Geladen statt betankt – die E-Mobilität nimmt Fahrt auf. Allerdings gibt es dabei auch einen Bremsfaktor: Die zugrundeliegende Akku-Technik lässt nach wie vor zu wünschen übrig. Doch es tut sich was! Über die Fortschritte und Herausforderungen im Bereich Ladezeiten, Kapazitäten sowie Rohstoffbedarf und Recycling berichtet bild der wissenschaft in der Januar-Ausgabe.
Immer mehr Autos surren leise und abgasfrei durch unsere Straßen: E-Mobilität liegt im Trend, denn sie wird immer attraktiver: Der Umstieg von Verbrennungs- auf Elektromotoren erscheint mit Blick auf Umwelt und Klima sinnvoll und die Praktikabilität der Technik hat in den letzten Jahren deutlich zugelegt. Auch hinsichtlich der Reichweite und Ladedauer gab es deutliche Fortschritte. Dennoch stellt die Batterietechnik noch immer die größte Herausforderung für Wissenschaftler und Ingenieure im Bereich der E-Mobilität dar: Die Entwicklung von sicheren und immer leistungsstärkeren Energiespeicher-Systemen ist gefragt.
Im ersten Artikel des dreiteiligen Titelthemas „Akkus für die E-Welt“ rückt bdw-Technik-Redakteur Ralf Butscher die Entwicklung der sogenannten Feststoffbatterien in den Fokus. Diese Speichersysteme enthalten im Gegensatz zu den heute üblichen Lithium-Ionen-Akkus keine flüssigen, sondern ausschließlich feste Materialien. Sie können deshalb nicht auslaufen oder brennen und erhöhen somit das Sicherheitsniveau in der E-Technik. Außerdem erhofft man sich Leistungszuwächse, weshalb Automobilhersteller viel Geld in die Entwicklung der Feststoffbatterien investieren. Butscher beleuchtet, inwieweit die Systeme leisten können, was sie versprechen. Demnach zeichnet sich tatsächlich Potenzial ab, doch manche Probleme bei Material und Herstellungstechnik sind noch ungelöst.
Von Leistung, Rohstoffbedarf und Recycling
Anschließend nimmt bdw-Autor Jan Berndorff das Problem des enormen Rohstoffbedarfs für die boomende Elektromobilität ins Visier. Dabei geht es vor allem um das Lithium. Bis zu zehn Kilogramm dieses Alkalimetalls stecken in einer Elektroauto-Batterie. Bislang wird es nur in wenigen Regionen der Welt gefördert – oft verbunden mit Umweltschäden. Zudem muss Lithium über weite Strecken zu uns transportiert werden. Wie Berndorff berichtet, könnte aber zukünftig ein Teil des begehrten Metalls aus heimischen Quellen kommen: Bergwerke im Erzgebirge und in den Alpen bieten demnach die Möglichkeit, lithiumhaltige Minerale abzubauen. Ein anderes Konzept basiert auf der Geothermie: Zusammen mit Erdwärme ließe sich Lithium aus Tiefenwasser gewinnen. Dennoch zeichnet sich ab, dass sich der enorme Bedarf wohl nicht allein aus heimischen Vorkommen decken lassen wird.
