Diversifizierung in der Energiespeicherbranche ist absehbar

Die Energiespeicherindustrie ist zunehmend von kritischen Rohstoffen wie Lithium und Kobalt abhängig und die Diversifizierung der Batteriechemie deshalb entscheidend für langfristiges Kapazitätswachstum. Keine einzelne Batteriechemie besitzt alle Eigenschaften für jede einzelne Anwendung - jeder Markt erfordert eigene Lösungen. Die Natrium-Ionen-Chemie (Na-Ion) ist sicherlich nicht die Lösung für alle Anwendungen, wird aber die bestehenden und zukünftigen Lithium-Ionen-Technologien in vielen Anwendungen ergänzen. Bedenken hinsichtlich der Energiesicherheit und geopolitische Erwägungen in der Versorgungskette treiben auch Nationen ohne lokalen Zugang zu Lithium-Ionen-Rohstoffen dazu, nach alternativen chemischen Verfahren zur Deckung des Energiespeicherbedarfs zu suchen.

Kleine Pilotanlagen und große Pläne

Derzeit laufen vor allem Pilotanlagen und einige kleinere Fabriken, die nur wenige Gigawattstunden (GWh) an Na-Ionen-Batterien pro Jahr produzieren, aber allein die von Rohstoffherstellern öffentlich angekündigten Kapazitäten summieren sich in den nächsten drei Jahren auf weit über 100 GWh. Sind die Produktionsverfahren jedoch erst einmal bekannt, dauert es weniger als zwei Jahre, um weitere Kapazitäten aufzubauen. Bis 2025 ließen sich deutlich mehr Kapazitäten aufbauen, wenn im Laufe des Jahres 2023 Investoren dafür gefunden werden. Die Prognose einer radikalen Umstellung eines großen Teils der Industrie auf eine neue Technologie in wenigen Jahren mag kühn klingen, aber allein in den letzten fünf Jahren ist dies in der Batterieindustrie mit NMC811 und LFP zweimal geschehen. Na-Ion erfordert kaum eine neue Anlagentechnik, sondern lediglich andere Ausgangsmaterialien und Produktionsparameter.

Nachfrage nicht durch Rohstoffmangel begrenzt

IDTechEx prognostiziert im aktuellen Bericht „Natrium-Ionen-Batterien 2023-2033: Technologie, Akteure, Märkte und Prognosen“, dass bis 2025 etwa 10 GWh an Na-Ionen-Batterien installiert sein werden, da erhebliche Produktionskapazitäten in Betrieb genommen und bestehende Li-Ionen-Anlagen auf Na-Ionen-Produktion umgestellt werden. Für den Zeitraum 2025 bis 2033 wird ein CAGR von 27 % erwartet. Das Wachstum folgt einer ähnlichen Marktwachstumsrate wie das der Li-Ionen-Batterien. In den nächsten zehn Jahren werden die adressierbaren Märkte wahrscheinlich weitaus größer sein als die Ausweitung der Na-Ionen-Lieferketten und Herstellungskapazitäten oder gar die Nachfrage. Es besteht jedoch das Potenzial für ein schnelleres Wachstum als prognostiziert, sobald die Technologie vertrauenswürdig, qualifiziert, bankfähig, verfügbar usw. ist. Wichtig sei, dass Na-Ionen eine Drop-in-Technologie für die derzeitigen Li-Ionen-Produktionslinien ist. Gigafactories lassen sich relativ schnell auf die Produktion von Na-Ionen-Zellen umrüsten. Die Produktionskapazitäten der Materialhersteller deuten auch darauf hin, dass im Jahr 2024 deutlich mehr Unternehmen ihre eigenen Natriumbatterien bauen werden und dass es im Jahr 2025 wesentlich größere Kapazitäten geben könnte.

Einsparungen gegenüber LFP anfangs unwahrscheinlich

Derzeit gibt es keine kostengünstige Batterietechnologie mit einer Energiedichte, die zwischen Blei- und Lithiumbatterien liegt. Laut IDTechEx-Forschung liegen die durchschnittlichen Zellkosten für Na-Ionen-Batterien bei 87 USD/kWh, wenn man die verschiedenen Chemiestoffe berücksichtigt. Bis zum Ende des Jahrzehnts werden die Produktionskosten für Na-Ionen-Batteriezellen, die hauptsächlich aus Eisen und Mangan bestehen, wahrscheinlich bei etwa 40 US$/kWh liegen, was auf Packungsebene etwa 50 US$/kWh entsprechen würde. Na-Ionen-Zellen werden anfangs wahrscheinlich teurer sein, aber IDTechEx geht davon aus, dass die Kosten/Preise kurzfristig durch Effizienzsteigerungen bei der Herstellung, Skalierung und Technologieentwicklung sinken. Langfristige Kostensenkungen werden jedoch schwieriger, wenn sich Technologie und Herstellung weiter etablieren und ausgereift sind. Der Bericht enthält eine Modellierung verschiedener Na-Ionen-Chemien mit einer Aufschlüsselung der Materialien und Preise.

Natrium ist nicht das Ende für Lithium

Bei den meisten E-Fahrzeugen steht die volumetrische Energiedichte an erster oder zweiter Stelle, denn je mehr Platz eine Batteriezelle bei einer bestimmten Energiedichte einnimmt, desto weniger Zellen passen in ein Fahrzeug, was die Reichweite einschränkt. Bei der Netzspeicherung hat der Platzbedarf der Batteriepacks keinen Einfluss auf deren Wirtschaftlichkeit, und die Priorität liegt bei den Kosten pro Gigawattstunde und Zyklus. Bei der kommerziellen Energiespeicherung geht es vor allem um Kostenkontrolle, und hier können Natriumionen andere chemische Systeme potenziell übertreffen. Das größte Potenzial für Na-Ionen-Batterien im Verkehrsbereich besteht dort, wo die Energiedichte von Lithiumbatterien nicht voll ausgeschöpft wird. Dazu gehören fast alle Elektroautos mit sogenannter Standardreichweite, also mit geringerer Batteriekapazität im Vergleich zu teureren Modellen gleicher Bauart. Hier könnten Natriumbatterien mit höheren Ladegeschwindigkeiten und geringerem Kapazitätsverlust bei kalten Temperaturen eine attraktive Alternative darstellen.