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einestages

Technikgeschichte

Voll auf Akku

Jagd nach dem idealen Energiespeicher: Vor mehr als 200 Jahren wurde die Vorform des Akkus erfunden. Damit begann der spektakulärer Siegeszug eines Mediums, das schon bald Züge und Autos beschleunigte, die Industrialisierung befeuerte und moderne Kriege ermöglichte - nur der Erfinder geriet in Vergessenheit.

Sammlung Peter Weiss
Von
Freitag, 29.10.2010   16:19 Uhr

Für seine Verhältnisse war es ein ziemlich simpler Versuch. Diesmal jagte sich Johann Wilhelm Ritter keinen Strom durch den eigenen Körper, um die Effekte auf seine Muskelkontraktion zu erforschen. Im Dezember 1802 nahm der junge Physiker aus Jena einfach eine Glasröhre, füllte sie mit Kochsalzlösung, schloss sie an beiden Seiten mit einem Korken, durch die Golddrähte ins Innere führten. Dann schickte er Strom durch die Röhre - und staunte nicht schlecht: Ihm war soeben seine wichtigste Entdeckung gelungen.

Dabei hatte der heute völlig vergessene Forscher schon ein Jahr zuvor die UV-Strahlung entdeckt - mit gerade einmal 25 Jahren. Er verkehrte in Jena mit Geistesgrößen wie Herder, Schiller und Goethe, der ihn einen "wahren Wissenshimmel auf Erden" nannte. Und für den wortgewaltigen Schriftsteller Clemens Brentano war Ritter sogar "der einfachste, genialischste Mensch seiner Zeit". Wie einem "Moses" der Forschung gelinge es ihm, "die reine kristallklare Quelle der Weisheit" anzuzapfen.

Jetzt, im Dezember 1802, sah dieser moderne Moses Blasen im Inneren der Röhre aufsteigen - Wasserstoff am einen, Sauerstoff am anderen Ende. Das Erstaunliche: Als Ritter den Stromkreis unterbrach, dauerte diese chemische Reaktion weiter an - nur, dass Sauerstoff und Wasserstoff nun am jeweils anderen Ende der Röhre aufstiegen. Kurzerhand testete Ritter diesen Effekt mit einem modifizierten Experiment: Er stapelte dutzende Kupferplatten und mit Salzsäure getränkte Pappstücke übereinander und schickte minutenlang Strom durch den Versuchsaufbau.

Eine kleine Revolution

Das Ergebnis war eine kleine Revolution: Die Ladung wurde gehalten, konnte ihre Energie wieder abgeben - und wieder aufgeladen werden. Mit seiner "Ritterschen Ladungssäule" hatte der junge Forscher soeben die Vorform des Akkus erfunden - eine heute nahezu vergessene Entdeckung, ohne die unsere moderne Welt der Laptops und Handys nicht vorstellbar wäre.

Denn der Akku ermöglichte, ähnlich wie die kurz zuvor von Alessandro Volta erfundene Batterie, langfristig überhaupt erst das Zeitalter der Mobilität: Elektrowagen lieferten sich wahnwitzige Wettrennen. Elektrische Geräte konnten auf einmal unabhängig von Stromquellen eingesetzt werden. In riesigen Fabriken wurden die neuen Energiespeicher schon zur Jahrhundertwende in Serie gefertigt. Ohne sie wären auch die Weltkriege technisch und logistisch so nicht durchführbar gewesen. In der NS-Zeit mussten daher tausende Zwangsarbeiter und KZ-Häftlinge in großen Akkumulatorenwerken schuften, um Batterien für deutsche U-Boote und Torpedos herzustellen.

Doch unabhängig von zivilen oder militärischen Nutzen krankte die Entdeckung von Beginn an einer Schwierigkeit, die im Prinzip bis heute weiterbesteht: Die Akkus waren zu groß, sie speicherten nicht lange genug die Energie - und konnten nicht unendlich oft wieder aufgeladen werden.

Triebwagen mit drei Achsen

Physiker und Autodidakten aus aller Welt versuchten schon Ende des 19. Jahrhunderts, das Problem in den Griff zu bekommen. Und sie erzielten tatsächlich deutliche Fortschritte: 1850 entwickelte der Deutsche Wilhelm Josef Sinsteden den ersten Blei-Akku. Der französische Physiker Gaston Planté, der zuvor wissenschaftlich nur mit dem Fund eines nach ihm benannten, prähistorischen Vogels aufgefallen war, verbesserte die Speicherkapazität kurz danach durch einen spiralförmigen Aufbau der Bleiplatten. Seinen Landsmann Camille Alphonse Faure gelang es 1880 schließlich, mit einer neuartigen Beschichtung der Platten die Speicherfähigkeit nochmals zu erhöhen.

Die Verbesserungen fielen in eine Zeit, in der die Wirtschaft nach effizienten Energiespeichern gierte: Denn kurz zuvor hatte Werner von Siemens den Generator erfunden - und jetzt suchten Unternehmen händeringend nach Möglichkeiten, große Energiemengen auch speichern zu können. Batterien und Akkus befeuerten von nun an die Industrialisierung. 1887 gründete der Hagener Unternehmer Adolph Müller die erste deutsche Akkumulatoren-Fabrik, aus der später der Konzern Varta ("Vertrieb, Aufladung, Reparatur transportabler Akkumulatoren") entstand. Schnell zogen auch die deutschen Elektroriesen AEG und Siemens nach und begannen mit der Serienproduktion der Blei-Akkus.

Schon bald veränderte der neue Energieträger das Bild der Städte: Straßenbahnen konnten plötzlich auch ohne hässliche Oberleitungen auskommen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts übernahm die Preußische Staatsbahn als erstes Bahnunternehmen der Welt systematisch die modernen Akkutriebwagen, die der Aachener Maschinenbauer Gustav Wittfeld entworfen hatte. Seine Konstruktion hatte nur einen kleinen Kunstfehler: Die riesigen Bleiakkus waren auf manchen Nebenstrecken zu schwer. So mussten die Triebwagen mit einer zusätzlichen dritten Achse verstärkt werden. Bis 1914 wurden dennoch 163 solcher Akku-Triebwagen hergestellt. Langfristig erwiesen sie sich als sehr robust: Sie überlebten zwei Weltkriege und wurden bis 1962 eingesetzt.

Spektakuläre Werbung

Gleichzeitig sah es lange so aus, als würde sich das "Null-Liter-Auto" schon Jahrzehnte vor Gründung von Ökoparteien in Europa durchsetzen. Seit 1898 hatten sich der französische Graf Gaston de Chasseloup-Laubat und seine Dauerrivale, der belgische Autokonstrukteur Camille Jenatzy, ein spektakuläres Duell um das schnellste Auto der Welt geliefert - beide fuhren wohlgemerkt mit Elektrowagen, die sie in speziellen "Akkumulatoren-Depots" aufladen mussten.

Die Rekorde purzelten in immer kürzeren Abständen. Der Graf legte mit 62, dann mit 92 Stundenkilometer vor. Doch am Ende schlug ihn der Mann mit dem größeren Ausdauer: Jenatzy hatte sein Auto bedeutungsvoll "La Jamais Contente" getauft - die niemals Zufriedene. Und er gab tatsächlich nicht auf, bis er seinen Erzrivalen schlug und als erster Mensch auf mehr als 100 Stundenkilometer beschleunigte.

Eine bessere Werbung hätte es für die neue Energietechnik eigentlich nicht geben können. Doch nach wie vor waren die Batterien zu groß und lieferten nur sehr kurz Energie: Die frühen Elektrowagen waren Sprinter, keine Langstreckenläufer. So konnten sie sich langfristig nicht gegen die Benziner durchsetzen, auch wenn deren Gestank und Geknatter die Menschen damals ziemlich abschreckte. Wenn es nur gelänge, dem Elektromobil genügend Kraft und Ausdauer einzuhauchen, schrieb ein französischer Autojournalist leicht resigniert, so müsste jeder Benziner "neben einem so eleganten Gefährt" richtig "barbarisch" wirken.

Doch genau das ist bis heute nicht richtig gelungen: Der Erfolg des Elektroautos hängt immer noch von ihrem Herzstück, dem Akku, ab. Und noch immer haben Elektromobile eine kleinere Reichweite als konventionelle Autos - und ihre Akkus eine deutlich geringere Energiedichte als Benzin.

Tod eines besessenen Forschers

Dabei hat sich die Technik seit der Einführung der Bleiakkumulatoren radikal verbessert. Unabhängig voneinander erfanden Glühbirnen-Pionier Thomas Alva Edison und der Schwede Waldemar Jungner die Nickel-Cadium-Akku. Sie verdoppelten damit etwa die Leistungsfähigkeit - wenn auch auf Kosten der Umwelt: Cadium ist hochgiftig. Die modernen Lithium-Ionen-Zellen sind zwar schonender und sogar noch einmal leistungsstärker, doch Lithium ist ein begrenzter Rohstoff. Trotz millionenfach verkauften Akkugeräten gibt es also bis heute keine befriedigende Lösung für den alten Traum nach dem idealen Energiespeicher.

Und Johann Wilhelm Ritter, der vor gut 200 Jahren den Stein erst ins Rollen brachte? Er sollte den Siegeszug des Akkus nicht mehr erleben: Schon sieben Jahre nach seiner Entdeckung starb er im Alter von nur 33 Jahren - von den Zeitgenossen bewundert, aber chronisch verarmt und verschuldet. Seinen jungen Körper hatte sich der unermüdliche Forscher, der in seiner kurzen Laufbahn 5500 Seiten niederschrieb, mit seinen Selbstexperimenten mit Strom systematisch zerstört.

Dabei war ausgerechnet sein wichtigster Versuch ziemlich ungefährlich gewesen.

insgesamt 9 Beiträge
Armin Turzer 31.10.2010
1.
Das Akku-Problem ist möglicherweise jetzt gelöst. Den Amerikanern ist es gelungen, in einem eigentlich ebenfalls simplen Versuch - durch geschicktes Anordnen von Drähten in wenigen Nano-Metern Größe - den Akku- Effekt [...]
Das Akku-Problem ist möglicherweise jetzt gelöst. Den Amerikanern ist es gelungen, in einem eigentlich ebenfalls simplen Versuch - durch geschicktes Anordnen von Drähten in wenigen Nano-Metern Größe - den Akku- Effekt darzustellen. Diese Entdeckung wird in kurzer Zeit unsere gesamte Wirtschaft auf den Kopf stellen. Wenn die deutschen "Wissenschaftler" nicht ständig schlafen würden, hätten auch wir diese an sich ein- fache Erfindung machen können!
Tim Schaefer 31.10.2010
2.
Der Bericht in einestages von Christoph Gunkel ist im Kontext mit heutigen intensiven Bemuehungen um neue Energeispeichertechnik "Made in Germany" hochaktuell. Die Anmerkung sei gestattet, dass insoweit einestages aber [...]
Der Bericht in einestages von Christoph Gunkel ist im Kontext mit heutigen intensiven Bemuehungen um neue Energeispeichertechnik "Made in Germany" hochaktuell. Die Anmerkung sei gestattet, dass insoweit einestages aber bereits Realitaet ist, modernste Energiespeichertechnologie wie Lithium-Ionen Batterien koennen mit vorzueglichen Eigenschaften in Deutschland produziert werden. Sie sind sekundaer, werden aber kuenftig primaere Voraussetzung fuer ganz neue Produkte und Maerkte insbesondere am Standort Deutschland sein. Industrie- und Forschung sowie die Politik haben in den naechsten 2-5 Jahren die einmalige Chance, hier das Fundament fuer eine fuehrende Rolle dieser Technologien fuer die globale Gesellschaft weiterfuehrend zu sichern.
Marian-Luczia Krancman 31.10.2010
3.
Zitat: "Er stapelte dutzende Kupferplatten und mit Salzsäure getränkte Pappstücke übereinander und schickte minutenlang Wechselstrom durch den Versuchsaufbau." 1802 Wechselstrom????? Wechselstrom SPEICHERN????? [...]
Zitat: "Er stapelte dutzende Kupferplatten und mit Salzsäure getränkte Pappstücke übereinander und schickte minutenlang Wechselstrom durch den Versuchsaufbau." 1802 Wechselstrom????? Wechselstrom SPEICHERN????? DAS wäre was ganz Neues!
Detlev Gross 31.10.2010
4.
"...und schickte minutenlang Wechselstrom durch den Versuchsaufbau. " Mit Wechselstrom läßt sich kein Akkumulator laden. Zudem wurden meines Wissens nach die Grundlagen zum Wechselstrom erst etwas später durch [...]
"...und schickte minutenlang Wechselstrom durch den Versuchsaufbau. " Mit Wechselstrom läßt sich kein Akkumulator laden. Zudem wurden meines Wissens nach die Grundlagen zum Wechselstrom erst etwas später durch Faraday beschrieben. Das elektro-dynamische Prinzip zur Erzeugung des Wechselstroms datiert aus der zweiten Hälfte des 19ten Jahrhunderts.
redaktion einestages 01.11.2010
5.
Liebe Frau Krancman, lieber Herr Gross, vielen Dank für die beiden Hinweise - Sie haben natürlich Recht. Der Fehler wurde korrigiert. Mit besten Grüßen, Christoph Gunkel
Liebe Frau Krancman, lieber Herr Gross, vielen Dank für die beiden Hinweise - Sie haben natürlich Recht. Der Fehler wurde korrigiert. Mit besten Grüßen, Christoph Gunkel

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