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Der Akku hat sich in den letzten Jahren immer mehr als größte Entwicklungsbremse herauskristallisiert.
Während Geräte immer schneller und smarter wurden, blieb der große Durchbruch beim Akku seit Jahren aus. Das mag beim Smartphone noch verkraftbar sein, bei E-Autos sind die Schwächen der aktuellen Lithium-Ionen-Akkus ein echtes Problem. Kein Wunder also, dass die Jagd nach der Akku-Revolution eines der heißesten Rennen der Tech-Branche ist.Nach vielversprechenden Lösungen wie Graphen und Glas-Akkus hat ein Forscher-Team nun mit der Durian einen auf den ersten Blick überraschenden Kandidaten für den Akku-Durchbruch gefunden. Dem Team der Universität von Sidney gelang es, aus Abfällen der wegen ihres modrigen Geruchs auch als "Stink-" oder "Kotzfrucht" bekannten Durian einen leistungsstarken Superkondensator zu entwickeln. Das zeigt eine im "Journal of Energy Storage" veröffentlichte Studie.
Biomüll als Elektrode
Die Stinkfrucht und die verwandte Jackfruit wählten die Wissenschaftler, weil sie sich wegen ihrer Zellstruktur besonders eigneten. Das sehr porenreiche Fruchtfleisch macht sie perfekten Kandidaten, um ein sogenanntes Aerogel herzustellen. So bezeichnet man Materialien, die fast nur aus Luft und Poren bestehen - und daher als Elektrode in einem Superkondensator einsetzbar sind.
Tatsächlich gaben ihnen die Experimente recht: Aus Jackfruit aber vor allem aus Durian gewonnene Aerogele nahmen schnell erstaunlich viel Energie auf, gaben sie rapide ab und wiesen dabei trotzdem die für Superkondensatoren typisch geringe Abnutzung auf, so die Forscher. Der größte Vorteil: Während andere Superkondsatoren etwa auf Basis von Graphen oder fossilen Brennstoffen teuer und ressourcenintensiv sind, lassen sich die Durian-Aerogele mit geringen Kosten und ohne den Einsatz von Chemikalien aus Bio-Müll erstellen.
Die letzte Hürde bleibt
Superkondensatoren gelten schon länger als vielversprechender Nachfolger der Lithium-Ionen-Batterie. Die Kondensatoren lassen sich in Sekunden aufladen, können blitzschnell große Mengen Energie bereitstellen. Zudem halten sie mehrere Hunderttausend Ladezyklen durch, sind also deutlich langlebiger als herkömmliche Akkus. Der größte Nachteil: Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus können sie deutlich weniger Energie speichern.
Bevor die Kondensatoren eventuell den klassischen Akku ersetzen können, muss dieses Dilemma erst gelöst werden. Trotzdem finden sie schon heute viele Einsatzmöglichkeiten im Alltag. Sie zünden viele Dieselmotoren, speichern Bremsenergie in Formel-1-Wagen und geben sie beim Gasgeben wieder ab. Shanghai testet Busse, die sich an der Haltestelle in Sekundenschnelle neu aufladen und so den Weg zur nächsten speichern können.
Projekt ITER schreitet voran
Löst dieser Reaktor das Energieproblem der Menschheit?
Innenansicht des Forschungsreaktors ITER: 2025 soll das Projekt den Betrieb aufnehmen.
Die Kernfusion ist für viele ein großer Hoffnungsträger als Energiequelle der Zukunft – die notwendige Technologie befindet sich jedoch noch am Anfang. Das Projekt ITER könnte zu spät kommen.
Die Klimakrise lässt sich ohne Energiewende nicht abwenden. Denn Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, wie Kohle, Öl und Gas, produziert nicht nur Energie, sondern auch klimaschädliche Treibhausgase. Neben dem Umstieg auf erneuerbare Energien setzen viele Menschen ihre Hoffnung auf neue Technologien. Insbesondere die Kernfusion könnte zukünftig den Energiebedarf stillen.
In Frankreich wird heute ein wichtiger Bauabschnitt des bislang größten Fusionsreaktors gefeiert. Der International Thermonuclear Experimental Reactor – kurz ITER – soll Energie aus der Verschmelzung der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium erzeugen und damit die Funktionsweise der Sonne imitieren. Dazu wird Wasserstoffplasma auf 150 Millionen Grad Celsius erhitzt. Ziel ist es, mit der Experimentalanlage den Weg für künftige Fusionskraftwerke zur Stromerzeugung zu ebnen. Die Kosten werden auf mehr als 20 Milliarden Euro geschätzt. An dem Projekt sind neben der EU die USA, Russland, China, Indien, Japan und Südkorea beteiligt.
Befürworter erhoffen sich von der Kernfusion eine klimafreundliche, nahezu unendlich verfügbare Energiequelle. ITER-Kritiker halten dagegen, dass die Technologie angesichts des Aufstiegs erneuerbarer Energien zu spät komme.
Inbetriebnahme in fünf Jahren – Strom erst Jahrzehnte später
Die Feier gilt dem ersten Schritt bei der Montage des Tokamak-Fusionsreaktors. Seit Juli befinden sich alle benötigten Teile in Frankreich, um mit der Teilmontage zu beginnen, wie ITER erklärte. Der Kernfusionsreaktor soll seinen Betrieb im Jahr 2025 aufnehmen.
Allerdings wird es nach Inbetriebnahme noch mehrere Jahrzehnte dauern, bis die Technologie so weit entwickelt ist, dass Energie ins Stromnetz eingespeist werden kann. Zuerst ist geplant, in der Anlage Wasserstoffplasma herzustellen. Erst etwa 2035 sind Experimente mit Deuterium und Tritium vorgesehen. Die Technologie wird voraussichtlich nicht vor 2055 so weit sein, dass ein stromproduzierendes Kraftwerk gebaut werden kann. Bis zur kommerziellen Nutzung dürfte es noch länger dauern.
Bedarf an alternativen Energieträgern
ITER wird also – selbst wenn es nicht zu weiteren Verzögerungen kommt – nicht dazu beitragen können, die Klimaziele für 2050 zu erfüllen. Dennoch halten die sieben Partner an dem Projekt fest. Auch Deutschland investiert über die Europäische Atomgemeinschaft in ITER. Denn der Energiebedarf könnte auch in Zukunft weiter steigen.
Allein bis 2040 wird nach einer Schätzung der Internationalen Energieagentur (IEA) der Strombedarf weltweit um 25 Prozent zulegen. Deshalb bedarf es neben einer Weiterentwicklung der erneuerbaren Energien alternativer und emissionsarmer Energieträger. Die Kernfusion ist dabei zumindest aus Sicht der ITER-Befürworter derzeit einer der aussichtsreichsten Kandidaten.