Atombatterie: Steht die kommerzielle Einführung unmittelbar bevor?
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Akkus und Batterien spielen eine zentrale Rolle in zahlreichen Anwendungen unseres täglichen Lebens. Sie sind in Geräten wie Umweltsensoren, medizinischen Hilfsmitteln – darunter Herzschrittmacher – sowie in alltäglichen Gegenständen wie Smartphones und Smartwatches zu finden. Ein häufiges Problem bei diesen Energiequellen ist jedoch ihre begrenzte Laufzeit. Viele Akkumulatoren, insbesondere in Handys, erfordern fast tägliches Aufladen.
In diesem Zusammenhang arbeitet das Unternehmen Betavolt Technology aus China an einer neuen Art von Batterie. Ihr Ziel ist es, eine Batterie zu entwickeln, die auf der Basis von Atomenergie über einen Zeitraum von mehr als 50 Jahren Energie liefern kann, ohne dass ein Nachladen erforderlich ist. Diese Entwicklung könnte neue Perspektiven in der Energieversorgung von elektronischen Geräten eröffnen.
Miniaturisiertes Kernkraftwerk: Kein leerer Handyakku mehr
Die Atombatterie von Betavolt ist ein Ergebnis intensiver Forschung und Entwicklung im Bereich der Kernenergie. Die Batterie verwendet 63 nukleare Isotope, die in einem Modul kleiner als eine Münze, gut abgeschirmt, eingebettet sind. Diese Technologie wandelt die Energie, die durch den Zerfall der Isotope freigesetzt wird, in Elektrizität um, ein Prinzip, das bereits im 20. Jahrhundert erforscht wurde. Betavolt hat es geschafft, diese Technologie zu miniaturisieren und für kommerzielle Anwendungen vorzubereiten.
Jene Entwicklung ist deshalb bedeutsam, weil sie das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir Energie speichern und verwenden, grundlegend zu verändern. Die Batterie von Betavolt kann 100 Mikrowatt Leistung und eine Spannung von 3V liefern, mit der Aussicht auf eine Erhöhung auf 1 Watt bis 2025. Ihre geringe Größe ermöglicht es, sie in Serie zu schalten und so mehr Leistung zu erzeugen. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, von Mobiltelefonen, die so gut wie nie aufgeladen werden müssen, bis hin zu nahezu unbegrenzt fliegenden Drohnen – denn die Batterien überstehen vermutlich die Lebensdauer jedes dieser Geräte.
Sicherheitsaspekte
Die Herstellung und Entwicklung atomarer Batterien birgt selbstverständlich inhärente Sicherheitsbedenken in sich, da es sich hier um radioaktive Materialien handelt. In erster Linie natürlich Gefahren durch Strahlungslecks oder durch einen Unfall verursachtes Austreten eines Isotops aus seinem Behältnis. Dies könnte gravierende Folgen für den Menschen und die Umwelt haben. Erste Anwendungen fanden bereits in den 70ern statt. Damals wurden in Deutschland 284 Patienten ein Herzschrittmacher mit Atombatterien implantiert. Mögliche Gefährdungen, die den Patienten durch Plutonium drohen könnte, haben die Ärzte damals bereits für begrenzt eingestuft. Derartige Kleinstmengen an Alphastrahlen könnten in einer geeigneten Abschirmung, wie sie ein Herzschrittmacher bietet, effektiv vor dem Austreten von Strahlung abgeschirmt werden. Die behandelnden Ärzte müssen einmal im Jahr dem Bundesamt für Strahlenschutz den Status (wie Funktionsfähigkeit) der im Umlauf befindlichen Geräte melden. Es ist also alles unter strengster, behördlicher Aufsicht. Bis heute wurden keine Zwischenfälle gemeldet.
Plutonium liefert Energie für Jahrzehnte
Die Atombatterie könnte revolutionäre Auswirkungen auf mehrere Industriezweige haben, insbesondere in Bereichen, die eine langanhaltende, zuverlässige Energiequelle benötigen, wie in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und bei künstlicher Intelligenz. Ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit machen sie besonders attraktiv für den Einsatz in entfernten oder schwer zugänglichen Gebieten.
Betavolt betont die Sicherheit und Umweltfreundlichkeit ihrer Batterie. Die Batterie ist sicher, strahlt keine externe Radioaktivität aus und ist sogar für den Einsatz in medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern geeignet. Nach Ablauf der Lebensdauer verwandeln sich die Isotope in stabile Kupferisotope, die weder radioaktiv noch umweltschädlich sind.
Atomare Energie mit Herz schon in den 70ern
Seit den frühen 1970er Jahren begann die medizinische Welt, Herzschrittmacher zu nutzen, die von einer speziellen Art von Batterie, bekannt als Radionuklidbatterie, angetrieben werden. Diese Batterien beinhalten typischerweise zwischen 150 und 200 Milligramm Plutonium-238, ein Alphastrahler mit einer Halbwertszeit von etwa 87 Jahren. Der Prozess des radioaktiven Zerfalls erzeugt Wärme am Ende einer sogenannten Thermosäule, was wiederum elektrische Energie erzeugt, die den Schrittmacher betreibt. Diese elektrischen Impulse sind entscheidend, um das Herz von Patienten mit Herzrhythmusstörungen im korrekten Takt zu halten.
Der Hauptgrund für die Verwendung dieser innovativen Technologie war ihre Langlebigkeit. Plutoniumbatterien können über Jahrzehnte hinweg konstant Energie liefern, ein deutlicher Vorteil gegenüber den herkömmlichen Batterien der 1970er Jahre, die bereits nach einigen Jahren erschöpft waren. Dies führte zu wiederholten Operationen bei Patienten, um die Energiequellen ihrer Herzschrittmacher zu ersetzen.
Wartungsfreie Energie für die Zukunft
Die Atombatterie repräsentiert einen spannenden Fortschritt in der Energietechnologie. Ihr Potenzial, langfristige, wartungsfreie Energie zu liefern, könnte die Art und Weise, wie wir über Energieversorgung und -speicherung denken, verändern. Während weitere Forschung und Entwicklung erforderlich sein wird, um die Technologie zu verfeinern und zu skalieren, bietet die Atombatterie einen vielversprechenden Ausblick auf eine nachhaltigere und effizientere Energiezukunft.
Ebenfalls wurden die potenziellen Risiken, die mit der Verwendung von Plutonium verbunden sind, von den Medizinern als gering eingeschätzt. Alphastrahlung kann relativ einfach abgeschirmt werden, sodass kaum Strahlung aus der metallischen Hülle austritt, vorausgesetzt, die Hülle bleibt intakt. Das in Deutschland bisher in Herzschrittmachern eingesetzte Plutoniumoxid (PuO2) sei so verbaut, dass sie sogar eine Einäscherung überstehen würden und unter der Erde nur so langsam Plutonium abgeben würden, dass davon keine Gefahr ausgehen würde, so zumindest die Aussage des Bundesamtes für Strahlenschutz.
Strahlende Zukunft
Betrachten wir einen innovativen Schritt vorwärts und stellen uns vor, dass diese Batterien serienmäßig in Kleingeräten verbaut werden: Das Unternehmen Betavolt plant bis zum Jahre 2025 eine Batterie mit der Leistung von einem Watt herauszubringen. Dies wäre zunächst ausreichend für Kleinstgeräte, wie Hörgeräten, Drohnen und Handys. Die Batterieversorgung wird vermutlich jedes dieser Geräte ohne einen Ladevorgang überleben. Hintereinander geschaltet können sogar größere Energieverbraucher versorgt werden. Vorstellbar wäre der Einbau in Elektrofahrzeugen und anderen Transportmitteln.
Es stellt sich dabei natürlich die Frage: Was wird so eine Batterie am Ende kosten? Nebst weiterer Forschung müssen Sicherheitsprüfungen in den verschiedenen Ländern notwendigerweise durchgeführt werden, bevor eine endgültige Zulassung vergeben werden und das Produkt in Serie gehen kann. Bereits 2020 meldete das Cleantech-Unternehmen NBD einen Durchbruch in demselben Forschungsgebiet: Eine Endlos-Batterie entwickelt zu haben. Viel passiert ist anschließend nicht. Es bleibt also ein spannendes Gebiet, das bahnbrechende Auswirkungen auf etliche Anwendungsfelder haben kann. Unter anderem natürlich den Finanzmärkten. Zunächst aber sollten Sie sich noch nicht von ihrem Ladegerät verabschieden.
Wenn Sie diesbezüglich über tägliche Meldungen und ihren Auswirkungen auf dem Laufenden gehalten werden möchten, empfiehlt es sich, einen Blick auf unser Tech33-Aktienpaket zu werfen. Assetklassen wie Rohstoffe betrachten wir in unseren täglichen Analysen ebenfalls. Wenn sie über die Preisentwicklung von Uran auf dem Laufenden bleiben wollen, schauen sie mal in unsere Rubrik der Industriemetalle rein.
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