Akkumulatorentechnologie: Volle Ladung für das Aktiendepot

Ausgelöst vor allem durch die weltweite Klimadebatte ist Bewegung in die etablierte Autoindustrie gekommen. Immer mehr Hybridautos wie der äußerst erfolgreiche Prius von Toyota gehören mittlerweile zum alltäglichen Straßenbild. Doch wahrscheinlich handelt es sich bei der Kombination von Benzin- und Elektroantrieben um eine technologische Zwischenlösung auf dem Weg zum reinen Elektroauto. Dafür spricht nicht nur die Tatsache, dass bereits fast alle großen Automobilhersteller der Öffentlichkeit Prototypen von eAutos vorgestellt haben. Auch der in diesem Jahr mit Spannung erwartete Börsengang des US-amerikanischen Elektroautoherstellers Tesla Motors – das letzte Going Public in der Autoindustrie liegt 50 Jahre zurück – dokumentiert die Aufbruchsstimmung in diesem Segment.

Akkumulatorentechnologie als Schlüssel

Der flächendeckende technologische Wandel der Antriebstechnik hängt nicht nur von der Entwicklung effizienterer Elektromotoren ab, sondern maßgeblich von der Innovationskraft der Akkumulatorentechnologie. Um die Reichweite der eAutos an die von Benzinautos anzupassen, wird jährlich mehr als 1 Mrd. US-Dollar in die Grundlagenforschung für wiederaufladbare Akkumulatoren investiert. Ziel ist es, einerseits die Leistungsdichte (die Geschwindigkeit, mit der die Energie aufgenommen und abgegeben werden kann) zu erhöhen und andererseits die Energiedichte (das Verhältnis von Gewicht und Energiemenge), die der Akku speichern kann, zu optimieren. Hierbei kommt der aktuellen Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkus eine zentrale Bedeutung zu.

Überlegenheit der Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie für den Einsatz in eAutos prädestinieren. Nicht nur können sie sehr viel mehr Energie als etwa die in Hybridautos eingesetzten Nickelhybridakkus speichern. Ihre Lebensdauer ist mit acht Jahren bzw. ca. 2.000 Aufladungen auch sehr viel höher. Zudem sind die Herstellungskosten in den letzten Jahren um fast 75% gesunken, während die Betriebssicherheit deutlich zugenommen hat. Dennoch: Die Reichweite der mit den entsprechenden Akkus bestückten eAutos, wie etwa dem Roadster von Tesla, ist mit ca. 390 Kilometer pro Aufladung zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht groß genug, um eine flächendeckende und effiziente Infrastruktur für Ladestationen bzw. „Tankstellen“ herstellen zu können. Außerdem leidet die Alltagstauglichkeit von eAutos im Moment noch an relativ langen Wiederaufladezeiten von drei bis acht Stunden.

Super-Akkus auf Lithium-Eisen-Phosphat-Basis?

Auf dem Weg zur Steigerung der Leistungsdichte bei gleichzeitiger Erhöhung der Energiedichte setzt die Akkuindustrie auf die konsequente Weiterentwicklung der Lithium-Technologie. Hierzu zählen vor allem Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus, die bereits in den 90er-Jahren entwickelt wurden. Gerade in diesem Bereich sind die Innovationen im Moment besonders zahlreich. Sony hat im August 2009 angekündigt, in diesem Jahr Akkus auf Lithium-Ferrophosphat-Basis mit einer Ladezeit von nur 30 Minuten und einem Leistungsgewicht von 1.800 W/kg auf den Markt bringen zu wollen. Damit kommt die eAutoindustrie ihrem Ziel der signifikanten Erhöhung der Reichweite ihrer eAutos einen bedeutenden Schritt näher.
Doch die Lade- und Entladedauer lässt sich offenbar noch dramatisch verkürzen, wodurch u.a. auch die Beschleunigung der eVehikel erhöht werden kann. Im vergangenen Jahr kündigte das Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine technologische Revolution an. Durch den Einsatz eines glasartigen Lithiumphosphats kann der Transport von Lithiumionen zwischen Anode und Kathode soweit beschleunigt werden, dass ein entsprechender Akku sich in nur 10 bis 20 Sekunden laden und entladen lässt. Bereits in drei Jahren könnte der Super-Akku zur Marktreife gelangen.

Der Heilige Gral der Akkuindustrie: Lithium-Luft-Akkus

Erst einige wenige Forschungslabore auf der ganzen Welt, darunter jenes von IBM und PolyPlus Battery aus Kalifornien, das AIST aus Japan sowie die St. Andrews University in Schottland erforschen die Grundlagen der Lithium-Luft-Akkus. Bei dieser Zukunftstechnologie agiert Sauerstoff in porösem Kohlenstoff als Gegenelektrode zur Lithiumelektrode. Hierdurch können theoretisch bis zu 5.000 Wattstunden pro kg erreicht werden. Das entspricht der 10fachen Leistung heutiger Lithium-Ionen-Akkus, genug, um die Reichweite von eAutos auf 800 km pro Ladung zu erhöhen. Allerdings sind bis zur Kommerzialisierung, die nicht vor 2015 zu erwarten ist, erhebliche technische Hürden zu meisten, deren Lösung nach Angaben von IBM noch mindesten drei Jahre Forschung benötigen. Gelingt es aber durch den Einsatz neuer Katalysatoren innerhalb der Akkus die Ladezeiten deutlich zu verringern, könnte diese Technologie, deren Lizenzen dann an die Akkuindustrie verkauft würden, ab etwa 2020 die gesamte Transportbranche revolutionieren und darüber hinaus auch dem Bereich der erneuerbaren Energie, der ebenfalls im hohen Maße auf immer leistungsfähigere Akkus angewiesen ist, global zum Durchbruch verhelfen.

Fazit

Die Innovationsdynamik im Bereich der Akkutechnologie, die nicht nur von der Autoindustrie, sondern z.B. auch von den wachsenden Ansprüchen der Industrie für erneuerbare Energien sowie der IT- und Telekommunikationsbranche angetrieben wird, ist gegenwärtig besonders groß. Dadurch steigt gerade für kleinere und weniger finanzstarke Akkuhersteller das Risiko, von der Flut neuer Innovationen überrollt zu werden. Die Unsicherheit spiegelt sich in der zum Teil sehr hohen Volatilität der Wertpapiere von grundsätzlich sehr aussichtsreichen Unternehmen wie zum Beispiel A123 Systems, Valence Technology oder GS Yuasa wider. Risikobewusste Anleger finden hier zwar den größten Kurshebel bei einer vergleichsweise geringen Korrelation des Kursverlaufs zu einer möglichen negativen Entwicklung der Weltkonjunktur. Mit den überdurchschnittlichen Renditechancen steigen allerdings auch die Risiken für den Anleger.
Eine aussichtsreiche Alternative bieten hier die Wertpapiere der Marktführer wie Panasonic und Sony. Die Schwankungsbreite dieser Papiere korreliert allerdings sehr stark mit der weltweiten Konjunkturentwicklung. Wer allerdings nach einer Korrektur an den Weltbörsen auf eine langfristige Erholung des Technologiebereichs setzt, legt sich mit diesen Papieren nicht nur die bereits angebrochene Zukunft des eAutos in das Depot, sondern auch das langfristige Wachstum etwa der Konsumerelektronik und der erneuerbaren Energie.