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Ramges Radar: Warum kommt die Batterieentwicklung nur so langsam voran?

Es begann mit einem Froschschenkel. Und mit einem wissenschaftlichen Streit. 1780 bemerkte der italienische Arzt und Naturforscher Luigi Galvani: Ein frisch sezierter Froschschenkel zuckt, wenn man an die Muskelenden unterschiedliche Metalle hält.

Ramges Radar: Warum kommt die Batterieentwicklung nur so langsam voran?

Galvani war überzeugt, dass er eine neue Form des elektrischen Stroms entdeckt hatte: die „tierische Elektrizität”. Alessandro Volta, Physiker in Pavia, fand die zuckenden Froschschenkel interessant, glaubte aber nicht an tierischen Strom. Mit der sogenannten Volta-Säule aus Kupfer-, Zink- und in Salzwasser getränkten Filzscheiben wies er schließlich nach, dass der Strom nicht aus dem Beinmuskel des Frosches kam, sondern das Zucken nur den Ladungsausgleich aus den unterschiedlichen Metallen aufzeigte. Nebenbei hatte Volta damit die erste Batterie erfunden. 1800 präsentierte er sie vor der Royal Society in London. Seitdem ist der Fortschritt in der Batterieentwicklung leider deutlich langsamer vorangekommen als in den meisten anderen Technikfeldern.

In der Medizin, Informationstechnologie und Raumfahrt wurden Science-Fiction-Träume wahr. Die Reichweite bei E-Autos bleibt ein Ärgernis. Langstrecken-Elektroflugzeuge bleiben bis auf weiteres Science-Fiction. Dafür gibt es technikhistorisch eine recht einfache Erklärung: Batterien mit hoher Energiedichte zu einem niedrigen Preis waren im 19. und 20. Jahrhundert nicht zu wichtig. Der Strom für Waschmaschine und Rechner kam aus der Steckdose, für Züge aus Oberleitungen. Autos und Flugzeuge fuhren beziehungsweise flogen mit Benzin. Für Koffer-Radios und Taschenlampen reichte das batterietechnische Mittelmaß aus Alkali-Mangan. Entsprechend investierte die Menschheit auch kaum in Forschung und Entwicklung von besseren Akkumulatoren. Erschwerend kommt hinzu: In der Elektrochemie reichen keine Geistesblitze, um große Sprünge zu machen. Die Gesetze der Physik lassen sich bei Energie nicht überlisten. Daher sind Entwicklungsprozesse besonders mühsam und Fortschritte eher inkrementell. Und dann kommt auch noch das Sicherheitsproblem hinzu: Batterien mit sehr hoher Energiedichte sind im Wortsinn Bomben. Ihre Energie kann explodieren.

Richtig Bewegung kam in die Batterieforschung eigentlich erst in den 1980er Jahren, als findige Forscher in den USA und Japan auf die Idee kamen, das leichteste aller Metalle in die Batterien zu stecken. 1991 brachte Sony den ersten Lithium-Ionen-Akku auf den Markt und schuf damit die elektrochemische Voraussetzung für die Revolution der „mobilen Endgeräte”, die heute unser Leben bestimmen. LI-Akkus wurden in den letzten vier Jahrzehnten natürlich immer besser und günstiger, aber der große Entwicklungssprung blieb auch diesmal aus. Der wird wohl nur mit sogenannten All-Solid-State-Batterien gelingen. Deren technische Versprechen lauten: 30 bis 50 Prozent mehr Energiedichte und sicherer, haltbarer sowie schneller zu laden.

Derzeit vergeht kein Monat, in dem nicht ein chinesischer, koreanischer oder japanischer Hersteller verkündet: Das Auto mit Feststoffbatterie und mehr als 1.000 Kilometern Reichweite steht alsbald bei Ihrem Händler. Die gute Nachricht hier lautet, dass aus Pilotfahrzeugen langsam Kleinserien werden und die vielen technischen Herausforderungen bei Feststoffbatterien grundsätzlich in den Griff gebracht wurden. Reichweitenangst no more? Noch nicht. Rechnen Sie mal eher mit dem Jahr 2035, in dem Sie ernsthaft über die Anschaffung eines Autos mit Feststoff-Akku nachdenken. Gut zwei Jahrhunderte Batterieentwicklung lehren: Ausentwicklung dauert länger und Skaleneffekte kommen später, als alle Beteiligten hoffen. Auch der Feststoffakku wird die Physik nicht überlisten – und seine Energie übrigens auch nicht aus einem Froschschenkel ziehen.

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Drei amerikanische Konzerne kontrollieren rund 70 Prozent des europäischen Cloudmarkts. Öffentliche Verwaltungen, Krankenhäuser, Energieversorger verarbeiten kritische Daten auf Infrastruktur, über die Europa keine echte Kontrolle hat. Über Zugang oder Entzug entscheiden andere.