Das Nobel-Komitee hat das unterstrichen, indem es im letzten Herbst den Chemie-Nobelpreis drei Forschern zuerkannte, deren Arbeiten für die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterien maßgeblich waren: dem 97-jährigen deutschstämmigen Amerikaner John Goodenough, dem in Großbritannien geborenen Stanley Wittingham und dem Japaner Akira Yoshino. Obwohl der letztgenannte die erste kommerziell nutzbare Li-Ionen-Batterie bereits 1985 vorstellte, gilt deren Entwicklung bis heute noch nicht als abgeschlossen.

Seit Jahren versuchen öffentliche und private Forschungs- und Entwicklungszentren, Problemen der Elektrofahrzeuge wie der geringen Reichweite (vor allem im Winter) und dem hohen Gewicht wie den Kosten der Batterien beizukommen. Lithium-Ionen-Akkus gelten dennoch bislang als alternativlos, weil sie von allen bis dato großtechnisch umsetzbaren Batterie-Techniken die höchstmögliche Energiedichte erreichen. Diese ist mehr als doppelt so hoch wie bei den schon länger bekannten Nickel-Cadmium-Akkus, die obendrein unter nachlassender Leistungsfähigkeit durch den „Memory-Effekt“ leiden. Dieser Vorteil der Li-Ionen-Akkus muss allerdings durch den Nachteil der Brandgefährdung erkauft werden. Li-Ionen-Akkus neigen nämlich zum „thermischen Durchgehen“. Dass das keine abstrakte Gefahr ist, zeigen wiederholte Explosionen und Brände von E-Autos.

Um das zu verstehen, müssen wir den groben Aufbau einer solchen Batterie im Auge behalten. Im entladenen Zustand besteht deren Kathode (Minuspol) aus Lithiumkobaltdioxid, Lithiumnickeldioxid, Lithiummangantetroxid oder neuerdings auch Lithiumeisenphosphat. Beim Ladevorgang werden die positiv geladenen Lithium-Ionen der Kathode frei beweglich und wandern zur Anode (Pluspol). Beim Entladen geben sie jeweils ein Elektron ab. Dieses Elektron kehrt dann über den externen Stromkreis, in dem es die gewünschte Arbeit leistet, zur Kathode zurück. Die Anode besteht heute in der Regel aus Graphit. Dessen regelmäßiges Kohlenstoffgitter bildet blätterteigartig übereinander liegende Schichten, zwischen denen die Lithium-Ionen bis zur Entladung festgehalten werden. Die entladenen Lithium-Ionen wandern dann zurück zur Kathode.

In der Batterie darf zu keinem Zeitpunkt neutrales metallisches Lithium entstehen, denn Lithium-Atome sind, wie aus dem Chemieunterricht bekannt sein sollte, äußerst reaktionsfreudig und können so die Batterie zerstören. Wird nämlich eine bestimmte Grenztemperatur (zwischen 150 und 250 Grad) überschritten, reißen sie Sauerstoff-Atome aus der Kathode. Bei dieser Reaktion wird viel Wärme frei. Die einmal in Gang gesetzte Reaktion wird dadurch leicht zur unkontrollierbaren Kettenreaktion. Wird dabei die Schwelle von 300 Grad überschritten, beginnt der nichtwässrige Elektrolyt, ein organisches Lösemittel mit Lithiumsalzen, zwischen Kathode und Anode zu brennen und es kann zur Explosion der betroffenen Akku-Zelle kommen. In Brand geraten und explodieren können die Li-Ion-Akkus übrigens auch nach einer mechanischen Beschädigung. Dabei kann der Separator zwischen Kathode und Anode reißen und einen inneren Kurzschluss herbeiführen.

Die dem russischen Oligarchen Dimitri Rybolowlew gehörende Innolith-Holding mit Sitz in Basel behauptet, inzwischen alle diese Probleme gelöst zu haben. Die vom Briten Alan Greenshields geleitete Gesellschaft betreibt an einem ehemaligen Siemens-Standort im badischen Städtchen Bruchsal bei Karlsruhe ein Entwicklungszentrum, in dem etwa 80 Ingenieure und Entwickler an einer Super-Batterie arbeiten, mit der E-Autos über 1.000 Kilometer am Stück fahren sollen. Während in herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterienein hochbrennbarer organischer Elektrolyt eingesetzt wird, besteht der Innolith-Elektrolyt aus dem leitenden Salz Lithiumtetrachloraluminat und einer Schwefeldioxidlösung. Auch auf das im Kongo unter unmenschlichen Bedingungen gewonnene Kobalt will Innolith verzichten können. Mit dem anorganischen Elektrolyten sollen bis zu 50.000 Ladezyklen, das heißt zehnmal so viele wie bei herkömmlichen Li-Ion-Batterien möglich sein. In nur 24 Minuten soll eine große Grid-Bank auf 80 Prozent ihrer Kapazität geladen werden können. Die noch im Teststadium befindliche Anwendung für E-Autos soll eine Energiedichte von 1.000 Wattstunden je Kilogramm erreichen können. Die bislang beste Test-Batterie von Hitachi erreicht nur 330 Wh/kg. Der Innolith-Akku für E-Autos soll im Jahre 2023 marktreif sein.

Es bleibt abzuwarten, ob Innolith seinem neuerdings in die Fach-Medien gestreuten Eigenlob gerecht werden kann. Selbst wenn alles zutreffen sollte, wäre der Innolith-Akku in Verbindung mit einem Elektromotor als einzigem Antrieb in punkto Öko-Effizienz gegenüber einem modernen Diesel-Antrieb wohl noch immer im Nachteil. Ein 50-Liter-Tank voll Diesel-Kraftstoff stellt einen Energieinhalt von 500 KWh dar. Daran wird auch die Innolith-Batterie selbst unter optimistischen Annahmen nicht annähernd herankommen oder entsprechend schwerer werden. Sehr viel günstiger stellen sich die Verhältnisse dar, wenn Elektro-Antriebe mit Diesel-Generatoren verbunden werden. Diese Kombination findet man immer häufiger in modernen Schiffen oder in Hybrid-Straßenfahrzeugen – sofern dort nicht, aus Angst vor dem schlechten Image des Diesels, für den Antrieb des Generators ein weniger effizienter Ottomotor gewählt wird. Bei einer Kombination von Diesel-Generator und Elektromotor kommen sowohl die Sparsamkeit des Diesels als auch das hohe Drehmoment und die damit verbundene unvergleichlich hohe Beschleunigungskraft des Elektromotors zum Tragen. Um von diesem Vorteil profitieren zu können, muss die Politik aufhören, den Diesel schlecht zu machen.

Im Unterschied zum Diesel, dessen Rohstoffbasis noch für viele Jahre gesichert ist, kann die Versorgung mit dem Batterie-Rohstoff Lithium wegen der mit seiner Gewinnung verbundenen ernsten Umweltprobleme nicht als längerfristig sicher gelten. Als wichtigste Kandidaten für die Ablösung von Lithium als Rohstoff gelten derzeit Natrium, Magnesium und Kalzium. Noch konzentrieren sich aber die meisten Firmen und öffentlichen Forschungsinstitute auf die Optimierung der Li-Ion-Batterie. Dennoch ist es nicht ausgeschlossen, dass der Güter- und Personentransport noch immer von Diesel- und Ottomotoren (auf der Basis umweltfreundlicher synthetischer Kraftstoffe) beherrscht wird, wenn die Ära der Li-Ion-Batterie schon wieder abgelaufen ist.

Ein jahrelanges mediales Trommelfeuer aus allen Rohren sorgt dafür (hier, hier, hier), dass ja keine Zweifel daran aufkommen, dass das Klima-Armageddon des globalen Versengens über uns kommt, wenn wir nicht von sofort auf gleich unseren Lebensstil aufgeben und in Sack und Asche auf die Bäume zurückklettern. Es dürfen auf keinen Fall Wende-Zweifel an der kommenden Verkehrs- und der Agrarwende und der verpfuschten Energiewende aufkommen. Dafür werden im Wochentakt neue Wunderwaffen vorgestellt – keine ist absurd genug – um den zahlenden Bürger davon zu überzeugen: „Na bitte, es geht doch“.

Der Verkehrswendemotor will trotzdem nicht anspringen. Da wird prompt herausposaunt. Innolith-Chef Alan Greenshields sagt im Gespräch mit DIE WELT: 

„Forscher haben einen Batterietyp entwickelt, der E-Autos mit 1000 Kilometer Reichweite zulässt. Löst „Innolith“ sein Versprechen ein, könnte das den Durchbruch für die E-Mobilität bedeuten… Die Vorteile klingen fast zu gut, um wahr zu sein: keine exotischen Materialien, keine Brandgefahr und gut zehnmal mehr Ladezyklen als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Die Innolith-Batterie, wirbt das Unternehmen, sei nicht nur sicherer und weise deutlich geringere Kosten pro Ladezyklus auf: Sie macht das E-Auto mit 1000 Kilometer Reichweite möglich. Die Rede ist von 55.000 Ladezyklen mit halbstündigem Wechsel und einer Ladetiefe zwischen 0 und 100 Prozent. „Und das ist kein theoretischer Wert“. Und Greenshields behauptet:„Das haben wir gemessen.“ Hat mal einer die erforderliche Stromstärke für 1000 km in einer halben Stunde Ladezeit ermittelt? Das erinnert peinlich an den Spruch: „Das Netz ist der Speicher, das ist alles ausgerechnet“.

Innolith ist eine deutsche Firma mit Sitz in Basel, die unter anderem Namen schon einmal revolutionäre Batterien gebaut hat – genau ein Stück. Da diese nicht einmal richtig funktionierte, folgte die Pleite auf dem Fuße. Und nun rettet ein russischer Oligarch mit einem englischen Pleitier als Direktor die revolutionäre Technologie. Dann hat der Diesel aber ausgerußt.

Eine Fehlzündung nach der anderen

Auch der Energiewendemotor stottert schon lange und hat eine Fehlzündung nach der anderen. Da muss doch Umweltbewegung schnell mal tröten. So sagt Etogas-Geschäftsführer Dr. Karl Maria Grünauer: „Diese Anlage löst die Probleme der Energiewende. Seit drei Jahren elektrisiert das Konzept Power-to-Gas die Energie- und Mobilitätsbranche. Nach erfolgreichen Tests der neuen Ökostromspeichertechnologie hat der Etogas-Kunde Audijetzt die erste Anlage im industriellen Maßstab eingeweiht. Die Anlage für den Ingolstädter Autobauer verfügt über eine 25-mal so große Eingangsleistung wie die bislang weltweit größte Power-to-Gas-Anlage. Mit der Einweihung der 6-Megawattanlage beginnen wir mit der kommerziellen Anwendung dieser neuen Stromspeichertechnologie“.

Und weiter: „Mit dem in der Anlage erzeugten Treibstoff können Autofahrer mit einer CO2-Bilanz von 20 Gramm pro Kilometer nahezu kohlendioxid-neutral fahren. Die Gasmenge aus Werlte versorgt 1.500 A3 g-tron mit einer jährlichen Fahrleistung von jeweils 15.000 km – insgesamt sind das 22,5 Millionen Kilometer“.

Nun wollen wir mal ein bisschen kopfrechnen: Die Gesamtfahrleistung aller Pkw in Deutschland liegt bei 630,5 Milliarden Kilometern – LKW nicht mitgerechnet. Dann gelingt die Energie- und Verkehrswende durch Sektor-Kopplung doch ganz leicht. Wir müssen lediglich noch 28.000 solcher Anlagen bauen. Und für die 70 Milliarden Kilometerleistung der LKW womöglich nochmal weitere 60.000, das habe ich aber schon nur noch grob geschätzt.

Ist das wirtschaftlich machbar? Der Wirkungsgrad von Power to Gas liegt, optimistisch gesehen, so in der Nähe von 50 Prozent. Dazu singt die Ökobranche ihr Mantra: „Ohne staatliche Förderung wird die Technologie niemals zur Marktreife gelangen. Notwendig ist aus unserer Sicht ein Entgegenkommen beim Strompreis.“ Ach, ist der Strompreis der Ökobranche zu hoch? Aber auf den schlechten Wirkungsgrad von PtG sattelt nochmal der Wirkungsgrad des Fahrzeugmotors auf. Da bleibt am Ende von dem Strom geschätzt weniger als ein Drittel zur Nutzung übrig. Energetisch ist das ein unakzeptabel schlechtes Geschäft, von der Wirtschaftlichkeit nicht zu reden – hier wird ein grüner Traum wahr: Den Literpreis des Kraftstoffes wollten sie auf fünf Euro pro Liter steigern.

Durchhalteparolen für erlahmende Volksbegeisterung

Und was sagt die Politik zu Power to Gas?

„Der Bundesrat ist der Auffassung, dass schon heute mit der Errichtung von großtechnischen Elektrolyseanlagen mit mehr als 50 Megawatt (MW) Leistung begonnen werden muss, damit bis 2030 die Skalierung, die Weiterentwicklung der Produktionstechnik für die Anlagen und deren Netzintegration gelingt.

Der Bundesrat stellt fest, dass derzeit die für das Gelingen der Energiewende unerlässliche Wasserstoffelektrolyse noch nicht wirtschaftlich ist. Er fordert die Bundesregierung auf, ein Markthochlaufprogramm aufzulegen, mit dem die Erstellung großtechnischer Anlagen zur elektrolytischen Wasserstofferzeugung ermöglicht wird.“ 

Markthochlaufprogramm? Kurz gesagt: Erst mal machen – es ist ja nicht unser Geld.

Das Wirtschaftsministerium ist da ein bisschen vorsichtiger, wohl weil sie die Steuerzahlerkohle für anderen Unfug brauchen:

„Die Speicherung von umgewandeltem regenerativem Strom im Erdgasnetz stellt eine viel versprechende Option dar…. Allerdings führt diese Mehrfachumwandlung zu hohen Verlusten beim ursprünglich eingesetzten Strom. Deswegen ist diese vielversprechende Lösung bislang wirtschaftlich noch nicht vertretbar. Mittelfristig könnte Power-to-Gas aber entscheidend dazu beitragen, das Problem der kurz- und auch einem unverzichtbaren Partner für Strom aus erneuerbaren Energien zu machen“.

Wenden auf dem Prinzip Hoffnung. Aber gegen die Gesetze der Physik und Ökonomie können weder „mittelfristig“ noch langfristig die deutschen Wenden zum Sieg geführt werden, auch nicht mit Wunderwaffen. Wunderwaffen, ob sie nun „Dicke Bertha“ oder „Paris-Geschütz“ oder „V 1, 2, 3, 4“ hießen, waren nie mehr als Durchhalteparolen für erlahmende Volksbegeisterung angesichts einer von vornherein verlorenen Sache. Wunderwaffen haben den Deutschen nie zum Sieg verholfen, sondern haben unter Vorspiegelung falscher Tatsachen in diverse Desaster geführt.

Den Preis bezahlt ein Volk, das sich von den Tölpeln und Einfaltspinseln auf der Kommandobrücke (Reinhard Mey: „Das Narrenschiff“ – nicht die letzte Strophe verpassen) täuschen lässt. Und der Preis ist hoch.

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