Wie der Werkstoff Glas die Energielandschaft elektrisiert

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1 INNOVATION Wie der Werkstoff Glas die Energielandschaft elektrisiert Glas bringt die Energielandschaft in Bewegung. Mit seinen hervorragenden Materialeigenschaften bietet der Werkstoff vielversprechende Perspektiven für neue Energietechnologien. Challenge Vielerorts rotieren Windräder und Solarmodule fangen Sonnenstrahlen ein der mittlerweile globale Trend hin zu erneuerbarer Energie ist vielerorts erkennbar und weist in eine umweltfreundlichere Zukunft der Stromversorgung. Um die Kraft von Wind, Sonne und Wasser effizient zu fördern, zu transportieren, zu nutzen und zu speichern etwa auch in der Elektromobilität -, sind neue Technologien und innovative Materialien erforderlich. Der Werkstoff Glas ist in der elektrifizierten Welt meist nicht direkt sichtbar, aber unverzichtbar. Für die Energielandschaft von morgen bietet das Material ein immenses Potential. Seite 1 von 7

2 Energiewandlung Energietransport H 2 Energienutzung Energiespeicherung POWERAMIC Glaskeramiken für Hochspannungskondensatoren Glasdichtungen für Lithium-Ionen-Batterien Lichtleiter für Stromrichterstationen Separator-Glaspulver für Lithium-Ionen- Batterien H 2 Einschmelzgläser für Brennstoffzellen Ionenleitende Glaskeramiken für neuartige Batterien Seite 2 von 7

3 Glas gibt neue Impulse Die großen Herausforderungen in der Energiewirtschaft bedürfen innovativer und flexibler Lösungen. Sehen Sie hier, wie und wo Glas dabei neue Ansätze ermöglicht. People Glas ist ein Hidden Champion. Gesucht werden zum Beispiel smarte Isolierwerkstoffe, die mehr können als nur isolieren. In der momentan viel zitierten Hochspannungs- Gleichstromübertragung (HGÜ) sollten Isolatoren schwach leitfähig sein. Gläser eignen sich dafür sehr gut, sie können isolieren, lassen sich gezielt schwach leitfähig einstellen, sind temperaturbeständig und auch alterungsstabil. Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen, Technische Universität Darmstadt, über Glas in der Hochspannungstechnik Seite 3 von 7

4 Innovation Glas sorgt für Hochspannung Bei V/cm kein Durchschlag Ohne sie funktioniert kein Handy, fährt kein Zug, rollt kein Elektroauto: Kondensatoren. Wie eine Batterie speichern sie elektrische Energie. Im Gegensatz zu diesen können sie ihre gesammelte Energie jedoch innerhalb kurzer Zeit wieder abgeben. Blitzgeräte machen diese Stärke im Alltag sichtbar. Und auch in Hochspannungsanwendungen sind die Kurzzeit-Energiespeicher allgegenwärtig. Ihre Leistung hängt davon ab, wie gut die Elektroden durch das Dielektrikum isoliert sind. Je höher die Spannungsfestigkeit des Dielektrikums ist, desto höhere Energie speichert der Kondensator. Glas und Glaskeramik zeigen hier besondere Stärken: Im Hochspannungsversuch erfolgt selbst bei V/cm kein Durchschlag. Mit POWERAMIC hat SCHOTT einen neuen dielektrischen Werkstoff entwickelt. Das glaskeramische Material speichert mehr Energie auf kleinerem Raum und bei geringerem Gewicht. Damit ist es attraktiv auch für mobile Anwendungen - sei es im elektrischen Schienenverkehr oder in Elektroautos. Zudem ist POWERAMIC extrem robust und unempfindlich gegen hohe Temperaturen, die sonst schnell zur thermischen Überlastung von Bauteilen führen können. Seite 4 von 7

5 Glas isoliert und verbindet Batterien sind Kraftpakete. Aus chemischen Reaktionen in ihrem Innern gewinnen sie Elektrizität. Glas macht ihren Betrieb sicherer und effizienter. Damit leisten Spezialgläser von SCHOTT einen wichtigen Betrag zur Lebensdauer von Batterien für die Elektromobilität. Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen Sicher versiegelt mit innovativem GTAS Glas-Aluminium- Batteriedurchführungen von SCHOTT Seite 5 von 7

6 Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen müssen möglichst leicht und leistungsstark sein. Beschädigungen jedoch können diese Energie unkontrolliert entfesseln. Die Batterie kann brennen oder sogar explodieren. Eine hermetisch dichte Versiegelung reduziert diese Gefahr erheblich. Mit Sicherheit ein Fall für innovatives Glas, für Glas-Aluminium-Versiegelungen von SCHOTT. Einerseits dichten sie das Batteriegehäuse gasdicht ab. Andererseits führen sie die Stromanschlüsse aus dem Aluminiumgehäuse der Batterie heraus. Dafür muss die Versiegelung hoch-isolierend sein sowie beständig gegenüber aggressiven Substanzen. Und das jahrelang in wechselnder und rauer Umwelt. Glas mit Aluminium zu verbinden, das kann aktuell nur SCHOTT. Aluminium wird gerne dort eingesetzt, wo Gewicht eine Rolle spielt in der Luft- und Raumfahrt, aber auch in der Automobilindustrie. Claire Buckwar, SCHOTT Director Strategic Marketing and Innovation Um die Elektromobilität weiter voranzutreiben, arbeitet der Technologiekonzern entlang der gesamten Batterie-Roadmap. Neben der Optimierung der Zuverlässigkeit und Effizienz von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Akkus geht es zugleich auch um die Entwicklung neuartiger Batterietechnologien wie z.b. Lithium-Luft-Batterien. SCHOTT bietet hierfür mit Separator- Glaspulver und innovativen, ionenleitenden Glaskeramiken bereits heute interessante Lösungen. Next Glas schafft neue Möglichkeiten Seite 6 von 7

7 Glas ist ein Multitalent in der Energietechnik und überrascht mit unterschiedlichsten Eigenschaften und Funktionen. Der Werkstoff ist Schlüsselelement in zahlreichen Zukunftsanwendungen: von Hochtemperatur-Brennstoffzellen, innovativen Batterien für die Elektromobilität bis hin zu leistungsstarken Hochspannungskondensatoren für Offshore-Windräder oder Glasfaserkabeln für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung. Die Möglichkeiten dieses einzigartigen Werkstoffes sind aber noch lange nicht ausgeschöpft - und SCHOTT Forscher arbeiten bereits an neuen Ideen für elektrisierende Innovationen. Lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft nachhaltig verändern. Was ist Ihr nächster Meilenstein? Contact Claire Buckwar Director Strategic Marketing and Innovation SCHOTT Electronic Packaging Dr. Matthias Müller Director Material Development Research & Development, SCHOTT AG Downloads Links Global EV Outlook Mehr zu Glas-Aluminium-Versiegelung von Lithium-Ionen Batterien Mehr zu POWERAMIC Glaskeramiken für Hochspannungskondensatoren Mehr zu Lichtleiter für Stromrichterstationen Seite 7 von 7