Weltraumtechnik: EnerVenue bringt Metall-Wasserstoff-Batterie als Li-Ion-Alternative

Cleantech-Startup kommerzialisiert einfache, wartungsfreie und langlebige Nickel-Wasserstoff-Batteriesysteme für die Energiewende.

Lithium-Ionen-Akkus leisten in der Mobilität und als stationäre Stromspeicher für kurzfristigen Ausgleich von Netzschwankungen sehr viel für die Energiewende. Gehen die Speicheranforderungen aber über vier Stunden hinaus, wird die Technologie ineffizient und teuer. Möglicherweise können Stromspeicher, die sich als Weltraumtechnik bewährt haben, eine Lösung sein: Das Cleantech-Startup EnerVenue will die Metall-Wasserstoff-Batterie auf die Erde holen.

EnerVenue ist ein Cleantech-Startup aus Kalifornien, das als Seed-Finanzierung in diesem Sommer zwölf Millionen Dollar Venture Capital eingeworben hat. Die Runde wurde von Dr. Peter Lee, Manager von Towngas, einem asiatischen Energieunternehmen, angeführt. Ebenfalls beigetragen hat Doug Kimmelman, der Gründer von Energy Capital Partners.

CEO Jorg Heinemann ist kein Unbekannter im Markt für Strom- und Energiespeicher – in den letzten zweieinhalb Jahren führte er das Cleantech-Unternehmen Primus Power, das Flow-Batterien für die Langzeitspeicherung etablieren will. Offenbar sieht Heinemann in der Nickel-Wasserstoff-Batterie die bessere Lösung für die Langzeitspeicherung auf Stromnetz-Niveau.

Das in Fremont – also unweit von Tesla – angesiedelte Cleantech-Startup EnerVenue will die im Weltraum-Einsatz bewährte Speichertechnologie mit Nickel und Wasserstoff auch für den Einsatz auf der Erde etablieren. Das Unternehmen erhofft sich davon eine einfache, sichere, wartungsfreie und kosteneffiziente Speicherlösung, um den Wandel zu erneuerbaren Energien zu beschleunigen.

In der Vergangenheit haben sich Nickel-Wasserstoff-Batterien unter besonders widrigen Bedingungen im Luft- und Raumfahrteinsatz bewährt. So wird beispielsweise das Hubble-Weltraumteleskop auch mit Energie aus diesen Batterien angetrieben.

Bedeutung der Nickel-Wasserstoff-Batterie im Weltraum

„Nickel-Wasserstoff-Batterien haben sich in den letzten 40 Jahren als eine unglaublich leistungsstarke – wenn auch teure – Energiespeichertechnologie für die Luft- und Raumfahrtindustrie erwiesen“, sagt Dr. Yi Cui, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der Stanford University und Gründer von EnerVenue.

„Die Leistung und Langlebigkeit von Nickel-Wasserstoff-Batterien ist bekannt und unübertroffen. Wir sind jetzt in der Lage, die gleiche Leistung und Haltbarkeit zu einem bahnbrechenden, wettbewerbsfähigen Preis unter Verwendung neuer, kostengünstiger Materialien zu liefern.“

Es wird erwartet, dass die Erzeugung erneuerbarer Energie bis 2035 mehr als die Hälfte der weltweiten Stromversorgung ausmacht und bis Mitte des Jahrhunderts auf 75 Prozent steigen wird. Die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien sind schnell und deutlich gesunken, was es mehr Unternehmen ermöglicht, erneuerbare Energiequellen in großem Maßstab zu nutzen.

Allerdings sind Lithium-Ionen-Batterien – ebenso wie Blei-Säure- oder Redox-Flow-Alternativen – mit relativ hohen Betriebskosten verbunden, haben Probleme unter extrem heißen oder kalten Bedingungen, haben eine begrenzte Lebensdauer und können Sicherheits- und Umweltprobleme mit sich bringen.

Hintergrund: Nickel-Wasserstoff-Batterie

Laut Wikipedia ist eine Nickel-Wasserstoff-Batterie eine wiederaufladbare, elektrochemische Spannungsquelle auf Basis von Nickel und Wasserstoff. Dabei wird der Wasserstoff in einer Druckzelle gespeichert. Bislang galten sie als teuer und unhandlich – die elektrischen Eigenschaften hingegen sind überzeugend. EnerVenue will das Preisproblem durch innovative Materialien lösen – die überschaubare Energiedichte ist für Gridscale-Anwendungen kein entscheidendes Hindernis, wenn die Kosten gering sind.

Die Nickel-Wasserstoff-Batterie von EnerVenue soll dagegen eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahren erreichen, wobei die Kosten pro Kilowattstunde nur „einen Penny“ betragen.

Ultralange Batterielebensdauer mit Null-Wartungsanforderungen selbst unter den härtesten klimatischen Bedingungen ist für stationäre Anwendungsfälle wie Solaranlagen in heißen Wüstenumgebungen, Windparks und Mikronetzen an schwer zugänglichen Orten von entscheidender Bedeutung.

Jorg Heinemann, CEO von EnerVenue

Die Metall-Wasserstoff-Batterien von EnerVenue sind für groß angelegte erneuerbare und Speicheranwendungen entwickelt und dafür ausgelegt: Der Betrieb soll bei Umgebungstemperaturen zwischen -40° bis 60° Celsius möglich sein. Als Lebensdauer erwartet EnerVenue mehr als 30 Jahre mit 30.000 Zyklen ohne Degradation. Da die Batterie keine beweglichen Teile hat, kann sie ohne routinemäßige Wartung betrieben werden.

Im Herbst wird das Unternehmen den Bau einer 92.900 Quadratmeter großen Gigafabrik in Kentucky abschließen, in der zunächst jährlich bis zu fünf Gigawattstunden an Batterien hergestellt werden. Heinemann geht davon aus, dass die Anlage ihre volle Kapazität erreicht, wenn sie jährlich 20 Gigawattstunden an Zellen produziert.

EnerVenue ist aus EEnotech hervorgegangen

EnerVenue ist aus EEnotech hervorgegangen, einem materialorientierten Startup-Zusammenschloss, in dem beispielsweise durch Nanotechnologie gestützte Lösungen für die Wasserreinigung oder intelligente Textilien entwickeln.

Mittlerweile hat EnerVenue die zweite Generation seiner „EnerVenue Energy Storage Vessels“ angekündigt. Diese sollen effizienter und flexibler implementierbar sein im Vergleich zur ersten Generation. Außerdem soll eine große Bandbreite von Kundenanwendungen realisiert werden können. Insbesondere für großflächige, kommerzielle und industrielle Einsätze eignen sich die Speichersysteme, deren Vorteile gegenüber Li-Ion-Akkus bei Langlebigkeit, Sicherheit und Flexibilität liegen.

Ab 2023 will das Cleantech-Unternehmen Kunden wie Pine Gate Renewables, Sonnell Power Solutions oder Green Energy Renewable Solutions beliefern. Garantiert wird eine Kapazität von 88 Prozent nach 20 Jahren und 20.000 Lade- und Entlade-Zyklen.

EnerVenue hat bisher eine Pilotproduktionslinie betrieben, die jährlich Batterien im Wert von 100 Megawattstunden herstellen kann – und sie haben Testsysteme im kleinen Maßstab eingesetzt. Aber, sagt Heinemann, das Unternehmen hat bereits über 7 GWh oder etwa 400 Millionen US-Dollar an Bestellungen, einschließlich des Solarstromentwicklers Pine Gate Renewables und Schlumberger New Energy. „Unsere Mission“, sagt er, „ist es, der weltweit führende Anbieter von stationärer Speicherung für Kraftwerke, Unternehmen und Privathaushalte zu werden.“

(Dieser Artikel entstand am 17. Oktober 2020, ist zuletzt am 29. September 2023 überarbeitet worden.)