Autor: Fanny Pohontsch

#diensttalk mit Karl Skadell über das Comeback der ZEBRA-Technologie und einen Weltrekord

11.3.2019

Das Mitarbeiterporträt am Dienstag. Beim #diensttalk geben Mitarbeiter einen kleinen Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Du beschäftigst dich mit der Entwicklung von stationären Energiespeichern. Dafür habt ihr eine Technologie aufgegriffen, die es schon einmal in den 70er Jahren gab und damit einen Weltrekord erzielt.

Genau. Wir haben in den letzten fünf Jahren die Natrium-Batterie, seit den 70er Jahren bekannt als ZEBRA-Technologie, weiterentwickelt und erstmals 100 Ah-Zellen realisiert – gemessen an der Kapazität ist das die weltgrößte Zelle dieser Art. Im Modul mit 22 Zellen erreichen wir 5 kWh. Das ist der Tagesbedarf eines Singlehaushalts!

 

Warum ist diese Batterie heute – gerade in Hinblick auf die Herausforderungen der Energiewende – so vielversprechend?

Unser Anspruch war ein kostengünstiger, massentauglicher Speicher, der zuverlässig und zeitunabhängig Strom liefert. Dieser Akku funktioniert auch dann, wenn die Sonne einmal nicht scheint oder wenn es nachts dunkel ist und die PV-Anlage auf dem Dach keine Energie produziert. Dafür war es notwendig, das Zelldesign und die Herstellungsprozesse für die einzelnen Komponenten neu zu denken. Bislang wird dieser Typ in Nischenanwendungen eingesetzt, z. B. als Traktionsbatterie im Automotive-Bereich oder zur unterbrechungsfreien Stromversorgung im US-Telekommunikationsmarkt, – leistungsstark, aber hochspezialisiert und teuer.

 

Wie habt ihr diese Herausforderung gemeistert?

Das Kernstück der Natriumbatterie ist ein keramischer Festelektrolyt aus Natrium-Beta-Aluminat. Dieses Material ist kostengünstig, aber sehr schwer herzustellen, chemisch aggressiv und instabil, bis es gesintert ist. Wir testeten zahlreiche Rezepturen und haben lange an einem günstigen Extrusionsverfahren für diese tubuläre Komponente getüftelt, damit sie sehr dicht und dünnwandig realisiert werden kann. Durch die Nutzung einheimischer, gut verfügbarer Rohstoffe und den Verzicht auf teure Importmaterialien, wie Lithium oder Kobalt, kommen wir auf Zellebene im Ergebnis auf Kosten unter 100 €/kWh.

 

Du erwähntest eingangs PV-Kollektoren auf dem Dach, deren Energiespitzen im Keller zu Hause gespeichert werden können. Für welche Anwendungen ist die Natrium-Batterie noch geeignet?

Im Thüringischen Wachstumskern »smood – smart neighborhood« wird das Konzept für die wirtschaftliche Eigenstromnutzung eingesetzt. Das heißt, hier wird ein ganzes Wohngebiet so saniert, dass es aus einem Heimspeicher sozialverträglich und autark mit Energie versorgt wird. Ein anderes Einsatzgebiet ist die Industrie – Fabriken, deren Eigenverbrauch durch die stationäre Lösung gestützt wird. Und die Natrium-Technologie funktioniert natürlich auch als on-grid-Speicher, der den Primärregelleistungsmarkt direkt speist. Auf der Energy Storage Europe in Düsseldorf treten wir daher mit Kooperationspartnern aller Bereiche, wie der Battery Consult AG, FZSoNick, Alumina Systems GmbH oder NGK Europe, unter dem Motto »Ceramic batteries – powering grid, industry and home« auf.

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Karl Skadell vom Fraunhofer IKTS entwickelt stationäre Speicher. Im Video verrät er, was ihn dabei antreibt.

Noch mehr zu »smood« erfahren Sie hier. Mehr zur Forschung und Entwicklung aus den Fraunhofer IKTS lesen, sehen und hören Sie in unserem Newsletter oder auf unseren Facebook-, Instagram- und Twitter-Profilen. Noch mehr fürs Auge gibt es außerdem auf unserem YouTube-Kanal. Wir freuen uns auf Ihren Besuch und Ihre Kommentare.