Neue Akkutechnologie soll beinahe alle Probleme heutiger Li-Ion-Akkus ausmerzen – Der Durchbruch für E-Mobilität?
Heute mal was ganz anderes: Statt neuer Hardware möchte ich Ihnen eine vielversprechende und hoffentlich schon bald verfügbare Akkutechnologie vorstellen.
Schon klar: Allzu oft haben uns in der Vergangenheit Meldungen über bahnbrechende neue Energiespeicher das Blaue vom Himmel herunter versprochen, doch nie ist auch nur eines davon eingelöst worden. Stattdessen müssen wir uns bis heute mit der schon Jahrzehnte alten Lithium-Ionen-Technologie begnügen, die zwar kontinuierlich verbessert wurde, aber grundsätzlich keinen ausreichenden Wirkungsgrad liefert und zahlreiche Probleme mit sich bringt.
Bei unseren täglichen elektronischen Begleitern wie Smartphones, Notebooks, Tablets und neuerdings auch Smartuhren oder Kopfhörer haben wir uns fast schon damit abgefunden, diese täglich an einer Steckdose wieder aufladen zu müssen, was oft Stunden dauert. Viel schlimmer sieht die Situation aber bei der E-Mobilität aus, die uns gerne als die beste Möglichkeit verkauft wird, in kürzester Zeit von fossilen Brennstoffen wegzukommen und den Klimawandel zu stoppen. Doch dabei werden fast immer die vorhandenen Probleme mit der heute verfügbaren Akkutechnologie verschwiegen. Hier eine kleine Auflistung der größten Schwierigkeiten. Die ist primär auf E-Mobilität bezogen, betrifft aber in vielen Punkten auch unsere digitalen Gadgets:
- Akkus haben eine geringe Energiedichte (MJ/kg) und sind daher in Bezug auf die mögliche Reichweite sehr schwer. (Hohe Reichweiten sind möglich, aber nur mit entsprechend großen, schweren, teuren Akkus.)
- Das Aufladen dauert im Vergleich zu Verbrennern (inkl. Wasserstoff und Gas) sehr lang. Bei besetzten Ladestationen ist das ein umso größerer Nachteil.
- Aufladen bis 100% dauert besonders lange. Daher wird bei den Ladezeiten oft nur die Dauer zur Aufladung bis 80% angegeben.
- Sind mehrere Autos an Schnellladestationen angedockt, verringert sich die Ladeleistung für jedes weitere Auto. Der Letzte wartet am längsten.
- Akkus sind nicht über ihren gesamten Ladezustand von 0-100% gleich effizient. Es wird daher oft geraten die Akkus nur zwischen ca. 20 und 80 % Ladezustand zu halten, was die effektive Reichweiten-Nutzbarkeit drastisch einschränken würde.
- Die Reichweite sinkt bei niedrigen Temperaturen deutlich (im Winter sind 35% weniger Reichweite keine Seltenheit).
- Hohe Last führt schnell zu Überhitzung, wodurch das Fahrzeugmanagement die Leistung drastisch reduzieren muss.
- Akkus haben keine über die gesamte Lebensdauer gleichbleibende Leistung. (Verbrennungsmotoren verlieren mit der Zeit auch an Leistung, aber nicht so stark.)
- Die Reichweite sinkt sowohl bei Autobahntempo, als auch bei geringerem Stadttempo (30 km/h) deutlich unter die theoretisch angegebene Reichweite.
- Die Lade-Infrastruktur ist technisch uneinheitlich. (Nicht alle Stationen laden mit maximal möglicher Leistung/Geschwindigkeit.)
- Das E-Tankstellennetz ist noch sehr dünn.
- Zur Herstellung werden seltene und teure Rohstoffe wie Lithium und Seltene Erden benötigt.
- Die benötigten Rohstoffe werden in Drittländern ohne Rücksicht auf die Umwelt und unter menschenrechtlich bedenklichen Bedingungen gefördert.
- Durch die begrenzt verfügbaren Rohstoffe ist eine schnelle und flächendeckende Umstellung auf E-Autos praktisch unmöglich.
- Hersteller wie Tesla verkaufen Autos preislich gestaffelt nach Reichweite. Autos mit mehr Reichweite sind teurer und damit nur solventeren Kunden zugänglich.
- Günstige E-Kleinwagen (< 30.000 Euro) mit hoher Reichweite (=> 500 km) sind bislang nicht verfügbar, was schlicht an der Akkutechnik liegt.
- Akkus sind nach wie vor bei Unfällen eine Brandgefahr. Im Brandfall ist die Löschung gefährlicher und schwieriger.
- Li-Ion-Akkus können auch explodieren.
- Akkus zu Entsorgen/Recyceln ist wegen der verbauten Materialien aufwendig und teuer.
- Die Infrastruktur des Stromnetzes muss für eine flächendeckende Elektromobilität erst noch angepasst werden, da es sonst zu Netzüberlastungen kommt.
- Selbst wenn Akkus auf den Markt kommen, die in nur wenigen Minuten voll geladen werden könnten, wäre dafür eine extrem hohe Leistung seitens der Lade-Infrastruktur nötig, was flächendeckend kaum machbar ist.
Im Endeffekt läuft es mit all diesen Schwierigkeiten darauf hinaus, dass Li-Ion-Akkus, wie sie heute gebaut werden, keine Lösung sind, sondern allerhöchstens eine Brückentechnologie, im schlimmsten Fall auch nur eine Sackgasse.
Nachteile herkömmlicher Akkus in einem Video von XNRGI: