Batterien? Echt jetzt? Ich habe sie überall in meinem Haus – in Taschenlampen, Taschenrechnern und vor allem in meinem Telefon! Warum sind Batterien ein Innovationsthema auf der diesjährigen Energiewoche? Nun, wie wir bereits in unserer Diskussion über Energiespeicherung und -umwandlung angedeutet haben, werden diese Technologien als kritische Infrastruktur des zukünftigen Energiesystems erheblich an Bedeutung gewinnen, Batterien eingeschlossen. Batterien aller Art und Grösse werden an Stellen auftauchen, an denen Sie es vielleicht nicht erwarten!

Im grössten Massstab werden Batterien zunehmend zur Stabilisierung der nationalen Stromnetze eingesetzt werden, da wir immer mehr variable erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windenergie einsetzen. Um zu verdeutlichen, was wir mit «gross» meinen: Die grösste Batterie der Welt wird ab 2023 in Kalifornien stehen und bis zu 3000 MWh Energie speichern können! Vergleichen Sie das mit den 6,5 MWh, die ein durchschnittlicher Schweizer pro Jahr verbraucht. Ja, wir sprechen hier von wirklich grossen Batterien.

Insgesamt haben die Länder weltweit bis Ende 2022 bereits fast 28 GW an netzgekoppelten Batteriespeichern installiert. Die IEA prognostiziert, dass wir bis 2030 eine Kapazität von etwa 970 GW benötigen, um das Netto-Null Ziel zu erreichen. Angesichts dieses grossen Sprungs könnte man sich fragen, warum wir nicht weiter in Pumpspeicherkraftwerke investieren (weltweit installierte Kapazität von 160 GW im Jahr 2021), insbesondere in einem Gebirgsland wie der Schweiz.

Die Antwort ist, dass dies eine Frage der Zeitskala ist. Während sich Pumpspeicher hervorragend eignen, um saisonale Energieunterschiede zwischen Sommer und Winter auszugleichen, sind Batterien besonders nützlich für die stündlichen Schwankungen der Solar- und Windstromerzeugung. (Und wenn Sie sich für noch kürzere Zeiträume interessieren, sollten Sie sich die Arbeit der Gruppe von Prof. Lukatskaya über Superkondensatoren ansehen!)

Aber Moment mal, Batterien enthalten doch jede Menge Metalle und Mineralien, nicht wahr? Woher soll das ganze Material kommen? Das ist in der Tat eine wichtige Frage, vor allem angesichts geopolitischer Spannungen. Deshalb arbeiten die Forscherinnen und Forscher der EMPA sowie Unternehmen wie KYBURZ hart daran, so viel wie möglich zu recyceln – bei Lithium-Ionen-Batterien haben sie bereits eine Verwertungsquote von über 90% erreicht! Die Gruppe Energietechnologie und -politik der ETH trägt ebenfalls zu diesen Bemühungen bei, indem sie politische Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Batterieproduktion entwickelt.

Und wenn Sie immer noch nicht genug von Batterien haben, besuchen Sie das Labor für multifunktionale Materialien – dort werden sogar biegbare, verformbare und transparente Batterien hergestellt!