Schon seit einigen Jahrzehnten kommen solche Batterien für Nischenanwendungen zum Einsatz: In den 1970er-Jahren wurden beispielsweise Herzschrittmacher mit ihnen ausgestattet, um spätere operative Eingriffe zum Tauschen der Batterie zu vermeiden. Doch in jüngerer Zeit werden zunehmend interessante Konzepte entwickelt, die das Anwendungsspektrum stark erweitern sollen und die Technologie ein Stück näher an unseren Alltag heranbringen könnten.
Bevor wir uns das konkret anschauen, werfen wir jedoch zunächst einen Blick auf die technischen Grundlagen: Batterien, die durch nuklearen Zerfall betrieben werden, gibt es in zwei verschiedenen Formen. Die erste nutzt die Wärmeenergie der radioaktiven Zerfälle, um aus dem entstehenden Temperaturgradienten einen Strom zu erzeugen. Dieser Typ wird als Radioisotopisch-thermoelektrischer Generator, kurz RTG, bezeichnet. Die Generatoren werden typischerweise mit Plutonium oder Polonium betrieben und haben eine Leistung von bis zu einigen hundert Watt.
Die Technologie dafür wurde in den 1950er- und 1960er-Jahren in den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion entwickelt. Damals waren die Nationen auf der Suche nach einer zuverlässigen und langlebigen Energiequelle für Weltraummissionen, insbesondere für solche, die Umgebungen erkunden, in denen kein Strom durch Sonnenenergie gewonnen werden kann.
Obwohl die Technologie für diese RTG gut verstanden ist, sind sie in der Regel recht groß und schwer. Außerdem ist die Stromerzeugung über den Umweg eines Temperaturgradienten eher ineffizient. Die Batterie des Mars-Rovers Perseverance – ein eher kleines Modell – beispielsweise wiegt 45 Kilogramm und gibt eine Wärmeenergie von 2.000 Watt ab, erzeugt damit aber nur eine elektrische Leistung von 110 Watt.
Eine hinsichtlich der Effizienz deutlich bessere Lösung ist die Verwendung von Halbleitern, die die Energie der nuklearen Zerfälle direkt in einen elektrischen Strom umsetzen. Das Prinzip ist dabei ähnlich wie bei Solarzellen: Während der Strom bei üblicher Photovoltaik durch einfallende Lichtteilchen erzeugt wird, sind es bei der sogenannten Radiovoltaik jene Teilchen, die beim radioaktiven Zerfall des verwendeten Nuklid-Pallets in der Batterie ausgesendet werden. Je nachdem, aus welchem Nuklid das Pallet besteht, handelt es sich bei diesen Teilchen um unterschiedliche Mengen von radioaktiver Strahlung in Form von Alphateilchen (Helium-Kerne), Betateilchen (Elektronen) oder Gammateilchen (hochenergetische Photonen).
Auf dem Weg zur Marktreife
Letztes Jahr hat ein chinesisches Unternehmen angekündigt, erstmals eine winzige Atombatterie in Serie produzieren zu wollen. Ihre BV100-Batterie liefert eine Leistung von 100 Mikrowatt bei einer Spannung von drei Volt und hat ungefähr die Größe einer typischen Knopfzelle. Sie erzeugt ihre Energie aus dem radioaktivem Zerfall des Nuklids Nickel-63, das eine Halbwertszeit von etwa 100 Jahren hat. Dabei entstehen Betateilchen, weshalb sich das Unternehmen „Betavolt“ nennt. Ihre Technologie an sich ist nicht neu, aber der Vorstoß auf den Verbrauchermarkt ist es.
