Wo liegen denn die chemischen Grenzen für Akkus? Warum kann man mit Lithiumionen-Akkus nicht mehrere hundert Kilometer weit fahren?
Ich glaube, das kann man schon. Das Tesla-Auto macht es vor, dass das geht. Sie können mit einem Tesla weit fahren. Ganz einfach: Wenn Sie eine Tonne Batterien einladen, geht das. Aber die spezifische Speicherkapazität von Batterien ist dadurch grundsätzlich begrenzt, dass man die Energie, die man transportieren will, in einen dreidimensionalen Stoff einspeichern muss. Und dieser dreidimensionale Stoff hat eine bestimmte Masse. Das ist unveränderbar.
Dazu kommt das Problem der Entzündlichkeit: einfach deswegen, weil in einer Batterie nicht nur zwei Elektroden sind, sondern auch noch ein Elektrolyt, das Material, das die Lithiumionen beweglich macht – eine organische Flüssigkeit, die sehr brennbar ist. Wenn in einer Batterie ein Kurzschluss passiert, beginnt der Elektrolyt zu brennen; dann entstehen Gase und die brechen die Umhüllung auf, dann kommt Luft dazu und Lithium brennt spontan an Luft. Diese Kettenreaktion chemischer Prozesse ist praktisch nicht aufzuhalten.
Prof. Robert Schlögl am Steuer des institutseigenen Elektroautos – Foto © MPI für Chemische Energiekonversion, Mülheim a.d.R. ® 2016
Was man dagegen vorher tun kann: Wenn man ein bisschen mehr Geld ausgibt, kann man an eine Batteriezelle einen kleinen Computer anbauen, der das ganze System sicher regelt. Das ist heute bei kleinen Handy-Akkus schon der Fall. Aber einige Hersteller haben sich gedacht, wir sparen da etwas ein und machen insbesondere die Umhüllung sehr leicht und billig. Und bei der Gelegenheit haben sie dann leider vergessen, dass das auch flammenschützend sein sollte. Genau das ist in den neuen Boeing 787 (dem Dreamliner) passiert. Ich bezweifle aber generell, dass es die richtige Methode ist, eine große Menge von Chemikalien auf die Straße zu setzen, um den Personentransfer abzuwickeln: 1.500 Kilogramm um eine Person zu transportieren – das ist nicht effektiv.
Welche anderen Akkumulatoren gäbe es denn?
Akkus muss man in vielen Dimensionen bewerten. Wenn wir uns fragen, aus welche Materialien machen wir Akkumulatoren, dann stellen wir fest, dass es sehr wohl andere Systeme gibt, die kein teures Lithium enthalten und kein giftiges Kobalt und die trotzdem funktionieren. Aber alle diese Systeme haben dann den Nachteil, dass ihre spezifische Speicherkapazität geringer wird. Es gibt auch den Lithium-Luft-Akku, der auf dem Papier eine sensationelle Speicherkapazität hat, die man aber nur sehr zum Teil ausnutzen kann, weil es chemische Nebenreaktionen gibt, welche die Wiederaufladbarkeit dieses Systems stark einschränken. Wenn man das wiederaufladbar machen will, dann wird die Speicherkapazität sehr schnell sehr viel geringer. Nein – die heutigen Lithiumionen-Akkus sind schon ziemlich gut. Eine denkbare Verbesserung läge darin, dass man am Elektrolytsystem und am Separator noch etwas tut, um auf diese Weise die Betriebssicherheit zu verbessern und die Speicherdichte zu erhöhen. Das wird ganz sicher kommen.
Unabhängig von den Akkus – der Strom muss erneuerbar sein – ist es aber erst zu einem Drittel – wie ändern?
Natürlich ist elektrisches Fahren nur dann sinnvoll, wenn wir in der Lage sind, zusätzlich erhebliche Mengen von erneuerbarer Elektrizität zu produzieren. Ich glaube, es ist nicht allen klar, dass wenn man aus einem fossilen Energieträger aussteigt, man dann entsprechend einen anderen Energieträger hochfahren muss. Wenn wir aber in der Politik jetzt die Meinung haben, wir reduzieren unsere Stromproduktion, um das Energiekonzept der Bundesregierung umzusetzen, und gleichzeitig machen wir noch Sektorenkopplung, und dann sollen wir mit der halben Strommenge die doppelte Leistung vollbringen, dann wird das garantiert nicht funktionieren.
Folgt: Was anstelle des E-Autos?