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Energiespeicher als Bindeglied zwischen Energiewirtschaft und Verkehr

Batterien für die sichere und wirtschaftliche Energiespeicherung

Der rasche Umbau der Energieversorgung hängt ganz entscheidend davon ab, ob es gelingt, zuverlässige und bezahlbare Energiespeicher zur Verfügung zu stellen. Der stationäre und der mobile Sektor sind gleichermaßen auf große, flexible Speicherkapazitäten angewiesen. Dies hat eine zunehmende Vernetzung beider Bereiche zur Folge – mit zukünftig möglicherweise gemeinsam genutzten Speichern als Bindeglied von Energiewirtschaft und Verkehr.

Auf dem stationären Sektor, für die Hausenergieversorgung beispielsweise, werden Batterien mit ausreichend großer Kapazität als Zwischenspeicher benötigt. Sie könnten Lastspitzen ausgleichen und regenerativ erzeugte Stromüberschüsse sichern, um sie später zu nutzen und dadurch das elektrische Verteilnetz zu entlasten. Auf diese Weise könnten sie die Energieversorgung durch erneuerbare Energien ergänzen, die nicht auf Abruf verfügbar sind.

Im Verkehrssektor ist der erfolgreiche Wechsel von konventionellen zu elektrischen Antrieben mit Batterie oder Brennstoffzellein hohem Maße von geeigneten Energiespeichern abhängig. Sie sind ein wichtiges Element in der Wertschöpfungskette zukunftsweisender Antriebssysteme, die nicht mehr auf fossile Kraftstoffe angewiesen sind. Die Ziele zur Einführung der Elektromobilität werden sich nur mit besseren Batterietypen erreichen lassen, wie sie am Forschungszentrum Jülich in Zusammenarbeit mit kompetenten Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft und fachkundigen Universitäts­instituten erforscht und entwickelt werden.

Mit der Lithiumionen-Technologie kommen in Notebooks und Mobilfunkgeräten heute schon leistungsstarke Akkumulatoren zum Einsatz, die zukunftsweisende Lösungen für die neuen Einsatzgebiete in der Elektromobilität und netzgebundenen Speicherung erwarten lassen. Sichere und wirtschaftliche Lithiumionen-Batterien benötigen allerdings noch erhebliche Anstrengungen in der Forschung und Entwicklung, um im alltäglichen Einsatz bestehen zu können. Ein elementarer Ansatz der Jülicher Forscher ist es, durch neue Materialkombinationen und innovative Herstellungsverfahren die Produktion dichter, extrem dünner Funktionsschichten für den Aufbau sicherer und wirtschaftlicher Batterien zu ermöglichen. Grundlegende Arbeiten in der Materialforschung werden dabei durch die funktions- und einsatzoptimierte Gestaltung der Zell- und Batteriearchitektur bis hin zur Anpassung in das Gesamtsystem vervollständigt.

Jülicher Wissenschaftler verfolgen dabei unterschiedliche Batterietypen. Festkörperbatterien auf der Basis von Lithium verfügen beispielsweise bereits über die erforderliche Leistungs- und Energiedichte. Ihre Entwicklung orientierte sich bisher jedoch eher an leistungsschwachen Anwendungen aus der Mikrochip- und Medizintechnik. Jülicher Wissenschaftler erforschen, wie sich die bislang wenige Quadratzentimeter großen Elektrodenflächen hochskalieren, die Schichtstrukturen und das Elektrolytmaterial verbessern lassen.


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