Form Energy, ein Unternehmen in Boston im US-Bundesstaat Massachusetts, hilft einer Batterien auf die Sprünge, die weitaus billiger sein können als die heute eingesetzten auf Lithium-Basis. Die Eisen-Luft-Batterie soll in einer Fabrik, die in Weirton im Bundesstaat West Virginia errichtet wird, in großen Stückzahlen gebaut werden. Die Investitionssumme liegt bei 760 Millionen US-Dollar. 2024 sollen die ersten Stromspeicher ausgeliefert werden.

Während für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien teure Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel benötigt werden, begnügt sich die Eisen-Luft Batterie mit dem Allerwelts-Element Eisen und (kostenloser) Luft. Beim Aufladen wird Rost in elementares Eisen umgewandelt. Beim Entladen sorgt der Luftsauerstoff dafür, dass sich wieder Rost bildet.

Die Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien sehen dem Konkurrenzprodukt gelassen entgegen, denn für den mobilen Einsatz ist es nicht geeignet. Das Aufladen dauert weitaus länger als bei Lithium-Ionen-Batterien. Und der Akku gibt den Speicherinhalt auch nicht schnell genug frei. Fahrzeuge brauchen jedoch schon mal einen kräftigen Stromstoß, wenn sie beschleunigen oder bergauf fahren. Da kann der neue Speicher nicht mithalten. Zudem ist er viel zu schwer und zu sperrig.

Deutlich preiswerter als Lithium-Ionen-Akkus

Betreiber von Stromnetzen dürften der Eisen-Luft Batterie jedoch entgegenfiebern. Weil sie sehr preiswert hergestellt werden kann, dürfte sie auch weit billiger sein als die heute eingesetzten Akkus. Die Speicherkosten könnten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien auf zehn Prozent gedrückt werden, verlautet bei Form Energy.

Jedes einzelne Batteriemodul ist etwa so groß wie eine Waschmaschine und enthält einen Stapel von etwa 50 Zellen, die einen Meter hoch sind. Die Zellen enthalten Eisen- und Luftelektroden – die Teile der Batterie, die die elektrochemischen Reaktionen zur Speicherung und Entladung von Strom ermöglichen. Jede dieser Zellen ist mit einem nicht brennbaren Elektrolyt auf Wasserbasis gefüllt.

Enormer Platzbedarf

Die Batteriemodule sind in stabilen Gehäusen untergebracht und werden zu Hunderten in Leistungsblöcken im Megawattbereich zusammengefasst. Je nach Bedarf werden Dutzende bis Hunderte dieser Energieblöcke an das Stromnetz angeschlossen. Entsprechend groß ist der Platzbedarf. Ein System mit einer Speicherleistung von einem Megawatt benötigt beispielsweise eine Fläche von einem halben Hektar.

Das Cleantech-Unternehmen aus Boston sagt, die Eisen-Luft-Technologie werde in der Lage sein, Strom für 100 Stunden zu Systemkosten zu speichern, die mit denen herkömmlicher Kraftwerke konkurrieren könnten. Daher wäre sie ideal, um Strom zu speichern, der beispielsweise bei starker Sonneneinstrahlung oder kräftigem Wind von den entsprechenden Kraftwerken produziert wird und oft keine Abnehmer findet oder verramscht werden muss, zeitweise sogar zu negativen Preisen.

Deutschland braucht dringend Pufferspeicher

Große stationäre Stromspeicher sind unabdingbar, wenn die Energiewende gelingen soll. Allerdings werden nicht nur in Deutschland viel zu wenige gebaut. Als Lückenbüßer dienen deshalb Gas-, in den vergangenen Monaten auch zunehmend Steinkohlekraftwerke. Mit fatalen Folgen: Trotz der Sparmaßnahmen beim Stromverbrauch emittierte Deutschland im vergangenen Jahr mit 791 Millionen Tonnen genau so viel Kohlenstoffdioxid (CO₂) wie im Jahr davor.

In diesem Jahr könnte es sogar noch schlimmer werden, wenn die letzten Kernkraftwerke im Land stillgelegt und vor allem durch die Verstromung von Braunkohle ersetzt werden müssen. Mächtige und entsprechend teure Batterieblöcke könnten diese Aufgabe übernehmen. Derzeit scheitert das daran, dass Strom, ohnehin schon ein teures Gut, aufgrund der notwendigen Investitionen der Netzbetreiber dann nahezu unbezahlbar würde.

1,5 Megawatt-Speicher für Cambridge

Erster Nutzer der Eisen-Luft-Batterie wird der in Minnesota, einem Bundesstaat mit großen Eisenerzvorkommen, ansässige Energieversorger Great River Energy sein. Er plant in der Kleinstadt Cambridge eine Eisen-Luft-Batterie mit einer Leistung von 1,5 Megawatt. Diese soll in der Lage sein, die Nennleistung 100 Stunden lang zu liefern, ehe sie leer ist. Das Unternehmen will so Stromlücken überbrücken, die bei Flaute und Mangel an Sonne entstehen.

„Mit dieser Technologie beseitigen wir das größte Hindernis für eine tiefgreifende Dekarbonisierung“, sagt Mateo Jaramillo, Chief Executive Officer und Mitbegründer von Form Energy. Jaramillo arbeitete bis 2016 für Tesla Energy und war dort entscheidend am Powerwall-Programm des Technologiekonzerns beteiligt. „Wir machen Erneuerbare Energie verfügbar, wann auch immer sie benötigt wird, selbst während mehrerer Tage mit extremem Wetter oder Netzausfällen.“

Bill Gates ist mit von der Partie

Zu den Investoren gehört unter anderem Breakthrough Energy. Die Organisation wurde 2015 von Microsoft-Gründer Bill Gates ins Leben gerufen, um Innovationen im Bereich erneuerbarer Energien und anderer Technologien zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen zu beschleunigen. Mit von der Partie ist auch der Stahlhersteller ArcelorMittal, der auch in Minnesota Erz abbaut.