Wissenschaftler sagen, dass erhöhte Treibhausgasemissionen eine Gefahr einer durchschnittlichen globalen Erwärmung um 2 °C darstellen, die schwerwiegende Folgen auf vielen Ebenen hätte. Der größte Übeltäter sind fossile Energieträger: wie wir sie gewinnen, verarbeiten und verwenden. Verstärkte Bemühungen sind erforderlich, wenn die Welt das Ziel des Pariser Abkommens erreichen möchte: Beschränken des Temperaturanstiegs deutlich unter 2 °C und Hinarbeiten auf eine Begrenzung von sogar 1,5 °C. Der Schlüssel dazu ist die Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien.
Da diese Produktion nicht auf die gleiche Weise wie im Fall von fossilen Energieträgern oder Kernkraft verwaltet werden kann, kommt es zu einem größeren Bedarf an Energiespeicherung. "Es gibt keinen Mangel an erneuerbaren Energien – ganz im Gegenteil. Global gesehen, sind von Sonnen- und Windenergie am meisten da", sagt Bo Normark, Thematic Leader Smart Grids and Electric Storage bei InnoEnergy, dem Innovationsmotor für nachhaltige Energie in ganz Europa.
"Wenn wir mehr davon in das Energiesystem bekommen, können riesige Gewinne gemacht werden – weil diese Energie sauber ist und weil sie so viel effizienter als fossile Brennstoffe ist. Es ist eine unschlagbare Kombination." Er fügt hinzu: "Wo Speicherung ein Problem ist, wurden zunächst große Depots benötigt, die durch Transformatorleitungen verbunden waren. Aber jetzt hat sich die Notwendigkeit einer kürzerer Speicherung erhöht. In solchen Fällen sind Batterien von großem Interesse."
Der Übergang zur groß angelegten Elektrifizierung ist in der Automobilindustrie am weitesten entwickelt, und praktisch alle Fahrzeughersteller verfügen über ehrgeizige Projekte. Die Elektrifizierung steigt auch in Bereichen wie Automatisierung, Robotik und Medizintechnik. "Mit besseren Batterien erweitern sich auch ihre Anwendungsbereiche. Jetzt ist es möglich, auch große Fahrzeuge mit Batterien zu betreiben", sagt Kristina Edström, Professor für Anorganische Chemie und Leiter des Ångström Advanced Battery Center an der Universität Uppsala in Schweden.
Wenn diese Entwicklung weiter geführt werden soll, müssen Batteriezellen noch leistungsstärker, sicherer, langlebiger und berechenbarer werden. Dieser letzte Aspekt bedeutet zu wissen, wie viel Kapazität genutzt werden kann, ohne dass die Batterie unbrauchbar wird – und je mehr die Menge an Energie erhöht wird, umso wichtiger wird die Sicherheit.
"Es ist bereits möglich, die Energiemenge zu erhöhen, sodass deutlich leistungsfähigere Batterien möglich sind – aber zunächst müssen wir unerwünschte Reaktionen vermeiden, sodass die Batterien nicht die Geräte beschädigen, in denen eingesetzt werden", sagt Kristina Edström. "Es ist eine Frage der Kombination aus hoher Leistung und hoher Energie. Heute sind Batterien entweder leistungsoptimiert oder energieoptimiert, aber manchmal möchten Sie beides: Geräte möglichst lange nutzen und schnell aufladen."
Die erhöhte Verwendung von Batterien stellt viele Anforderungen: von Richtlinien, die Bedingungen für einen Wechsel zur Elektrifizierung bieten, zu einem funktionierenden kompletten Ökosystem – vom Abbau des Rohmaterials bis zum Batterie-Recycling – das auf lange Sicht nachhaltig ist. Die meisten modernen Batterietypen hängen von Sondermetallen oder Metallverbindungen ab, die nicht in sehr großen Mengen verfügbar sind. Etwa eine Millionen Tonnen Nickel werden pro Jahr abgebaut, im Vergleich zu 1,4 Milliarden Tonnen Eisen pro Jahr. Die Nachfrage nach den drei "Batteriemetallen“ – Nickel, Kobalt und Lithium – ist enorm gestiegen. "Nicht zuletzt deshalb, weil die Automobilindustrie ihre Ressourcen sichern möchte", erklärt Per Storm, General Manager bei EIT RawMaterials North, dem größten Konsortium im Rohstoffsektor weltweit.
"Mittelfristig ist Kobalt das große Problem. Es wird nicht an so vielen Orten abgebaut und ist ein Nebenprodukt von anderen Metallen. Und ein sehr großer Anteil davon wird im Kongo abgebaut, wo es soziale und umweltpolitische Probleme gibt."
Er fährt fort: "Hinsichtlich Nickel ist die Produktionskapazität höher als in den 1990er Jahren, als China schnell industrialisiert wurde, und es besteht sehr wahrscheinlich die Möglichkeit, sie zu erhöhen. Lithium ist das am wenigsten genutzte der drei Metalle, und seine Produktion kann nicht zuletzt in Chile und Bolivien erhöht werden. Ich glaube, dass die Nachfrage nach Lithium erheblich ansteigen wird, der Markt diesen Anstieg aber bedienen kann."
