Neuer Energiespeicher ist 10 Mal billiger als Lithium-Ionen-Akkus

Das US-Start-up Fourth Power behauptet, dass sein Ultrahochtemperatur-Energiespeicher mehr als 10 Mal günstiger ist als Lithium-Ionen-Batterien. Die Technologie, die "Sun in a Box" (Sonne in einer Box) genannt wurde, soll zudem wesentlich leistungsfähiger sein, als andere thermische Batterien. Das Unternehmen will das nun mit einem 1-MWh-Prototyp beweisen.

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Das Ziel von Fourth Power ist es, mit Batteriespeichersystemen im Kurzzeitbereich von 5 bis 10 Stunden zu konkurrieren. Im Grunde speichert es überschüssige Solarenergie während des Tages für die Nutzung am Abend und in der Nacht. Das Unternehmen sagt aber auch, dass die Technologie auch für die "100-Stunden-Phase", relevant ist. So können mehrere Tage mit schlechtem Wetter abgedeckt werden.

Graphitblöcke werden auf bis zu 2.500 Grad aufgeheizt

Das Start-up ist eines von mehreren Unternehmen für thermische Energiespeicherung, die vom Fonds Breakthrough Energy Ventures von Microsoft-Gründer Bill Gates unterstützt werden. Die Idee dahinter ist simpel: Überschüssige Energie wird dazu genutzt, um ein Material in einem isolierten Speichersystem zu erhitzen. Fourth Power nutzt dafür günstige Graphitblöcke, die auf bis zu 2.500 Grad Celsius aufgeheizt werden.

Als Wärmeleiter zwischen den Blöcken wird Zinn verwendet, das bereits ab einer Temperatur von 232 Grad Celsius flüssig wird. Ab Temperaturen von etwa 1.000 Grad Celsius kann das flüssige Metall allerdings die Pumpen zerstören, die das Zinn zwischen den Blöcken im Fluss halten. Eine neuartige keramische Pumpe, mit der auch schon ein Guinness Weltrekord erreicht wurde, soll dieses Problem lösen. Sie soll Temperaturen von "fast der Hälfte der Temperatur der Sonne" (Oberflächentemperatur: 5.600 Grad Celsius) aushalten können.

Energie wird als Lichtstrahlung abgegeben

Die Pumpe bewegt das flüssige Zinn in einem Rohrsystem zwischen den Graphitblöcken umher. So kann Energie zugeführt und auch wieder entnommen werden. Um die Energie zu entnehmen, wird das heiße Zinn durch viele schmale Graphitrohre in eine Reihe von Speicherzellen gepumpt. Die Rohre glühen dabei strahlend weiß. Dieses intensive Licht wird dann von thermophotovoltaischen Zellen aufgefangen - ähnlich wie von PV-Zellen, die Sonnenlicht in Strom umwandeln. Bei diesen hohen Temperaturen erfolgt fast die gesamte Energieübertragung in Form von Licht und nicht in Form von Wärme. Mit zunehmender Hitze steigt auch die Lichtausbeute rapide an - und zwar um die 4. Potenz. Daher kommt auch der Name des Start-ups, Fourth Power bedeutet nicht nur 4. Macht, sondern auch 4. Potenz, oder umgangssprachlich "hoch 4".

Während die Energie wieder abgegeben wird, kühlt das Zinn von 2.400 Grad auf 1.900 Grad Celsius ab und wird wieder zwischen die heißen Graphitblöcke gepumpt, um sich wieder aufzuladen. Das gesamte System soll sehr schnell hochgefahren werden können und benötigt nur Sekunden, um Elektrizität ins Stromnetz einspeisen zu können. Fourth Energy strebt einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent an, was im Vergleich mit herkömmlichen Lithiumbatterien (über 90 Prozent) nicht gerade hoch ist. Pro Stunde, in der die Energie als Hitze gespeichert ist, sinkt der Wirkungsgrad zudem um 1 Prozentpunkt.

Deutlich günstiger als herkömmliche Akkus

Den geringen Wirkungsgrad will Fourth Energy allerdings mit Kosteneffizienz ausgleichen. Ihr System soll eine Kilowattstunde Energie um weniger als 25 Dollar speichern können. Lithium-Ionen-Batterien kosten mit etwa 330 Dollar pro Kilowattstunde mehr als das Zehnfache. Auch wenn dadurch mehr Energie verloren geht, zahle sich Fourth Energy unterm Strich finanziell aus.

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Vor kurzem konnte Fourth Energy 19 Millionen Dollar an Kapital einsammeln, die in den Bau eines Prototyps fließen sollen. Mit der Fertigstellung wird 2026 gerechnet.