Jan232024

Diese Nuklearbatterie hält 50 Jahre lang!

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Ein chinesisches Unternehmen hat angekündigt, winzige Kernbatterien in Massenproduktion herstellen zu wollen, die bis zu 50 Jahre halten können. Möglicherweise übertrifft es dabei sowohl ein britisches als auch ein amerikanisches Unternehmen, die seit mehreren Jahren versuchen, solche Batterien auf den Markt zu bringen. Was bedeutet das? Werden wir bald alle unsere Handys mit Kernenergie betreiben?

Wir neigen dazu, radioaktives Material in erster Linie als gefährlich zu betrachten, und das aus guten Gründen. Doch die Tatsache, dass es strahlt, bedeutet auch, dass es Energie abgibt. Radioaktive Materialien eignen sich daher gut als Batterien, insbesondere wenn man Material mit einer langen Halbwertszeit verwendet.

Kernbatterien könnten Tausende von Jahren halten, ohne aufgeladen werden zu müssen. Die Idee ist nicht neu, besonders nicht im medizinischen Bereich, wo Batteriewechsel ein Gesundheitsrisiko darstellen. Bereits in den 1970er Jahren wurden Herzschrittmacher mit Plutonium-betriebenen Batterien ausgestattet, von denen einige heute noch funktionieren. Neuere Geräte verwenden zwar Lithiumbatterien, die alle paar Jahre ausgetauscht werden müssen, aber Kernenergie erlebt derzeit ein Comeback als umweltfreundliche Energiequelle.

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Betavolt Ni-63 Batterie

Einige Unternehmen produzieren bereits Kernbatterien, die durch Tritium-Zerfall betrieben werden, jedoch hauptsächlich für wissenschaftliche oder medizinische Zwecke und nicht für den Verbrauchermarkt. Diese Batterien liefern sehr wenig Leistung im Bereich von Nanowatt oder Mikrowatt, während dein Telefon dagegen mindestens einige Watt benötigt. Daher sind diese Batterien kein Ersatz für die, die du bisher gewohnt bist, sondern eher für den langfristigen Betrieb mit geringer Leistung geeignet.

In den letzten Jahren haben wir mehrfach von Start-ups gehört, die größere Kernbatterien auf den Markt bringen wollen. Die britische Firma Arenite, von Forschern der Universität Bristol gegründet, plante beispielsweise kleine Kernbatterien bis 2024 mit einer Leistung von bis zu 200 Mikrowatt einzuführen. Die US-amerikanische Firma Nano Diamond Batteries behauptete vor einigen Jahren, Batterien herstellen zu können, die über 20.000 Jahre halten. Vor kurzem wurden jedoch Betrugsvorwürfe gegen sie erhoben.

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Welche Arten von Nuklearbatterien gibt es?

Welche Technologie entwickeln diese Unternehmen genau? Batterien, die durch Kernzerfall betrieben werden, gibt es in zwei verschiedenen Typen. Der erste Typ verwendet radioaktives Material, um Wärme zu erzeugen, und nutzt dann den Temperaturunterschied zwischen zwei Orten, um einen Strom zu erzeugen. Das ist als radioisotop-thermoelektrischer Generator bekannt und wurde erstmals in den 1950er und 60er Jahren von den Luftstreitkräften der USA und der ehemaligen Sowjetunion entwickelt. Obwohl diese Technologie gut verstanden ist, sind die Generatoren recht groß und ineffizient.

Aufbau einer Nuklearbatterie (NASA)

Die andere Lösung ist die Verwendung von Halbleitern, bei denen die Stromerzeugung durch Kernzerfall angetrieben wird. Die neue Batterie des chinesischen Unternehmens gehört zu dieser Kategorie, genau wie die Batterien der britischen und amerikanischen Unternehmen. Diese Arten von Batterien werden je nach Verwendung von radioaktivem Alpha-, Beta- oder Gamma-Zerfall als Alpha-voltaische, Beta-voltaische oder Gamma-Volt-Batterien bezeichnet. Die chinesische Firma verwendet Beta-Zerfall und nennt sich Betavolt. Dazu verwenden sie Nickel-63 mit einer Halbwertszeit von etwa 100 Jahren und legen es zwischen Diamant-Halbleitern mit einer PN-Verbindung.

Ihr erstes Produkt, die BV 100-Batterie, hat eine Leistung von 100 Mikrowatt und eine Spannung von 3 Volt. Sie hat ungefähr die gleiche Größe wie eine typische Knopfzellenbatterie, die Leistung ist etwas niedriger als das, was das britische Unternehmen anstrebt, aber die angegebene Spannung ist etwas höher. Die chinesische Batterie scheint also durchaus plausibel zu sein, wird aber wie andere Kernbatterien wahrscheinlich eine Nischentechnologie für Geräte mit sehr, sehr geringem Energiebedarf bleiben, die lange halten müssen.