Google setzt auf diese 100-Stunden-Batterie - Prof. Tornow & Dr. Kosin

00:00:02: Geladen, der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Hallo!

00:00:10: Und herzlich willkommen zu geladen.

00:00:11: Dein Batterie-Podcast zur Energiewende.

00:00:14: Ja ich darf heute zwei tolle Gäste aus der Forschung im Studio begrüßen und zwar Professor Dr.

00:00:20: Julian Torno und Dr.

00:00:21: Marvin Cousine.

00:00:22: Herzlich Willkommen euch beide.

00:00:24: Hallo auch willkommen.

00:00:25: vielen Dank für die Einladung.

00:00:26: Wir sind ein großer Fan von dem Podcast und hören ihn auch immer regelmäßig.

00:00:29: Ja

00:00:29: vielen dank.

00:00:30: das freut uns natürlich sehr zu hören.

00:00:32: Ich stelle euch noch mal ganz kurz den Publikum vor.

00:00:34: Julian, du bist Professor für Energiespeicher an der Hochschule Ruhe West und Marvin, Du bist wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Frauenhofer Umsicht!

00:00:42: Ja und ihr beide, Ihr forscht an dieser Technologie die wir heute besprechen nämlich Eisen-Luftbatterien auch in gemeinsamen Projekten zusammen.

00:00:50: Marvin, fangen wir erstmal mit dir an.

00:00:52: Google plant die weltweit größte Eisen-Luftbatterie für eines seiner Rechenzentren aufzubauen?

00:00:59: Was hat denn Google da in Minnesota genau geplant?

00:01:02: Welche Speicherkapazität ist davor gesehen?

00:01:04: Erklär uns das mal bitte!

00:01:05: Genauso im Prinzip möchte Google einen KI-Rechenzentrum aufbauen.

00:01:10: Das ist ja gerade ein großer Trend in der Industrie.

00:01:13: und um das lokale Stromnetz da nicht zu belasten, ein bisschenerweise autark vom lokalen Stromnetze zu werden wollen die gemäß des Biber-Upinemens, es bringen ja auch ein Poweransatzes quasi eigenes Energienetzwerk da aufbaut also... Die wollen Google möchte da eine Batterie auf, eine Eisen-Luftbatterie installieren mit einer sehr hohen Speicherkapazit.

00:01:32: Dreizig Gigawattstunden was extrem viel ist.

00:01:34: also im Vergleich so.

00:01:36: die Gesamtmenge an stationären Energiespeicher in Deutschland ist auch ungefähr bei achtundzwanzig Gigawattsstunden momentan.

00:01:42: Also es schon wirklich ein Hausnummer was sie da aufbauen und auch so um Faktor zehn größer was so momentane Speicher im Netz quasi leisten können.

00:01:51: Ja, wow!

00:01:52: Also beeindruckende Zahlen Julian.

00:01:54: Wenn Google jetzt in diese Speichertechnologie investiert und das eben tatsächlich geplant hat ist es schon so ein Marktdurchbruch?

00:02:01: Jetzt für Eisenluftbatterien oder ist das eigentlich erstmal ein Testballon?

00:02:05: Und Google geht damit auch so ein bisschen erst mal ins Risiko.

00:02:08: Ich glaube es könnte einen Markt-Durchbruchs werden für die Technologie und genau das ist glaube ich auch die Absicht.

00:02:13: man versucht es einfach Mal wenn er gesagt ist eine extrem große Energiemenge die dort gespeichert werden soll.

00:02:20: Und die Ziele, die Google hat sind einfach extrem groß.

00:02:23: Sie wollen ja nicht nur dieses Rechenzentrum unabhängig machen, sondern das bis zu im Jahr- und Jahrzehnt.

00:02:29: Das wollen sie quasi CO² werden in ihren gesamten Rechencentren.

00:02:35: Um dieses Ziel zu erreichen muss man eigentlich große Schritte machen.

00:02:40: Das ist vielleicht so ein typischer Ansatz der im Silicon Valley wahrscheinlich auch herrscht.

00:02:45: Wir versuchen es einfach mal.

00:02:46: Wir gehen da wirklich ins Risiko und machen nicht kleckerweise, probieren etwas aus ob das wirklich gut funktioniert und haben dann eine Testzeit von drei vier Jahren und dann geben wir einen Schritt weiter sondern die machen drei Schritte auf einmal und gehen sofort zu den großen Investitionen.

00:03:04: Die haben natürlich ein bisschen Kapital im Hintergrund Und können dieses Risiko eingehen, denn wenn diese Technologie funktioniert hat die Perspektivisch eben das Potenzial eine deutlich günstigere Alternative zu sein.

00:03:16: Die auch deutlich ausbaufähiger ist noch aufgrund großer Rohstoffverfügbarkeit.

00:03:20: da komme ich glaube später noch drauf.

00:03:21: insofern ist es ein Ansatz dass die Technologie dann durchbrück bekommt.

00:03:26: Das ist eigentlich ne Förderung und push in diese Richtung der sowohl für Google mehr Wert hat, weil sie dann diese Technologie nutzen können und eben dieses Ziel erreichen können damit.

00:03:37: Und perspektive ist ja auch weitere kostengünstigere Speicher brauchen.

00:03:40: Die brauchen hier die dreißig Gigawatt schon, die brauchen eigentlich noch mehr.

00:03:44: Gleichzeitig ist es aber auch für FormEnergy also der Partner, der die entsprechenden Batterien dann liefert ein Start-up kann man fast nicht mehr Start up nennen sind ein bisschen größer geworden.

00:03:56: sehr sehr sehr attraktiv Weil Sie da einen sehr großen Demonstrator haben.

00:04:01: Und eben wenn das wirklich realisierbar ist und sich zeigt, dass es auch umsetzbar ist oder gut funktioniert dann haben die quasi den Markt für sich erobert.

00:04:13: Insofern kann ich mir vorstellen, da gute Verträge ausgehandelt werden zwischen Google und FormEnergy.

00:04:19: Ja, wir gehen gleich nochmal viel tiefer rein in diese Technologie und schauen uns das genau an auch was so die Forschung dazu betrifft.

00:04:27: Vielleicht erst mal vorab gefühlt ist es in Deutschland ja so, dass haben wir in diesem Podcast auch Dutzende Male schon durchgekaut, dass man sich hier in Deutschland immer besonders sorgen um die Dunkelflaute macht.

00:04:37: Jetzt diese Eisenluftbatterien werden häufig damit beworben, dass sie eigentlich ganz gute Mittel-und Langzeitspeicher sein sollen.

00:04:45: Julian, haben wir denn damit eine Lösung für diese Dunkelfluten mit dieser Technologie?

00:04:49: Erstmal die Frage, was ist eine Dunkelflaute?

00:04:52: Das heißt letztlich wir haben weder Sonne noch Wind in ausreichender Menge zur Verfügung so dass wir unseren Energiebedarf durch erneuerbare Energien decken können.

00:05:02: Die Problematik tritt dann ein wenn das über einen längeren Zeitraum auftritt und diese Zeiträume Die am häufigsten auftreten sind unsere Brechungen so ein bis zwei Tage, manchmal auch drei bis fünf Tage.

00:05:14: Drei bis fünf Tagen sind aber hundert Stunden.

00:05:16: Das ist also dann dieser Bereich der abgedeckt werden soll mit dieser Zelltechnologie.

00:05:23: und ja wir hätten mit der Eisenluftbatterie die Möglichkeit diese Zeiträume abzudecken.

00:05:29: Denn um solche Zeiträume von mehreren Tagen abzudecken in der Energieversorgung, braucht man sehr hohe Kapazitäten.

00:05:35: Also eine sehr hohen Energiemengen die man einspeichern kann.

00:05:39: Dafür braucht man eben nicht nur einen kleinen Speicher sondern braucht große Speicher und das ist das Problem diese großen Speicher zu installieren.

00:05:48: Die müssen finanzierbar sein also muss ökonomisch sein das Konzept Und man braucht ausreichend Rohstoffe zur Verfügung Um diese Speiche überhaupt bauen zu können.

00:05:58: Das heißt, wir wollen da natürlich dann Materialien einsetzen die in großer Menge verfügbar sind.

00:06:02: Und da spielt Eisen eine Rolle als ein Material das sehr häufig in der Erdkruste vorhanden ist und kann deshalb da eine Lösung sein.

00:06:12: aber

00:06:13: Die Technologie und jetzt sind wieder bei dem Risiko was auch eingegangen wird Ist eben noch nicht komplett ausgereift.

00:06:19: d.h es gibt auch Probleme dabei.

00:06:22: und Ein ganz wesentliches Problem dass ich dort sehe ist die Selbstentladung dieser Technologie.

00:06:28: Das heißt, wir haben die Notwendigkeit über einen langen Zeitraum geredet von mehreren Tagen, die Energie einzuspeichern und auch zu halten.

00:06:38: Und dieses Halten ist eben problematisch.

00:06:40: wenn die Selbstentladung also der Verlust der Energie einfach weil sie steht verliert es die Ladung.

00:06:45: und das ist eben bei den Eisen-Luftbatterien eine deutlich größere Menge als bei Lithium Batterien beispielsweise.

00:06:53: Wir reden hier von fünf bis zehn Prozent Energieverlust pro Tag dem wir haben.

00:06:57: Deshalb können wir auch nicht viel länger als diese hundert Stunden überhaupt gewährleisten, weil dann der Speicher einfach signifikant stärker entladen wird.

00:07:06: Und diese Problematik für Langzeitspeicherung ist natürlich ungünstig.

00:07:10: aber ich denke damit es wirklich eine Langzeitspeicherung möglich ist damit ist das ein wesentliches Problem, was gelöst werden muss.

00:07:17: Gibt's denn da eigentlich eine einheitliche Definition von diesem Langzeitspeicher?

00:07:21: Weil es wird ja auch oft gesagt, naja wir müssen das vielleicht auch irgendwie vom Sommer in den Winter irgendwie bekommen.

00:07:26: Das ist dann wirklich ne sehr, sehr lange Speicherspeicherzeit.

00:07:29: Gibt´s da irgendwas wie viele Stunden Tage oder sowas?

00:07:32: Ist Mittel kurz und was ist dann lang?

00:07:35: Man redet von Kurzzeitspeichern wenn sich das so bis zu einem Tag quasi verschiebt.

00:07:39: Wenn das länger ist, dann redet man vor Langzeitzpeichern.

00:07:42: Wir reden hier aber weniger von wirklich komplett saisonaler Verschiebung, das heißt diese Verschiefung von Sommer in den Winter.

00:07:51: Sondern es ist im Prinzip ausreichend wenn wir in der Lage sind Energie zu verschieben.

00:07:56: über mehrere Tage man redet hier von was auftreten kann sind so zwei Wochen dunkel flaute in ganz extremen Fällen.

00:08:05: Also es tritt dann einmal in fünf Jahren auf, so ein Fall.

00:08:08: Dass man dort eben keine Versorgung hat.

00:08:11: und jetzt kommt der Punkt warum ist das möglich?

00:08:13: Warum braucht man nicht die Verschiebung vom Sommer in den Winter?

00:08:16: Das liegt einfach daran dass wir eine entsprechende Erzeugung parallel aufbauen müssen.

00:08:22: Das heißt wenn wir erneuerbare Energie haben, dann haben wir Photovoltaik die im Sommer dominant ist und wir haben Windenergie die im Winter deutlich mehr Erträge liefert.

00:08:32: Wir brauchen einen guten Überlab von beiden Energieerzeugungssystemen, sodass wir allein durch die erneuerbaren Erzeugungsanlagen schon eine relativ gute Verteilung der elektrischen Leistungen haben.

00:08:46: Und nur wenn beide ausfallen, also wenn keiner von den beiden ausreichend energiebereit stellt dann müssen die Speicher einspringen und da wenn man die Daten analysiert kommt man eben dazu.

00:09:00: das kann so maximal.

00:09:04: Du hast eine Solaranlage mit Heimspeicher?

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00:10:25: Ja Marvin, wenn sich schon ein riesiger Player wie Google mit Langzeitspeicherung auseinandersetzt Wie ist das nach Deiner Einschätzung?

00:10:33: Ist das vielleicht so eine Art Schlüsselmoment jetzt gerade mit dieser Technologie, auch wenn die jetzt gerade den Markt eintritt hat.

00:10:39: Dass man sich weltweit mit Langzeitspeicherung jetzt beschäftigt und dass wirklich auch so eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende in den kommenden Jahren Jahrzehnten dann wird.

00:10:49: Die Eisenloff-Batterie oder auch Allgemeinbatteriespeicher, die ja alle Vor- und Nachteile haben werden alle wichtig sein.

00:10:54: Und jetzt speziell im Fall von Google.

00:10:56: Google hat jetzt im Prinzip ein spezielles Problem.

00:10:58: Sie wollen punktuell Also punktuell an einem Standort eine zeitliche Fluktuation der Energieversorgung quasi ausgleichen.

00:11:08: Und dafür ist diese Batterietechnologie, würde ich sagen extrem gut geeignet mit sämtlichen Vor- und Nachteilen, aber würde ich sagen für diese spezielle Problem ist das schon echt eine gute Lösung.

00:11:19: Aber wenn man jetzt so quasi dieses Gesamtkonzept also die gesamte Energiewende betrachtet, es ist halt eine Schlüsseltechnologie von vielen meiner Meinung nach.

00:11:26: Also es gibt andere gute Ansätze um vor allem auch über Einspeisungen oder Einspeiserung auszugleichen, aber die Batteriespeicherung, dass sind wir also auch die Eisenluftbatterie in dem Fall wird ein wichtiges Positiv sein, aber halt ein wichtigem Positif von vielen Teilen.

00:11:39: Ja, liebes Publikum!

00:11:40: Wenn ihr gerne öfter solche neuen Technologien von der Forschung eingeordnet bekommen wollt dann abonniert doch gerne unseren Geladen-Podcast und lasst uns auch gerne eine Bewertung da.

00:11:51: So Julian, gehen wir vielleicht noch mal einen Schritt zurück.

00:11:54: aus welchen Gründen eignen sich denn Lithium-Ionen-Batterien wiederum nicht als Langzeitspeicher?

00:11:59: Du hast es schon ein bisschen mal irgendwie ja angedeutet aber vielleicht kannst du da nochmal ein bisschen mehr ins Detail gehen.

00:12:06: Zunächst einmal ist die Lithium-Ionentechnologie eine total tolle Technologie.

00:12:11: Wir forschen ja an Eisenluft, aber trotzdem bleibt Lithiumionentechnik richtig gut.

00:12:15: Das sind richtig klasse Systeme, die sich prinzipiell technisch gesehen als Langzeitspeicher eignen würden.

00:12:22: Die haben eine geringe Selbstentladung, wir haben hohe Energiedichte und eine hohe Leistungsbereitstellung.

00:12:28: Es gibt viele Parameter, die dafür sprechen würden, sie als Langzeitspeicher einzusetzen.

00:12:34: Aber das Problem sind einmal die Kosten, die damit verbunden werden.

00:12:39: Ich hatte ja angedeutet wir brauchen sehr hohe Energiemengen oder Energie-Speicherkapazität.

00:12:46: Da gibt es verschiedene Analysen, die sagen wenn wir im allein Strombereich komplett auf erneuerbare Energie uns fokussieren wollen also keine thermischen Kraftwerke mehr einsetzen würden dann bräuchte man Speicherkapazitäten liegen irgendwo so zwischen fünfzehn und dreißig Terawattstunden.

00:13:05: Das ist mal ein Faktor, tausend größer als was Google plant.

00:13:08: Als Speicher und wenn man abschätzt wie viel Lithium weltweit zur Verfügung steht und sich da allein auf die Reserven bezieht das heißt quasi der Anteil der mit wirtschaftlichem und technischen Möglichkeiten gut abbaueist.

00:13:25: Dann erreichen wir weltweit bezogen auf den weltweiten Lithiumreserven ungefähr dreihundert Terawattstunden an Speicherkapazität, die überhaupt möglich sind.

00:13:35: Also zehnmal so viel wie das was man in Deutschland für den Stromsektor bräuchte.

00:13:40: Das sind Abschätzungen aber zeigt ein bisschen die Größenordnung.

00:13:45: Wenn wir jetzt zehn mal soviel haben kann man sagen super gut, Deutschland können wir versorgen.

00:13:48: ja das stimmt Aber wir sind ja nicht so ganz alleine auf der Welt.

00:13:52: Das heißt, wir hätten dann weltweit eine Unterversorgung, wenn wir alle stationären Speicher mit Lithium betreiben würden.

00:13:59: Wir brauchen dort Materialien die in großen Mengen verfügbar sind.

00:14:03: Da spielt Eisen eben eine Rolle, dass deutlich größer verfügbares wie können viel höhere Kapazitäten mit Eisen gewährleisten als zahlen mal eher so dreißig tausend Terawattstunden.

00:14:15: So ist nochmal ein Faktor hundert mehr enthalten.

00:14:20: Es gibt noch weitere Aspekte bei der Lithium-Millionen-Batterie.

00:14:23: Man darf die als Langzeitsspeicher nicht vollladen, weil die Alterung von Lithium millionen Batterien dadurch stark beschleunigt wird wenn sie immer im vollgeladenen Zustand sind und aus dem Grund muss man die immer so ein bisschen niedriger laden.

00:14:39: Das ist technisch gesehen kein Problem, man lädt ja einfach auf achtzig Prozent, muss aber natürlich berücksichtigen dass man die Batterie entsprechend größer bauen muss.

00:14:46: dann

00:14:47: Okay, Marvin.

00:14:48: Kannst du da bitte nochmal eine Zusammenfassung geben?

00:14:50: Vielleicht mal so gegenüberstellen Lithium-Millionenbatterien und Eisenluftbatterie.

00:14:55: Welche Vorteile haben denn Eisenlufte gegenüber der gängigen Lithium millionenbaterie?

00:15:00: Also hauptsächlich ist es halt wie Julian schon gesagt hat die Materialkritikalität.

00:15:03: Und da ist halt Eisen quasi unschlagbar.

00:15:05: das gibt's on mass auf der Erde vor allem auch in Europa zur Verfügung.

00:15:09: also Eisen is ein komplett unkritischer Rohstoff mit dem man hat so einer Technologie realisieren kann und vor allem auch die Sicherheit.

00:15:19: Die Eisen-Luft-Batterie ist vom Aufbau her, sie hat keine hohe Leistung sondern eine vergleichsweise hohe Energiedichte weil halt die Luft quasi in der nette Bilanz nicht mitgezählt wird wie als Energiespeicher benutzt wird aber eben systemisch gespeichert werden muss.

00:15:34: Wir haben Wessring Elektrolyten in der Eisen- Lufbatterie.

00:15:36: also man kann Kaliumhydroxid nehmen, Natriumhydroxyde nehmen ist jetzt ja salopp gesagt im Prinzip das was im Rohrreiniger drin ist.

00:15:45: Also jetzt sollte man trotzdem nicht in die Umwelt kippen natürlich, aber es ist erst mal unkritischer als diese organischen Verbindung, die halt im Elektrolyt und der Lithium-Iron-Batterie mit benutzt werden.

00:15:55: Und der Elektrodyte daher halt wasserbasiert ist ja nicht brennbar.

00:15:57: Das sind wirklich Faktoren, die vorteilhaft gegenüber der Lithiu-Mion-Baterie sind.

00:16:03: Das sind ja schon eine Reihe von Vorteilen, die jetzt diese Technologie mit sich bringt.

00:16:06: Ich bin gerade ein bisschen hellhörig geworden als Marvin das erzählt hat mit den Rohstoffen.

00:16:11: Kannst du da noch mal ein bisschen drauf eingehen?

00:16:12: Weil es hat ja tatsächlich doch mittlerweile wenn wir uns zur Geopolitik weltweit angucken und Handelszölle usw.

00:16:22: oder auch... Teilweise Rohstoffe, die zurückgehalten werden in China oder sowas und tatsächlich nicht beschränkt werden im Handel.

00:16:30: Dann ist das doch ein großer Punkt der vielleicht so für die Zukunft für Europa aussprechen könnte?

00:16:35: Ja ich glaube dass es den ganz wesentlicher Punkt dafür alternative Technologien in der Energiespeicherung einzusetzen, dass man eben nicht diese starke Abhängigkeit hat.

00:16:43: Und im Bereich von Lithium als der Standard quasi beziehen wir die Rohstoffen ganz stark aus Südamerika aber auch aus China Und da gibt es natürlich dann auch entsprechende Rückhaltemechanismen, dass China das eben selbst einsetzen möchte.

00:16:58: Für ihre Batterieproduktion machen die im Wesentlichen auch.

00:17:01: Das heißt wir hätten für Europa eine deutlich bessere Versorgungssicherheit mit solchen Materialien wie beispielsweise Eisen.

00:17:08: Marvin jetzt wollen unsere Hörer immer auch gerne die genauen Kennzahlen hören?

00:17:12: Was haben denn Eisenluft für Energiedichten und auch für Lade-Endladezügelern?

00:17:16: Wie sieht's denn aus?

00:17:18: Was man sagen kann, ist die theoretische Energiedichte.

00:17:20: Das ist halt so ein Wert.

00:17:21: der klingt immer ganz gut weil da gerade die Eisenluftbatterie den riesen Vorteil hat dass man nur die Hälfte der Energie physisch in der Batterie speichern muss.

00:17:28: und wenn man eine ideale Eisenumsetzung hat, die man natürlich praktisch nicht erreichen kann kommt man auf einen theoretischen Wert von ungefähr siebenhundfünfzig bis tausend zweihundert Wastung pro Kilogramm was extrem hoch ist.

00:17:37: aber diesen Wert wird man praktisch gar nicht erreichen.

00:17:40: Da hängen viele Faktoren drin.

00:17:42: einmal die Materialumsetzung des Eisens, dass ich niemals das gesamte Eisen in der Batterie umsetzen kann.

00:17:48: Unter anderem auch parasitäre Reaktionen am Eisen.

00:17:51: also da sich die Ladung, die ich umsetzt an Elektrode nicht nur komplett in die Eisenberg-Zonen einbringe sondern auch in eine parasitere Wasserstoffentwicklung, die er mit stattfindet.

00:17:59: Das kann man mit Methoden unterdrücken aber niemals komplett verhindern.

00:18:03: und Auch an der Luftelektrode ist halt noch einen Punkt der die Energiedichte massiv beeinflusst sind Die sogenannten Überspannung, also ähnlich wie bei der Brennstoffzelle.

00:18:12: Also vom Prinzip her die Eisen-Lufbatterie ist eine halbe Brennstrafzelle auf der Kartonseite, also auf der Luftseite.

00:18:17: So seriöse Werte aus Forschungs-Pay-Pan kann man sagen so fünfzig bis hundertzwanzig Wattstunden pro Kilo kommen sind so Sachen, die man allgemein erreichen kann mit den Gähnenbedehungen.

00:18:26: Das heißt wir haben sehr hohe theoretische Energiedichten, die aber dann durch diverse Sachen die du gerade aufgezählt hast doch sehr weit runtergedrückt werden.

00:18:34: Also deutlich unter so der Lithium-Millionen-Technologie auch unter Natrimillionen den Markt eintritt hatten.

00:18:41: Was aber vielleicht gar nicht so Schlimmes oder in dem Bereich, in denen sie eingesetzt werden?

00:18:46: Genau das sind ja stationäre Speicher also die... Also auch da kommt es immer darauf an wo wären die eingesetzt.

00:18:52: Also habe ich eine Platzlimitierung oder nicht.

00:18:54: Gewicht würde ich sagen ist bei stationären Speichern erstmal nicht so wichtig.

00:18:57: Aber die Effizienz ist halt wirklich das Problem weil diese sogenannte Überspannung, die man hat, also der in Anführungsstrichen thermodynamisch nicht korrekt, aber der Energieverlust beim Entladen, zum Beispiel beim Laden Genau diese Differenz geht auf Kosteneffizienz und das sollte man optimieren, damit man im Prinzip keinen Energieverlust in Anführungsstrichen hat.

00:19:16: Tatsächlich ist es in den meisten Eisen-Luftbatterien nur möglich ungefähr ein Drittel des vorhandenen Isens wirklich an der Reaktion teilhaben zu lassen.

00:19:27: Die Gründe dafür sind halt... noch relativ kompliziert.

00:19:31: Also die befinden sich tatsächlich in der Forschung, das liegt daran dass eben Eisen Produkte gebildet werden, die häufig schwer wieder reversibel sind,

00:19:42: d.h.,

00:19:42: sie sich wieder rückumwandeln lassen in des Eisen und teilweise auch dann die weite Reaktion blockieren.

00:19:52: Und hier ist man dabei, dass man versucht mehr Eisen an der Reaktionen zu beteiligen indem man die Material-Eigenschaften des Produktes, also das wohin das Eisen hin reagiert ist in der Elektrode so weit zu verändern.

00:20:06: Dass sie dann zum Beispiel leidfähiger sind oder Ionen besser durchkönnen und dadurch mehr Eisen ausgenutzt wird.

00:20:16: Das hätte im Vorteil auch wieder an Bezug auf die Kosten Weil die Kosten einer Batterie entschieden ja nicht nur durch das aktive Material, sondern durch ganz viele andere Komponenten noch hinzu.

00:20:29: Elektrolyt, Zellgehäuse, Stromabnehmer

00:20:33: etc.,

00:20:34: Winder und wenn wir aber mehr von dem Eisen aus nutzen können haben wir bei selben Kosten eine höhere Speicherkapazität.

00:20:43: Das heißt, das ist definitiv ein ganz wichtiger Aspekt an dem man weiter entwickeln kann.

00:20:48: Und diese große Diskrepanz von theoretischer und praktischer Kapazität, also Ladungsmenge die die Elektroden aufnehmen können, ist etwas was wir dringend verbessern müssen.

00:20:58: Könnt ihr vielleicht noch was zu Lade- und Entladezyklen sagen?

00:21:00: Weil das ist ja auch ganz spannend, gerade wenn FormEnergy jetzt diesen Auftrag damit Google hat.

00:21:05: Das heißt da wird es ja irgendwelche Zahlen geben und die werden wahrscheinlich doch relativ hoch liegen sonst würde Google dieses Invest nicht eingehen oder?

00:21:13: Was man so im Labor sieht sind Messungen immer um die Fünfhundertzykle rum, was man eigentlich relativ safe sagen kann.

00:21:21: Danach geht die Batterie meistens kaputt sondern die Messung wird quasi gestoppt.

00:21:26: Genau, was jetzt so real vom Energie erreicht wird.

00:21:31: Was da beworben wird weiß ich ehrlich gesagt gar nicht.

00:21:33: aber solche Sachen sollte man für mich auch mal ein bisschen mit Vorsicht genießen weil es wird immer eine Zahl angegeben aber nie unter welchen Bedingungen das passiert.

00:21:40: Der Anwendungsfall ist nicht der dass sich eine tageszeitliche Verschiebung haben möchte.

00:21:44: Das heißt ich möchte immer die Energie von Tag in Nacht hinein schieben und brauche damit auch meine drei Hundert Zyklen pro Jahr sondern es geht ja darum diese Dunkelschlauten auszugleichen.

00:21:55: Da hatten wir gesagt, das sind Ereignisse die relativ selten auftreten.

00:22:00: Bedeutet der Speicher ist die meiste Zeit voll geladen.

00:22:03: Deshalb ist es auch gut im Speicher zu haben, der eben eine volle Ladung gut verträgt.

00:22:06: Das kann Eisenluft und wird nur wenige Zyklen im Jahr fahren.

00:22:12: also diese Eregnisse dass ich dunkel flauten habe von mal fünf Tagen.

00:22:17: Das tritt vielleicht fünfmal im Jahr auf wenn überhaupt.

00:22:21: Das heißt Ich habe pro Jahr relativ wenig Zyklen, die meine Batterie auch leisten muss.

00:22:25: Ja, guter Hinweis.

00:22:26: Vielen Dank!

00:22:28: Ihr habt jetzt beide schon die ganze Zeit gesprochen.

00:22:30: wir haben eine Eisen- und eine Luftelektrode.

00:22:33: Julian erklär doch nochmal genau was passiert denn jetzt beim Endladen?

00:22:37: Genau in der Batterie.

00:22:38: wie läuft das diese Reaktion mit dem Eisen?

00:22:40: Von Prinzip hier ein Aufbau besteht die Luftelekthode aus einem sogenannten Stromabnehmer.

00:22:44: Das ist in der Regel metallisches Drahtgeflecht dass eben elektrisch kontaktiert werden kann.

00:22:51: Dieses Drahtgeflecht, das muss auch eine recht hohe Oberfläche haben damit es eine gute Reaktivität hat.

00:22:56: Also bei der Entladung kommen Elektronen in meine Luftelektrode also dieses Drahtgeflecht hinein und dann reagieren.

00:23:03: Wasser, Sauerstoff und die Elektronendie kommen zusammen und bilden sogenannte Hydroxyde-Ionen.

00:23:09: Kennt man vielleicht aus der Schule noch?

00:23:10: Das sind diese OH-Iionen, die befinden sich dann aber auch im Elektrolyten.

00:23:16: Diese Ionen werden jetzt transportiert durch den Elektrolyten, der ist eben leidfähig für Ionen auf die Eisenseite.

00:23:23: Und auf der Eisenseiten reagieren sie mit unserem Eisen.

00:23:27: Das ist dann metallisches Eisen, das reagiert damit diesen Hydroxyde-Ionen und gibt dabei Elektronen ab.

00:23:33: Man nennt ihn Vorgang in Oxidation und so haben wir dann letztlich die komplette Zelle.

00:23:39: Da gibt es ganz unterschiedliche Oxyde.

00:23:41: Man kennt's vielleicht, wenn man Eisen in Feuer hält, dann will ich so eine schwarze Patinade oben drauf.

00:23:47: Wenn ich das entwasser stelle und das korreliert, ist es plötzlich braun.

00:23:50: Das sind beides Eisenoxide die sich bilden aber unterschiedlicher Art.

00:23:55: Und jetzt ist eben die Frage welche Art von Oxiden oder Hytoxiden bilden sich in diese Eisenelektrode?

00:24:03: Und da gibt es einige, die gut reversibel sind andere nicht so reversibel.

00:24:09: Eigentlich ist die Grundannahme mittlerweile auch durch kristallografische Messungen nachgewiesen, dass wir das Eisen zunächst einmal umwandeln in den Eisenhydroxy.

00:24:22: Das ist ein ziemlich instabiler Stoff.

00:24:24: Sobald der Luft kommt wird er sofort zum Oxid.

00:24:27: Also lassen wir die Luft erstmal weg und dann bleibt es als Hydroxy vorhanden und kann dann wieder rückumgewandelt werden im umgekehrten Prozess.

00:24:38: Dort habe ich jetzt nämlich die Elektronen, die aufgenommen werden von dem Eisenhydroxyd.

00:24:44: Dadurch werden UAM-Ionen abgespalten und das Eisen wird dann wieder in metallischer Form vorliegen.

00:24:50: Dieser Prozess läuft nicht wie man es erwartet über einen sogenannten Festkörperprozess ab.

00:24:57: Das heißt wenn ich das Eisenhydrosyl bilde kommt das Hydroxytheitchen an.

00:25:08: Die Reaktion, dass Eisen sich löst mit den OAMinus verbindet und diese gelösten Spezies bildet geht recht gut.

00:25:13: Die Rückreaktionen ist relativ schwierig und deshalb haben wir Probleme in der Aufladung unserer Eisendelektrode und sind deshalb in der aufladung deutlich langsamer als in der Entladung zumindest ob Eisenseite.

00:25:27: Marvin erklärt das nochmal mit der Luftelektroden wie es das mit dem Sauerstoff.

00:25:31: Also der Sauerstoff diffundiert durch die Pornstruktur der Elektrode, an den sogenannten aktiven Zentren der Elektrobe.

00:25:36: Der Sauerstau wird dann in der Oberfläche reduziert wie Julian gerade sagte aus dem Sauerstauf mit dem Wasser zusammen bei den Johaminos-Ehungen gebildet.

00:25:42: und dann geht es im Prinzip weiter zur Eisenelektrode.

00:25:44: Ja jetzt haben wir schon gehört, dass der Aufbau doch ein bisschen sich unterscheidet von den Batteriezellen die wir normalerweise kennen.

00:25:51: Da kennen wir jetzt so die drei gängigen Formate, die auch in den Antriebsbatterien beispielsweise immer eingesetzt werden also prismatisch Rundzelle und auch Pouch-Zelle.

00:26:01: wie sieht es hier aus?

00:26:02: Ist das irgendwie ein anderes Format oder hat man sich da tatsächlich auf diese Formate wieder beschränkt?

00:26:09: Klassiker ist ja die typische Zink Luftbatterie also typischer gerettet Batterie Das ist eine normale Knopfzelle.

00:26:13: Die gibt es schon in Ewigkeiten, kann aber nur entladen.

00:26:15: Also die sind nur in Afro-Streichen eine primäre Batterie.

00:26:19: Aber geht halt auch theoretisch.

00:26:21: Aber so die Systeme, die in stationäre Richtung gehen, die sind importiv vergleichbar mit Bandschaftszellen aufbauten?

00:26:27: Julian, dann kommen wir mal zur Anwendungsebene und gehen wieder so ein bisschen aus dem Theorischen.

00:26:32: Aus der Forschung raus.

00:26:34: Wo siehst du denn die wichtigsten Einsatzbereiche?

00:26:37: Rechenzentren klar haben wir jetzt schon abgefühlstückt aber was gibt es da ansonsten noch?

00:26:41: Also Netzspeicher vielleicht?

00:26:43: in der Industrie könnte ich mir vorstellen ist das natürlich grundsätzlich interessant.

00:26:47: Privathaushalte wahrscheinlich eher nicht oder das lohnt sich tatsächlich wahrscheinlich nicht.

00:26:51: Privathaushalte würde ich ebenfalls ausschließen, jetzt weniger aus finanzieller Sicht sondern aus ein paar anderen Aspekten.

00:27:00: Zunächst einmal um den Einsatzbereich grundsätzlich festlegen zu können geht es darum wie viel Energie habe ich?

00:27:05: Wie viele Leistung habe in meiner Batterie und wie ist das Verhältnis von den beiden auch zueinander?

00:27:10: Das heißt brauche ich eher Speicher die über einen langen Zeitraum viel Energie bereitstellen aber vielleicht gar nicht so viel Leistung abgeben müssen?

00:27:19: oder brauche ich eben Speicher, die sehr hohe Leistungen abgeben müssen aber das nur über wenige Stunden.

00:27:25: In einem Heimspeicher habe ich eine Verschiebung von Energie also der Menge, die im Arbeit leisten kann in die Nacht hinein oder in den nächsten Tag wenn meine Sonne dann vielleicht mal nicht scheint.

00:27:38: Ich brauche da insgesamt nur für einen relativ kurzen Zeitraum meine Energie und brauche deshalb vergleichsweise wenig Energiemenge.

00:27:46: Aber Ich habe in kurzer Zeit auch das Aufladen meines Speichers, nämlich nur über ein paar Stunden am Tag, die das erfolgt.

00:27:55: Das heißt es ganz erfolgen mit einer hohen Leistung und deshalb passt für einen Heimspeicher typischerweise ein Speicher der eine recht hohe Leistung hat bei moderater Energie oder mittelmäßig großer Energiemenge, die man speichern kann.

00:28:08: Jetzt ist die Eisenluftbatterie genau das Gegenteil.

00:28:11: Die kann sehr große Energiemengen speichern.

00:28:14: im Vergleich dazu ist, aber die Leistung relativ gering.

00:28:18: Deshalb ist es für einen Einspeicher erst mal nicht gut geeignet.

00:28:21: Das zweite was man berücksichtigen muss ist ob man sich so ein Eisenluftspeicher tatsächlich ins Heim stellen möchte.

00:28:28: also abgesehen davon dass das von den Leistungs- und Energieparameter etwas ungünstig ist auch die Sicherheit die wir dort ansprechen müssen.

00:28:36: Also Eisen.

00:28:37: Luftbatterien haben den Vorteil Materialien bestehen, die nicht brennbar sind im Unterschied zu Materialien, die wir über die Ionen-Batterie haben.

00:28:48: Aber beim Ladeprozess der Eisenluftbatterie will ich immer etwas Wasserstoff.

00:28:53: Also auch wenn der Elektrolyt selbst nicht borennbar ist habe ich ein bisschen Wasserstoff und den muss sich sicher abführen können.

00:29:00: Das heißt Ich muss das Ganze in einem gut belüfteten Raum aufstellen.

00:29:03: Ich bräuchte also dann auch beim Heimspeicher eine entsprechende Belüftung und um eben ein Risiko zu vermeiden, dass ich ein explosionsfähiges Gemisch erzeuge.

00:29:14: Das ist machbar das ist steuerbar, das ist aber etwas was sich eher in die Hände von professionellen Anwendern legen würde anstatt es in die Verantwortung des Heimhausbesitzers dann zu geben.

00:29:28: Zukunftig wenn wir mehr Neuware haben und eben auch in unserem Netz die dunkel fleuten Abpuffer wollen Dann brauchen wir auch stationäre Speicher, die große Energiemengen einspeichern können und die müssen dann kostengünstig sein.

00:29:41: Und eben haben wir schon gehabt, gut verfügbare Materialien haben.

00:29:45: Dafür ist natürlich dann die Eisenluftbatterie wieder gut geeignet.

00:29:49: Die hat dann auch die ausreichende Leistung weil wir sie eh so groß dimensionieren müssten, weil wir die Energiebedarf auch haben.

00:29:54: Marvin, wir haben jetzt die ganze Zeit über FormEnergy geredet aus den USA.

00:29:59: Wie sieht es denn so international aus?

00:30:01: Also hat China-Chinesische Unternehmen da auch irgendwie Aktien in dieser Technologie drin.

00:30:06: und wie sieht's in Europa aus?

00:30:07: Interessiert uns natürlich besonders!

00:30:09: Gibt es da vielleicht auch irgendwelche Unternehmen, die da auch tatsächlich mitentwickeln?

00:30:13: In Europa haben wir also mindestens ein Unternehmen ORE Energy in den Niederlanden, die jetzt vor ein paar Monaten den ersten Demonstrat ans Netz gehangen haben.

00:30:23: Ich würde sagen, wir können auch gut mitspielen.

00:30:25: Also ich würde immer noch sagen vom Energie ist es jetzt präsenter und vielleicht weiter fortgeschritten.

00:30:31: aber ich würde sagen wir müssen uns dahinter nicht unbedingt verstecken in Europa.

00:30:35: Schön zu hören dass eure Energy da tatsächlich in den Niederlanden mitspielt.

00:30:40: Julian kannst du dann ein bisschen näher darauf eingehen auf diesen Demonstrator?

00:30:43: Was für Kennzahlen gibt's da oder was ist damit genau geplant?

00:30:48: Die Größenverhältnisse des investierten Kapitals, wenn wir das mal vergleichen bei Our Energy liegen wir hier über zwanzig Millionen so ungefähr Euro und bei FormEnergy reden wir von einer Milliarde die dir ein Investmentkapital haben.

00:31:00: Es ist eine ganz andere Größenordnung.

00:31:02: der wird einfach sofort groß gespielt und ich glaube so ein bisschen ist es auch.

00:31:07: dieser American Way of Life so denken die Amerikaner und unterschied dazu wie Europäer sind da eher vorsichtiger und zurückhaltender Und sind da eher gehen so Schrittweise vor.

00:31:19: Wir machen erst mal einen kleinen Test und dann schauen wir, ist das okay?

00:31:22: Wenn es gut ist, dann machen wir weiter.

00:31:24: Es ist eine sehr solide Arbeit die hier durchgeführt wird, die auch gut flankiert wird.

00:31:29: Man hat es angesprochen von den Forschungsmöglichkeiten, die man in Europa eben hat um Schrittweise dahin zu gehen, um das System wirklich gut zu verbessern.

00:31:40: Bis man dann ein System hat, dass wirklich gut funktioniert und dann geht's hier los!

00:31:44: Die Denkweise da drüben ist einfach anders, dass man sagt wir versuchen einfach.

00:31:47: Wir gehen ins Risiko machen einfach vielleicht klappt es ja.

00:31:49: wenn nicht dann ich

00:31:51: kann auch

00:31:52: schiefgehen und ich glaube das wird akzeptiert.

00:31:54: Das ist anders und das ist ein politisches Statement.

00:31:56: Man sagt man muss hier aber mal mehr haben muss je größer machen.

00:31:58: Ja wenn es Erfolg hat immer gerne Aber der Misserfolg der ist glaube ich nicht wirklich eingepreist in unserer Gesellschaft.

00:32:07: Insofern, glaube ich entspricht das uns einfach.

00:32:10: Also dem europäischen Denken dass wir dort schrittweise vorangehen Das kommt auch führt auch zum Erfolg an einigen Stellen und anderen wiederum nicht Weil man dann eben langsamer ist das stimmt aber man geht weniger Risiko ein.

00:32:22: Ja Marvin du hast im Vorgespräch etwas angesprochen was vielleicht ein neues Geschäftsfeld Auch hier im Zusammenhang mit dieser Technologie sein könnte für die Zuliefererindustrie der Automobilindustrie.

00:32:34: erzähl mal Was?

00:32:34: Was könnte das sein

00:32:36: Was uns aufgefallen ist, auch im Gespräch vor allem über Firmen die auf uns zugekommen sind.

00:32:42: Ist das sich vor allem Automobilzulieferer ja so ein bisschen im Rahmen der Mobilitätswände auch ein bisschen Sorge um Geschäftshelden machen und Sintern ist da so ein Klassiker.

00:32:52: Das wurde früher mal zur Elektronenherstellung benutzt wird aber unsere Auffassung noch jetzt mittlerweile eher weniger benutzte Elektronenerstellungen ist aber eine wichtige Technologie im Bereich der Hersteller von Automobiltalen Und wir sind auch teilweise im Austausch, bzw.

00:33:06: versuchen da auch teilweise Projekte zu akquirieren, dass man so ein bisschen sich im Prinzip Technologien zur Elektronenherstellung angucken kann die in anderen Industriezweigen benutzt werden.

00:33:16: Beispiel ist hier die Sintertechnologie mit der wir uns halt relativ viel beschäftigen.

00:33:20: Ja, abschließende Frage an euch beide.

00:33:22: So ein bisschen eine ja bei Forschern ungeliebte Glaskugelfrage.

00:33:27: noch mal zum Abschluss wenn wir jetzt in zehn Jahren uns nochmal treffen würden was würdet ihr sagen?

00:33:31: wird dann Eisenluft-Technologie?

00:33:33: Wird es denn ein Nischenprodukt sein oder wird das vielleicht wirklich einen zentrale Baustein der Energiewende sein?

00:33:39: Marvin fang doch mal an!

00:33:40: Wir haben das halt selber in der Hand und grundsätzlich würde ich jetzt sagen dass in zehn jahren die Eisenlufbatterie hoffentlich also wir hängen auch ein bisschen mit dem Herzen dran aber das ist halt Hoffentlich die Eisenhoff-Batterie, wie auch andere Batterieletechnologien halt ein wichtiges Puzzleteil darstellen.

00:33:53: Aber es wird keine Schlüsseltechnologie geben und ich finde halt wir sollten uns zum jetzigen Standpunkt wirklich viele Sachen versuchen anzugucken und viele Sachen versuchen durchzuentwickeln.

00:34:03: Ich glaube die Technologie hat Potenzial.

00:34:06: Das kann ich so ganz diplomatisch sagen ohne mich komplett festlegen zu müssen Die hat Potential.

00:34:12: Wir haben jetzt hier viele kritische Aspekte herausgearbeitet, also das heißt wir haben eine recht hohe Selbstentladung.

00:34:20: Wir haben einen relativ geringen Wirkungsgrad.

00:34:24: Das hat die Zelle diese Technologie leider nicht die komplette Kapazitätsausnutzung und das sind alles Sachen an denen man drehen kann.

00:34:33: Und wie haben sie rausgearbeitelt weil es Probleme sind?

00:34:35: Ich glaube aber und das ist jetzt die Überzeugung die ich habe dass wir in der Lage sind diese Herausforderungen dann auch zu lösen ja Lösungen finden dafür.

00:34:46: Es gibt Ansätze, die man da verfolgt, die vielleicht die Selbstentladung reduzieren, die in höhere Ausnutzung der Eisenkapazität gewährleisten und das Ganze spielt dann wieder ein darauf dass die Zelle insgesamt günstiger wird.

00:35:01: ja weil wir mehr Eisen kapazität nutzen oder eben weniger Verluste haben wird die Zellen günstig und wir brauchen wenige erneuerbare Energien, die wir zubauen müssen um die Verluster ausreichen zu müssen.

00:35:11: Das heißt Unglaublich großes Potenzial in dieser Technologie, aber auch noch viele Herausforderungen.

00:35:18: Ob die in zehn Jahren gelöst werden können?

00:35:21: Ich könnte es mir vorstellen!

00:35:22: Ja Julian Marvin, herzlichen Dank für eure Zeit und eure Expertise.

00:35:26: Liebes Publikum wir sind am nächsten Sonntag wieder auf dem Audio-Bereich auf allen Podcastplattformen oder auf YouTube.

00:35:33: Macht's gut bis dahin.

00:35:34: Tschüss!

00:35:36: Vielen Danke fürs Interview und bis bald.

00:35:40: Wie immer freue ich mich, dass du zugehört hast.

00:35:42: Wenn du uns noch weiter unterstützen willst dann bewährte den geladen Podcast doch gerne in deiner Podcast App.

00:35:48: das ist immer ganz wertvoll für uns.

00:35:50: ins Spotify und Apple.

00:35:51: da gibt es dazu diese fünf Sterne Funktion ein bisschen versteckt aber die findest Du bestimmt.

00:35:57: Da kannst Du auch gerne reinschreiben was wir vielleicht in Zukunft noch besser machen können.

00:36:02: Abonniert gerne diesen Kanal und empfieh'l uns auch bei deinen Freunden und Bekannten weiter.

00:36:06: Bedanken wollen Daniel & ich uns wie immer, bei allen Gesprächsgästen speziell bei unseren Partnerinstituten die das hier überhaupt möglich machen!

00:36:15: Und natürlich bei all denen, die uns auch hinter den Kulissen sonst noch helfen.

00:36:33: dem Center for Electrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karls-Rohre Instituts für Technologie und der Universität Ulm.

00:36:45: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg.