"Wasserakku" könnte bis ins 24. Jahrhundert Strom speichern
Der Ausbau erneuerbarer Energien ist ein wichtiger Baustein, wenn es um die Einbremsung des menschengemachten Klimawandels geht, aber auch zur Reduktion geopolitischer Abhängigkeiten.
Bei Wasser-, Wind- und Solarkraft muss man sich immerhin nicht danach richten, ob andernorts Öl und Gas knapp werden. Oder ob bewaffnete Konflikte zu Problemen bei Förderung und Logistik führen.
Dafür ist der Output der Erneuerbaren bei der Stromerzeugung nicht langfristig vorhersagbar, da das Wetter eine entscheidende Rolle spielt. Das führt in manchen Zeiten zu Überproduktion, an anderen wieder zu Mängeln. Ein klassisches Beispiel dafür sind die Tagespeaks und Nachtflaute bei Photovoltaik.
Und weil das auch relevant ist für die Stabilität der Stromnetze, ist letztlich auch ein Ausbau der Speicherlösungen unumgänglich. Damit lässt sich nicht nur "zu viel produzierter" Strom für schwächere Ertragszeiten speichern, sondern auch ein Puffer für das Netz bilden.
Geforscht wird in diesem Bereich schon lange und mit dem Boom der Erneuerbaren haben sich die Bemühungen intensiviert.
Chinesische Wissenschafter lassen nun mit einer neuen Erfindung aufhorchen. Sie haben die Grundlagen für einen Akku auf Wasserbasis entwickelt, der vor allem mit Langlebigkeit und Umweltverträglichkeit punkten soll. Eine solche Batterie könnte theoretisch über Jahrhunderte im Einsatz sein, berichtet LiveScience.
Umweltrisiko mit geringer Explosionsgefahr
Was die Entwicklung bemerkenswert macht ist, dass sie zentrale Probleme, die wasserbasierte Stromspeicher bislang ausgebremst haben, lösen soll. Diese Art der Energiespeicher punktet zwar mit niedrigen Anschaffungskosten und relativ hohen Sicherheit. Allerdings ist aufgrund der wasserbasierten Elektroden ihre Kapazität im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus limitiert.
Auch die Energiedichte der von den Forschern testweise gebaute Zelle liegt mit 48,3 Wattstunden pro Kilogramm bei etwa einem Fünftel. Das liegt etwas über dem Niveau von Vanadium-Redox-Flussbatterien, deren "Kernkompetenz" ebenfalls der Einsatz als Netzspeicher ist.
Das größte Exemplar ihrer Art entsteht derzeit im schweizerischen Laufenburg.
Das größte Exemplar ihrer Art entsteht derzeit im schweizerischen Laufenburg.
Bisherige Akkus auf Wasserbasis haben allerdings das Problem, dass sie sich mit der Zeit zersetzen.
Der entweder sehr hohe oder sehr niedrige pH-Wert des Elektrolyts löst Wasserstoff- und Sauerstoffteilchen aus. Die entstehenden Gase korrodieren die metallenen Bestandteile der Batterie. Dadurch verliert sie nicht nur an Leistung und Speicherfähigkeit, sondern es kann unter bestimmten Umständen auch zu Explosionen führen. Außerdem werden toxische Stoffgemische eingesetzt. Das macht die Entsorgung sowie Wartung aufgrund der damit verbundenen Umweltrisiken schwieriger und teurer.
Der entweder sehr hohe oder sehr niedrige pH-Wert des Elektrolyts löst Wasserstoff- und Sauerstoffteilchen aus. Die entstehenden Gase korrodieren die metallenen Bestandteile der Batterie. Dadurch verliert sie nicht nur an Leistung und Speicherfähigkeit, sondern es kann unter bestimmten Umständen auch zu Explosionen führen. Außerdem werden toxische Stoffgemische eingesetzt. Das macht die Entsorgung sowie Wartung aufgrund der damit verbundenen Umweltrisiken schwieriger und teurer.
Langlebig und umweltfreundlich
Die Neuentwicklung soll hier entscheidende Verbesserungen ermöglichen. Die Basis dafür bildet der Stoffverbund Hexaketon-Tetraaminodibenzo-p-dioxin. Dieser verbindet den hochdichten Carbonylverbund, der positiv geladene Ionen anzieht, mit starrem Tetraaminodibenzo-p-dioxin, das ihn in einer honigwaben-artigen Struktur einbettet. Dazu verwendet man einen pH-neutrales Elektrolyt (7,0) mit guten Leiteigenschaften und behebt damit auch das Korrosionsproblem.
Die Forscher erklären, dass ein solcher Akku mit 120.000 Ladezyklen mehr als zehnmal so lange einsatzfähig ist, als jene Lithium-Batterien (meist Lithium-Eisenphosphat, LFP), die als Netzspeicher eingesetzt werden. Basierend auf Daten des Energy Sustainability Directory, das für Netzspeicher eine Nutzungsrate von 1,1 Ladezyklen pro Tage ausweist, ergibt sich eine Laufzeit von rund 299 Jahren für den neu entwickelten "Wasserakku". Würde man eine solche Batterie heute bauen, könnte sie also noch Anfang des 24. Jahrhunderts Strom speichern und abgeben.
Die Forscher geben zudem an, dass der verwendete Elektrolyt ungiftig ist, sodass man sogar Tofu darin einlegen könne. Die komplette Zelle soll sich ohne Schadwirkung direkt in die Umwelt entsorgen lassen.
Kinderschuhe
Zu beachten ist, dass diese Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt und es sich zunächst vor allem um einen Fortschritt in der Materialforschung handelt.
Neben weiteren Verbesserungen müssen also auch noch ihre Skalierbarkeit genauer untersucht und Herstellungsverfahren entwickelt werden. Bis diese Technologie in Netzspeichern zum Einsatz kommt, dürften noch einige Jahre vergehen. Das Paper zu ihrer Arbeit hat das Forscherteam in Nature Communications veröffentlicht. (gpi, 16.5.2026)
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