Australische Forscher haben erstmals eine funktionierende Quantenbatterie entwickelt und erfolgreich getestet. Die Technologie kann Energie deutlich schneller speichern als herkömmliche Batterien und könnte so die Energieversorgung der Zukunft grundlegend verändern.
Da Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind starken Schwankungen unterliegt, gewinnt das Thema Energiespeicherung immer mehr an Bedeutung. Denn eine klimafreundliche Energieversorgung lässt sich nur dann zuverlässig aufbauen, wenn überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden kann.
Quantenbatterien könnten hierfür in Zukunft eine wichtige Rolle spielen, da sie Energie besonders schnell aufnehmen und wieder abgeben können. Vor allem bei starken Schwankungen in der Stromerzeugung könnte das von großem Vorteil sein.
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Australischen Forschern ist es nun gelungen, die weltweit erste Quantenbatterie zu entwickeln und zu testen. Sie gehen davon aus, dass diese Technologie in Zukunft den Weg für superschnelles Laden von Geräten ebnen könnte.
Können Quantenbatterien die Energieversorgung revolutionieren?
Quantenbatterien beruhen – wie ihr Name bereits verrät – auf den Gesetzen der Quantenphysik. Sie speichern die Energie nicht chemisch wie herkömmliche Batterien, sondern nutzen dafür quantenmechanische Effekte.
Seit den 2010er-Jahren wird an diesem Konzept intensiv geforscht, im Jahr 2013 wurden sie erstmals als theoretisches Konzept vorgeschlagen. Nun ist es Wissenschaftlern in Australien nach eigenen Angaben gelungen, mit ihren Forschungsergebnissen einen bedeutenden Fortschritt in diesem Bereich zu erzielen.
Für die Studie, die im Fachmagazin Nature Light: Science & Applications veröffentlicht wurde, haben Forscher der australischen Wissenschaftsbehörde Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), der University of Melbourne und des Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) zusammengearbeitet. Sie sind davon überzeugt, dass ihre Entwicklung „die Art und Weise, wie wir in Zukunft Energie speichern und nutzen, grundlegend verändern“ wird.
„Der Vorteil der Quantentechnologie liegt darin, dass das System Licht in einem einzigen, extremen ‚Superabsorptionsereignis‘ absorbiert, wodurch die Batterie deutlich schneller geladen wird“, erklärt Co-Autor und Associate Professor James Hutchison von der University of Melbourne.
Bei dem vorliegenden Prototypen handle es sich um den ersten seiner Art, der „einen vollständigen Batteriezyklus durchläuft: Man lädt ihn auf, speichert Energie und kann ihn wieder entladen“, erklärt Hauptautor Dr. James Quach von der CSIRO gegenüber dem Guardian.
Quantenbatterie könnte Schnelladen auf ein neues Level heben
Herkömmliche Batterien brauchen laut Quach für das Aufladen je nach Größe eine längere Zeit: „Deshalb dauert das Aufladen Ihres Mobiltelefons etwa 30 Minuten und das Ihres Elektroautos über Nacht.“
Die Quantenbatterie hingegen weise in diesem Zusammenhang eine besondere Eigenschaft auf: „Je größer sie sind, desto schneller laden sie sich auf“, so der Forscher. Hierbei kommen die sogenannten „kollektiven Effekte“ zum Tragen, wodurch Quantenzellen schneller laden, wenn mehr Zellen beteiligt sind.
So haben es die Forscher geschafft, ihren Prototypen in Femtosekunden (Quadrillionstel Sekunden) aufzuladen. Die Energie wurde dann für Nanosekunden gespeichert. Laut Quach stellt das eine Leistung dar, als würde eine Batterie eine Minute zum Aufladen brauchen und dann „ein paar Jahre geladen bleiben“.
Der aktuelle Prototyp hat jedoch nur eine Kapazität von wenigen Milliarden Elektronenvolt. Das ist laut Quach „sehr gering“ und reiche nicht aus, um damit irgendetwas Sinnvolles zu betreiben“.
Daher wollen er und sein Team nun als nächsten Schritt daran arbeiten, die Speicherdauer zu verlängern. „Sobald die Technologie ausgereift ist, müsste man nicht mehr an einer Tankstelle anhalten, um das Auto aufzuladen; man könnte es unterwegs aufladen“, so Quach.
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