Das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln (EWI) wurde
in die Johannes-Rau-Forschungsgemeinschaft (JRF) in einem Festakt am 1.
März 2022 in Düsseldorf aufgenommen.

Bei der feierlichen Aufnahme hielten Prof. Andreas Pinkwart, NRW-
Wirtschaftsminister, Dr. Dirk Günnewig, Staatssekretär im NRW-
Wissenschaftsministerium und Prof. Bettina Rockenbach, Prorektorin für
Forschung und Innovation an der Universität zu Köln Grußworte:

Minister Prof. Pinkwart: „Das EWI hat sich eine hervorragende Reputation
erarbeitet. Ein Beispiel ist die DENA-Studie im vergangenen Jahr, mit der
ein wesentlicher Beitrag zur Zukunft der Energieversorgung in Deutschland
und darüber hinaus geleistet wurde. Für die politische Argumentation ist
es wichtig, sich auf solche verlässliche und national wie international
beachtete Studien beziehen zu können. Ich freue mich sehr darüber, dass
das EWI der JRF beigetreten ist und innerhalb der Forschungsgemeinschaft
gestärkt wird. Ich wünsche dem EWI und der JRF viel Erfolg bei der
Zusammenarbeit.“

Staatssekretär Dr. Dirk Günnewig: „Mit der Aufnahme des EWI erhält die JRF
eine passgenaue Verstärkung. Gemeinsam wird nun an wichtigen
Zukunftsthemen wie der Energiewende geforscht und praxisnahe Lösungen
erarbeitet, wie der rasante Wandel erfolgreich gestaltet werden kann. Das
EWI kann zufrieden und stolz sein, aufgenommen zu werden in eine
leistungsstarke Forschungsgemeinschaft. Es ist eine Auszeichnung für
bereits Erreichtes, aber auch als Auftrag zu verstehen, dieser
Gemeinschaft gerecht zu werden. In den acht Jahren, seit die Johannes-Rau-
Forschungsgemeinschaft gegründet wurde, hat sie sich in der nordrhein-
westfälischen Wissenschaft etabliert, aber auch darüber hinaus.“

Prorektorin Prof. Rockenbach: „Das EWI hat seither sowohl den
technologischen Wandel in der Energiepolitik als auch die geopolitischen
und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen im Fokus. Dies ist vor dem
Hintergrund des Russland-Ukraine-Konflikts besonders aktuell und wichtig.
Die Aufnahme des EWI als An-Institut der Universität zu Köln in die JRF
ist von hoher strategischer Bedeutung und markiert einen Höhepunkt der
strukturellen Entwicklung des EWI. Ich möchte allen Beteiligten ganz
herzlich zu diesem Erfolg gratulieren.“

Der Akt der Aufnahme erfolgte durch das symbolische Überreichen einer
Mitglieds-Plakette durch den Vorstand an die Institutsleitung des EWI.

Prof. Bathen, Vorstandsvorsitzender der JRF: „Die JRF ist hoch erfreut
über die erstmalige Aufnahme eines neues Mitglieds seit ihrer Gründung
2014. Das EWI hat im Aufnahme- und Evaluierungsprozess bewiesen, dass es
ein hochkarätiges, renommiertes, wissenschaftlich und wirtschaftlich
starkes Institut mit einem jungen, motivierten Team und einer
erstklassigen Institutsleitung ist. Wir freuen uns außerordentlich, das
EWI in die JRF-Familie aufzunehmen. Wir sind davon überzeugt, dass die
inhaltlichen Schwerpunkte des EWI perfekt zu unseren vier Leitthemen
passen, fruchtbare Kooperationen mit anderen JRF-Instituten zustande
kommen werden und unsere Gemeinschaft insgesamt bereichert wird.“

„Wir sind hoch erfreut über die Aufnahme in die JRF“, sagt EWI-Direktor
Prof. Dr. Marc Oliver Bettzüge. „Die Mitgliedschaft in der
Forschungsgemeinschaft verbindet uns mit komplementären und
leistungsfähigen Partnern, und das EWI kann zu den Schwerpunktbereichen
der JRF relevante Beiträge leisten.“ Überdies biete die Mitgliedschaft in
der JRF interessante und ergänzende Perspektiven für die Ausbildung des
wissenschaftlichen Nachwuchses am EWI.

Im Anschluss an den feierlichen Teil wurde in einem inhaltlichen Teil die
energiewirtschaftliche Situation in Deutschland im Zuge der Energiewende
in einem Tandemvortrag des EWI beleuchtet. Bei einer anschließenden
Podiumsdiskussion tauschten sich WissenschaftlerInnen der JRF-Institute
EWI, ZBT und Wuppertal Institut und des Düsseldorfer Instituts für
Energierecht über Perspektiven der Energieforschung in NRW sowie den sich
daraus ergebenden Herausforderungen und Potentialen interdisziplinärer
Forschung aus.

Der Aufnahme ging ein einjähriger Prozess voraus. Mitte Dezember votierte
eine außerordentliche Mitgliederversammlung der JRF unter Vorsitz des
Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen
einstimmig für den Beitritt des Kölner Instituts. Das EWI wird
institutionell vom nordrhein-westfälischen Wirtschaftsministerium
gefördert und ist ein An-Institut der Universität zu Köln.

Weitere Informationen zur Veranstaltung und Bildergalerie unter:
https://jrf.nrw/veranstaltung/festakt-ewi/

Zur Johannes-Rau-Forschungsgemeinschaft:

Die Johannes-Rau-Forschungsgemeinschaft ist die Forschungsgemeinschaft des
Landes NRW. Aktuell zählt sie 16 wissenschaftliche Institute mit mehr als
1.500 MitarbeiterInnen in NRW und einem Jahresumsatz von über 110
Millionen Euro. Gegründet hat sich der gemeinnützige Verein 2014 als
Dachorganisation für landesgeförderte, rechtlich selbstständige,
außeruniversitäre und gemeinnützige Forschungsinstitute. Unter dem
Leitbild „Forschung ‚Made in NRW‘ für Gesellschaft, Wirtschaft, Politik“
arbeiten die JRF-Institute fachübergreifend zusammen, betreiben eine
gemeinsame Öffentlichkeitsarbeit, fördern wissenschaftlichen Nachwuchs und
werden von externen GutachterInnen evaluiert. Neben den wissenschaftlichen
Mitgliedern ist das Land NRW ein Gründungsmitglied, vertreten durch das
Ministerium für Kultur und Wissenschaft. Weitere Informationen unter:
www.jrf.nrw

Ein unscheinbarer Stahlzylinder – rund sieben Zentimeter im Durchmesser
und zehn Zentimeter hoch – könnte der Energiewende einen dringend
benötigten Schub verleihen. Denn die Flüssigmetall-Batterie, die Dr. Juhan
Lee und sein Team am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
entwickelt haben, glänzt vor allem durch ihren einfachen und
kostengünstigen Aufbau. Die Jury des HZDR-Innovationswettbewerbs zeigte
sich zudem beeindruckt, dass sich die Batterie am Ende ihrer Lebenszeit
gut recyceln lässt. Die Preisverleihung findet am 8. März statt.

Die Idee für das innovative Batteriekonzept hatte Juhan Lee während seiner
Arbeit am Projekt SOLSTICE (Sonnenwende). Bei dem Vorhaben, das die
Europäische Union über das Forschungsprogramm Horizont 2020 mit acht
Millionen Euro fördert, wollen Wissenschaftler*innen des HZDR zusammen mit
ihren Projektpartnern neuartige Stromspeicher auf der Basis von flüssigem
Natrium und flüssigem Zink entwickeln.

„Auch wenn es sich bei dem Stromspeicher meines Kollegen Juhan Lee
strenggenommen um eine Hochtemperatur-Batterie handelt, arbeitet sie doch
bei einer angenehm niedrigen Betriebstemperatur“, sagt Dr. Tom Weier vom
Institut für Fluiddynamik des HZDR, einer der Mitinitiatoren von SOLSTICE.
„Die Arbeitstemperatur des geschmolzenen Salzes liegt bei etwa 240 Grad
Celsius.“ Für tragbare Geräte wie Smartphones oder Laptops ist sie deshalb
nicht geeignet. Und auch für Kraftfahrzeuge ist sie wegen des flüssigen
Zellinventars und der nötigen Wärmedämmung eher unpraktisch. Aber das
stört nicht, denn die Forscher*innen zielen mit ihrer Batterie ohnehin auf
ein ganz anderes Anwendungsgebiet ab.

„Das hohe Potential von Flüssigmetall-Batterien wie der unseren liegt
dort, wo große Anlagen ständig Energie speichern und wieder abrufen“,
erläutert der Materialwissenschaftler Juhan Lee. „Nämlich als
Pufferspeicher zur Stabilisierung des Energiesystems.“ Das ist besonders
deshalb wichtig, da erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind nicht
grundlastfähig sind. Das heißt, sie stehen nicht rund um die Uhr
gleichmäßig zur Verfügung. „An solche Pufferspeicher werden einige
Anforderungen gestellt“, erklärt Weier „Sie müssen günstig in der
Herstellung sein und sich einfach skalieren lassen. Beide
Herausforderungen soll unser neuer Batterietyp in Zukunft meistern.“

Membranlose Flüssigmetall-Batterie

Die Batterie besteht derzeit noch aus einem Nickelschwamm mit
eingebettetem Lithium als Anode, einem keramischen Isolator und einer
Salzmischung, die bei Betriebstemperatur flüssig ist. Zur Ableitung der
Elektronen im unteren Zellbereich dient ein Graphitfilz. Komplizierte
Membranen, die bei anderen Batteriekonzepten nötig sind, gibt es hier
nicht. Beim Entladevorgang gibt das im Nickelschwamm eingebettete Lithium
Elektronen ab und löst sich im Salz. Beim Ladevorgang läuft dieser Prozess
in umgekehrter Richtung ab, sodass der Nickelschwamm am Ende wieder mit
metallischem Lithium gefüllt ist. Im unteren Bereich der Zelle geht Iod
von der ionischen in die molekulare Form über und tauscht dabei Elektronen
mit dem Graphitfilz aus.

Der einfache Aufbau hat gleich mehrere Vorteile: Selbst für eine
Serienproduktion wären keine Hightech-Fertigungslinien erforderlich. Der
Preis der Batterie basiert also zum größten Teil auf den Kosten des
Materials – und die sind vergleichbar mit denen bewährter
Batterietechnologien. Auch am Ende ihrer Lebenszeit kommt der einfache
Aufbau zum Tragen, denn beim Recycling lässt sich die Batterie sehr leicht
in ihre einzelnen Bestandteile zerlegen.

Nachhaltigkeit durch einfaches Recycling

„Andere Batteriekonzepte basieren auf ziemlich intensiven Materialmixen
auf Nanometer-Ebene“, erklärt Weier. „Um diese beim Recycling wieder
auseinanderzubekommen, bedarf es zum einen intelligenter Lösungen, zum
anderen ist dafür aber auch viel Energie notwendig. Das ist bei unserem
Konzept anders.“ An ihrem Lebensende angekommen, wird die Batterie geladen
und abgekühlt. Das Salz verfestigt sich und das Lithium liegt als massives
Metall vor. Die einzelnen Materialien können entnommen und dem
Wirtschaftskreislauf wieder zugeführt werden. „Für uns ist das ein
hervorragendes Beispiel von Nachhaltigkeit über den gesamten
Lebenszyklus“, freut sich der Forscher.

Einfacher Aufbau, kostengünstige Produktion und nachhaltig vom ersten bis
zum letzten Ladevorgang – das alles sind Argumente, mit denen Juhan Lee
und sein Team jetzt auch beim HZDR-Innovationswettbewerb punkten konnten.
Bei diesem traten Anfang Dezember 2021 30 Wissenschaftler*innen in elf
Teams mit ihren innovativen Ideen an, die Preisverleihung findet am 8.
März statt. „Wir freuen uns sehr darüber, dass wir die Jury mit unserem
Ansatz überzeugt haben“, sagt der Materialwissenschaftler. „Denn als einer
der Gewinner erhalten wir durch das Technologiemanagement des HZDR und
Partnereinrichtungen wie dresden|exists oder die HighTech-Startbahn
wertvolle Unterstützung für die Weiterentwicklung unserer Idee bis hin zur
Marktreife.