Der Weg zu einer nachhaltigeren Logistik mit Natriumbatterien?

Im Rahmen der Entwicklung hin zu einer nachhaltigeren und emissionsfreien Welt könnte das Streben nach neuen Technologien wie Natriumbatterien die Art und Weise, wie wir Energie speichern und nutzen, grundlegend verändern.

Angesichts der steigenden Nachfrage nach Energiespeichern und der anhaltenden Besorgnis über die Verfügbarkeit von Materialien für herkömmliche Batterien ist es unerlässlich, die Vorteile, Herausforderungen und potenziellen Auswirkungen von Natriumbatterien in verschiedenen Sektoren und insbesondere in der Logistik zu untersuchen. 

Was sind Natriumbatterien?

Natriumbatterien sind Energiespeicher, die Natrium als Hauptmaterial für die chemische Reaktion zur Stromerzeugung verwenden. Ähnlich wie Lithium-Ionen-Batterien, die in elektronischen Geräten und Elektrofahrzeugen weit verbreitet sind, dienen Natriumbatterien der kontrollierten Speicherung und Abgabe elektrischer Energie.

Zwar sind Natriumbatterien in Bezug auf Ressourcenreichtum und Speicherkapazität eine vielversprechende Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien, aber sie befinden sich noch in der Entwicklung und erfordern weitere Forschungen, um technische Herausforderungen zu überwinden und eine effektive Umsetzung zu erreichen.

Vorteile und Nachteile von Natriumbatterien

Sowohl Lithium als auch Natrium gehören zur gleichen Gruppe der Alkalimetalle im Periodensystem. Der Hauptvorteil von Natriumbatterien ist die Tatsache, dass Natrium ein in der Erdkruste häufiger vorkommendes Element ist, wodurch es ein billigerer Rohstoff ist als Lithium. 

Casey Crownhart erklärt in der MIT Technology Review, dass „im Gegensatz zu Lithium, Natrium aus einem weit verbreiteten Material hergestellt werden kann: Salz. Da dieser Rohstoff günstig und leicht verfügbar ist, könnte die Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien erheblich billiger werden als die von Lithium-Ionen-Batterien, wenn mehr Unternehmen damit beginnen, sie zu produzieren“.

Des Weiteren verfügen Natriumbatterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien über eine höhere Speicherkapazität, wodurch sie sich besser für Situationen eignen, in denen eine große Menge an Energie benötigt wird.

Allerdings bringen Natriumbatterien trotz ihrer Vorteile auch technische Herausforderungen mit sich, die überwunden werden müssen. So neigt Natrium beispielsweise dazu, während der Lade- und Entladezyklen Dendriten (längliche Kristalle) zu bilden, die Kurzschlüsse verursachen und die Lebensdauer der Batterie verkürzen können. Darüber hinaus befinden sich Natriumbatterien noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase, so dass sie in Bezug auf Technologie und kommerzielle Verfügbarkeit noch nicht so weit verbreitet oder ausgereift sind wie Lithium-Ionen-Batterien.

Wie funktionieren Natriumbatterien?

Natriumbatterien funktionieren ähnlich wie andere wiederaufladbare Batterien: Sie erzeugen Strom durch reversible chemische Reaktionen. Zwar können die genauen Details je nach Design und spezifischer Chemie der Batterie variieren, aber die grundlegende Funktionsweise ist wie folgt:

• Zellen und Elektroden: Eine Natriumbatterie besteht aus zwei Elektroden (Anode und Kathode), die in einen Elektrolyten eingetaucht sind, einen Ionenleiter, der den Fluss von Ionen zwischen den Elektroden ermöglicht. An der Anode findet eine Oxidationsreaktion statt, und an der Kathode eine Reduktionsreaktion.
• Ladung: Beim Aufladen der Batterie wird ein elektrischer Strom über die Elektroden geleitet. An der Anode werden Natriumionen freigesetzt und wandern über einen Elektrolyten zur Kathode. Die Energie wird an der Kathode durch die Einlagerung von Ionen oder Verbindungen mit Natrium in ihrer Struktur gespeichert.
• Entladung: Wenn die Batterie entladen wird, kehrt sich die Reaktion um. Natriumionen wandern von der Kathode zur Anode und geben dabei Elektronen ab. Diese Elektronen können von einer externen Schaltung eingesammelt und zur Stromversorgung elektrischer Geräte verwendet werden.
• Stromerzeugung: Elektrischer Strom fließt von der Anode zur Kathode durch den externen Stromkreis und versorgt die angeschlossenen Geräte mit Strom. Die Natriumionen bewegen sich weiterhin zwischen den Elektroden entlang des Elektrolyten und halten die chemische Reaktion am Laufen.
• Lade- und Entladezyklus: Natriumbatterien können durch Wiederholung des Lade- und Entladevorgangs wieder aufgeladen werden. Je öfter dieser Zyklus durchgeführt wird, desto wichtiger ist es, dass die chemischen Reaktionen reversibel sind und die Begleiterscheinungen, die die Kapazität der Batterie mit der Zeit verringern würden, minimiert werden.

Die genaue Chemie und das Design von Natriumbatterien variieren entsprechend der verwendeten Technologie. Verschiedene Arten von Elektroden und Elektrolyten können sich auf die Effizienz, Lebensdauer und andere Eigenschaften der Batterie auswirken.

Anwendungen von Natriumbatterien in der Logistik 

Dank ihrer Fähigkeit, Energie effizient zu speichern, könnten Natriumbatterien in der Logistik verschiedene Anwendungen finden. Zu diesen Anwendungen gehören:

• Energiespeicherung in Lagern: Natriumbatterien könnten verwendet werden, um bei geringer Nachfrage Energie zu speichern und sie bei Bedarfsspitzen freizugeben, wodurch die Stromkosten gesenkt und die Energieeffizienz verbessert werden können.
• Elektrofahrzeuge: Natriumbatterien könnten in Elektrofahrzeugen – sei es in Transportfahrzeugen, Gabelstaplern oder anderen Lagertechnikgeräten – eingesetzt werden und bieten im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien eine größere Reichweite.
• Notstromsysteme: Ein Notstromsystem liefert im Falle eines Stromausfalls oder eines anderen Zwischenfalls Strom und verhindert so einen Stillstand der logistischen Aktivitäten. 
• Intelligente Ladestationen: Natriumbatterien könnten in Ladestationen für Elektrofahrzeuge integriert werden, um eine stabilere und nachhaltigere Energiequelle zu liefern.

Eine nachhaltigere Logistik

Natriumbatterien könnten bei der Optimierung von Logistikabläufen eine entscheidende Rolle spielen, indem sie eine zuverlässige Energiequelle bereitstellen und die Nachhaltigkeit in verschiedenen Bereichen der Lieferkette verbessern. Allerdings befinden sich Natriumbatterien noch in der Entwicklungsphase, und ihr Einsatz in Logistikanwendungen wird von ihrer technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit in der Zukunft bestimmt.

Das Bemühen um Energieeffizienz ist inzwischen nicht nur für die Logistikbranche eine Priorität, sondern wirkt sich auf alle Sektoren aus. Das liegt daran, dass die traditionellen Energiequellen nur begrenzt zur Verfügung stehen, immer teurer werden und die Auswirkungen auf die Umwelt immer größer werden.

So verwendet Mecalux im automatischen Pallet-Shuttle-System Superkondensatoren, mit denen sich große Mengen an Energie speichern lassen. Superkondensatoren sind für dieses automatische System bestens geeignet, da sie sich mit ihrer eigenen Energie in Sekundenschnelle aufladen und so rund um die Uhr, 7 Tage die Woche, arbeiten können.

Wenn Sie den Energieverbrauch Ihrer Anlage senken möchten, wenden Sie sich bitte an uns. Ein Experte von Mecalux wird Sie über die beste Lösung für Ihr Unternehmen beraten.