Ein Forscherteam aus Australien arbeitet an einem neuen Quanten-Akku. Dieser kann Sonnenenergie nutzen und sie gleichzeitig speichern. Durch das Konzept der Superabsorption kann der Akku wesentlich schneller geladen werden als herkömmliche Akkus. // Von Selina Dederichs und Henry Warner
Angeleitet wird das australische Forscherteam der University of Adelaide von James Quach. Er ist ein Ramsay Fellow an der University of Adelaide und sein Hauptforschungsgebiet ist die Quantenphysik. Das Forscherteam behauptet, einen Durchbruch bei der Akku-Entwicklung erzielt zu haben, tatsächlich ist eine Umsetzung in der Praxis noch in weiter Ferne. "Quanten-Akkus befinden sich noch zu früh in der Entwicklungsphase, um Designs für die Massenproduktion oder Kosten-Nutzen-Verhältnisse in Betracht ziehen zu können“, erläutert James Quach. Sogenannten Quanten-Akkus könnten Energie in Form von Licht aufnehmen und diese gleichzeitig speichern. Sie sollen im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus wesentlich schneller laden und die Energie länger speichern.
Eine neue Klasse von Energiespeichern
"Quantenbatterien stellen eine neue Klasse von Energiespeichern dar, die nach quantenmechanischen Prinzipien arbeiten“, berichtet Quach. Eine Eigenschaft des Quanten-Akkus ist, dass die Batterien weniger Zeit zum aufladen brauchen. "Quanten-Akkus weisen eine proportionale Eigenschaft auf, bei der die Ladezeit umgekehrt proportional zur Batteriekapazität ist. Mit anderen Worten, je größer die Batteriekapazität, desto kürzer ist die Ladezeit", erklärt Quach. Laut James Quach, steckt dahinter das Prinzip der Superabsorption, dabei tritt eine Verstärkung zwischen den verschiedenen molekularen Übergängen auf, die an der Lichtabsorption beteiligt sind. "Entscheidend ist, dass kombinierte Moleküle Licht effizienter absorbieren können, als wenn jedes Molekül einzeln wirken würde“, sagt Quach.
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Schneller laden als tanken?
Quanten-Akkus könnten theoretisch das Aufladen eines Elektroautos genauso schnell oder sogar schneller machen als das herkömmliche Volltanken eines Benzin- oder Diesel-Autos. Ob sich Quanten-Akkus wirklich für Elektroautos eignen, ist derzeit noch unsicher, da es noch keine Erkenntnisse zu den benötigten Maßen und dem daraus resultierenden Gewicht gibt.
Jürgen Apfelbeck, Professor für Grundlagen der Elektrotechnik und Informationselektronik an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, sieht eine Diskussion über den Einsatz in Elektroautos zum jetzigen Zeitpunkt noch in weiter Ferne: "Momentan befindet sich der Quanten-Akku noch in der Grundlagenforschung, da sind andere neue Akkus wesentlich weiter in der Entwicklung. Bis der Quanten-Akku marktreif ist, wird vermutlich noch eine lange Zeit vergehen.“ Ein weiteres Anwendungsgebiet könnten Solarpaneele sein, die gleichzeitig Energie aufnehmen und speichern. Aber auch hier müsste sich zeigen, wie schwer die Paneele werden und ob ein normales Hausdach diese Lasten überhaupt aufnehmen könnte.
Prototyp in drei bis fünf Jahren möglich
Laut James Quach könnte es in drei bis fünf Jahren einen nutzbaren Prototyp geben. "Neue Fortschritte und Erkenntnisse gibt es seit Januar auch schon, aber diese können zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht veröffentlicht werden“, sagt Quach. Wirkliche Probleme bei der Umsetzung sehen Dr. James Quach und sein Team nicht, denn laut ihm hänge dies von der Implementierung und Anwendung ab. Sie sehen jedoch keine grundlegende Barriere, die einen praktischen Quanten-Akku verhindern würde. Wann der Quanten-Akku marktreif wird, kann noch nicht festgelegt werden, denn laut James Quach hänge dies von der Investition ab, die aufgebracht werden könnte.
Licht effizient in Strom umwandeln
Jürgen Apfelbeck sieht noch ein Problem. "Es wird ein zusätzliches Gerät benötigt, dass die gespeicherte Energie in Form von Licht effizient in Strom umwandelt. Das effiziente Umwandeln ist etwas schwierig, da immer ein prozentualer Teil der Energie bei dem Umwandeln verloren geht. Der Wirkungsgrad beträgt in den meisten Fällen nicht 100 Prozent“, sagt er. Zudem sei es fraglich, ob sich der Quanten-Akku durchsetzen wird, da es noch lange dauern wird, bis dieser marktreif ist. "Vielleicht gibt es zu dem Zeitpunkt schon einen anderen Akku, der viel besser ist", merkt er an.
Weitere Forschungsgebiete der Quantenphysik:
Teaserbild: Henry Warner, Hintergrund von TheDigitalArtist via Pixabay
Autoren:innen
Selina Dederichs
Henry Warner
