Die Batterieserie
Teil 2: Unser Energieproblem: Die Batterie in einen Kontext stellen

Die Battery Series ist eine fünfteilige Infografik-Serie, die untersucht, was Investoren über moderne Batterietechnologie wissen müssen, einschließlich Rohstoffangebot, -nachfrage und zukünftige Anwendungen.

Präsentiert von: Nevada Energy Metals , eCobalt Solutions Inc. und Great Lakes Graphite

Unser Energieproblem: Die Batterie in einen Kontext stellen

Batterien ermöglichen viele wichtige Aspekte des modernen Lebens.

Sie sind tragbar, leise, kompakt und können per Knopfdruck gestartet werden. Wichtig ist, dass Batterien auch Sonnen- und Windenergie für die zukünftige Nutzung speichern können.

Allerdings weisen Batterien auch viele Einschränkungen auf, die sie daran hindern, eine noch größere Rolle in der Gesellschaft einzunehmen. Sie müssen aufgeladen werden und haben eine begrenzte Energiemenge. Ein einziger Batteriezyklus dauert nur eine begrenzte Zeit, und nach vielen davon beginnen sie, an Wirksamkeit zu verlieren.

Um den Markt für Batterien zu verstehen und zu verstehen, wie er in der Zukunft aussehen könnte, ist es daher wichtig zu verstehen, was eine Batterie leisten kann und was nicht.

Energiedichte

Der größte Unterschied zwischen Batterien und anderen Kraftstoffarten besteht in der Energiedichte.

Selbst die besten Lithium-Ionen-Batterien haben eine spezifische Energie von etwa 250 Wh/kg. Das sind nur 2 % der Energiedichte von Benzin und weniger als 1 % von Wasserstoff.

Es mag zwar ausreichen, um ein Auto anzutreiben, aber es ist auch eine großartige Technik, die dazu beiträgt, dass dies möglich ist. Flugzeuge, Schiffe, Züge und andere große Stromverbraucher werden in naher Zukunft keine Batterien mehr im Antriebsstrang verwenden.

Eine erneuerbare Zukunft?

Erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind stehen vor einem ähnlichen Problem: Die heutige Batterietechnologie kann nicht ausreichend Energie speichern. Um die Last auszugleichen, muss überschüssige Energie irgendwie gespeichert werden, um sie nutzen zu können, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht.

Derzeit sind industrietaugliche Batteriesysteme noch nicht vollständig entwickelt, um dieses Speicherproblem auf breiter kommerzieller Basis zu bewältigen, obwohl in vielen Bereichen Fortschritte erzielt werden. Neue Technologien wie Vanadium-Flow-Batterien könnten künftig eine wichtige Rolle bei der Energiespeicherung spielen. Derzeit sind groß angelegte Energiespeicherbatterien jedoch experimentell.

Auch andere Energiespeichertechnologien könnten dieses Problem lösen:

• Chemische Speicherung: Nutzung überschüssigen Stroms zur Erzeugung von speicherbarem Wasserstoffbrennstoff.
• Pumpspeicherkraftwerk: Mithilfe von Elektrizität wird Wasser in ein Reservoir gepumpt, das später zur Erzeugung von Wasserkraft genutzt werden kann.
• Druckluft: Mithilfe von Elektrizität wird in tiefen Höhlen Luft komprimiert, die zur Stromerzeugung freigesetzt werden kann.

Die Lösung dieses Energiespeicherproblems wird den Weg für eine stärkere Nutzung erneuerbarer Energien in der Zukunft in größerem Maßstab ebnen.

Der Sweet Spot

Daher ist der optimale Zeitpunkt für den Batterieeinsatz heute gegeben, wenn Batterien ihre besten Eigenschaften ausnutzen können. Batterien können klein und tragbar sein, unterwegs aufgeladen werden und auf Knopfdruck Energie liefern.

Aus diesem Grund werden so viele wiederaufladbare Batterien in Elektronikgeräten, Laptops, Smartphones, Elektroautos, Elektrowerkzeugen, Startmotoren und anderen tragbaren Geräten verwendet, die von diesen Eigenschaften profitieren können.

Um die Eignung eines bestimmten Typs für einen bestimmten Verwendungszweck zu beurteilen, sind 10 Haupteigenschaften einen Blick wert:

• Hohe spezifische Energie: Spezifische Energie ist die Gesamtenergiemenge, die von einer Batterie gespeichert wird. Je mehr Energie eine Batterie speichern kann, desto länger kann sie laufen.
• Hohe spezifische Leistung: Die spezifische Leistung ist die Menge an Laststrom, die der Batterie entnommen wird. Ohne eine hohe spezifische Leistung kann eine Batterie nicht für die von uns benötigten Aktivitäten mit hohem Stromverbrauch verwendet werden
• Erschwingliche Kosten: Wenn der Preis für einen bestimmten Batterietyp nicht angemessen ist, kann es sich aus wirtschaftlichen Gründen lohnen, eine alternative Kraftstoffquelle oder Batteriekonfiguration zu verwenden
• Lange Lebensdauer: Die chemische Zusammensetzung von Batterien ist nicht perfekt. Dadurch halten sie nur für eine bestimmte Anzahl an Lade-/Entladezyklen – ist diese Zahl niedrig, bedeutet dies, dass die Nutzung einer Batterie möglicherweise eingeschränkt ist.
• Hohe Sicherheit: Batterien werden in Konsumgütern oder für wichtige industrielle oder staatliche Anwendungen verwendet – keine dieser Parteien möchte, dass Batterien Sicherheitsprobleme verursachen.
• Großer Betriebsbereich: Einige chemische Reaktionen funktionieren bei Kälte oder Hitze nicht gut – deshalb ist es wichtig, Batterien zu haben, die in einem Temperaturbereich funktionieren, in dem sie nützlich sein können.
• Keine Toxizität: Nickel-Cadmium-Batterien werden aufgrund ihrer giftigen Auswirkungen auf die Umwelt nicht mehr verwendet. Neue Batterien, die auf den Markt kommen sollen, müssen diesbezüglich strenge Standards erfüllen.
• Schnellladen: Was nützt ein Smartphone, wenn es zwei volle Tage zum Aufladen braucht? Die Ladezeit ist wichtig.
• Geringe Selbstentladung: Alle Batterien entladen sich im Laufe der Zeit in kleinen Mengen, wenn sie in Ruhe gelassen werden – die Frage ist, wie viel und hat dies Auswirkungen auf die Nutzbarkeit der Batterie?
• Lange Haltbarkeit: Die Haltbarkeit von Batterien wirkt sich auf die gesamte Lieferkette aus. Daher ist es wichtig, dass Batterien noch viele Jahre nach der Herstellung verwendbar sind.

Bei der Auswahl eines Batterietyps sind viele Vor- und Nachteile zu berücksichtigen. Je mehr Vorteile eine bestimmte Batterietechnologie in der obigen Liste aufweist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie kommerziell rentabel ist.

Nachdem Sie nun wissen, was Batterien können und was nicht, schauen wir uns nun in Teil 3 der Batterieserie den Markt für wiederaufladbare Batterien an.