Die weltweite Nachfrage nach Energiespeichersystemen wird in naher Zukunft stark zunehmen. Haupttreiber für diese Entwicklung ist der Bedarf an Batterien oder ähnlichen Speichersystemen, die für die laufende Energie- und Mobilitätswende benötigt werden. Kernstück der Energiewende ist die Energiebereitstellung aus Wind- und Sonnenenergie. Die schwankende Energiebereitstellung durch Wind- und Solarkraftwerke muss jedoch durch Energiespeichersysteme ausgeglichen werden, um ein stabiles Energienetz zu gewährleisten. In diesem Bereich sind lithiumbasierte Batterien (LIB) die Technologie mit dem größten Zuwachs an Speicherkapazität in den letzten Jahren. Das Kernstück des Mobilitätswandels werden vollelektrische oder hybride Fahrzeuge sein. Selbst konservative Studien zeigen einen sehr hohen Bedarf an LIB in diesem Anwendungsbereich.

Somit werden allein die beiden Sektoren Energie und Mobilität in Zukunft einen signifikanten und stark steigenden LIB-Bedarf generieren. Infolgedessen wird es zu Engpässen bei der Versorgung mit Rohstoffen für LIB kommen, insbesondere bei Co, Ni, Li und Cu, die im neuesten EG-Bericht über kritische Rohstoffe als kritisch eingestuft werden. Es besteht daher ein hoher Bedarf an alternativen Energiespeichersystemen, die nicht auf die genannten kritischen Metalle angewiesen sind, und dies wird auch so bleiben.

In der Vergangenheit wurden Superkondensatoren aufgrund ihrer geringen Energiedichte und hohen Kosten nicht als vielversprechende Alternative für Batterien angesehen. Neue technologische Entwicklungen von Superkondensatoren der nächsten Generation bieten jedoch eine viel höhere Energiedichte, die LIB in einigen Anwendungen ersetzen könnte.

Das neue EU-Projekt „Materialien für nachhaltige Natrium-Ionen-Kondensatoren“ (MUSIC) reagiert auf den Bedarf an einer neuen Superkondensatortechnologie, die eine mit Leistungsbatterien vergleichbare Energiedichte erreicht, aber keine kritischen Rohstoffe benötigt, weil Natrium als Komponente verwendet wird. Darüber hinaus werden neuartige kohlenstoffhaltige Elektrodenmaterialien, Bindemittel und Elektrolyte entwickelt, um die Nachhaltigkeit auf Produktebene zu gewährleisten.

Die Technologieentwicklung wird von einer prospektiven Nachhaltigkeitsbewertung des Lebenszyklus (LCA, LCC, soziale Aspekte) auf Material-, Komponenten-, Zell- und Systemebene begleitet. Auf diese Weise wird ein nachhaltiges Design unterstützt. Potenzielle Anwendungsfälle werden analysiert und auch die Wiederverwendung und das Recycling werden angesprochen.

Zum ersten Mal wird in diesem Projekt eine vollständige Ökobilanz für einen natriumbasierten Superkondensator erstellt.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit HIU und der Gruppe „Elektrochemie von Materialien und Grenzflächen“ von Alberto Varzi durchgeführt.

Projekt-Website: https://www.linkedin.com/company/the-music-project-eu/