Batteriespeicher sind energieaufwändig

Wissenschaftler der Standford University in Kalifornien haben den Energieaufwand zur Herstellung von Stromspeichern für das Elektrizitätsnetz untersucht und einen neuen Vergleichsmaßstab entwickelt. Sie verglichen Pumpspeicheranlagen und Druckluftspeicher mit chemischen Batteriespeichern von Lithium bis Blei. Zum Vergleich der unterschiedlichen Technologien setzten sie die innerhalb der Lebensdauer umgesetzte Energiemenge ins Verhältnis zum Energieaufwand bei der Herstellung der Anlagen und Batterien und ermittelten den so genannten ESOI-Faktor. ESOI ist die Abkürzung für „Energy stored on invested“, auf Deutsch etwa Energiespeicherfaktor.

Die eher großtechnischen Lösungen Pumpspeicher und Druckluft erreichen den Faktor 210 beziehungsweise 240, während Lithiumbatterien nur etwa zehnmal so viel Energie speichern wie sie zur Herstellung benötigen und Bleibatterien sogar nur die doppelte Energiemenge. Hauptgrund ist die vergleichsweise niedrige Zyklenzahl der Batterien. So erreichen Pumpspeicher laut den Wissenschaftlern 25.000 Zyklen während Litiumbatterien höchstens 6.000 Zyklen und Bleibatterien sogar nur 700 Zyklen schaffen.

Die Schlussfolgerung lautet deshalb, dass eine Erhöhung der möglichen Zyklenzahl entscheidend sei, um den Energiespeicherfaktor zu erhöhen. Denn ein niedriger Faktor weist auch auf einen hohen Rohstoffbedarf für die Stromspeicherung hin. Dabei sind die Stanford-Wissenschaftler durchaus optimistisch, was deren Verfügbarkeit betrifft: „Es scheint, dass in der Erde reichlich Rohstoffe vorhanden sind, um Energiespeicher zu bauen“, erklärt Charlie Barnhart, der Chefautor der Stanford-Studie. Einzelne Ausnahmen gebe es bei seltenen Rohstoffen wie Kobalt, das in einigen Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird, sowie Vanadium, der Hauptkomponente von Vanadium-Redox-Flow-Batterien.

Außer dieser Studie gibt es bisher kaum veröffentlichte Zahlen über den Energieaufwand für die Herstellung von Batteriespeichern. Das IFEU-Institut hatte im Jahr 2011 eine Zahl veröffentlicht, die sich mit der Analyse der Stanford-Wissenschaftler deckt. Demnach erfordert die Herstellung einer Kilowattstunde Speicherkapazität eines Lithiumakkus heutiger Technik rund 600 Kilowattstunden Energie. Bei einer Zyklenzahl von 6.000, wie in der Stanford-Studie angenommen, ergäbe sich der genannte ESOI-Faktor 10. Dabei schneidet die Lithium-Technik fünfmal besser ab als die Bleibatterie und unter allen untersuchten Batterie-Techniken mit Abstand am besten. Laut IFEU-Institut ließe sich der Vorsprung der Lithium-Technik durch Weiterentwicklung nochmals um den Faktor vier verbessern, der Energieaufwand also auf fast ein Viertel des heutigen Wertes senken. (Thomas Seltmann)