AleaSoft Energy Forecasting, 12. Dezember 2025. In einem Markt, der von Lithiumbatterien dominiert wird, gewinnt eine Technologie, die schon immer vorhanden war, zunehmend an Bedeutung. Nickel-Wasserstoff-Batterien, die aufgrund ihrer extremen Zuverlässigkeit seit Jahrzehnten in Weltraummissionen eingesetzt werden, gewinnen dank jüngster Fortschritte, die ihre Herstellung kostengünstiger machen, zunehmend an Bedeutung. Ihre lange Lebensdauer, ihre geringen Wartungskosten und ihre höhere Sicherheit machen sie zu einer soliden Alternative für die großen Speichersysteme der Zukunft.
Li-Ionen-Batterien (LIB) dominieren den Markt für Energiespeicherung und werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt: elektronische Geräte, Fahrzeuge oder Stromversorgung. Im Vergleich zu ihren Konkurrenten haben sie die höchste Energiedichte und werden aus kostengünstigeren Materialien hergestellt. In diesem aufkommenden Wettlauf um die Integration der Energiespeicherung in erneuerbare Energien oder Rechenzentren gibt es andere Batterietypen, die sich positionieren und den Markt dominieren könnten. Besonders hervorzuheben sind dabei Nickel-Wasserstoff-Batterien (NiH2 oder Ni-H), die seit vielen Jahren im Einsatz sind, sich als zuverlässig erwiesen haben und aufgrund einer jüngsten Kostensenkung wirtschaftlich wettbewerbsfähig sind.
Die Ursprünge der Ni-H-Batterien
Ni-H-Batterien werden seit den 70er Jahren verwendet. Die NASA hat sie für so bedeutende Projekte wie das Hubble-Weltraumteleskop, die Internationale Raumstation, die Mars-Rover-Missionen und eine Vielzahl von Satelliten entwickelt. Als Batterien für solche Missionen benötigt wurden, steckte die Lithium-Batterietechnologie noch in den Kinderschuhen und hatte eine geringe Lebensdauer von etwa 200 Zyklen, weshalb sich die NASA für eine alternative Technologie entschied, die ihren Anforderungen besser entsprach.
Ni-H-Batterien hatten von Anfang an eine Lebensdauer von 30.000 Zyklen und waren damit die optimale Wahl für diese Langzeitmissionen. Das 1990 gestartete und noch immer in Betrieb befindliche Hubble-Weltraumteleskop verwendet sie seit Beginn an. Dank der Energie, die sie aus den Solarzellen des Satelliten speichern, können sie dessen Elektronik während der Phasen seiner Umlaufbahn versorgen, in denen er sich im Schatten der Erde befindet. Neben ihrer langen Lebensdauer sind weitere Eigenschaften, die sie zur besten Wahl für Weltraummissionen machen, ihre Effizienz bei extremen Temperaturen, sowohl Kälte als auch Hitze, ihre Stabilität und ihre geringen Wartungskosten.
Bislang wurden für diese Batterien Katalysatoren aus sehr teuren Materialien wie Platin oder Palladium verwendet, die für großbudgetierte Projekte wie die der NASA zwar rentabel, auf dem Markt jedoch wenig wettbewerbsfähig sind. In den letzten Jahren wurde ein Ersatzstoff auf Nickel- und Kobaltbasis entdeckt, der die Herstellungskosten erheblich gesenkt hat, sodass diese Batterien nun eine echte Konkurrenz für LIBs darstellen und mittel- bis langfristig als Ersatz für diese in Frage kommen.
Materialien, Kosten und ökologische Auswirkungen
Ihre Energiedichte beträgt 140 Wh/kg gegenüber 260 Wh/kg bei Li-Ionen-Batterien, sodass eine größere Anzahl dieser Batterien erforderlich ist, um die gleiche Energiemenge zu speichern. Aus diesem Grund werden nach 18 Jahren Einsatz von Ni-H-Batterien auf der Internationalen Raumstation diese nun durch Li-Ionen-Batterien ersetzt. Sie sind nicht besonders geeignet für Projekte mit kleinen Geräten oder für Fahrzeuge. Sie sind jedoch die richtige Technologie für statische Netzanschlussprojekte wie Stand-alone-Speichersysteme, Hybridsysteme, Rechenzentren oder sogar für den Eigenverbrauch.
Ni-H-Batterien sind derzeit teurer in der Herstellung als LIB-Batterien. Die Nickelpreise erreichten 2022 einen historischen Höchststand, seitdem tendieren sie jedoch nach unten, was darauf hindeutet, dass die Produktionskosten sinken werden. Wasserstoff kann durch verschiedene Verfahren gewonnen werden, die umso teurer sind, je nachhaltiger sie sind. Dabei sind die Verfahren, die keinen Kohlenstoff ausstoßen (Elektrolyse durch erneuerbare Energien), doppelt so teuer wie die umweltschädlicheren Verfahren (Steam Methane Reforming). Der Mittelweg liegt in der Gewinnung durch den Einsatz fossiler Brennstoffe unter Verwendung von Kohlenstoffabscheidung. Auch die Kosten für umweltfreundliche Elektrolyseverfahren werden in Zukunft sinken, wodurch die Wasserstoffgewinnung langfristig wirtschaftlicher und vollständig umweltfreundlich wird. Der Beginn der Großserienfertigung trägt ebenfalls dazu bei, die Produktionskosten weiter zu senken.
Ni-H-Batterien verwenden umweltfreundlichere Materialien, die auf der Erde reichlich vorhanden sind, sodass sie zu fast 100 % recycelbar sind. Nickel kommt auf allen Kontinenten der Erde vor, was eine sichere und kostengünstige Versorgung gewährleistet.
Ohne Klimaanlage und Wartung und unter sichereren Bedingungen
Ein weiterer kritischer Aspekt von Li-Ionen-Batterien sind die Bedingungen hinsichtlich Sicherheit und Stabilität. LIBs bestehen aus einer Anode, einer Kathode und einem leicht entzündlichen flüssigen Elektrolyten. Im Laufe der Zeit und mit zunehmender Anzahl von Ladezyklen bilden die Lithiumpartikel Fasern in der Anode, sogenannte Dendriten, die die Effizienz der Batterie beeinträchtigen, Instabilität verursachen und zu Überhitzung, Kurzschlüssen und Bränden führen können. Dieses Phänomen verschärft sich bei extremen Temperaturen.
Ni-H-Batterien hingegen werden in Form von Flaschen angeboten, die Nickel und Wasserstoff enthalten. Durch chemische Reaktionen entsteht Wasserstoff, der unter hohem Druck im Behälter steht. Sie lassen sich leicht miteinander verbinden. Diese Batterien sind viel sicherer, da bei Überschreitung des vorgesehenen Maximaldrucks der Mechanismus dafür sorgt, dass der Wasserstoff durch Oxidation in Wasser umgewandelt wird und nur eine Freisetzung in Form von Gas nach außen erfolgt, ohne dass es zu Überhitzung, Explosionen oder Bränden kommt. Es kommt nicht zur Bildung von Dendriten, sodass keine regelmäßigen Kontroll- und Wartungsarbeiten erforderlich sind. Hinzu kommt, dass sie sowohl bei Raumtemperatur als auch bei extremen Kälte- und Hitzeeinflüssen (wie im Weltraum oder auf anderen Planeten) effizient arbeiten können. Es ist kein Klimatisierungssystem in den Batterielagern erforderlich, und diese können überall auf der Welt installiert werden, selbst bei widrigen klimatischen Bedingungen.
Lebensdauer von über 30 Jahren für langfristige Einsparungen
Ni-H-Batterien haben eine Lebensdauer von 30.000 Zyklen (entspricht etwa 30 Jahren bei 3 Zyklen pro Tag), danach behalten sie noch 86 % ihrer ursprünglichen Kapazität und können unter guten Bedingungen eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahren erreichen. Im Vergleich dazu haben LIB nur eine Lebensdauer von etwa 8.000 Zyklen, danach sinkt ihre Effizienz auf unter 60 %.
Die lange Lebensdauer von Ni-H-Batterien in Verbindung mit praktisch null Wartungs- und Klimatisierungskosten, besseren Sicherheitsbedingungen, guter Skalierbarkeit, zunehmend kostengünstigeren Herstellungsprozessen und einer nach Jahrzehnten der Teilnahme an NASA-Projekten nachgewiesenen Zuverlässigkeit machen diese Batterien zu einer direkten Konkurrenz für Li-Ionen-Batterien und könnten sie zum Marktführer im Bereich der Energiespeicherung in Großprojekten mit Anschluss an das Stromnetz machen.
AleaSoft Energy Forecasting an der Spitze des Marktes für Energiespeicherung
Die Zukunft des Energiesektors liegt in der Elektrifizierung und Dekarbonisierung, einem Prozess, in dem Energiespeichersysteme unverzichtbar sind. AleaSoft Energy Forecasting untersucht den Markt und berücksichtigt dabei alle Speicheroptionen, sowohl die derzeit eingesetzten als auch die in der Entwicklung befindlichen. Dank seiner Position als Marktexperte und einem Team aus Doktoren und Ingenieuren, die Experten im Energie- und Forschungssektor sind, kann das Unternehmen die Entwicklung des Marktes und seine neuen Akteure vorhersagen. Neben Ni-H-Batterien befinden sich derzeit weitere Modelle in der Entwicklung, die sich den Markt teilen könnten.
Festkörperbatterien (SSB) haben eine ähnliche Struktur wie LIBs, wobei der flüssige Elektrolyt durch ein festes Material ersetzt wird. Dies erhöht ihre Energiedichte und Lebensdauer, verringert ihre Größe und macht sie sicherer. Allerdings sind sie teurer in der Herstellung und weisen Probleme hinsichtlich der mechanischen Stabilität auf, die noch optimiert werden müssen. Sie befinden sich noch in der Entwicklungsphase und werden voraussichtlich erst 2027 oder 2028 auf den Markt kommen. Dann sollen sie vor allem im Bereich der Elektrofahrzeuge zum Einsatz kommen, wo derzeit die größten Investitionen getätigt werden.
Redox-Batterien (Redox Flow Batteries) sind der andere große Konkurrent, mit dem sich LIBs messen müssen. Vanadium (VRFB) und Zink-Brom (ZBB) sind die besten Optionen für diese Art von Energiespeichersystemen. Sie haben eine Lebensdauer von mehr als 20.000 Zyklen und sind sicherer als LIBs. Aufgrund ihrer geringen Energiedichte und höheren Produktionskosten befinden sie sich jedoch noch in einem sehr frühen Stadium, um auf dem Markt konkurrieren zu können.
Die Abteilung AleaStorage analysiert die Durchführbarkeit von Projekten zur Speicherung mit Batterien, sowohl stand-alone als auch in Hybridisierung mit erneuerbaren Anlagen. Mithilfe eines eigenen Hybridmodells, das künstliche Intelligenz nutzt, werden Simulationen von Tausenden möglicher Szenarien erstellt, wobei die Einnahmen und die langfristige Rentabilität geschätzt, der Betrieb optimiert und maßgeschneiderte Analysen für verschiedene Geschäftsmodelle bereitgestellt werden. AleaSoft Energy Forecasting begleitet alle an der Energiewende beteiligten Sektoren und bringt seine Erfahrung und sein Wissen in diesem Bereich ein, um diesen Wandel optimal zu gestalten.
Quelle: AleaSoft Energy Forecasting.
