Rasant und hocheffizient: Bringen Seltene Erden den Durchbruch bei Energiespeichern? 

Wissenschaftler in Indien melden vielversprechende Entdeckung. Im Fokus stehen Silberniobat und Lanthan. 

Erneuerbare Energien gelten als Hoffnungsträger im Kampf gegen den globalen Klimawandel. Die meisten Formen, wie Wind- und Solarkraft, sind jedoch von Wetter und Tageszeit abhängig, der so erzeugte Strom ist nicht jederzeit verfügbar.  Für die bedarfsgerechten Bereitstellung werden bislang vor allem Pumpspeicherkraftwerke und Batteriespeicher genutzt. Ergänzend zu letzteren werden oft sogenannte Superkondensatoren eingesetzt 

Diese speichern die Energie in einem elektrischen Feld und können sie, anders als Batterien, extrem schnell aufnehmen und wieder abgeben. Superkondensatoren eignen sich daher ideal, um Leistungsspitzen abzufangen oder kurzzeitige Schwankungen bei den volatilen Erneuerbaren Energien auszugleichen. Auch in anderen Anwendungen, wo schnelle Lade- und Entladevorgänge nötig sind, werden sie eingesetzt, wie Smartphones und Elektroautos. Superkondensatoren punkten unter anderem mit langer Lebensdauer und geringem Wartungsaufwand. Ein Nachteil ist jedoch ihre geringe Energiedichte: Verglichen mit Batterien speichern sie deutlich weniger davon. Als längerfristige Speicherlösung eignen sie sich somit weniger. 

Dies könnte sich künftig ändern, denn ein neues Material ermöglicht deutliche Leistungssteigerungen ohne Einbußen bei Geschwindigkeit oder Lebensdauer. Entwickelt wurde es von Forschern des Centre for Nano and Soft Matter Sciences in Bengaluru und der Aligarh Muslim University. Die Basis bildet Silberniobat, ein laut den Wissenschaftlern umweltfreundliches Perowskit-Material, bekannt für seine hervorragenden elektrischen Eigenschaften. Zusätzlich wurde es mit Lanthan dotiert, einem Seltenerdelement, das ebenfalls über eine gute Leitfähigkeit verfügt. 

Lanthan: Ein Seltenerdelement bringt doppelten Vorteil 

Diese Optimierung habe gleich zwei Vorteile, schreibt die Nachrichtenplattform opengovasia.com. Erstens verkleinere die Dotierung die Oberfläche der Silberniobat-Nanopartikel, was entscheidend für die Verbesserung der Energiespeicherkapazität sei. Zweitens steigere Lanthan die Leitfähigkeit des Materials und mache so die Lade- und Entladezyklen noch schneller. 

Die Testergebnisse waren vielversprechend. Der Superkondensator könne einen LCD-Bildschirm zuverlässig mit Strom versorgen, heißt es in der Veröffentlichung im Fachjournal Journal of Alloys and Compounds. Selbst nach intensiver Nutzung habe das mit Lanthan dotierte Silberniobat nichts von seiner ursprünglichen Energiekapazität – also seiner Speicherfähigkeit – verloren. Im Gegenteil: es gibt sogar Hinweise darauf, dass diese sich noch verbessert. Zudem ist die Effizienz hoch, bei der Wiederabgabe des gespeicherten Stroms ging nahezu keine Energie verloren. 

Indiens Ministerium für Wissenschaft und Technologie  spricht von einem möglichen Durchbruch bei kompakten und hocheffizienten Energiespeichern. Ausschlaggebend sei die Kombination aus hoher Energiedichte, schneller Leistungsabgabe und guter Stabilität. Für die kommerzielle Umsetzung müsse die Methode nun auf weitere Perowskite übertragbar gemacht und die industrielle Skalierung lanthandotierter Komponenten vorangetrieben werden. 

Mehr zum Thema: Während sie beim Thema Energiespeicherung noch wichtig werden könnten, spielen Seltene Erden bereits heute eine entscheidende Rolle im Bereich der Erneuerbaren Energien. Wiederholt haben Experten wie die Internationale Energieagentur IEA zu Investitionen zur Stärkung der Lieferketten aufgerufen, um den Klimaschutz zu sichern. 

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