DLR Magazin 147 - page 18-19

Röntgendiffraktometer (XRD) für In-situ- und Ex-situ-
Messungen an Batterien und Batteriematerialien
S
tuttgart ist die deutsche Stadt mit der schlechtesten Luft.
Nirgendwo in Deutschland lassen Autos mehr Feinstaub und
Stickoxide zurück. Was hat dies mit Batterieforschung zu tun?
Rund um den Erdball arbeiten Forscher mit Hochdruck an bes-
seren Batterien. Alle sind sich in drei Zielen einig: Batterien der
Zukunft sollen leichter, billiger und zyklenfester, also für viele
Be- und Entladungen geeignet sein. Doch welcher Durchbruch
würde den größten gesellschaftlichen Nutzen zeitigen? Zehn-
fache Energiedichte – eine Kilowattstunde pro Kilogramm Ge-
wicht (kWh/kg) statt 0,1? Nur ein Zehntel des Preises – 50 Euro
pro Kilowattstunde (€/kWh) statt 500? Oder eine zehnfache
Ladezyklenzahl – 20.000 statt 2.000? – Möglicherweise ist
keiner dieser Innovationssprünge in dieser Dimension realisier-
bar. Trotzdem lohnt es sich, über die Frage nachzudenken.
Meine Überlegungen führen mich zu dem Schluss, dass unsere
Lebensqualität von einem Preissprung nach unten am meisten
profitieren würde. Versetzen wir uns einmal in eine Welt, in der
Batterien ähnlich billig sind wie (volle) Bierkästen. Dies wäre
aus mindestens drei Gründen erstrebenswert.
Erstens: Billige Batterien könnten Großstadtbewohner von
Smog befreien. In der öffentlichen Diskussion wird Elektromo-
bilität in erster Linie als Klimaschutzoption angepriesen. Dabei
leistet ein deutscher Elektroautofahrer keinen nennenswerten
Beitrag zur Minderung des Kohlendioxid-Ausstoßes, solange
Deutschland – anders als Frankreich – die Hälfte des Stroms aus
fossilen Quellen erzeugt. Der Hauptvorteil heutiger Elektro­
autos besteht vielmehr darin, dass sie ihre Umgebung weder
mit Feinstaub noch mit Stickoxiden belasten. Ließe sich der
Stadtverkehr auf Elektroautos umstellen, würden sich Stuttgart,
Peking und Los Angeles in Luftkurorte verwandeln.
Was steht diesem Traum im Weg? Solange das Batteriemodul
eines Elektroautos mit 20.000 Euro etwa genauso viel kostet
wie ein Mittelklassewagen, ist diese Mobilitätsform für den
Massenmarkt schlicht zu teuer. Ließen sich hingegen Batterie-
kosten signifikant senken – nicht durch Subvention, sondern
durch Forschung – so könnten wir eines Tages nicht nur emissi-
onsfrei fahren. Batterie- und brennstoffzellenbetriebene Klein-
flugzeuge könnten uns dereinst sogar abgasfrei durch die Lüf-
te tragen. Wenn Deutschland in ferner Zukunft eine kohlen-
dioxidarme Elektroenergieversorgung hat, tragen Batterieautos
auch zum Klimaschutz bei.
Zweitens: Billige Batterien könnten kohlendioxidneutrale
Wohnhäuser ermöglichen, in denen Energiesparen zuweilen
unnötig wird. Das romantische Bild vom energieautarken Eigen-
heim mit Fotovoltaikanlage auf dem Dach und Batterie im
Keller ist derzeit leider nur ein Wunschtraum. Denn echte Aut-
arkie – vollständiger Verzicht auf das öffentliche Stromnetz –
dürfte mit heutiger Technik nicht unter 50.000 Euro an Batterie-
kosten zu haben sein. Würden hingegen die Batteriepreise um
eine Größenordnung fallen, wäre Autarkie schon für einige
Tausend Euro möglich. Dann könnten weltweit nicht nur Millio-
nen Wohnhäuser „dekarbonisiert“ werden. Nach sonnigen
Tagen wäre Energiesparen unnötig: Man könnte ohne schlech-
tes Gewissen stundenlang staubsaugen und das virtuelle Kamin-
feuer im Fernseher über Nacht brennen lassen.
Drittens: Billige Batterien könnten eine Mobilitätsrevolution für
alte und behinderte Menschen auslösen. Während wir über
Elektromobilität diskutieren, verlieren wir leider aus dem Auge,
dass Treppenhäuser, Flugzeugtüren und Waldwege für Senio-
ren und Rollstuhlfahrer oft unüberwindliche Hindernisse sind.
Ich kann mir gut vorstellen, dass künftige Batterieforscher, Ro-
botertechniker und Navigationsfachleute gemeinsam neuarti-
ge Personalroboter entwickeln, die gehbehinderte Menschen
je nach Beschaffenheit des Untergrunds sanft eine Treppe
hochtragen oder auf aktiv gedämpften Rädern über holprige
Wege rollen. Ich hätte im Übrigen schon heute nichts gegen
einen mobilen Helfer, der die Getränkekästen in unsere Woh-
nung im zweiten Stock wuchtet.
Wenn ich im Jahr 2050 mit 86 Jahren nicht mehr gut zu Fuß
bin, hoffe ich, dass die Batterieforscher alles Nötige getan ha-
ben, damit mich mein Serviceroboter im Luftkurort Stuttgart
die „Stäffele“ zum energieautarken Wohnhaus hochträgt.
Deshalb liegt mir Batterieforschung auch ganz persönlich am
Herzen.
Prof. Dr. André Thess
ist Direktor des DLR-Instituts für Technische
Thermodynamik in Stuttgart
DLR.de/TT
LUFTKURORT STUTTGART
Warum Batterieforschung noch viel Potenzial hat
Von André Thess
BATTERIEFORSCHUNG
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Bild: DLR/Frank Eppler
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