Eisenluft statt Lithium: Neue Batterie für 100 Stunden

Form Energy hat in Weirton, West Virginia, auf dem Gelände eines früheren Stahlwerks die erste kommerzielle Fabrik für Eisenluftbatterien eröffnet. Ab 2027 liefert das Unternehmen Systeme aus, die Strom bis zu 100 Stunden lang speichern können, mehr als 20-mal länger als ein herkömmlicher Lithiumakku. Die ersten Vertragsabschlüsse deuten auf einen impliziten Preis von rund 33 Dollar je Kilowattstunde hin, deutlich unter den 80 bis 100 Dollar, die Lithium-Systeme für deutlich kürzere Speicherdauern kosten. …sondern Speicher, die Versorgung über Nacht und über windstille Tage sichern. Eisenluft könnte diese Lücke schließen.

Warum Langzeitspeicher das fehlende Glied der Energiewende sind

Lithiumakkus können Strom für vier bis sechs Stunden speichern und genau für diese Dauer sind sie wirtschaftlich optimiert. Wenn eine Windflaute drei Tage dauert oder Herbstnebel die Solarpanele tagelang abdeckt, helfen Kurzzeitspeicher nicht mehr. Dann müssen entweder Gaskraftwerke einspringen oder Strom aus dem Ausland importiert werden. Das ist das Kernproblem, das Energiewendestrategien von Deutschland bis Australien derzeit als ungelöst verbuchen: Wie speichert man Strom über Tage hinweg, ohne auf Geologie angewiesen zu sein?

Pumpspeicherkraftwerke sind der bisherige Goldstandard der Langzeitspeicherung. Deutschland hat rund 7,5 Gigawatt installierte Pumpspeicherkapazität. Die leistungsstärkste Anlage, das Pumpspeicherwerk Goldisthal in Thüringen, schafft 1.060 Megawatt und kann 8.500 Megawattstunden speichern, also rund acht Stunden Volllast. Mehr ist in Mitteleuropa geografisch kaum baubar: Pumpspeicher brauchen Berge und große Wassermassen.

Wie Eisenluft funktioniert: kontrollierter Rost

Das Prinzip der Eisenluftbatterie beruht auf einem Prozess, der aus dem Alltag bekannt ist: Eisen rostet. Beim Entladen wird Eisen durch Kontakt mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu Eisenoxid oxidiert, dabei fließt Strom. Beim Laden kehrt der Prozess um: Elektrischer Strom reduziert das Eisenoxid zurück zu metallischem Eisen. Form Energy nennt das kontrollierte Korrosion. Was trivial klingt, hat erhebliche materielle Vorteile: Eisen ist das vierthäufigste Element der Erdkruste, weltweit im Überfluss vorhanden, nicht brennbar und nicht toxisch. Kritische Rohstoffe wie Kobalt oder Lithium kommen nicht vor.

Der Nachteil ist der Wirkungsgrad. Für jede eingespeiste Kilowattstunde gibt eine Eisenluftbatterie etwa 0,40 bis 0,50 Kilowattstunden zurück. Lithiumsysteme schaffen 85 bis 90 Prozent. Für Mehrtagesspeicherung fällt dieser Unterschied aber weniger ins Gewicht: Wenn überschüssiger Solarstrom mittags für zwei bis drei Cent die Kilowattstunde verfügbar ist, entscheiden die Kapitalkosten über die Wirtschaftlichkeit, nicht die Effizienz.

Was Form Energy liefert und wer es kauft

Die Fabrik in Weirton steht auf dem Gelände des früheren Stahlwerks in Weirton, das 2024 geschlossen wurde und die Stadt hart getroffen hatte. Form Energy gibt an, die Jahresproduktion bis 2028 auf 500 Megawatt Systemkapazität zu skalieren. Das Auftragsvolumen übersteigt bereits 75 Gigawattstunden unter Vertrag.

Die bisher größten Abkommen geben einen aufschlussreichen Einblick: Das Unternehmen Crusoe Energy, das KI-Rechenzentren betreibt und früher auch im Bitcoin-Mining aktiv war, hat 12 Gigawattstunden bestellt. Xcel Energy und Google planen gemeinsam einen Rechenzentrumsstandort in Minnesota, der mit einem Eisenluftspeicher von 300 Megawatt und 30 Gigawattstunden ausgestattet wird. Das bedeutet: Das bisher bekannte Auftragsvolumen geht überwiegend an technologische Infrastruktur mit hohem Energiebedarf, nicht an die Integration von Windparks oder Solarfeldern ins öffentliche Netz. Ob Eisenluft in nennenswertem Umfang zur Dekarbonisierung von Stromsystemen beiträgt oder zunächst Datenzentren stabilisiert, hängt davon ab, wie schnell der Preis sinkt und wer die nächsten Verträge abschließt.

Im Vergleich: Pumpspeicher, Vanadium-Flow und Druckluft

Die Konkurrenz der Eisenluftbatterie besteht weniger aus Lithiumsystemen als aus anderen Langzeitspeichertechnologien. Vanadiumdurchflussbatterien können Strom vier bis acht Stunden lang speichern und gelten als modular skalierbar. Das derzeit größte Projekt dieser Art, die Anlage von Rongke Power in Dalian (China), ging 2023 mit 800 Megawattstunden in Betrieb. Für Dauerspeicherung über 100 Stunden würden solche Systeme ein Vielfaches kosten, da das Vanadium selbst ein knappes und preisvolatiles Metall ist.

Druckluftspeicher (Compressed Air Energy Storage) teilen das geografische Problem mit Pumpspeichern: Sie brauchen unterirdische Kavernen oder Bergwerke. Weltweit existieren nur zwei kommerzielle Anlagen, eine davon ist das Huntorf-Kraftwerk in Niedersachsen (1978, 290 Megawatt), das erste Druckluftspeicherkraftwerk der Welt. Mehr als vier Jahrzehnte später ist es immer noch eine Ausnahme. Eisenluft käme ohne solche geologischen Voraussetzungen aus: Die Fabrik kann überall stehen, wo Eisen geliefert werden kann.

Ob Eisen Europa erreicht, entscheidet sich bis 2028

Für Europa gibt es erste Planungen. Das europäische Unternehmen Ore Energy hat angekündigt, bis 2030 eine Produktionskapazität von 50 Gigawattstunden Jahreskapazität aufzubauen. Einen konkreten Fabrikstandort hat das Unternehmen bisher nicht benannt. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass die Dekarbonisierung des europäischen Strommarkts bis 2035 bis zu 100 Gigawatt zusätzlicher Langzeitspeicherkapazität erfordert, von denen heute ein sehr kleiner Bruchteil geplant ist.

Für Deutschland wäre die politische Weichenstellung entscheidend: Im Rahmen der Kraftwerksstrategie und des geplanten Kapazitätsmechanismus diskutiert die Bundesregierung, welche Speichertechnologien förderwürdig sind. Eisenluft ist in dieser Debatte noch nicht präsent. Form Energy hat die Serienproduktion gestartet und damit bewiesen, dass die Technologie nicht nur im Labor funktioniert. Ob daraus ein Industriestandard für Energiewendeinfrastruktur wird oder ein Nischenangebot für Technologiekonzerne bleibt, beantwortet der Markt in den nächsten zwei Jahren.