Strom: Viele kleine Lösungen für Energiespeicher

Doktorand Jens Glenneberg (l.) und Hartmut Leipner bei der Arbeit an einer Beschichtungsanlage. (FOTO: ANDREAS STEDTLER)

Doktorand Jens Glenneberg (l.) und Hartmut Leipner bei der Arbeit an einer Beschichtungsanlage. (FOTO: ANDREAS STEDTLER) 

Strom aus erneuerbaren Energien ist gefragter denn je. Allerdings stellt die langfristige Speicherung die Wissenschaftler immer noch vor ein Problem, denn nur selten erzeugen Windkraft- oder Photovoltaikanlagen die elektrische Energie zu dem Zeitpunkt, zu dem sie auch benötigt wird. Die Lösung: flexible Energiespeicher.

Erfolg versprechend sind neuartige Superkondensatoren, die viel Energie speichern und diese auch schnell wieder freisetzen können. An solch einem "Superspeicher" arbeiten seit zwei Jahren Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität in Halle. "Super-Kon" heißt das Projekt, an dem sich 15 Mitarbeiter der Fachbereiche Physik, Chemie und Materialwissenschaft beteiligen. Projektleiter ist Hartmut Leipner, der zugleich wissenschaftlicher Geschäftsführer des Interdisziplinären Zentrums für Materialwissenschaften (IZM) ist. "Unsere Vision ist es, in zehn Jahren einen Superkondensator als Speicher für Windenergie nutzen zu können", sagt Leipner.

Der neuartige Kondensator soll nicht nur viel Energie speichern, sondern auch umweltschonend sowie temperaturbeständig sein. Um dieses Ideal zu erreichen, arbeiten die Hallenser mit Kondensatoren aus Kompositmaterialien. Alexandra Buchsteiner vom Innovationslabor des IZM erklärt das Prinzip: "Wir verwenden zwei Materialien: keramische Stoffe und Kunststoffe. Die jeweils besten Eigenschaften wollen wir nutzen, die unvorteilhaften begrenzen." So verfügen keramische Stoffe zwar über hohe Speicherkapazitäten, können aber nur geringe Spannungen bereitstellen. Kunststoffe hingegen zeichnen sich durch geringe Kapazitäten, aber hohe Spannungen aus. Eine Verbindung der beiden Materialien führt also zum gewünschten Ergebnis. Dafür werden laut Buchsteiner keramische Nanopartikel in Kunststoffen, einer Art Plastikfolie, verteilt. Je besser diese verteilt sind, desto höher ist auch die Leistung.

Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt im Rahmen der "Forschung für den Markt im Team" (ForMaT). Ziel ist es, Ergebnisse aus der Forschung besser und schneller für die Wirtschaft nutzen zu können. "Am Anfang ist es immer schwierig, das Interesse großer Industriekunden zu wecken. Sie wollen ein fertiges Produkt sehen, aber keine Entwicklungsarbeit leisten. Dies geht jedoch bei kleinen und mittelständischen regionalen Unternehmen", sagt Leipner. So stamme beispielsweise die Beschichtungsanlage, mit der die beiden Materialien verbunden werden, aus Wolfen.

Ende des Jahres soll ein Demonstrator fertig sein. Dieser Prototyp ist ein vollständiger Kondensator, der die Nutzbarkeit als ein flexibles, ökologisches und sicheres System zur Energiespeicherung zeigt. Der Superkondensator steht somit im Gegensatz zu den derzeit gebräuchlichsten Energiespeichern, wie Akkumulatoren oder Batterien, deren Wirkung auf elektrochemischen Reaktionen beruht. Diese sind zwar leichter und kompakter als physikalische Speicher, aber langsamer bei der Energieaufnahme und -abgabe. Zudem altern sie. Darüber hinaus dürfen elektrochemische Energiespeicher beispielsweise in der Medizin- oder Flugzeugtechnik nicht eingesetzt werden. Superkondensatoren hingegen könnten eine unterbrechungsfreie Stromversorgung im Krankenhaus gewährleisten oder in Hybridfahrzeugen verwendet werden. Viele kleine Zwischenlösungen auf dem langen Weg zum Ziel - der Speicherung von Windenergie.