungszentrum Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) lösen Flüssigbatterien wie die von CMBlu aber keineswegs alle Probleme. „Redox-Flow-Batterien sind derzeit nicht so effizient wie Lithium-Ionen-Batterien“, sagt der Forscher. Beim Laden und Entladen einer Feststoffbatterie auf Lithium-Basis gehen beispielsweise rund fünf Prozent der Energie verloren. Die Verluste von Flüssigbatterien fallen mit mehr als 20 Prozent deutlich höher aus. Und auch hinsichtlich ihrer Energiedichte stehen Flüssigbatterien hinten an: Etwa 240 Wattstunden speichert ein Kilogramm einer Lithium-Batterie, Redox-Flow-Batterien bringen es lediglich auf 50 bis 60 Wattstunden. Es braucht also rund viermal so viel Platz und Material, um die gleiche Energiemenge zu speichern.

Je mehr Möglichkeiten wir nutzen, um Energie zu speichern, desto unabhängiger sind wir vom Ausland.
Martin Winter, Batterieforschungszentrum Münster Electrochemical Energy Technology

Trotzdem lobt Winter den Beitrag, den die CMBlu-Batterie zur Technologievielfalt leistet. „Je mehr Möglichkeiten wir nutzen, um Energie zu speichern, desto unabhängiger sind wir vom Ausland“, sagt er. Tatsächlich gibt es neben Lithium- und Redox-Flow-Batterien noch weitere vielversprechende Speichertechnologien: In den vergangenen Jahren hat sich etwa die Natrium-Ionen-Batterie einen Namen gemacht. Sie ist vor allem durch die hohen Lithiumpreise wieder interessant geworden. Natrium kommt in Form von Salz sehr häufig vor und ist günstig abzubauen – auch in Europa. Mit einer Energiedichte von etwa 150 Wattstunden pro Kilogramm liegen Natrium-Batterien zwischen Lithium-Ionen- und Redox-Flow-Batterien. Auch der Wirkungsgrad von 79 Prozent liegt zwischen den beiden Batterie-Technologien. 

Es braucht aber nicht unbedingt eine Batterie, um elektrische Energie zu speichern. Auch Wasserstoff gilt als vielversprechende Speichermethode. Das weltweit am häufigsten vorkommende Element überzeugt mit einer besonders hohen Energiedichte von 33.000 Wattstunden pro Kilogramm. Die Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff ist jedoch sehr ineffizient: Mehr als 60 Prozent der Energie geht beim Prozess verloren – noch dazu ist Wasserstoff hochentzündlich. Eine Eigenschaft, die CMBlu in die Karten spielt.

5 Länder 
weltweit produzieren Strom aus 100 Prozent erneuerbaren Energien. Der einzige europäische Vertreter: Albanien.
Quelle: Our World In Data

1.000 Megawattstunden 
Energie werden in Deutschland pro Minute ungefähr verbraucht.
Quelle: Umweltbundesamt

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