Geladen – der Batteriepodcast

Fernwärme wird immer in einem Atemzug mit Wärmepumpen genannt, wenn es um die Wärmewende geht. Unser Gast, Prof. Volker Quaschning, zweifelt an dem Potenzial der Fernwärme für die Wärmewende und erklärt, warum die #Fernwärme im Moment noch so klimaschädlich ist und mit welchen Energieträgern sie in Zukunft grün gemacht werden kann.

Seit Robert Habecks #Heizungsgesetz bzw. Gebäudeenergiegesetz ist der Absatz von #Gasheizungen sogar noch gestiegen und #Ölheizungen wurden auch weiterhin eingebaut. Gleichzeitig ist der Markt für #Wärmepumpen nicht mehr so gewachsen, wie prognostiziert und für die Wärmewende auch unabdingbar. Prof. Quaschning versucht dieses Phänomen zu erklären. Vor allem vor dem Hintergrund eines stark steigenden CO2-Preises und damit deutlich steigender #Gaspreise in den nächsten Jahren und der Vorgabe ab 2029 Anteile erneuerbarer Energie in Gasheizungen und Ölheizungen einzusetzen.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Volker Quaschning: Das ist eine gute Frage Podcast: https://dasisteinegutefrage.de/

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Die "All-Solid-State"-Batterie (ASSB) - sie elektrisiert bis heute die Batterie-Branche! Noch vor wenigen Jahren waren sich Industrie und Forschung einig: Die Entwicklung der Festkörperbatterie (ASSB) steht GANZ kurz vor Vollendung! Doch bis heute (Stand: Oktober 2024) hat weltweit noch kein einziges Unternehmen eine echte Massenproduktion "voller Festkörperbatterien" realisiert.

Hand auf's Herz: Haben Batterieforscher einfach zu früh viel zu viel versprochen? Wo liegt eigentlich das Problem bei ASSB? Wenn es schon "halbe Festkörperbatterien" ("Semi/Almost Solid-State"-Batterien) gibt - was verspricht man sich dann noch von der "All-Solid-State"-Batterie?

Laufende Ankündigungen gab es genug…

(a) Sulfide: #CATL, #LGES, #Panasonic, #Samsung, #SolidPower (#BMW), #SVOLT, #Toyota

(b) Oxide: #ProLogium (#Mercedes), #QuantumScape (#Volkswagen), #TalentNewEnergy

(c) Polymer: #WeLion New Energy, #Sakuu Batteries, LG ES, #BlueSolutions (#Bolloré), Hydro Quebeck, SES

(d) Sonstige: #BYD, #EVE, #Farasis, #GAC Group, #Gotion, #Honda, #Nissan, #StoreDot, #Schaeffler

Kann es sein, dass wir jahrelang einfach in die falsche Richtung geschaut haben? Während Toyota und CATL nun frühestens nach 2030 Feststoff-Batterien massenhaft produzieren wollen, treten neue Batterie-Player aufs Parkett: "Yoshino Power" und "TDK Corporation".

Wir fragen Podcastgast Prof. Jennifer Rupp (TUM/Qkera), was sie von den Schlagzeilen rund um "Yoshino Power" und "TDK Corporation" hält. Beide Unternehmen geben an, Durchbrüche rund um ASSB errungen zu haben. Am Ende des Podcasts stellt Rupp ihre Startup-Idee (Qkera) für Festkörperbatterien vor.

Berichtigung zu "Yoshino Power": Die erste portable Power-Station als Festkörperbatterie scheint sich als Falschmeldung oder gar Betrug zu entpuppen. Danke an die aufmerksamen Hörer Michael Rieken und Dominic Seibert.

"IS Yoshino Solid State Battery Or ? Tear Down!" von "JOHNNY'S WEEKENDS-Power Your World!" https://www.youtube.com/watch?v=GTbJVahtCR8

"Festkörperbatterien sind WIRKLICH da - oder doch nicht?" von "Undecided with Matt Ferrell": https://www.youtube.com/watch?v=LsZfjF9SObo

TDK successfully developed a material for solid-state batteries: https://www.tdk.com/en/news_center/press/20240617_01.html

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Die Idee hinter "HVO100" ist denkbar genial wie einfach: Solange sich die Elektromobilität noch nicht überall durchgesetzt hat, könnte man doch anstatt des Verbrenner-Antriebs einfach den fossilen Kraftstoff neu erfinden und nachhaltig erzeugen. So müssten evtl. langfristig generell weniger neue Fahrzeuge neu gebaut werden.

In jeden Fall soll der als "Klimadiesel" bezeichnete grüne Kraftstoff HVO100 eine (schon heute zugängliche) Übergangslösung hin zur Elektromobilität bieten. Laut neuesten Zahlen von "Mobil in Deutschland e.V." ("HVO100 Diesel goes Germany") bieten derzeit ca. 130 deutsche Tankstellen den Kraftstoff HVO100 an. Die ersten Tankstellen verkaufen den Kraftstoff als "nachhaltige Alternative zu fossilem Diesel", der lediglich aus erneuerbaren Rohstoffen wie Abfällen und Reststoffen besteht.

Die heutigen Podcastgäste, Prof. Michael Sterner (OTH Regensburg) und Dr. Andreas Menne (Fraunhofer UMSICHT) erklären Ihre Sicht auf die Dinge und beantworten folgende Fragen:

(1) Bei welchen Fahrzeugen sollte HVO100 zur Anwendung kommen? (2) Ist HVO100 wirklich zu 100% erneuerbar - so wie der Name suggeriert? (3) Wie wird HVO100 hergestellt? (4) Wie wird sich der Preis des Kraftstoffs entwickeln? Wovon hängt dieser ab? (5) HVO100-Skandal: Was hat es mit der Palmöl-Beimischung in China auf sich? (6) Wieviel Skalierungspotenzial steckt in HVO100? Wie viel Tonnen könnten eines Tages in Deutschland produziert werden?

Viele Bilder stammen von der "Sendung mit der Maus": Kraftstoff aus Frittenfett (WDR). https://kinder.wdr.de/tv/die-sendung-mit-der-maus/av/sachgeschichte-kraftstoff-aus-frittenfett-teil-1-100.html

Die Deutsche Bahn setzt vereinzelt auf HVO100: https://www.dbenergie.de/dbenergie-de/Wie-aus-Frittenfett-der-Biokraftstoff-HVO-hergestellt-wird-12888606

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Der europäische Emissionshandel (ETS) ist ein Eckpfeiler der EU zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen. Nun ist es so, dass es bereits um das Jahr 2039 keine neuen CO2-Zertifikate mehr geben wird. Dr. Vicki Duscha vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI erklärt uns, ob die Industrie und der Energiesektor bis dahin nahezu null CO2-Emissionen erreichen müssen. Ob z.B. ein Stahlwerk den Stahl nicht mehr mit Kohle oder Erdgas herstellen darf oder Gaskraftwerke nicht mehr betrieben werden dürfen. Der Emissionshandel funktioniert nach dem Prinzip „Cap and Trade“. Das bedeutet, dass CO2-Zertifikate wie eine Ware oder ein Produkt behandelt werden, das im Emissionshandel gehandelt werden kann. Zu den handelnden Unternehmen gehören stationäre Anlagen wie Kraftwerke, Industrieanlagen und andere große Energieverbraucher. Die CO2-Gesamtmenge, die von diesen Unternehmen ausgestoßen werden darf, unterliegt einer Obergrenze, die von der EU festgelegt wird. Die EU entscheidet auch, wie stark und wie schnell die Gesamtemissionen sinken sollen. Die Obergrenze wird jedes Jahr nach unten korrigiert, um dieses Emissionsreduktionsziel zu erreichen. Unternehmen, die unter das EU-Emissionshandelssystem fallen, müssen Co2-Zertifikate erwerben. Sie können diese auf dem Zertifikatemarkt oder über die EU-ETS-Auktionen erwerben. Einige der Unternehmen erhalten eine bestimmte Menge an Zertifikaten kostenlos. Jedes Jahr müssen die Unternehmen, die unter das EU-Emissionshandelssystem fallen, genügend Zertifikate aus ihren Konten abgeben, um ihre Treibhausgasemissionen auszugleichen. Wie bei einer Rechnung, die mit Geld bezahlt wird, verbuchen diese Unternehmen ihre Emissionen also mit Zertifikaten.

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Ein Akku gilt als tiefentladen, wenn seine Restspannung unter ein bestimmtes Level, die sog. "Entladeschlussspannung" absinkt. Diese Spannung ist bei unterschiedlichen Zellchemien (NMC, LFP, LTO) sehr individuell ausgeprägt. Lithium-Polymer-Akkus (3,3V) bzw. NMC-Zellen (2,5 bis 3,0 V) gelten vergleichsweise als besonders anfällig für interne Strukturschäden, die bei Tiefentladung alle Zellkomponenten von der Anode bis zur Kathode betreffen.

Während die berühmten NMC-Zellen bei Tiefentladung schnell irreversible Schädigung und zu Kapazitätsverlust aufweisen, gelten LFP-Zellen (2,0V) als relativ resistent gegenüber Material- und Zellschäden, die bei Tiefentladung auftreten können.

Eine Studie über Lithium-Titanat-Batteriezellen aus dem Jahr 2022 bescheinigt auch LTO-Zellen eine besonders hohe Resistenz gegenüber Materialveränderungen bei Tiefentladungen. In der Veröffentlichung zeigten tiefentladene Zellen über einen Zeitraum von 84 Tagen erstaunlich wenig Kapazitätsverlust nach mehrfacher Tiefenentladung.

Folgende Gase sorgen für das berühmte "Aufblähen" der Pouch-Zellen: Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und vereinzelt Methan.

Die Ursachen einer Tiefentladung können vielfältig sein: Von der Batterie-Nutzung über Defekte im Batteriemanagementsystem bis hin zu extrem tiefen Temperaturen.

Im Gegensatz zu kleinen Batterien (Handy, Laptop, Powerbank) sind große, moderne Elektroautos mit ihren Batterie-Management-Systeme dafür designt, eine Tiefentladung zuverlässiger zu verhindern. Abschaltautomatiken, Schutzschalter, Ladefenster und Puffer-Notreserven sorgen dafür, dass Elektroautos im Alltag praktisch nie tiefentladen.

Andreas Schmitz über die Tiefentladung von Lithium-Zellen: https://www.youtube.com/watch?v=GEJZaHSV8ww

Mechanism of the entire overdischarge process and overdischarge-induced internal short circuit in lithium-ion batteries: https://www.nature.com/articles/srep30248

"Li-Ion Battery Deep Discharge Degradation" von Petr Prochazka et.al.: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/07401.0031ecst/pdf

Jonathon R Examining the Performance of Implantable-Grade Lithium-Ion Cells after Overdischarge and Thermally Accelerated Aging (2022): https://www.mdpi.com/1996-1073/15/4/1405

Podcastfolge mit Dr. Kai-Philipp Kairies (Accure): https://geladen.podigee.io/140-battery-intelligence

Battery-Generation-Podcastfolge mit Prof. David Howey: https://batterygeneration.podigee.io/11-battery-lifespan

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Wer erstmalig ein Elektroauto kauft, beschäftigt sich zwangsläufig auch mit der erwartbaren Lebensdauer der Antriebsbatterie. Zu "Degradation von Lithium-Ionen-Batterien" kursieren im Netz (neben viel Falschinformation!) auch diverse Batterie-Nutzungstipps, die eine zu schnelle Alterung wirkungsvoll verhindern.

Die Verlängerung von Akku-Lebensdauer ist ein heißes Thema in der Materialwissenschaft: In dieser Podcast-Episode erklären die beiden Batterieforscher Prof. Arnulf Latz (DLR) und Prof. Axel Groß (Uni Ulm), welches Ladeverhalten Li-Batterien besonders schnell altern lässt - und was bei diesen schädigenden Prozessen in der Zelle genau passiert.

Akku-Nutzungstipps in Kürze: 1) Laden Sie eine Batterie nicht bei zu tiefen Temperaturen (z.B. unter 10°C) 2) Langsames Laden (z.B. AC-Laden) ist schonender als schnelles Laden (DC-Laden) 3) Lagern Sie eine Batterie bei nicht bei zu hohen Temperaturen (z.B. über 40°C) 4) Lagern Sie eine ungenutzte Batterie nicht dauerhaft bei zu hohem Ladezustand (z.B. über 90% SoC) 5) Nur für "radikale Aging-Optimizer": Zyklisieren Sie eine Batterie nur zwischen 15% und 50% Ladezustand

*Disclaimer: Eine Batterie ist ein Gebrauchsgegenstand! Diese Tipps basieren auf Forschungsergebnissen, die in der Realität nicht (immer) anwendbar sind. In jedem Fall hat das Batteriemanagementsystem einer Batterie zusätzliche Auswirkungen auf das Nutzungsverhalten eines jeden des Anwenders.

Link zum Batterie-Rechner von Stephan Klapszus: https://www.klapszus.de/li-ionen-akku-lebensdauer-rechner/

Nach den beiden Batterieforschern hängt die Akku-Lebensdauer im Wesentlichen von sechs Parametern ab: a) Ladezustand der Batterie bei Lagerung ("State of Charge", SoC) b) Gewohntes Entlade-Level ("Depth of Discharge", DoD) c) Ladegeschwindigkeit (C-Rate) d) Temperatur beim Laden & Lagerung der Batterie e) Kalendarische Alterung (Alter der Batteriezellen) f) Batterie-Zellchemie (z.B. NMC)

Über diese Parameter können Batteriemodelle eine recht valide Alterungsprognose errechnen: Typischerweise gilt eine Zelle als degradiert, sobald der Akku-"Gesundheitszustand" ("State of Health", SoH) unter 70% Restkapazität fällt. Dies ist der Referenzwert, der z.B. für eine E-Auto-Garantie herangezogen wird. Bei weniger als 160.000 km Fahrleistung bzw. 8 Jahren Nutzung stellt jede Traktionsbatterie unter 70% Restkapazität ein Garantiefall dar.

Link zum YouTube-Kanal von Stephan Klapszus: https://www.youtube.com/@StephanKlapszus/

Link zum Veröffentlichung "Towards a Physics-Based Battery Aging Prediction" von DLR-Wissenschaftlern (Lars von Kolzenberg, Jochen Stadler, et al.): https://www.researchgate.net/publication/357365639_Towards_a_Physics-Based_Battery_Aging_Prediction/

Link zur Geladen-Episode zu Heimspeichern: https://geladen.podigee.io/38-heimspeicher/

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Wie kann die Industrie klimaneutral werden? Die Entfernung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre wird dabei eine entscheidende Rolle spielen. Dr. Benedict Probst (Max-Planck-Institut für Innovation und Wettbewerb) und Marian Krüger (remove) stellen uns die verschiedenen Methoden zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre vor und ordnen sie ein.

Direct Air Capture (#DAC) Die Technologie der direkten Luftabscheidung nutzt chemische Prozesse, um CO2 direkt aus der Atmosphäre zu gewinnen. Das abgeschiedene CO2 kann dann unterirdisch in geologischen Formationen gespeichert werden. Obwohl DAC überall eingesetzt werden kann und das Potenzial hat, beträchtliche Mengen an CO2 zu entfernen, ist sie derzeit energieintensiv und teuer, was ihren Einsatz in großem Maßstab bislang einschränkt.

Carbon Capture and Storage (#CCS) Bei der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung werden CO2-Emissionen aus Industrieprozessen oder Kraftwerken abgeschieden, bevor sie in die Atmosphäre gelangen. Das abgeschiedene CO2 wird dann komprimiert und zur langfristigen Speicherung in tiefe geologische Formationen eingeleitet.

**Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) ** BECCS kombiniert die Energieerzeugung aus Biomasse mit der Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff. Biomasse, wie Pflanzen oder Holz, absorbiert während ihres Wachstums CO2. Wenn diese Biomasse zur Energiegewinnung genutzt wird, wird das dabei entstehende CO2 abgeschieden und gespeichert. BECCS erfordert aber große Mengen an Biomasse, die mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren und zu Änderungen der Landnutzung führen können.

Aufforstung und Wiederaufforstung Bei der Aufforstung werden Bäume auf Flächen gepflanzt, die seit langem nicht mehr bewaldet sind, während bei der Wiederaufforstung Bäume in Gebieten gepflanzt werden, die einst bewaldet waren, aber inzwischen gerodet wurden. Bäume nehmen CO2 auf und speichern Kohlenstoff in ihrer Biomasse. Dies ist eine der einfachsten und anerkanntesten Methoden, aber sie erfordert große Flächen und eine langfristige Bewirtschaftung, um ihre Wirksamkeit zu erhalten.

Biokohle Pflanzenkohle ist eine Form von kohlenstoffreicher Holzkohle, die durch Erhitzen von Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff hergestellt wird. Wird sie in den Boden eingebracht, kann sie die Bodenfruchtbarkeit verbessern und Kohlenstoff für Hunderte bis Tausende von Jahren binden.

Unsere Kanalempfehlung – Gewaltig nachhaltig: https://www.youtube.com/@gewaltignachhaltig

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Wir sprechen mit Prof. Benedikt Schmülling von der Bergischen Universität Wuppertal und Jakob Gemassmer vom Reiner Lemoine Institut über verschiedene Ladetrends rund um E-Autos.

Ladebordsteine für Elektroautos, wie Rheinmetall sie einsetzt, sind speziell ausgewiesene Bereiche entlang von Straßen, die mit Ladestationen für Elektroautos ausgestattet sind. Sie sollen das Aufladen von Elektroautos zugänglicher und bequemer machen, insbesondere in städtischen Gebieten. Indem sie die Ladeinfrastruktur direkt in die Parkplätze am Straßenrand integrieren, wollen Städte wie Köln die Akzeptanz von E-Autos fördern. Wäre das eine Lösung für Mieter in Städten, die direkt vor ihrer Wohnung laden wollen? Induktives Laden von #Elektroautos funktioniert, wie wir das von unseren Handys kennen, ohne physische Stecker oder Kabel. Diese Methode nutzt elektromagnetische Felder, um Energie zwischen einer Ladestation im Boden und einem an der Unterseite des Fahrzeugs installierten Empfänger zu übertragen. Wenn das Auto über der Bodenplatte geparkt wird, aktiviert sich das System, und die Energie wird durch Induktion übertragen. Es gibt auch Ansätze, um Autos während der Fahrt zu laden. Unter der Straße sind Spulen eingebaut, durch die ein Wechselstrom fließt. Es gibt ein magnetisches Wechselfeld. Aufgrund steigender Verkaufszahlen rückt der #Energieverbrauch von E-Autos weiter in den Fokus. Neben einer effizienten Fahrweise ist es für einen nachhaltigen Betrieb auch wichtig, dass die Energieverluste beim Laden so gering wie möglich sind. Der Einfluss des Lademodus (Anzahl der verwendeten Phasen, In-Cable-Control-Box oder verwendete #Wallbox, Ladestrom) auf die Ladeeffizienz ist oft unbekannt. Der größte Teil der Ladeverluste entsteht bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom über den OBC. Ist die Gleichstromladung also wesentlich effizienter?

Werden Elektroautos netzdienlich geladen, entfalten sie hohes Flexibilitätspotenzial für das Stromnetz. Bisher wird das kaum genutzt. In den Fahrzeugen sind Batterien verbaut, deren Kapazität ihren täglichen Energiebedarf meist um ein Vielfaches übersteigt. Gleichzeitig stehen sie oft länger als für das Laden notwendig ist. Eine optimale Netzintegration der Fahrzeuge kann helfen Stromnetze zu stabilisieren, Netzüberlastungen sowie -ausbaukosten zu reduzieren und Strom aus erneuerbaren Energien besser zu nutzen.

Unsere Kanal-Empfehlung - Prof. Dr. Volker Quaschning: www.youtube.com/@UCEPZNMjVXBALuPZNKNua5Hg

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Die Halbleiter-Industrie bricht wöchentlich neue Rekorde: Während das Unternehmen NVIDIA vor allem durch seinen Aktienboom und bahnbrechende KI-Durchbrüche von sich hören lässt, steht die taiwanesische TSMC-Gruppe eher aufgrund seiner geopolitischen Bedeutung im Fokus. Seit ein paar Jahren spricht die Automobilbranche von einem "Chipmangel" oder auch "Halbleiterkrise". Aber um was geht's da eigentlich genau? Ist dieser Chipmangel für deutsche Autobauer überhaupt noch aktuell?

Heutiger Gast im Geladen-Podcast ist Karl-Heinz Steinmetz (TI). Er erklärt, was Halbleiter und Computer-Chips überhaupt mit Batterien und E-Autos zu tun haben:

Halbleiter und Chips sind zentral für die Technologie von Elektroautos und bilden das Fundament aller elektronischen Systeme. Sie steuern den Elektromotor, das Energiemanagement und den Batterie-Ladevorgang, was entscheidend für die Fahrzeugleistung und Energieeffizienz ist. In der Leistungselektronik regeln Halbleiter den Stromfluss zwischen Batterie und Motor, optimieren so die Reichweite und Effizienz des Fahrzeugs.

Neben der Leistungselektronik kommen moderne Halbleiter auch in jedem Batterie-Management-System (BMS) von Elektroautos vor. Das BMS im Elektroauto hat zentrale Aufgaben zur Sicherstellung der Batterieleistung und Batteriesicherheit. Es überwacht kontinuierlich den Zustand der Batteriezellen, einschließlich Ladestand und Temperatur, um eine optimale Leistung und Lebensdauer zu gewährleisten. Das BMS steuert die Lade- und Entladevorgänge, verhindert Überhitzung, Tiefenentladung und Überladung und sorgt so für die Sicherheit des gesamten Systems. Zudem gleicht es Zellunterschiede aus und maximiert dadurch die Effizienz und Reichweite des Fahrzeugs.

Unsere Podcast-Empfehlung - Kemferts Klima-Podcast: https://www.mdr.de/nachrichten/podcast/kemfert-klima/index.html

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BMW hat jüngst eine Batterie-Bestellung über 2 Milliarden Euro an Northvolt storniert. Northvolt hat auch kürzlich angekündigt, seine Ausbaupläne zu überdenken. Der chinesische Batteriehersteller SVolt wird sein geplantes Werk im brandenburgischen Lauchhammer nicht bauen. Als Begründung lieferte er u.a. „die wieder aufflammenden Diskussionen über das Verbrenner-Aus in der EU“. Zerstören diese Debatte sowie die Streichung der Elektroautoförderung und sinkenden Verkaufszahlen von deutschen E-Autos die Pläne für Gigafactories in Deutschland? Dr. Christoph Neef vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) erklärt, wie es weitergeht. Ist das ein normales Aussieben oder der Anfang eines Bebens, dass wir so schnell keine in großem Maßstab produzierten Batteriezellen aus Deutschland sehen? Weitere Themen des Gesprächs sind:

• Die Batteriestrategien der deutschen OEMs, mit Fokus auf VW und BMW
• Der Fokus deutscher OEMs auf NMC-Zellen und ob es ein Fehler ist, LFP außer Acht zu lassen
• EU-Strafzölle auf chinesische Elektroautos
• Die Lieferkettenresilienz deutscher Autobauer

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Wir schreiben das Jahr 2024: Accure ist DAS deutsche Batterie-Startup! Das Geschäftsmodell: Die Aachener betreuen weltweit 5 GWh an Batterien, aus denen sie möglichst viele Daten abzapfen. Diese Daten füttern Cloud-Modelle, die dem Batteriebetreiber eine präzise Lebensdauer der Zellen vorhersagen - und bessere Ladeprofile sowie Pflege-Tipps empfehlen. Die Accure-Kunden übermitteln diese Batteriedaten in Echtzeit, damit Accure als "Feuermelder" fungieren kann: Ein Durchgehen einer Zelle ist nämlich meistens schon sehr früh hervorragend zu prognostizieren.

Aber von vorne: Accure entwickelt eine Batterie-Analysesoftware, die es Betreibern von E-Flotten und Batterieparks ermöglicht, "tiefer in die Zellen hineinzuschauen". Hardware-seitig funktioniert Accure völlig unabhängig von der Zellchemie und -format. Einzig die Daten von den Batteriemanagement-Systemen (BMS) der Module müssen per Funk nahe Echtzeit in die Cloud übertragen werden.

Die "Battery Intelligence" erkennt anhand von Anomalien in den Betriebsdaten:

• Früherkennung eines Thermal-Runaways (Durchgehen einer Zelle)
• Drohender Ausfall oder Produktionsfehler von Zellen
• BMS-Fehler
• Empfehlung: Prognosen bzgl. Lebensdauer von Zellen (optimierbares Ladeprofil, optimierbare Temperatur/Filteranlagen)

Logisch, dass Accure nun auch mit Versicherungsunternehmen zusammenarbeitet, um Batteriepark-Betreibern die korrekte Behandlung der Zellen zu zertifizieren. Die Versicherer haben ihrerseits ein Interesse daran, dass (1) mehr Brände verhindert werden können und (b) sich ein bereits eingetretener Batteriebrand per Datenanalyse auf die konkreten Ursachen zurückführen lässt.

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Die Batteriestrategie von BMW gilt als großes Vorbild für viele europäische Autobauer. In Sachen Zellchemie hat das Unternehmen schon sehr früh eigene Kompetenzen aufgebaut und beobachtet seither jegliche Zellinnovationen sehr genau. Operativ allerdings verbaut BMW aber noch hauptsächlich traditionelle NMC-Zellen (Nickel-Mangan-Kobalt), da das Luxussegment der Elektroauto-Käufer viel Reichweite und Leistung einfordert. Ob das wirklich so nachhaltig sein kann, wie alle behaupten?

Große Empfehlung für den "enPower-Podcast" - Hier abonnieren: https://www.youtube.com/@enpowerpodcast8135

Auch bei der Zellfertigung hat sich BMW - anders als andere Autobauer wie Volkswagen - bisher vornehm zurückgehalten: Die Münchener lassen Zellen lieber extern fertigen und planen keine eigenen Gigafactorys. Im Geladen-Podcast stellt sich BMW-Batterieexperte Dr. Peter Lamp deshalb der Frage, ob diese BMW-Strategie langfristig noch hält, sobald eigene Zellinnovationen in die Hände von asiatischen Lieferanten gegeben werden müssten - oder Zell-Lieferanten aus Fernost plötzlich zu Automobil-Konkurrenten mutieren.

Dr. Peter Lamp fasst die BMW-Batteriestrategie zusammen:

• Weitere Entwicklung von Silizium-Anoden
• Verwendung nickelreicher NMC-Kathoden
• Festlegung auf zwei verschiedene 46mm-Rundzellenformate
• Pack-Kosten: Baldige Kostenreduktion um 50%
• Kooperation mit Solid-Power für Festkörperbatterien
• externe Zellfertigung über Samsung, EVE, CATL, etc.

"Nachhaltiges Kobalt" von Lieferant Managem aus Marokko?

Im Nachgang zum Podcast mit Dr. Peter Lamp teilte BMW dazu folgendes mit:(1) Die BMW Group hat sich konsequent für fundierte Aufklärung eingesetzt und deshalb zwei externe Audits beauftragt. Die Durchführung erfolgte jeweils von unabhängigen, renommierten und international vertretenen Auditunternehmen. (2) Im Bereich des Sozialaudits haben sich die Vorwürfe im Wesentlichen nicht bestätigt. (3) Im Rahmen des Umweltaudits wurde festgehalten, dass die Arsenkonzentration des Leitungswassers der Oase Sidi Blal unterhalb der von der WHO vorgegebenen Grenzwerte für Trinkwasser liegt. (4) Das Audit weist teilweise hohe Arsenkonzentrationen in Abfällen und Wasserauffangsystemen auf dem Minengelände selbst sowie in der unmittelbaren Umgebung nach. (5) Neben bereits erfolgten Sofortmaßnahmen durch Managem wird gerade ein langfristiger Maßnahmenplan entwickelt, um das Abfall- und Wassermanagement weiter zu verbessern. Die Umsetzung der Maßnahmen wird von der BMW Group nachgehalten. (6) Wir setzen uns für den Ansatz „Befähigung vor Rückzug“ ein. Besteht Handlungsbedarf, erarbeitet die BMW Group zusammen mit dem Lieferanten wirksame Abhilfemaßnahmen und Lösungen, um dauerhaft die hohen Umwelt- und Sozialstandards in der Lieferkette zu gewährleisten.

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Dieser Podcast als Video (verfügbar ab 10:00 Uhr, 14.07.24): https://www.youtube.com/watch?v=eMxqawhZuDw

Seit dem 3. Juli 2024 läuft ein populäres YouTube-Video auf dem Kanal „Munro Live“ von US-Ingenieur Sandy Munro. Sandy Munro war der beim Batteriehersteller "Sakuu" zu Besuch und hat eine "Weltneuheit" angepriesen, die seitdem heiß in den Sozialen Medien heiß diskutiert wird.

Der US-Hersteller von Festkörperbatterien präsentierte eine verheißungsvolle Zelle, deren Elektroden angeblich zu 100% aus eigener 3D-Druck-Trockenbeschichtung stammen. Zusätzlich handelt es sich um "metallfreie" Laborzellen ohne Kupfer und Aluminium. Die Zelldaten lassen angeblich darauf hoffen, dass der Hersteller erfolgreich einen Prozess entwickelt hat, den das Startup nun seinen Kunden zur Verfügung stellen wird.

Und tatsächlich gibt es erste Interessenten für die 3D-gedruckten Feststoff-Akkus von Sakuu: "SK On" aus Südkorea hat ist vor wenigen Tagen eine Kooperation mit Sakuu eingegangen. Im Mittelpunkt der Vereinbarung steht die Industrialisierung der Kavian-Plattform von Sakuu zur Produktion von Elektroden im Trockenprozess. Auch Porsche arbeitet schon mit dem US-Unternehmen zusammen.

Im dieser Podcast-Episode prüfen Prof. Maximilian Fichtner (KIT) und Dr. Joachim Sann (Uni Gießen) die Aussagen und Versprechungen des Unternehmens Sakuu auf Plausibilität.

Link zum Kanal von US-Ingenieur Sandy Munro (Munro Live): https://www.youtube.com/watch?v=yZhKqpleAXM

Sakuu-Website: https://www.sakuu.com/

Geladen-Podcast zu Trockenbeschichtung: https://geladen.podigee.io/96-trockenbeschichtung

Geladen-Podcast zu Lithium-Metall-Batteriezellen: https://geladen.podigee.io/105-4-advent

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Korrektur im Introtext: ACC hat die Pläne für die Zellfertigung in Kaiserslautern nur pausiert, nicht "komplett gecancelt".

In der deutschen Batterie-Industrie herrscht große Verunsicherung: Während die erste deutsche Gigafactory von Tesla relativ geräuschlos (an)läuft, stehen andere Standorte für Zellfertigung erneut in der Diskussion: SVOLT's Batteriefabrik in Brandenburg wird nicht kommen, auch ACC legte seine Pläne für Kaiserslautern auf Eis. Und nun stellt sich offenbar auch Northvolt die Frage, inwieweit der Produktionshochlauf seiner Fabrik in Heide eingehalten werden kann.

Anlass genug, mit Schleswig-Holsteins Ministerpräsident Daniel Günther (CDU) ins Gespräch zu kommen. Im Geladen-Podcast berichtet er, ob er nun das landeseigene 136-Millionen-Euro schwere Investment in Gefahr sieht. Jetzt, wo BMW eine Großbestellung bei Northvolt gecancelt hat, das "Verbrennerverbot" wackelt, der deutsche E-Auto-Markt lahmt und auch Volkswagen über 60 Mrd. Euro in alternative Antriebe fernab von Antriebsbatterien investiert.

Dabei ist es erst knapp vier Monate her, dass Daniel Günther den Spatenstich für Northvolts Batterie-Gigafactory in Heide feierte. Zwischen Kanzler Olaf Scholz, Bundesminister Robert Habeck und Northvolt CEO Peter Carlsson zeigte er sich damals überglücklich, dass das monatelange Verhandeln nun vorbei war. Im Geladen-Podcast gibt Günther Einblicke in diejenigen Argumente, die die Schweden letztlich überzeugten, die Gigafactory in Dithmarschen bauen zu wollen. Der Ministerpräsident stellt sich der Frage, inwieweit sich Northvolt als europäischer Zellhersteller langfristig auf dem Weltmarkt behaupten wird - oder dauerhaft mit weiteren Subventionen rechnen kann.

Bis zu einer Million Batteriezellen für Elektroautos sollen künftig von Northvolt in Heide gefertigt werden. Obwohl das schwedische Unternehmen über 4,4 Milliarden Euro in den Standort investieren will, tragen auch Bund (564 Mio. EUR) und Land (136 Mio. EUR) einen erheblichen Teil der Kosten. Damit wird jeder Arbeitsplatz mit knapp 300.000 EUR subventioniert (Quelle: TAZ).

Interaktive Karte von Windkraftanlagen in Schleswig-Holstein: https://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?webmap=b2bc7b6304a84aaca5e5a268a9cece78&extent=7.8861,53.3321,11.7643,54.8161

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Die Forschung zu Kalium-Ionen-Batterien hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Kalium ist auf der Erde um ein Vielfaches häufiger vorhanden als Lithium und daher günstiger. Außerdem erzeugen Kalium-Ionen-Akkus eine höhere Spannung als ihre lithium- oder natriumbasierten Gegenspieler. Trotz ihrer geringeren Kapazität können Kalium-Energiespeichersysteme daher eine vergleichbare Energiedichte wie Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) erreichen. Dr. Fabian Jeschull vom Karlsruher Institut für Technologie zeigt welches Potenzial er in Kalium-Ionen-Batterien sieht. Kalium-Ionen-Batterien verwenden eine Graphitanode, die bereits für Lithium-Ionen-Batterien industriell hergestellt wird und eine doppelt so hohe Energiedichte aufweist wie die Anode von Natrium-Ionen-Batterien. Kalium-Ionen sind auch mobiler als Natrium-Ionen, da Kalium einen kleineren Stokes-Radius als Natrium hat, was höhere Ladegeschwindigkeiten und einen Betrieb bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.

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Quellen:

• https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/potassium-ion-battery
• https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.0c01574
• https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/acbf76
• https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/potassium-ion-battery
• https://www.oaepublish.com/articles/energymater.2023.41

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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Wir sprechen heute mit dem Startup NorcSi aus Halle (Saale). Das sachsen-anhaltinische Unternehmen entwickelt seit einigen Jahren ein eigenes Herstellungsverfahren, das die Produktion von "100%-igen" Siliziumanoden ermöglicht. Dabei wird das verwendete Graphit am Minuspol der Batteriezelle komplett durch Silizium ersetzt.

Schon lange wird in der Batteriezellforschung an siliziumhaltigem Graphit geforscht. Deshalb haben Produzenten wie StoreDot, Amprius oder ProLogium längst angekündigt, Silizium nun vermehrt in ihren Zellen zu verwenden. Und dafür gibt es gute Gründe:

• Silizium verspricht 10x mehr Kapazität als Graphit (theoretisch)
• siliziumhaltige Batterien können schneller aufladen
• Silizium ist als Rohstoff völlig unbedenklich und verfügbar
• Zellen könnten viel kostengünstiger sein

Dem gegenüber stehen große Probleme, die bisher noch kein Entwicklungsteam allumfassend lösen konnte:

• sehr starke Volumenausdehnung des Minuspols beim Auf- und Entladen
• Aufbrechen der Grenzschichten
• sehr aufwändig herstellbare und kostenintensive Silizium-Nanostruktur
• wenig Lebensdauer

Unser Podcastgast Dr. Marcel Neubert stellt einen denkbar einfachen Lösungsweg vor. Bei NorcSi wird ein spektakulär simples Verfahren angewendet: Nach der Beschichtung von Silizium auf den Kupferableiter wird das Aktivmaterial für wenige Millisekunden ultrahoch erhitzt. Dadurch entstehen erstarrte Kupfer-Dendriten innerhalb des Siliziums. Diese führen zu einer porösen Nanostruktur, die fast optimale Eigenschaften zurücklässt - und zudem eine glatte Oberfläche an der SEI-Grenzschicht gewährleistet.

Die Anode von NorcSi kann somit viel besser "atmen" als die von vergleichbaren Herstellern - sich also in Volumen ausdehnen und wieder zusammenziehen, ohne Strukturschäden zu erzeugen. NorcSi hält zu diesem Verfahren aktuell 11 Patente (ca. 70 Patentanmeldungen).

Werbung im Geladen-Podcast? Danke für all Ihre Antworten! https://soundcloud.com/user-661738088/vielen-dank-fur-all-ihre-nachrichten

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Lithium-Ionen-Batterien taugen nicht als Langzeitspeicher für Solar- und Windenergie, sie sind nur für einige Stunden wirtschaftlich. Welche Speichermöglichkeiten gibt es, wenn wir 100% Erneuerbare Energien im Netz haben? Dr. Andrea Gutierrez und Dr. Hendrik Langnickel vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geben einen Überblick über die zukünftigen Langzeitspeicher. Power-to-Gas ist aufgrund der hohen Energiedichte und vergleichsweise geringen Speicherkosten zur Langzeitspeicherung grosser Energiemengen geeignet. Stromüberschüsse können in Form von Wasserstoff gespeichert werden und je nach Anwendung in Methan, Methanol oder Ammoniak weiterverarbeitet werden. In den Wintermonaten wird der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle wieder in elektrische Energie umgewandelt. Ein weiterer Ansatz ist die Carnot Batterie. Sie puffert elektrische Energie, indem sie thermische Energie aus einer Widerstandsheizung oder einem Wärmepumpensystem speichert, wenn die Stromerzeugung höher ist als der Bedarf. Wenn der Strombedarf höher ist als die Produktion, erzeugt die Carnot-Batterie Strom aus der gespeicherten Wärmeenergie.

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Quellen: Power-to-Gas

• https://www.bdew.de/documents/6670/BDEW_Factsheet_Power-to-Gas_11_2020.pdf
• https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/NetzzugangMesswesen/NetzzugangGas_KOV/PowerToGas/start.html
• https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/power-to-gas
• https://www.mdpi.com/1996-1073/14/20/6594 Carnot Battery
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X20315930
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X22017704
• https://www.dlr.de/de/aktuelles/nachrichten/2020/03/20200914_carnot-batterie-mit-dampfkraft

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Schon heute schwimmt Deutschland in einem Überfluss an elektrischem Strom! Zugegeben: Das ist bisher zwar nur in einigen wenigen Momenten der Fall. Aber an der Leipziger Strombörse häufen sich die Zeiträume, in denen Stromabnehmern sogar Geld dafür gezahlt wird, Strom zu kaufen. Diese "negativen Strompreise" könnten in Zukunft von Großspeichern genutzt werden, die nach Stromkauf auf Tageszeiten spekulieren, in denen sie den Strom wieder teurer verkaufen können.

Einer Studie zufolge könnten bis ins Jahr 2050 in Deutschland 271 GWh an Großbatterie-Kapazität entstehen, die einen volkswirtschaftliche Nutzen von etwa 12 Mrd. Euro erbringen.

Großbatterien werden laut deutschem Strommarktdesign 4 zentrale Funktionen übernehmen:

1) Als Systemdienstleiter ersetzen sie in der Primärregelleistung (PRL) anteilig Gaskraftwerke, die traditionell bei Absinken der Netzfrequenz zum Einsatz kommen. Dies erfordert Leistung zwischen 30 Sekunden und max. 5 Minuten nach Anforderung. Hierbei wird schon die Bereitschaft vergütet, um die Netzstabilität zu gewährleisten.

2) In der Sekundärregelleistung (SRL) geht es um Lieferzeiträume zwischen 5 Minuten und 15 Minuten. Die SRL ist eine weitere Reservestufe, die angefordert wird, wenn die Stromnetzfrequenz einen bestimmten Toleranzwert entweder über- oder unterschreitet. Je nach Speicherstand muss ein Batteriespeicherkraftwerk hier also Kapazität vorhalten.

3) Der Stromhandel an Spotmärkten: Durch das Nutzen von Preisunterschieden können Großspeicher mit Strompreisen spekulieren und so automatisiert handeln. Hierzu gibt es im Wesentlichen 3 Modelle: Day-Ahead-Auction (DA), die Intraday-Auction (IDA) und Intraday-Continuous (IDC).

4) Weniger CO2-Emissionen: Durch ihr Wirken glättet eine Vielzahl an Großspeicher die Strompreise und verhindert die Inbetriebnahme von Gaskraftwerken.

Unser Podcast-Gast, Hans Urban, ist freiberuflicher Berater von Ecostor, einem deutsch-norwegischen Hersteller von Großspeichern. Er rechnet vor, wie sich eine Großbatterie nicht nur für die Investoren, sondern auch für den Netzbetreiber, den Verwalter - und nicht zuletzt für uns alle - lohnt.

Studie: https://www.frontier-economics.com/media/jmxlrpul/frontier-economics_wert-von-bess-im-deutschen-stromsystem_-final-report.pdf

https://www.eco-stor.de/de

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Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Wir sind in der Hochphase des Europawahlkampfs 2024! Einige Parteien werben damit, das "Verbrennerverbot“ für CO2-neutrale Antriebe zügig nach der Wahl kippen zu wollen. Obwohl sog. E-Fuels derzeit auch nach dem Jahr 2035 erlaubt wären, suggeriert ein „Kippen“ des angeblichen Verbots, dass fossile Kraftstoffe noch deutlich länger zum Einsatz kommen sollten.

Wir fragen heute nach den Hintergründen und diskutieren, welche Auswirkungen die Europawahl 2024 auf die deutsche Automobilindustrie haben könnte. Zu Gast im Podcast: Prof. Achim Kampker (RWTH, PEM) und Dr. Philipp Rose (Strategy& PwC).

Es steht Aussage gegen Aussage: Während sich viele Wissenschaftler für ein zügiges Ende der fossilen Antriebstechnologie aussprechen, hätte ein „Ausstieg aus dem Ausstieg“ auch einige Vorteile für die Deutschen: (1) Die deutsche Automobilwirtschaft könnte mittels „alter Verbrenner-Technologie“ die Elektromobilität querfinanzieren. (2) Übergangstechnologien wie Hybridantriebe könnten einen Weg in die Elektromobilität ebnen. (3) Einige deutsche Automobilfirmen hätten u.a. mehr Zeit, um Arbeitsplätze zu sichern oder zu transformieren.

Während sich Achim Kampker und Philipp Rose betont gelassen in der erhitzten Debatte zeigen, weisen sie vor allem auf den (manchmal fehlenden) Innovations- und Sportsgeist deutscher Ingenieure hin: So seien Unterschiede zwischen „ElectricOnly“ oder „ElectricFirst“-Strategien nicht entscheidend. Viel wichtiger seien schnelle Innovationszyklen, ein positiver Spirit und die Bereitschaft, zu lernen und "etwas zu wagen". Letztlich werden sich die Elektrofahrzeuge sowieso durchsetzen, so sind sich beide einig.

Als Leiter des Aachener PEM-Lehrstuhls ist Prof. Kampker auch Mitgründer der "StreetScooter GmbH". In Aachen sei es gelungen, mit jungen Batterie-Startups eine komplette "InnovationChain" für die deutsche Batterie-Industrie aufzubauen: Von Batterie-Modellierung (Accure), über Secondlife-Unternehmen (Voltfang), Fahrzeugherstellern (StreetScooter, Next.e.GO, etc.) bis hin zum Batterie-Recycling (Cylib).

Letztlich betonen Rose und Kampker, wie wichtig die Zellproduktion für den Batteriestandort Deutschland ist: Ein Hochfahren von Einfuhrzöllen auf chinesische Elektroautos sei kontraproduktiv für die Akzeptanz der hiesigen Elektromobilität. Kleine, preiswerte E-Autos für und aus Europa wären sinnvoller.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Spätestens seitdem der Porsche Taycan 2019 auf den Markt kam, beschäftigt sich die ganze Batterie-Industrie mit der 800V-Architektur. Durch eine Verringerung der bei 400V-Packs parallel verschalteten Zellen, verspricht eine 800V-Batterie eine ganze Reihe von praktischen Vorteilen. Neben der verbesserten Ladezeit, entsteht beim Laden & Fahren erheblich weniger Wärme. Doch es gibt auch Vorteile beim Antriebsstrang selbst.

Aber von vorne: Obwohl die in 800V-Akkus verbauten Batteriezellen exakt denen eines 400V-Packs gleichen, ist der Porsche Taycan mit seiner 800V-Batterie klar im Vorteil gegenüber anderen Fahrzeugen. Die Ladegeschwindigkeit ist mit 270kW Spitzenleistung höher als bei allen anderen BEV-Serienfahrzeugen.

800V-Batterien punkten vor allem durch eine geringere Stromstärke und somit durch einen potenziell geringeren Kabeldurchmesser der Kupferleitungen. Die entstandenen Platz-, Material- und Kostenvorteile werden allerdings meist anteilig durch ein Mehr an benötigter Isolation abgeschwächt.

Für Inverter, E-Maschine und Leistungselektronik hat die 800V-Architektur immense Auswirkungen! Nahezu alle Komponenten eines 400V-Antriebsstrangs müssen neu designt werden. Und hier kommt unser Podcastgast ins Spiel!

Unser Podcastgast Dr. Otmar Scharrer erklärt, welche ZF-Innovationen sich für Elektromotor, Inverter, Elektronik, Getriebesatz bzw. integrierter Antriebswelle durchsetzen könnten. Wie immer geht es hierbei um Gewicht, Platz, Leistung & Effizienz, Kosten, Systemzuverlässigkeit, Lebensdauer & Materialeinsatz.

"Die Klimafüchse"-Podcast: https://klimafuechse.podigee.io/

Weiterführende Quelle: https://generationstrom.com/2019/04/01/800v-wofuer-man-die-doppelte-spannung-braucht/

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

🌍🔄 Batterien aus Elektroautos müssen nicht alle ins Recycling. Sie können weitergenutzt werden als Industrie- oder Quartiersspeicher. Hier fährt langsam ein Markt für Second-Life-Akkus hoch, der für die Energiewende noch sehr wichtig werden könnte. Afshin Doostdar, Gründer des Start-ups Voltfang, erklärt, dass die wiederverwendeten Batterien eine bessere Qualität und Lebensdauer aufweisen, als neue Batterien. Das und folgendes besprechen wir in diesem Podcast:

🔋 Was sind Second-Life-Batterien?

• Lernen Sie die Grundlagen von Second-Life-Batterien kennen und ihr Potenzial, den Markt der stationären Batteriespeicher zu erobern.

🚗 Vom Auto zum Stromnetz:

• Wie funktioniert die Aufbereitung alter EV-Batterien zu stationären Speichern? Welche Risiken gibt es und welche Restkapazität benötigen die alten Traktionsbatterien für eine Zweitverwendung?

🌱 Ökologische und wirtschaftliche Aspekte:

• Welches Einsparpotenzial bieten die 2nd-Life-Batterien für die Kunden? Um wieviel Jahre kann das Leben der Batterie verlängert werden?

⚡ Anwendungen:

• Wofür eignen sich die Second-Life-Batterien besonders? Quartiersspeicher speichern den PV-Strom aus mehreren Haushalten und mit Gewerbespeichern kann der Eigenverbrauch erhöht, Ladeinfrastruktur verstärkt oder teure Lastspitzen reduziert werden.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Neuer Kinderpodcast zu Klimawandel & Energiewende -> https://klimafuechse.podigee.io/ Elektrofahrräder, oft auch als E-Bikes bezeichnet, haben sich schnell zu einem Symbol für nachhaltige urbane Mobilität entwickelt und bieten eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Verkehrsmitteln. Dabei ist die entscheidende Komponente, der Akku des E-Bikes, häufiger im Zusammenhang mit Bränden in den Medien. In New York waren es letztes Jahr sogar über hundert Brände und auch einige Todesopfer. Wir gehen mit Martin Eschler von TÜV SÜD Battery Testing GmbH und Dr. Vikram Godbole von Bosch eBike Systems den Gründen für die Brände nach und diskutieren, ob E-Bike-Batterien grundsätzlich ein Sicherheitsrisiko darstellen.

Es gibt die Elektrofahrrad-Batterien in verschiedenen Formen, Größen und chemischen Zusammensetzungen, die jeweils auf ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung, Reichweite und Langlebigkeit ausgelegt sind. Lithium-Ionen-Akkus sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte, leichten Bauweise und relativ langen Lebensdauer der am häufigsten verwendete Akkutyp in E-Bikes.

Faktoren wie die Temperatur, das Nutzungsverhalten und die Ladegewohnheiten können die Lebensdauer des Batterien beeinflussen. Richtige Pflege und Wartung, wie z. B. die Lagerung des Akkus an einem kühlen, trockenen Ort und die Vermeidung von Tiefentladungen sind entscheidend.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Der koreanische "Haus- & Hof-Recycler" von Samsung hat in Ungarn eine Reihe von Negativschlagzeilen hinter sich: (1) Überschreitung von Grenzwerten krebserregender Schwermetalle in der Luft, gefolgt von (2) einer Explosion mit zwei Todesfällen in den Werkshallen sowie (3) mehreren Bränden und (4) Schwierigkeiten bei der Abgasbehandlung. Die Nachrichten zeigen exemplarisch: Ein professionelles Batterie-Recycling bedarf vor allem eins: Sichere Prozesse.

Doch damit nicht genug: Das Unternehmen möchte schon sehr bald bei Gera in Thüringen eine deutsche Niederlassung gründen. Dort formiert sich Widerstand: Eine Bürgerinitiative hat nach eigenen Angaben bereits mehr als 1.600 Einwendungen gegen das Werk gesammelt und eingereicht. Die Südkoreaner haben angekündigt, bis zum Jahr 2030 rund 74 Millionen Euro in den neuen Standort investieren und dort 100 neue Arbeitsplätze anzusiedeln.

Damit die Unfälle aus Ungarn eine Ausnahme bleiben, entstehen in Deutschland gerade eine Reihe neuer Startups für Batterierecycling, die die Rezyklierprozesse nicht nur sicherer, sondern auch schneller, nachhaltiger - und vor allem billiger denken!

Wir sprechen heute mit Till Bußmann, CTO bei Duesenfeld. Neben einem technologischen Einblick in die Pyro- und Hydrometallurgie spricht er über folgende Unternehmen, die den noch jungen Markt für Batterierecycling erobern möchten:

• Umicore
• Li-Cycle & Glencore
• BASF
• Aqua-Metals
• Redwood Materials
• Cylib & Tozero
• Duesenfeld

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Links:

https://www.mdr.de/nachrichten/thueringen/ost-thueringen/gera/batterie-recycling-sungeel-cretzschwitz-kritik-102.html

https://www.duesenfeld.com/

https://hvg.hu/gazdasag/20230614_Kigyulladt_a_batonyterenyei_akkumulatorfeldolgozo_baleset_Sungeel_Hitech

https://dailynewshungary.com/de/Schockierendes-2000-fache-des-Grenzwerts-eines-Karzinogens%2C-gemessen-in-einer-s%C3%BCdkoreanischen-Fabrik-in-Ungarn/

Dr. Lukas Lutz hat eine selbsterklärte Mission: Als Gründer von Sphere Energy möchte er mit seinem Team eine künstliche Intelligenz entwickeln, die den Fachkräftemangel in der europäischen Batterie-Industrie abmildert. Die "Talentlücke" an Batterie-Expertise kann nur geschlossen werden, indem ganz neue digital-kreative Wege gegangen werden, so Lutz. Aktuelle Zahlen vom Fraunhofer ISI und der Europäische Batterieallianz gehen von mehreren hunderttausend Arbeitsplätzen in Europa aus (EBA: 800.000 Batteriejobs), die bis 2030 entlang der gesamten Batteriewertschöpfungskette entstehen sollen - und müssen. Ob so viel Personal aber überhaupt jemals eingestellt werden wird (oder gar zur Verfügung steht…), ist mehr als fraglich!

Derzeit decken viele Unternehmen ihren Personalbedarf durch ausländische Experten - speziell in den Bereichen Elektrochemie, IT & Software, Ingenieurwesen, Mathematik und Verfahrenstechnik. Die Zahl der in Deutschland angestellten Fachkräfte liegt im Jahr 2024 laut Lutz bei gerade einmal 20.000 aktiven Batterie-Fachkräften (Deutschland).

Und genau hier setzt die Idee von Sphere Energy an: Durch eine Reihe von verschiedenen Batterie-KI-Ideen verringert das bayrische Startup sukzessive den Bedarf an Batteriefachkräften. Ob in der Batterie- oder Zellproduktion (Testing, Entwicklung), R&D, Sales oder "Battery-Newsfeed": Die künstliche Batterie-Intelligenz soll das weltweit zur Verfügung stehende Batteriewissen zusammenführen und Batterieunternehmen als Ratgeber und Analysetool zur Seite stehen. Spezifische Testing- und Entwicklungsdaten sollen so (vollautomatisiert) schneller und vor allem fehlerfreier bearbeitet werden… Doch ob das letztlich wirklich Personal ersetzt, Kosten oder Zeit einspart?

Wie ein "BatterieGPT" kann die generative KI namens "Batty" das Batteriewissen dieser Welt zusammentragen und sehr spezifisch auf Batteriefragen antworten. Versuchen Sie es selbst: Batty antwortet auf nahezu jede Ihrer Batteriefragen:

Der Chatbot "Batty - Batterybrain": https://batty.sphere-energy.eu/

Eine schöne Alternative zu "Batty" ist "#BatteryGPT" von Dharmik Patel. Hierbei handelt es sich um eine KI, die auf #OpenAI basiert: https://gptstore.ai/gpts/R03o8mzrLN-batterygpt

Hintergrund zum Thema: https://www.isi.fraunhofer.de/de/blog/2024/batterieforschung-kuerzung-foerderung-folgen-aufbau-oekosystem-europa-deutschland-fachkraefte-mangel.html

• Wie sieht das Angebot an ausgebildeten Batterieforschern aus?
• Wie groß ist der Bedarf an ausgebildeten Batterieforschern?
• Was trägt Deutschland zur europäischen Batterieforschung bei?
• Welchen Umfang und welche Notwendigkeit hat die europäische Batterieforschung und Entwicklung?

Mehr Infos: https://european-social-fund-plus.ec.europa.eu/en/news/esf-powers-skills-battery-industry

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Liebe Geladen-Podcast-Fans, vielen Dank für 129 Emails (!) und 1.000+ YouTube-Kommentare nach dem Podcast über #Radnabenmotoren mit Herrn Prof. Doppelbauer (KIT). Für uns Grund genug, dieses Thema noch einmal aufzugreifen: Werden Radnabenmotoren bald in Elektroautos zu sehen sein?

Unser Studiogast Alexander Rosen (Mitgründer von DeepDrive) entwickelt Radnabenmotoren. Die Vorteile für diese speziellen E-Maschinen liegen eigentlich auf der Hand: Durch den Wegfall eines Großteils der herkömmlichen Getriebekomponenten wird ein Mehr an Platz im E-Fahrzeug (~20%) erreicht. Dieser Platz könnte mit Batterien aufgefüllt werden. Vielleicht sogar mit günstigen, nachhaltigen Batterietypen, z.B. Natrium- oder LFP-Batterien…

Alexander Rosen rechnet vor: Die von DeepDrive entwickelten Doppelrotor-Radialfluss-Motoren sind kleiner, leichter (30-35kg) und vor allem effizienter als herkömmliche Elektromotoren heutiger Elektroautos. Darüber hinaus ermöglichen Radnabenmotoren ganz neue Fahrfunktionen wie das "Seitwärts-Einparken" oder "Auf-der-Stelle-Drehen".

Auch die Herausforderungen der "In-Wheel"-Antriebe werden im Podcast angesprochen: (1) Führen die ungefederten Massen zu einer geringeren Lebensdauer oder häufiger Reparatur/Wartung der E-Maschinen?, (2) Wie wird die Wasserkühlung der Antriebe bewerkstelligt?, (3) Wie funktioniert das wartungsfreie Bremssystem (Trommel-Bremse) in der Hinterachse?, (4) Sind die Abdichtungen gegen Staub oder Feuchtigkeit in Fahrwerksnähe ein Problem?

DeepDrive kooperiert mit Continental, um seine Motoren an Autobauer zu vertreiben.

Podcast-Episode über Radnabenmotoren mit Herrn Prof. Doppelbauer: https://geladen.podigee.io/109-elektromotor

Link zu DeepDrive: https://www.deepdrive.tech

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LFP-Batterien haben den Elektroauto-Markt aus China kommend schon ordentlich durcheinandergewirbelt. LMFP-Batterien, also Lithium-Mangan-Eisenphosphat-Batterien, sind dabei, einen ähnlichen Hype zu entfachen. Viele chinesische Zellhersteller kündigen die Massenproduktion für 2024 an. In diesem Video zeigen wir, wie sie die Vorherrschaft von LFP- und NMC-Batterien im Elektroauto-Bereich brechen könnten.

Was aber zeichnet LMFP-Batterien aus und positioniert sie als Anwärter auf die Marktdominanz? Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LFP), bei denen der Preis und die Sicherheit im Vordergrund stehen, was aber auf Kosten der Energiedichte geht, und Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien (NMC), die für ihre hohe Energiedichte, aber kürzere Lebensdauer bekannt sind, schaffen LMFP-Batterien ein harmonisches Gleichgewicht zwischen Preis, Sicherheit, Energiedichte und Langlebigkeit.

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Seit der Energiekrise 2022/23 hatten Heimspeicher Hochkonjunktur in Deutschland. PV-Besitzer wollten sich oftmals gegen hohe Strompreise mit einem häuslichen Batteriespeicher absichern. Die angefragte Zahl der Speichersysteme war zeitweise so hoch, dass weder Hersteller, noch Händler und Installateure diese Nachfrage bedienen konnten. Spätestens jetzt - im Jahre 2024 - ist das Auftragsvolumen abgearbeitet und Neuverkäufe gehen spürbar zurück. Grund dafür: Die fallenden Strompreise auf Vorkriegsniveau.

Doch noch immer sprechen einige gute Gründe dafür, dass sich Hausbesitzer neue Heimspeicher anschaffen. Die hohen Netzentgelte sowie der Wegfall der Mehrwertsteuer für Eigenstrom begünstigt nach wie vor den heimischen Speicher. Außerdem warten zukünftig hochattraktive Geschäftsmodelle auf die Heimspeicherbesitzer: Integrierte Konzepte rund um (1) dynamische Stromtarife, (2) Wallbox/Elektroautos und (3) andere Verbraucher.

Wir haben heute den Batterie-Experten Jan Figgener (Accure Battery Intelligence) zu Gast im Podcast. Figgener ist Gastwissenschaftler am Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik der RWTH Aachen, an der er die letzten drei Jahre die Abteilung Netzintegration von Batterien und Speichersystemanalyse geleitet hat.

Zusammen mit der RWTH Aachen betreibt er die Plattform "Battery Charts" (https://battery-charts.de/), die über den deutschen Batteriemarkt berichtet und von großen Teilen der Branche genutzt wird. Die die prominenteste Verwendung der Webseite ist wohl die Übernahme von Grafiken in die Speicherstrategie der Bundesregierung, zu der er Hintergrundgespräche mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geführt hat.

Neben den Heimspeichern nimmt Jan Figgener auch Batteriegroßspeicher und Gewerbespeicher unter die Lupe. Abhängig davon, ob es sich um "Behind-the-Meter"-Konzepte oder netzstützende Speicher handelt, sind Batterie-Business-Cases mit größeren Batterien auch heute schon durchaus profitabel.

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Eine bahnbrechende Zell-Innovation aus China kündigt extrem hohe Energiedichten von 720 Wh/kg an. Das Startup TalentNewEnergy wäre damit imstande, Elektroautos mit über 2.000 km Reichweite zu ermöglichen.

Doch sein wir ehrlich! Es ist nicht die erste Bekanntgabe dieser Art: Etliche Batteriehersteller haben in den letzten Jahren behauptet, "AllSolidState"-Batterien zu entwickeln oder diese sogar in Kürze verkaufen zu wollen. In die Serienproduktion hat es bisher keine dieser Zellen geschafft:

Laufende Ankündigungen:

(a) Sulfide: CATL, LGES, Panasonic, Samsung, SolidPower (BMW), SVOLT, Toyota.

(b) Oxide: ProLogium (Mercedes), QuantumScape (Volkswagen), TalentNewEnergy.

(c) Polymer: WeLion New Energy, Sakuu Batteries, LG ES, BlueSolutions. (Bolloré), Hydro Quebeck, SES.

(d) Sonstige: BYD, EVE, Farasis, GAC Group, Gotion, Honda, Nissan, StoreDot, Schaeffler.

Das chinesische Startup "Talent New Energy" produzierte bisher nur Zellen mit halbfestem Elektrolyt. Der nun vorgestellte Prototyp einer Lithium-Metall-Zelle soll eine Ladekapazität von 120Ah und eine gravimetrische Energiedichte von 720Wh/kg. Diese Zelle punktet angeblich mit folgenden Innovationen: (1) ultradünne, dichte Verbundoxid-Elektrolyte, hochkapazitive Kathoden- (anteilig Mangan) und Anodenmaterialien (Lithiummetall), (3) integriertes Gießverfahren für „effizientes Ionen- und Elektronentransportnetz“ und (4) "flexible Schichtmaterialien“.

Bisherige Rekorde von bereits bestätigten Festkörperzellen spielen allerdings in einer ganz anderen Liga.

• Lithium-Metall-Batterien: 406 Wh/kg.
• Lithium-Metall-Festkörperbatterien: 393 Wh/kg.
• Anodenfreie Festkörperbatterien: 408 Wh/kg.

Wir fragen unseren Studiogast Prof. Maximilian Fichtner deshalb, warum diese Zellinnovation gerade in Fachkreisen ein so hohes Echo hervorrief.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Quellen: https://electrek.co/2024/04/03/new-solid-state-battery-cell-claims-industry-records-1300-mile-range/

https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/talent-new-energy-batterie-zelle/

Noch knapp 3.000 Dieselloks sind auf deutschen Schienen im Einsatz. Die Bahn ist also nicht so klimafreundlich, wie sie suggeriert. Eine Elektrifizierung wäre die Lösung. Doch Oberleitungen zu bauen, ist ein langwieriger Prozess und kostet sehr viel Geld. Eine Alternative zum Dieselantrieb auf oberleitungsfreien Strecken ist der Batteriezug. Er kommt frisch aus dem Testbetrieb auf die Schiene. Jochen Steinbauer, der mit Siemens Mobility GmbH solche Züge baut und Tobias Beckers, der als Geschäftsführer der Hessischen Landesbahn solche Batteriezüge zukünftig einsetzt, berichten, wo diese Züge eingesetzt werden können und ob sie Dieselloks vollkommen verdrängen können. Der Batteriehybridzug Mireo Plus B von Siemens Mobility hat gerade im Schwarzwald seinen Fahrgastbetrieb aufgenommen. Das Besondere: Die Batterie nutzt eine ungewöhnliche Zellchemie, die eine hohe Lebensdauer und Sicherheit bietet, allerdings auf Kosten der Energiedichte.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Natrium-Ionen-Batterien hatten 2023 ihren Durchbruch. Seitdem gibt es ständig neue Erfolgsmeldungen, wie, dass die Technologie nun auch in kleinen Elektrofahrzeugen eingesetzt wird. China dominiert bisher den Markt bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien. Dieser Vorsprung ist für Europa nur schwer aufzuholen. Natrium-Ionen-Batterien könnten eine Chance für deutsche und europäische Batteriehersteller und OEMs sein, bei dieser noch relativ jungen Technologie Boden gutzumachen. Vor allem vor dem Hintergrund, dass Natrium-Ionen-Batterien kostengünstiger als Lithium-Ionen-Batterien sind und die Rohstoffsituation einfacher. Hier könnten Marktanteile gegenüber chinesischen Firmen gesichert und die Abhängigkeit von China bei Batterien und deren Rohstoffen verringert werden. Doch es gibt Anzeichen, dass auch bei Natrium-Ionen europäische Unternehmen gegenüber den chinesischen Konkurrenten das Nachsehen haben. Ist das wirklich so? Und sollte man im Moment überhaupt All-in gehen bei Natrium-Ionen? Das diskutieren wir mit Dr. Florian Degen von Fraunhofer und Sebastian Büchele vom Karlsruher Institut für Technologie und Gründer der Litona GmbH.

Litona verkauft Kathoden für Natrium-Ionen-Batterien. Kunden sind universitäre und außeruniversitäre Forschungsgruppen weltweit sowie die Industrie. Litona: https://www.litona-batteries.de/

Als Bindeglied zwischen Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft ist es das Ziel der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, eine Forschungsinfrastruktur zur ökologischen und ökonomischen Batteriezellproduktion zu errichten. Dadurch soll der Innovations- und Kommerzialisierungsprozess von Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate beschleunigt werden. Bericht der Fraunhofer FFB zu Natrium-Ionen-Batterien: https://www.ffb.fraunhofer.de/de/news/Pressemitteilungen/Umfeldbericht-Natrium-Ionen-Batterien.html

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Unser heutiger Gast ist der Präsident der Bundesnetzagentur (BNetzA) Klaus Müller. Er erklärt uns die Hintergründe der sog. "Kraftwerksstrategie", deren Eckpunkte die Bundesregierung im Februar 2024 vorstellte. Neue wasserstoff-fähige Gaskraftwerke (4*2,5GW = 10GW) sollen in Zukunft immer dann flexibel einspringen, wenn die erneuerbaren Energien den Bedarf nicht decken können. Für die Planer bei der Bundesnetzagentur ist es natürlich essentiell zu wissen, wann, wo und wie stark diese H2-Gaskraftwerke zum Einsatz kommen. Bis zum Sommer 2024 soll nun ein Kapazitätsmechanismus vorbereitet werden, der dieses Vorhaben präzisiert. Dazu führt Müller Gespräche mit Energieversorgern, EU-Schwester-Behörden und Experten aus Wissenschaft, Politik und Industrie.

Anhand des Trassenprojektes "P540" verdeutlicht Müller noch einmal die Rolle der Bundesnetzagentur in Sachen Netzausbau: Zwischen Thüringen und Bayern wird derzeit eine zusätzliche Hochspannungsleitung geplant. Die Bundesnetzagentur moderiert nun die ersten Anfänge des (noch umstrittenen) Projekts in Unterfranken.

Um die Neuregelung der Netzentgelte darzustellen, fächert unser Gast zunächst die aktuellen Komponenten des deutschen Strompreises auf. Die Netzentgelte, die zum Teil 20% des Strompreises ausmachen, werden nun bundesweit angeglichen. Mit einem "Bonus-Malus-System" soll der Anreiz für mehr Erneuerbare Energien vor Ort honoriert werden.

Am Ende des Podcasts spricht Müller über die Neuregelung des "§14a EnWG" (Energiewirtschaftsgesetz). Anhand dieser Regelung steht es jedem Besitzer einer Wärmepumpe oder eines Elektroautos frei, seinen Energieversorger damit zu beauftragen, seinen Anschlusspunkt "netzentgelt-vergünstigt" zu beliefern. Im Gegenzug wird der gelieferte Strom in Ausnahmefällen dann aber gedimmt, sodass das örtliche Niederspannungsnetz entlastet werden kann.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Vergleicht man die Zahl von Windkraftanlagen in Schleswig-Holstein (~3.600 Anlagen mit 10 GW) mit denen von Bayern (~1.200 Anlagen mit 3 GW) wird deutlich: Das südlichste Bundesland stellt sich bei der Windkraft quer! Aber ist diese Diagnose wirklich so einfach? Gibt es vielleicht gute Gründe, warum sich die Bayern lieber auf den Bau von PV-Anlagen konzentriert? Unser Studioexperte hat dazu eine klare Meinung.

Windkraft ist auch Standortpolitik. Diese Episode kreist thematisch um einen Bürgerentscheid im oberbayrischen Dorf Mehring. 40 Windkraftanlagen für das Chemiewerk Wacker (Burghausen) wurden dort abgelehnt, obwohl dies der lokalen Wirtschaft und damit vielen ortsansässigen Arbeitsplätzen zugute gekommen wäre.

Geplant waren:

• 40 Windkraftanlagen mit Gesamtleistung von 288 MW
• Windstrom für 150.000 Haushalte und Chemiewerk Wacker (Burghausen)
• Baufläche: 1/4 des Altöttinger Forsts mit 2.800 Hektar Planungsfläche

Geladen heute im Podcast: Prof. Dr. Michael Sterner von der Ostbayerischen Technische Hochschule Regensburg. Unser Gast erklärt die sehr eigene Geschichte der Windkraft in Bayern, angefangen in den 1980er Jahren. Sterner macht deutlich, dass die Zeit des russischen Erdgases, des Öls und der Kernkraft nun zu Ende geht. Viele heute noch relevanten energiepolitischen Irrwege Bayerns gehen auf Ministerpräsident Horst Seehofer (2008-2018) zurück: Unter Seehofers Regierung entstand die sog. "10H-Regelung", Stromtrassen wurden vernachlässigt sowie viele Windparks verhindert.

Prof. Sterner räumt mit generellen Mythen zur Windkraft auf: (1) Die Präsenz von Windkraft ist ein Standortvorteil und stellt Arbeitsplätze sicher. Weniger Windräder, desto teurer der Strom. (2) Im Vergleich zu anderen Todesursachen, spielen Windräder für Zug- und Greifvögel keine besonders große Rolle. (3) Schädliche Auswirkungen des sog. "Infraschalls" von Windkraftanlagen auf den menschlichen Organismus wurden nie bewiesen. (4) Der Betrieb eines Windrads lohnt sich dauerhaft für den Investor. (5) Durch mehr Windkraftanlagen werden teure, aufwändige und fossile Redispatch-Maßnahmen vermieden. (6) Windkraftprojekte können Bürger bei intensiven Bürgerdialogen motivieren, die Energiewende vor Ort umzusetzen. (7) Auch die Forstwirtschaft begrüßt Nebeneinnahmequellen durch die Windkraft.

Korrektur bzgl. Mehringer Bürgerentscheid: 75% Wahlbeteiligung - 928 Stimmen (67%) für Ja, 454 Stimmen (32%) für Nein.

Globaler Windstärkenvergleich von Windregionen: https://globalwindatlas.info/en (Danke an den User TT-M!)

*Anmerkungen der Geladen-Redaktion: Natürlich sind auch chinesische Forschende äußerst aktiv in der Grundlagenforschung zu Natrium-Ionen-Batterien. Wir können diese Aussage nicht bestätigen. Quelle: https://hiu-batteries.de/publikationen/bibliometrische-studie/

Quelle: https://www.focus.de/earth/analyse/windkraft-im-chemie-dreieck-ein-kleines-dorf-torpediert-jetzt-soeders-groesstes-energie-projekt_id_259622762.html

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Natrium-Ionen-Batterien überraschen gerade alle. Ihr größter Nachteil gegenüber der Lithium-Ionen-Batterie: die niedrigere Energiedichte. Japanische Forscher verzeichnen nun einen echten Durchbruch bei der Energiedichte. Im Fokus steht dabei die Anode aus Hartkohlenstoff. Hier ist es den Forschern gelungen, mit einem bahnbrechenden Prozess dafür zu sorgen, dass mehr Natrium-Ionen an der Anode eingelagert werden können und somit die Energiedichte gesteigert wird. Dr. Dominic Bresser vom Karlsruher Institut für Technologie ordnet die Ergebnisse im Geladen-Podcast ein und erklärt, wie die Kollegen das geschafft haben und wie nah diese Innovation einer Kommerzialisierung ist.

Die japanische Veröffentlichung zum Nachlesen: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202302647

Grundlagen der Natrium-Ionen-Batterie: https://geladen.podigee.io/76-natrium-ionen-batterien

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und #Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) hat im Dezember 2023 die Neuauflage einer Studie herausgegeben, die jetzt erneut große Wellen geschlagen hat. In der Studie wird versucht, die Ökobilanz verschiedener Antriebssysteme zu ermitteln: E-Auto (BEV) vs. Plug-in-Hybride (PHEV) vs. Verbrenner (ICE). Viele Ergebnisse widersprechen nicht nur bisherigen Studienergebnissen, sondern auch vielen Gesprächspartnern in diesem Podcast.

In diesem Podcast überprüfen deshalb Prof. Maximilian Fichtner (HIU) und Prof. Martin Wietschel (KIT) die Methodik sowie die Herangehensweise der Studie auf Plausibilität.

Link zur Studie: https://www.vdi.de/ueber-uns/presse/publikationen/details/vdi-oekobilanz-studie-zu-verschiedenen-antriebssystemen

Hier die Haupterkenntnisse der VDI-Studie:

1) Trotz des "Verbrenner-freundlichen Ansatzes" schneidet das E-Auto (24-25t CO2-Äquivalent) auf 200.000 Kilometern am klimafreundlichsten ab. Auf Platz 2 landet der Plug-in-Hybrid (25t), danach der Voll-Hybrid (32t), gefolgt vom Dieselauto (33t) und vom Benziner (37t).

2) Ein vollelektrisches Auto müsse 90.000 km fahren, bis seine Gesamtbilanz günstiger wird als die eines Autos mit Verbrennungsmotor. Bei Ökostrom seien es nur 65.000 km.

3) Der VDI berechnet bei einer steigenden Anzahl von Elektroautos pauschal einen steigenden Anteil von Kohlestrom in den Strommix ein.

4) Bei den Klimaauswirkungen der Fahrzeugakkus rechnet die VDI-Studie mit 105 Kilo CO2 pro Kilowattstunde, was in etwa dem negativsten angenommenen Wert in der Literatur entspricht. Andere Studien kommen jedoch auf Werte von bis zu 61 Kilo CO2 pro Kilowattstunde. (Zitat Elektroauto-News.net)

VDI empfiehlt weiterhin E-Fuels für Straßenverkehr

Wie die Mehrheit der Energiewissenschaftler kritisieren Fichtner und Wietschel insb. die VDI-Empfehlungen, zukünftig synthetische Kraftstoffe in Verbrennerfahrzeugen zu nutzen. Die teuren, schwer herstellbaren, aber umweltfreundlichen Kraftstoffe sollten denjenigen Branchen zugänglich gemacht werden, die keinerlei Alternativen hätten. Hier wird immer wieder die Luftfahrt, die Schifffahrt sowie die Landwirtschaft genannt.

Link zur Folge aus dem Jahre 2021: https://geladen.podigee.io/13-eautos-doch-nicht-so-umweltfreundlich

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Die Energiewende wird Gewinner und Verlierer produzieren. Die Bauernproteste gegen Streichung der Agrardiesel-Subventionen halten an, Bürgerinitiativen verhindern Windparks und laufen Sturm gegen geplante Batteriefabriken. Viele Gruppen in der Gesellschaft fühlen sich bei der Energiewende bevormundet vom Staat, was ein enormes Konfliktpotenzial birgt. Würde mehr Bürgerbeteiligung die Akzeptanz für die Energiewende nicht erhöhen? Sollte nicht mehr Verantwortung für kommunale und lokale Energiewendeprojekte in die Hand der Bürgerinnen und Bürger wandern? Und wie können die echten Härtefälle, bei denen klar ist, dass sie von den Veränderungen nicht profitieren werden, wiederum vom Staat abgefedert werden? Dr. Katja Schumacher vom Öko-Institut und Prof. Uwe Pfenning von der Universität Stuttgart diskutieren, wie die Energiewende sozialverträglich und von unten funktionieren kann.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

China fährt bei der Elektromobilität allen davon - seit Monaten wird darüber geschrieben und gesprochen und wir gehen dieser These auf den Grund. Wir schauen mit unseren Gästen Dr. Jan Richter (Batemo) und Sascha-André Voglgsang (A2MAC1) hinter die Kulissen oder besser in die E-Autos und Batterien hinein. In welchen Bereichen sind denn chinesische Autobauer wirklich besser als Mercedes, BMW und VW? Was sind realistische Reichweiten von E-Autos gegenüber den Herstellerangaben? Wo liegen die tatsächlichen Energiedichten der Batteriezellen und Batteriepacks der Autos? Welche Zellchemie wird wo eingesetzt - setzen beispielsweise neben China auch mittlerweile deutsche OEMs auf LFP-Zellen? A2MAC1 hat bereits über 200 Elektroautos analysiert und betreibt im Bereich Elektromobilität Wettbewerbsanalyse oder sogenanntes Benchmarking. Dabei wird das Fahrzeug vom Antriebsstrang bis hin zur Ebene der Einzelteile untersucht und auch Erkenntnisse zu Lieferkette, Kosten und Nachhaltigkeit zusammengetragen. Am Ende können Optimierungspotenziale und neuen Markttrends identifiziert werden. Batemo analysiert Batterien - für beliebige Zellen erstellen sie einen digitalen Zwilling, also ein Modell am Computer. Einerseits arbeiten sie mit Zellherstellern zusammen, die ihre Zellentwicklung optimieren wollen und andererseits mit Abnehmern dieser Zellen, also beispielsweise Autobauern, die die Zellen für ihre E-Autos einkaufen und vorher unabhängig getestet und analysiert bekommen wollen. So ist eine große Datenbank entstanden, die alle wichtigen Kennzahlen vieler auf dem Markt befindlicher Batteriezellen auflistet: https://www.batemo.com/de/products/batemo-cell-explorer/

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Diese Podcast-Episode beginnt mit einem Tagesschau-Beitrag vom 30. Januar 2024: "Im Dezember 2023 wurden in Deutschland 55.000 E-Autos neu zugelassen. Das sind etwa 47 Prozent weniger als im Vorjahresmonat. Benziner dagegen verkauften sich deutlich besser, mit 31 Prozent aller Neuzulassungen." Kein Wort davon also, dass es sich hierbei um einen deutschen Sondereffekt (Wegfall der Prämie) handelt.

Mit dieser (sehr undifferenzierten) Bestandsanalyse ist die Tagesschau nicht alleine: Seit vielen Wochen berichten deutsche Leitmedien über das Absatzminus von Elektroautos. Dabei verschleiern viele Artikel aber, dass sich (abseits von Europa) auch deutsche E-Autos weltweit zum Kassenschlager mausern!

Im letzten Jahr 2023 konnten deutsche Autobauer sogar im E-Auto-Land China ein deutliches Plus verzeichnen: Mit 49 Prozent mehr E-Auto-Verkäufen (2023) wuchsen die deutschen Autobauer damit doppelt so schnell wie der Gesamtmarkt. Und dieser Trend scheint sich zu beschleunigen: Im vierten Quartal schlug das Plus sogar mit 63 Prozent (also fast 3x so schnell wie der chinesische Markt) zu Buche.

Im Geladen-Podcast ist heute ein Autor eines Branchenreports zu Gast, der nun große Wellen geschlagen hat. Dr. Philipp Rose von der Unternehmensberatung "Strategy&" geht im Gespräch auf all die vermeintlichen "Showstopper" der deutschen E-Auto-Produktion ein: Warum sind die Elektroautos eigentlich noch nicht profitabel für Daimler, Volkswagen oder BMW? Was müssen die deutschen "Azubi-Autobauer" gerade noch von "Meister China" lernen?

Da die Tagesschau den Absatz chinesischer Elektroautos so stark hervorhebt, fragen wir unseren Podcastgast gezielt nach den (vermeintlichen) Erfolgsfaktoren dieser Autobauer. Logisch, dass unser Gast dabei auf asiatische Batterie-Innovationen eingeht. Kleiner Spoiler: So düster sieht's gar nicht aus für die deutsche Automobilwirtschaft!

Tagesschau vom 30.01.2024: "Düstere Prognose für 2024" https://www.tagesschau.de/wirtschaft/energie/elektromobilitaet-vda-100.html

Spiegelartikel: "Großes Plus - Deutsche Elektroautohersteller holen in China langsam auf!" https://www.spiegel.de/wirtschaft/unternehmen/e-auto-absatz-deutsche-hersteller-holen-in-china-etwas-auf-a-faa24683-6871-4963-b3ec-0eac1f4d2d59

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Elektroautos müssen nicht so häufig in die Werkstatt, da Elektromotoren deutlich weniger Verschleißteile haben und die Autos an sich weniger wartungsintensiv sind. Oder im Falle von Tesla überhaupt nicht in die Werkstatt müssen, da alles über die sogenannten Over-the-Air-Updates erledigt wird. Unser Gast im Geladen Podcast, Detlef Peter Grün, Vizepräsident des Zentralverbandes des Kraftfahrzeughandwerks, widerspricht. Auch E-Autos müssten in die Werkstatt, wenn auch die Art der Wartung eine andere sei. Recht gibt ihm der neuste TÜV Süd Report, in dem Teslas Model 3 überdurchschnittlich oft beim TÜV durchfällt, was auch daran liegen soll, dass Tesla auf feste Service-Intervalle verzichtet.

Elektroautos bedeuten für die Werkstätten Umbaumaßnahmen ihrer Räumlichkeiten und Hochvolt-Schulungen für ihr Personal. Grundsätzlich sieht Grün die Werkstätten in Deutschland für die Elektromobilität aber gerüstet. Was fehlt sind häufig die Elektroautos. Dadurch, dass der Hochlauf der E-Mobilität langsamer, als ursprünglich prognostiziert vonstatten geht, sitzen die Werkstätten auf dem Trockenen.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Elektrische Baumaschinen sind bereits Realität. Zwar sind sie den verbrennungsmotorischen Lösungen zahlenmäßig weit unterlegen, aber es gibt leistungsstarke vollelektrische Stapler, Bagger und mehr.

Damit diese emissionsfreien Elektromaschinen wettbewerbsfähig sind, müssen sie nach den gleichen Standards arbeiten wie herkömmliche Varianten mit Verbrennungsmotor. Maschinenstillstände kosten Geld, und unerwartete Ausfälle können sich unmittelbar auf die Einhaltung des Zeitplans auswirken. Eine zentrale Herausforderung stellt dabei die notwendige Batterieladung dar. Thomas Adermann und Christian Pelger von der DEUTZ AG geben einen Überblick, wie die Baustelle der Zukunft aussehen kann und wie die Ladeproblematik bewältigt werden kann.

Das Aufladen über Nacht ist zwar eine Option, reicht aber bei leistungsintensiven Maschinen wie schweren Baggern oft nicht aus. Um lange Verzögerungen bei der Arbeit zu vermeiden, ist das Schnellladen der Schlüssel. Allerdings ist es nicht immer einfach, Schnellladestationen auf Baustellen einzurichten. Wenn sie überhaupt vorhanden sind, können die Netzanschlüsse möglicherweise nicht die erforderliche Energiemenge liefern. Die Lösung besteht darin, die benötigte Energie dorthin zu bringen, wo sie gebraucht wird, wenn sie gebraucht wird.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Kalrsruher Institut für Technologie (KIT).

Es ist ein bisschen ruhiger geworden um "#Redox-Flow-#Batterien", so will man in Deutschland meinen. Gründe dafür gibt es genug: Die europäischen Stromnetze zählen weiterhin zu den stabilsten der Welt und werden länderübergreifend immer integrierter gedacht. Auch wenn wir Europäer davon nichts spüren, so sind Redox-Flow-Batterien auf anderen Kontinenten doch gefragter als jemals zuvor.

Unsere Podcastgäste Dr. László Eifert (#Accenture) und Michael Peither (#Voltstorage) berichten über die Entwicklung von Energiespeichern in der #Oberlausitz: Dort möchte der Energieversorger #LEAG eine große "Eisen-Redox-Flow-#Batterie" mit der US-Firma #ESS installieren, um in Zeiten von viel Wind und Sonne so viel Strom wie möglich zwischenzuspeichern. Geplant seien unter anderem neue Wind- und Photovoltaik-Anlagen sowie die Erzeugung von grünem Wasserstoff. Die geplante Leistung entspricht der aus mehreren Atom- oder Kohlekraftwerken.

"Das erste Batteriemodul soll etwa 50 Megawatt/500 Megawattstunden haben", erklärt Alan Greenshields, Europa-Direktor des Batterieherstellers ESS. Voll geladen könnte dieser Speicher damit etwa 200.000 Einfamilienhäuser für zehn Stunden mit Energie versorgen. Hierbei kommt es allerdings auf den spezifischen #Energiemarkt an ("Für wie lange der #Strom gespeichert werden soll"). Unsere beiden Podcastgäste erklären den Aufbau, die Funktion und vor allem die Zukunft von Eisen-Flüssigbatterien.

Unsere letzte Podcast-Episode über Redox-Flow-Batterien in 2022 mit Prof. Roth und Prof. Zeis: https://geladen.podigee.io/30-redox-flow-batterien

Schlagzeile (15.06.2023): "Energiepark mit "größtem #Batteriespeicher Deutschlands" geplant": https://www.br.de/nachrichten/wissen/energiepark-mit-groesstem-batteriespeicher-deutschlands-geplant,ThF45xU

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Jede Woche gibt es derzeit dutzende Erfolgsmeldungen über batterieelektrische sowie wasserstoffbetriebene Trucks, die meist pompös an erste Testkunden ausgeliefert werden. Im Netz werden diese News meist von ausartenden Diskussionen und Kommentaren über fundamentale Elektrochemie (Energiedichten, Wirkungsgrade und Betriebskosten) begleitet.

Die Batterie-Fans sehen die Effizienz, geringere Kosten sowie die Langlebigkeit der Batterietechnik im Vorteil. Wasserstoff-Fans hingegen berufen sich auf schnellere Tankzeiten und hohe Reichweiten erster H2-Prototypen.

Unterm Strich fahren die großen deutschen Truck-Hersteller derzeit (noch?) immer eine Doppelstrategie: Alle entwickeln sowohl Batterie- als auch Wasserstoff-Antriebe für ihre Lkw. Bei der Frage, ob flüssiger oder gasförmiger Wasserstoff gehen die Meinungen erneut auseinander. In der heutigen Podcast-Episode schauen wir auf Daimler Truck AG: Das Unternehmen entwickelt mit dem GenH2-Lkw einen ersten Flüssiggas-Truck, der besonders Kunden mit flexibler Routenplanung überzeugen soll.

Unser heutiger Gast ist Volker Hasenberg, „Manager International Hydrogen Strategy“ für Daimler Truck. Laut Hasenberg schafft der GenH2-Truck über 1.000 km Reichweite mit nur einer Tankfüllung. Dabei sind die beiden Flüssiggas-Tanks an der Stelle befestigt, wo sich heute traditionell die Dieseltanks befinden. Daimler Truck hat die Tankarchitektur nun weiterentwickelt, deren Fokus insb. auf Sicherheit, Wärmeresistenz und Vakuumisolation liegt.

Eine große Herausforderung für die H2-Trucks stellt allerdings noch das nicht vorhandene Tankstellennetz von Flüssig-Wasserstoff sowie der Preis und die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff dar. Langfristig müssten die „Total-Costs-of-Ownership“ (TCO) für den Kunden in der Anschaffung und im Betrieb lohnen. Dies, so schätzt Hasenberg, sei erst Ende der 2020er Jahre realistisch.

Podcast-Episode mit Prof. Markus Hölzle über Brennstoffzellen: https://geladen.podigee.io/12-wasserstoff

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In den heutigen Elektroautos stecken zum Teil sehr unterschiedliche Motorentypen drin. Fernab der Leistungsangabe (in kW) interessiert sich kaum ein E-Auto-Käufer für den Motor, dessen Architektur oder gar Funktionsweise. Und das hat einen guten Grund: Als Elektroauto-Fahrer sind die Unterschiede oft nur schwer auszumachen. Ob eine Synchron- (PMSM/FESM/Reluktanz) oder Asynchronmaschine (ASM) eingebaut ist, können oft nur echte Experten erkennen.

Die heutige Podcastfolge mit Prof. Martin Doppelbauer (KIT) beschäftigt sich erneut mit Arten von Elektromotoren. Die erste Episode mit Prof. Doppelbauer finden Sie hier: https://geladen.podigee.io/85-plugin-hybrid-autos

Hörerfragen für den heutigen Podcast:

1. "Was ist der Unterschied zwischen Asynchronmotoren oder Synchronmotoren?"

2)"Welcher dieser Motorentypen hat mehr Vorteile im Elektroauto?"

3)"Ist der Elektromotor komplett auserforscht?"

4)"ZF entwickelt mit dem I2SM einen fremderregten Synchronmotor ohne Magnete und seltene Erden. Wie hoch steht die Chance, dass deutsche Firmen die Elektromotoren in die Welt raus-exportieren?"

5)"Wird die 800V-Technik im Gegensatz zur 400V-Architektur mit Blick auf Elektromotoren was ändern?"

6)"Handelsblatt: Mercedes will Zulieferer ausstechen. (12.09.23)"

7)"Haben wir tatsächlich genug Kupfer, um all die E-Autos zu bauen?"

8)"Der Aptera E hat zwei Radnabenmotoren: Ist es unvorstellbar, das die Radnabenmotoren kommen?"

9)"Continental und das Start-up DeepDrive entwickeln einen sparsamen Radnabenantrieb mit integrierter Bremse. (2023)"

10)"Wird man Radnabenmotoren vielleicht in Elektrotraktoren finden? Wieso eigentlich nicht in LKW?"

11)"Reluktanzmotor: Tesla hat einen R.-Motor mit einem permanenterregtem kombiniert und damit sogar die Vorteile von asynchronen und permanenterregten Motoren vereint."

12)"Wären Axialflussmotoren ohne Permanentmagnete vorstellbar?"

13. "Das MIT und Collin Aerospace entwickeln gerade sehr leistungsstarke E-Motoren. Wie skalierbar sind Elektromotoren?"

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Vielen Dank an Geladen-Hörer Dr. Moritz Köhler (ITCP), der die thematischen Leitfragen dieser Episode lieferte: https://www.youtube.com/post/Ugkxg7opGPq49oJbAB0BSHxXa1AajElhEl2G/

Während zahlreiche Verkehrs- und Mobilitätssektoren immer mehr elektrifiziert werden, stößt die Batterietechnik mancherorts auch an klare Grenzen! Zum Beispiel in der Schifffahrt, in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Baumaschinen. Diese Podcast-Episode soll Aufschluss darüber geben, inwieweit die Landwirtschaft zu eben diesen "Problemsektoren" gehört, in denen die Batterietechnik (auch perspektivisch) nie eine Lösung bieten wird.

Roger Stirnimann (BFH) und Dr. Joachim Sobotzik (John Deere) diskutieren, inwieweit große landwirtschaftliche Maschinen überhaupt elektrifiziert werden können. Die technische Machbarkeit scheint dabei oftmals konträr zur eingeschätzten Wirtschaftlichkeit und vor allem jahrzehntelang entwickelten Abläufen auf Bauernhöfen (Fütterung, Aussaat, Ernte, Pflügen, etc.). Das Beispiel "E-Mähdrescher" zeigt eindrücklich: Ein BEV-Mähdrescher hätten ca. 18 Kubikmeter Batterien an Bord, bei gleichbleibender Energiemenge (aus derzeit Agrardiesel). Also: Perspektivisch nicht sehr realistisch!

Beide Podcastgäste sehen daher flüssige, alternative Kraftstoffe (u.a. E-Fuels) als eine naheliegende Lösung, die allerdings noch in ferner Zukunft liegt. Da alternative synthetische Kraftstoffe, HVO und Biokraftstoffe aber teurer sind als der derzeitige Agrardiesel, befindet sich die Landwirtschaft in einem echten Dilemma: CO2-neutrale Kraftstoffe sind noch nicht verfügbar und bei Marktreife höchstwahrscheinlich sehr teuer. Wenn der Agrardiesel in naher Zukunft mehr und mehr besteuert wird, dann werden zwangsläufig auch die Lebensmittelprodukte im Preis steigen.

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Mit dem schnell wachsenden Absatz von Elektroautos, stationären Speichern sowie Batterien in zahlreichen anderen Anwendungen ist in absehbarer Zeit mit einer stark steigenden Nachfrage nach dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zu rechnen. Während bisher der Großteil der Lithium-Ionen-Batterie-Recyclingkapazitäten in Ostasien, insbesondere in China, angesiedelt ist, werden derzeit auch in Europa Kapazitäten für das Recycling aufgebaut. Auffallend ist die besonders hohe Anzahl von Recyclingstandorten in Mitteleuropa. Dies ist oft auf die Nähe zu Batteriezellenherstellern oder Automobilherstellern zurückzuführen. Doch wann wird sich das Recycling lohnen? Welche Geschäftsmodelle gibt es? Dr. Julian Proless (BASF) gibt einen Überblick und erklärt was die BASF beim Recycling plant. Mit dem Batterie-Recycling könnten zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden. Einmal könnte man eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft etablieren und außerdem könnten europäische Zellhersteller und Autobauer durch die rezyklierten Batteriematerialien unabhängiger von außereuropäischen Materiallieferanten werden. Beim Recycling werden Altbatterien entladen, zerlegt und mechanisch zur sogenannten schwarzen Masse verarbeitet. Dazu gehören die aktiven Materialien Kathode und Anode, die den größten Teil der wertvollen Metalle enthalten. Danach gibt es im Wesentlichen zwei unterschiedliche Prozesse. Entweder wird die schwarze Masse mit dem (elektro-)chemischen hydrometallurgischen Verfahren oder einem pyrometallurgisch Ansatz veredelt, sodass wertvolle Materialien wie Kobalt, Nickel und Lithium zurückgewonnen werden können.

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Disclaimer: In dieser Podcast-Episode ist ausschließlich von der "Varta A.G.“ die Rede. Alle namensrechtlichen Verweise beziehen sich auf die im baden-württembergischen Ellwangen gelistete Aktiengesellschaft Varta A.G. (DE000A0TGJ55).

Vor ein paar Jahren präsentierte der Batteriebauer Varta A.G. sehr ambitionierte Pläne für die Elektromobilität: Ungleich anderer Zellhersteller kündigten die Schwaben sogar an, eine eigene "Leistungszelle" bauen zu wollen. Diese Zelle namens "V4Drive" könne in 6 Minuten von 0% auf 100% aufladen und in zahlreichen mobilen Geräten sowie Elektroautos zur Anwendung kommen.

Kurz nach Marktreife im Winter 2023 ermittelte nun die Zelldatenbank BATEMO eine Energiedichte von lediglich 141 Wh/kg (gravimetrisch) und 401 Wh/l (volumetrisch). Das ist vergleichsweise äußerst wenig, jedoch soll die Zelle laut Hersteller eh nicht als Antriebsbatterie fungieren: Vielmehr kommen die V4Drive-Zellen als sog. "Pufferbatterien" zum Einsatz, von denen besonders viel Leistung abverlangt wird. Zum Beispiel als Zusatzbatterien in Hybridautos für Rekuperations-Vorgänge. Hier hat die V4Drive-Zelle mit 7,5 kW/l tatsächlich international die Nase vorn.

Kurzum: Während die großen Zellhersteller wie CATL, BYD, LG, Samsung oder Northvolt Zellen für Traktionsbatterien von Elektroautos herstellen, geht Varta einen sehr eigenen Weg. Die Varta A.G. muss Gerätehersteller sowie Autobauer überzeugen, Zusatzbatterien in Anwendungen zu bringen. Im Podcast erwähnt Varta-AG-CTO Rainer Hald einen ersten Automotive-Kunden, der die V4Drive-Zellen in einem Hybridwagen testet, um den besonders schnellen Antritt eines E-Hybridmodells zu ermöglichen. Auch wenn die Marktnische für die V4Drive als eher klein bezeichnet wird, gibt sich der Batteriebauer stolz, mit der Leistungszelle einen ersten Fuß im Automotive-Sektor zu haben.

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Frohe Weihnachten wünscht das Geladen-Team!! Hier die ersten drei Adventsfolgen zum Nachhören:

1. Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent
2. Advent: https://geladen.podigee.io/103-advent2
3. Advent: https://geladen.podigee.io/104-advent3

• Wie setzen sich die Kosten für die Batteriezellkomponenten Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator zusammen? • Unterschiedet sich das bei NCM, LFP und Natrium-Ionen Zellchemien besonders? • Gibt es bei den verschiedenen Zellchemien signifikante Unterschiede beim Kapazitätsverlust über die Lebensdauer? • Lithium-Metall-Anoden: Was wären Vorteile und wie ist der Stand? • Flüssigmetallbatterien könnten für Großspeicher in der Energiewende eingesetzt werden. Was ist das genau und bescheinigen Sie ihnen eine große Zukunft? • Ebenfalls kein Graphit an der Anode hat die Lithium-Titanat-Batterie (kurz LTO): Sie schaffen über 10.000 Zyklen schaffen und hohe Ladeströme. Was sind die Nachteile? • Was versteht man unter Bipolarbatterien?

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Folge zum 1. Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent Folge zum 2. Advent: https://geladen.podigee.io/103-advent2

• In den USA hat das riesige Subventionspaket „Inflation Reduction Act“ Bewegung in die Entwicklung grüner Technologien gebracht. Was bedeutet der IRA konkret für die Batterieherstellung und E-Mobilität? • Hier in Deutschland ist ein regelrechter Boom ausgebrochen um private PV-Anlagen und Heimspeicher. Wie ist die Akzeptanz der Solarenergie und der privaten Nutzung in den USA? • Deutsche Autobauer sind spät und recht gemächlich in Richtung E-Mobilität umgeschwenkt. Wenn wir Tesla ausklammern, wie sieht es bei amerikanischen Herstellern aus? • Wie viele E-Autos fahren auf amerikanischen Straßen und wie gut ist das Ladenetz ausgebaut? Da gibt es doch sicher große regionale Unterschiede? • East Penn Manufacturing, SK Battery America, Clarios Advanced Solutions – das sind Namen von US-Batterieherstellern, die wahrscheinlich noch nie jemand gehört hat. Trauen Sie abgesehen von Tesla US-Herstellern perspektivisch eine ähnliche Innovationskraft zu, wie den asiatischen Produzenten? • Wie sieht es in der öffentlichen Forschung aus? Auf welche Batterietechnologien wird in den USA ein besonderer Fokus gelegt? Prof. Fichtner hat mal erzählt, dass dort viel Hoffnung in Redox-Flow-Batterien gesetzt wird?

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• Viele denken, es kann doch nicht nachhaltiger sein, meinen Verbrenner nun abzugeben und mir ein neues E-Auto zu kaufen. Ich fahre den Verbrenner besser bis zum Ende und steige dann um?

Hier die Folge zum 1. Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent

Folgen Sie Frau Dr. Wright auch auf YouTube: https://www.youtube.com/@ElectrifiedVeronika

Link zu CarbonCounter (Nachhaltigkeit von E-Autos): https://www.carboncounter.com/

• Wie sieht der Nachhaltigkeitsvergleich eines alten Verbrenner mit einem neuen BEV aus? Gibt es hier Zahlen? (Tobias Ender)

• Frau Dr. Wright, Sie haben einen Jeep Wrangler umgerüstet: Was waren die größten Herausforderungen? Nun nach Fertigstellung - würden Sie etwas in Zukunft anders machen?

• Ist eine flächendeckende Umrüstung von Verbrennern durch standardisierte Umrüstungs-Kits denkbar und wirtschaftlich/ökologisch sinnvoll? (Robert Laumen)

• Leistungselektronik: Welche Hauptaufgaben kommen dem Inverter zu?

• Wird für das Vorkonditionieren (Erwärmen) der Batterie zum Schnellladen insgesamt mehr Energie benötigt, als wenn man darauf verzichtet (und dann aber langsamer am Ladepunkt lädt)? Hebt sich dieser Effekt wieder auf? Welcher dieser Ladevorgänge ist energetisch effizienter?

• Wir haben hier jahrelang gepredigt, dass häufiges Schnellladen die Batterie stresst und ihr schadet. Eine neue Studie aus den USA bescheinigt nun den Tesla-Energiespeichern erheblich mehr Widerstandsfähigkeit als bisher gedacht. Hat sich bei Batterien und Leistungselektronik mittlerweile so viel getan, dass Schnellladen der Batterie nicht mehr schadet?

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Auftakt zu unseren Adventsfolgen! Dr. Veronika Wright (Electrified Veronika) und Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantworten Ihre und unsere besten Fragen rund um Elektroautos, Batterien und die Energiewende. Die vier Teile laufen jeweils an den Adventssonntagen.

Folgende Fragen beantworten wir im ersten Teil:

• Was halten Sie von standardisierten Batteriezell-Formaten und Packs? Das könnte große Vorteile beim Recycling und Batteriewechsel bedeuten - unterschiedliche Größen und Zellchemien für unterschiedliche Szenarien (Urlaub, Arbeit).

• Wie beurteilen Sie VWs Pläne einer Einheitszelle?

• Antriebsbatterien nach einem Unfall oder Kapazitätsverlust wiederverwenden statt sie zu recyceln: Wie können die Zellen wiederaufbereitet werden?

• Bei der rasanten Entwicklung der derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien fragen sich viele, ob wir Festkörperbatterien überhaupt noch brauchen?

• Wie schätzen Sie die Ankündigung Toyotas zu Festkörperbatterien ein?

• Vor allem bei Festkörperbatterien haben wir bei den vielen Start-ups immer den Eindruck, dass das oft unseriös ist und nach dem Motto funktioniert „Fake it till you make it“. Gibt es in diesem Bereich mehr haltlose Versprechen, als in anderen Batteriefeldern?

• Im April hat CATL eine condensed battery mit über 500 Wh/kg vorgestellt. Was ist seitdem passiert? Weiß man mittlerweile mehr über die eingesetzte Zellchemie?

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Philipp Senoner (CEO Alpitronic) und Mathias Wiecher (EON Drive) erklären gemeinsam, wie HPCs ("High-Power-Charger") zum Aufladen von Elektroautos funktionieren. Bei der ultraschnellen Ladetechnik sind Ladespannungen von bis zu 1.000 V und über 500 Ampere möglich. Dabei stellt sich schnell die Frage, wie die Ladesäule bei einem Ladevorgang (neben der Hochvoltbatterie) selbst gekühlt wird.

Beide Gesprächsgäste arbeiten gemeinsam beim Ausbau der Ladeinfrastruktur eng zusammen und berichten im Podcast, welche Herausforderungen es dabei zu bewältigen gilt: Als Hersteller von Hochleistungs-Ladesäulen unterstreicht Philipp Senoner, auf welche Bauteile es beim ultraschnellen Laden ankommt, damit das Material nicht so schnell altert. Mathias Wiecher sieht die Technik (stellvertretend für seine Kunden) aus der Perspektive des Anwenders: Fahrer von Elektroautos verlassen sich auf die Ladesäulen, die stets fehlerfrei funktionieren müssen.

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Das Gewinnspiel ist beendet, herzlichen Glückwunsch an alle Gewinner! Bitte keine Emails mehr versenden

Die Shenxing-Batterie wurde vor kurzem als ultraschnell aufladbare Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie (LFP) vorgestellt, die in 10 Minuten Ladezeit eine Reichweite von 400 km ermöglicht. Die weltweit erste LFP-Batterie, die eine 4C-Ladung ermöglicht, soll bis Ende des Jahres in die Massenproduktion gehen und im ersten Quartal 2024 auf den Markt kommen. Das erste Elektroauto, das mit dieser Batterie ausgestattet ist, wird der Avatr 12 von Changan sein, Avatr ist ein Joint Venture zwischen dem Autohersteller und CATL. Prof. Maximilian Fichtner ordnet in der 100. Geladen-Folge die Batterieneuheit ein. Shenxing verfügt über eine neue Graphitanode, eine neue Elektrolytformulierung, einen dünneren und sichereren Separator sowie einen besseren Ionentransport. Die Batterie hat eine geringere Wärmeentwicklung und ist mit einem neuen fortschrittlichen Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet. CATL erklärt, dass die Shenxing-Batterie in 30 Minuten auf 80 % aufgeladen werden kann, selbst bei -10 °C.

CATL ist derzeit der größte Batteriezellhersteller der Welt. Seine Batterien werden in Tesla, Nio, Neta, oder BMW und vielen anderen Fahrzeugen eingesetzt.

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Maximilian Fichtners Lieblingsfolgen vom Geladen-Batteriepodcast:

• Wie nachhaltig sind Hybrid-SUV? - Prof. Martin Doppelbauer https://geladen.podigee.io/85-plugin-hybrid-autos

• Schnellladen von E-Lkw - Markus Erdmann (Designwerk) https://geladen.podigee.io/87-megawatt-charging

• Batterie-Lkw vs. Wasserstoff-Lkw - Dr. Jürgen Wagner (MAN) https://geladen.podigee.io/83-elektrische-trucks

• Elektrische Lkws - Batterie- oder Wasserstoffantrieb? (Iveco-Nikola) https://geladen.podigee.io/15-elektrische-lkw

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Lkw brauchen große Batterien, um eine ähnliche Reichweite zu erzielen, wie konventionell angetriebene Fahrzeuge. Und damit diese großen Batterien schnell genug aufgeladen werden können, ist eine wesentlich höhere Ladeleistung als bisher erforderlich. Der neue Standard ist als MCS ("Megawatt Charging System") bekannt, der Fahrzeuge schnell mit enormen Energiemengen versorgt - das MCS ist für die höchste Ladeleistung von 3,75 Megawatt (3.000 Ampere bei 1.250 Volt Gleichstrom) ausgelegt. Der schnellste derzeitige Schnellladestandard, CCS, erlaubt nur eine Ladeleistung von bis zu 375 kW und ist ursprünglich für Pkw ausgelegt.

MCS steckt noch in den Kinderschuhen, aber sein Potenzial ist unbestreitbar. Niko Waxmann (Head of Electrify Research bei der Unternehmensberatung P3 Group) erklärt, welche Hürden noch zu nehmen sind vor der Einführung, was sich an den Lkw und Ladesäulen verändern muss und ob wir uns Sorgen um die Stabilität des Stromnetzes machen müssen.

Natürlich bleiben Herausforderungen bestehen. Die Anfangsinvestitionen in die MCS-Infrastruktur sind beträchtlich, und es besteht Bedarf an einem globalen Rechtsrahmen. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird das Aufladen mit Megawattleistung ein wichtiger Bestandteil des Puzzles für einen nachhaltigen Schwerlastverkehr sein und womöglich das Rennen zwischen Batterie-Lkw und Wasserstoff-Lkw entscheiden.

Diese Podcast-Episode wurde am 8. November auf dem "Battery-Experts-Forum" in Darmstadt aufgenommen. Das Podcastgespräch fand vor einem ausgewählten Publikum statt, das die Möglichkeit hatte, eigene Fragen zu stellen.

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"Batteriezellen - Made in Germany" - Nach jahrelangen Grundsatzdiskussionen über elektrische Antriebe hat Deutschland viel Zeit verloren, die eigenen Autos mit Batteriezellen aus heimischer Produktion zu versorgen.

Heute bestreitet zwar fast niemand mehr, dass deutsche Autofirmen auf die Elektromobilität setzen sollten… Dennoch sind sich einige Experten weiterhin uneinig, ob Deutschland die Zellen wirklich alle selbst produzieren sollte oder muss. Noch immer scheuen die großen Firmen deshalb riesige Investitionen - und kaufen ihre Batterien auch mittelfristig lieber in Asien ein.

Unser Podcast-Gast Sven Bauer (Gründer & CEO BMZ Group) ist ein echtes Urgestein der europäischen Batterieentwicklung. Im Jahr 1994 gründete er die BMZ Group, die sich seither auf den Batteriebau für spezielle Anwendungen konzentrierte (Dialysegeräte, Kosmetik, Gartengeräte, etc.). Die dafür nötigen Batteriezellen selbst herzustellen, stellte lange Jahre kein ertragreiches Geschäftsmodell dar. Seit 2017 übernimmt dies nun die Tochterfirma "TerraE" für die deutsche Unternehmensgruppe. Einziger Wermutstropfen: Die Zellproduktion findet weiterhin in Asien statt.

Im Podcast spricht Sven Bauer über den Batterie-Standort Deutschland, die Finanzierung von Zellherstellern, europäische Skalierungsprobleme in der Produktion, enorm schnelle Entwicklungszyklen in Asien sowie neue Zellchemien und deren Einsatzorte.

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VW hat sich als erster deutscher Autobauer voll der Elektromobilität verschrieben. Was bisher gefehlt hat, war eine eigene Batteriezellproduktion. Deutsche OEMs sind derzeit stark abhängig von asiatischen Zellherstellern. Eine riskante Abhängigkeit vor dem Hintergrund geopolitischer Spannungen und einem immer stärkeren Konkurrenzkampf mit chinesischen Autobauern, die besseren Zugang zu den Zellen haben. Nun steuert Volkswagen um und versucht entlang der gesamten Lieferkette der Zellproduktion einzusteigen – von Rohstoffabbau über die Zell- und Batterieproduktion bis zum Recycling. Aber kommt dieser Schritt nicht zu spät? Lässt sich der Vorsprung von CATL oder BYD noch aufholen? Sebastian Wolf, Vorstand bei der VW-Tochter PowerCo und Sebastian Reuber, Leiter für die Entwicklung von Fertigungsprozessen für Batterieelektroden bei PowerCo, erläutern die Batterie-Strategie von Volkswagen. Erreicht werden soll die Aufholjagd mit einer Einheitszelle, die perspektivisch für alle Fahrzeuge der VW-Gruppe verwendet werden soll. Diese Zelle wird künftig in einer Gigafactory in Salzgitter gefertigt. Salzgitter soll als Standard für andere Fabriken weltweit aufgebaut werden. Zudem hat VW ein neues Produktionsverfahren etabliert: Die bereits im letzten Geladen-Podcast mit Inga Landwehr besprochene Trockenbeschichtung von Elektroden. Nach Angaben von VW spart dies rund 30 Prozent Energie, 15 Prozent Fabrikfläche und Fertigungskosten in Millionenhöhe.

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Die Produktion der E-Auto-Batterien ist sehr energieintensiv, weswegen die Autos mit einer negativen CO2-Bilanz starten - oft auch als CO2-Rucksack bezeichnet. Ein Verfahren, das diese Bilanz deutlich verbessern könnte, ist die Trockenbeschichtung der Elektroden in der Batterieproduktion. Normalerweise werden die Elektroden mit einer flüssigen Paste beschichtet, was sehr aufwendig ist. Unsere Expertin, Inga Landwehr (Fraunhofer IPA), geht davon aus, dass zwischen 60-70% der Energie bei der trockenen Herstellung der Elektroden eingespart werden könnten. Das würde nicht nur zu einer besseren CO2-Bilanz führen, sondern natürlich auch die Kosten der Autos senken.

VW und Tesla sind die bekanntesten Autobauer, die auf die Trockenbeschichtung setzen. Während Tesla mit der Kathode offenbar noch einige Schwierigkeiten hat, hat VW nach eigenen Angaben eine Lösung gefunden, um den Prozess für ihre eigene Zellfertigung in Salzgitter einzusetzen.

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Batterien sind ja eigentlich geschlossene Energiespeicher-Systeme, die elektrischen Strom elektrochemisch speichern - und ihn wieder abgeben können. Bei einer Kombination aus Brennstoffzelle und Elektrolyseur erfolgt die Energiewandlung anders: Hier erfolgt die Energiespeicherung über Wasserstoffgas, bei der Wassermoleküle entweder erzeugt (Brennstoffzelle) oder aber aufgespalten (Elektrolyseur) werden. Prinzipiell sind aber alle drei Systeme (Batterie, Elektrolyseur & Brennstoffzelle) auch vereinbar: In Form einer "wasserstoff-produzierenden Batterie".

Im Geladen-Batteriepodcast wurde schon oft über neue, sehr energiedichte Batterien für Elektroautos gesprochen. In den letzten Monaten haben sich diesbzgl. vor allem chinesische Batteriehersteller wie CATL hervorgetan. Der Markt für Stationärbatterien bleibt dagegen noch oft unbeachtet: Hier spielt neben nachhaltigen Zellmaterialien vor allem ein Faktor eine Rolle: Die Kosten für günstige Zellen.

In genau dieser Nische hat nun die Zink-Wasserstoff-Batterie "Zn2H2" als mögliche Hybridlösung für Stromspeicherung bei gleichzeitiger Wasserstofferzeugung hervorgetan. Die Gründer und Entwickler Dr. Andreas Schamel und Dr. Robert Hahn stellen ihre Innovation im Batteriepodcast als besonders effizient, skalierbar und besonders kostengünstig dar.

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https://zn2h2.com/

Seit Monaten liefern sich deutsche Boulevardzeitungen eine Schlacht um das populärste "Energiewende-Narrativ", was die Stromerzeugung angeht. Nach der "russischen Gasknappheit" (2022) kam der Atomausstieg (2023). Im Frühsommer folgten dann Zeitungsberichte, nach denen die Erneuerbaren Energien angeblich "niemals eine große Industrienation mit Strom und Wärme versorgen könnten" ("Heizungsgesetz"). Am 8. August 2023 titelte die BILD-Zeitung schließlich: "Neuer Bericht zeigt: Deutschland wird zum Strombettler".

Trotz zahlreicher Richtigstellungen, die umgehend und konsequent von Experten veröffentlicht wurden, hält sich speziell dieses Narrativ des "deutschen Strombettlers" erschreckend lange.

Prof. Bruno Burger und Dr. Christoph Kost (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE) stellen in dieser Podcastepisode dar, wie ein zunehmender europäischer Stromhandel (für jedes teilnehmende Land!) zu günstigeren und gleichsam grüneren Stromimporten führt.

Die Kernpunkte, die in diesem Podcast thematisiert werden:

1) Strom-Abhängigkeit Deutschlands: Deutschland könnte zu jeder Zeit (Saison und Tageszeit!) seine eigene Stromlast selbst tragen. Da der europäische Stromhandel aber einen noch viel grüneren und kosteneffizienteren Strommix ermöglicht, raten Experten stark ab von einer Rückkehr in eine landeseigene Strom-Autarkie. Aber (nochmal): Deutschland könnte zu jeder Zeit (Saison und Tageszeit!) seine eigene Stromlast selbst tragen.

2) Grüner Strommix: Deutschlands verbraucht seit einigen Monaten immer weniger Steinkohle, um seinen Strombedarf zu decken. Dies hat hat in erster Betrachtung nichts mit dem Atomausstieg (April 2023) zu tun. Es zeigt aber, wie wenig Einfluss der Atomstrom auf den dt. Strommix zuletzt hatte.

3) Deutschland importiert zwar immer noch Atomstrom aus Frankreich (dieser deckte im August ca. 3% des dt. Gesamtverbrauchs). Diese Importe finden aber vermehrt im Sommer statt - und nicht, wie oft behauptet, im Winter.

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Letzte Episode mit Bruno Burger: https://geladen.podigee.io/71-strommarkt

Die Energiewende sieht in Subsahara-Afrika komplett anders aus als in Europa - die Bedingungen sind vollkommen anders. Über 600 Mio. Menschen haben keinen Zugang zu Strom. Es gibt rasant wachsende Städte und trotzdem lebt die Mehrheit immer noch auf dem Land, das oft nicht ans zentrale Stromnetz angebunden ist. Hier haben erneuerbare Energien (besonders Solarenergie!) ein riesiges Potenzial, ganze Landstriche dezentral zu elektrifizieren und damit auch wirtschaftliches Wachstum anzustoßen. Unsere beiden Gäste Torsten Schreiber (Africa GreenTec) und Prof. Peter Adelmann (Technische Hochschule Ulm) arbeiten seit Jahren im Bereich der Photovoltaik und sind optimistisch, dass netzunabhängige Solarsysteme nicht nur sehr viele Dieselgeneratoren im Preis schlagen und ersetzen, sondern auch viele Dörfer erstmals mit Strom versorgen können. Wichtig sei vor allem, dass Europa beim Netzausbau und der Nutzung Erneuerbarer Energien nicht zum Vorbild genommen werden müsste.

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Ein gebrauchtes E-Auto kann eine günstige Alternative zum neuen E-Auto sein. Der Gebrauchtwagenmarkt für Elektroautos ist im Moment jedoch noch klein und die Auswahl begrenzt. Wer trotzdem mit einem Kauf liebäugelt, hat oft viele Fragen. Stimmt der angegebene Gesundheitszustand der Autobatterie im Display? Gibt es vom ADAC hilfreiche Reichweiten-Datenbanken zum Abgleich? Wie kann ich selber den Zustand einer gebrauchten Antriebsbatterie messen? Und welche Drittanbieter (Aviloo) gelten als etabliert? Martin Weiss von der Deutschen Automobil Treuhand (DAT) und Matthias Vogt (ADAC) geben in dieser Folge Tipps für den Gebrauchtwagenkauf und Prognosen dazu, wie sich der Markt für gebrauchte Elektroautos in Deutschland bis 2030 entwickeln wird.

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Elektroautos gelten als zuverlässiger als Verbrenner, da sie deutlich weniger Einzelteile und damit auch weniger Verschleißteile haben. Aber ist das wirklich so? Was sagt die ADAC-Pannenstatistik dazu? Matthias Vogt vom ADAC und Martin Weiss von der DAT Deutsche Automobil Treuhand erläutern, ob sich die Defekte bei Elektroautos und Verbrennern ähneln, wie oft ein E-Auto mit leerer Antriebsbatterie liegenbleibt und ob die Batteriebrände tatsächlich so häufig vorkommen, wie über sie berichtet wird.

Elektrofahrzeuge benötigen weniger Routinewartung als Benzin- oder Dieselfahrzeuge. Dinge wie Ölwechsel, Austausch von Zündkerzen und Zündspulen sind nicht erforderlich. Elektromotoren sind im Allgemeinen recht robust und langlebig. Allerdings handelt es sich bei Verbrennungsmotoren um eine etablierte Technologie, und die Mechaniker haben mehr Erfahrung mit deren Wartung. Vor allem bei elektrischen Defekten bei E-Autos mehren sich die Stimmen, dass weder die Pannenhilfe noch gewöhnliche Werkstätten, sondern nur noch Vertragswerkstätten weiterhelfen können. Hersteller von Elektroautos geben sehr großzügige Garantien auf die Lebensdauer der Antriebsbatterien, meist acht Jahre und 160.000 Kilometer. Aber was passiert bei einem Batteriegarantie-Fall? Wird dann tatsächlich die Hochvoltbatterie ausgebaut und ersetzt? Auch hier geben wir mit unseren Gästen Auskunft.

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Vielen Menschen ist gar nicht bewusst, dass fast alle heutigen Lithium-Ionen-Batterien einen flüssigen Bestandteil haben: Einen "Flüssigelektrolyt".

Sein berühmter Bruder - der Feststoffelektrolyt - befindet sich noch immer in Entwicklung (feste Verbundstoffe, Polymere, Keramik- oder Hybridstoffe). Während die Batteriewelt über unzählige Forschungserfolge an Kathode und Anode staunt, scheinen Elektrolyte also generell etwas abseits der Aufmerksamkeit zu stehen - solange es Festkörperbatterien noch nicht auf dem Markt gibt…

Das Unternehmen E-Lyte sieht das ganz anders! Das Unternehmen produziert und entwickelt speziell die Flüssigelektrolyte weiter. E-Lyte bietet schon heute tausende verschiedene Elektrolytrezepturen an, die maßgefertigt auf spezielle Anoden- und Kathodenchemien (NMC, LFP, Natrium-Ionen-Batterien) produziert werden.

Dr. Kolja Beltrop (Gründer E-Lyte) unterstreicht im Podcast, dass die Elektrolyt-Eigenschaften vielseitig verändert und angepasst werden können. Dazu gehören sowohl Brennbarkeit, Toxizität, Preis, Nachhaltigkeit, Stabilität und Lebensdauer. Der Batterieforscher Dr. Andreas Hofmann (KIT) pflichtet bei: Der Elektrolyt ist die wohl am meisten unterschätzte Komponente der Batterie. Kleiner Spoiler: Selbst größere Zellhersteller kaufen diese Komponente fast immer zu, statt ihn selbst zu produzieren. Warum das so ist, hören Sie im Podcast.

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Die Batterieindustrie erlebt einen regelrechten Boom: Ständig gibt es neue Durchbrüche in der Batterietechnik, die früher oder später in die Elektroautos Einzug finden. Und diese Innovationen beschränken sich nicht auf Lithium-Ionen-Batterien, auch andere Batterietypen und Zellchemien machen ständig Sprünge bei der Energiedichte, dem Preis, der Effizienz oder Langlebigkeit. Daneben gibt es immer mehr vielversprechende Entwicklungen im Bereich Nachhaltigkeit (Recycling), Ladegeschwindigkeit (Megawatt-Charging) oder Datenanalyse (KI und Batterien). Daniel stellt 5 wichtige Batterie-Highlights aus dem Jahr 2023 vor.

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Unser Podcastgast für heute ist Ove Petersen. Er ist CEO der GP Joule GmbH, einem nordfriesischen Energieversorger, der in allen Teilen der Energie-Wertschöpfungskette aktiv ist – von der Erzeugung, über die Projektierung bis hin zur Nutzung.

GPJoules Steckenpferd-Projekt ist die sog. "eFarm". Die eFarm ist kein physischer Bauernhof, sondern ein zwischenstädtischer Energieverbund. Und als solches zählt er heute zu den größten Wasserstoff-Mobilitätsprojekten in ganz Deutschland: In den nordfriesischen Städten Bosbüll und Niebüll fahren dank der eFarm zwei Wasserstoffbusse sowie eine Flotte von 30 Wasserstoff-Pkw. Und das völlig klimaneutral!

Fünf Elektrolyseur-Standorte produzieren rund um die Uhr grünen Wasserstoff. Diese stehen in der Nähe von Solar- und Windparks. Der Wasserstoff wird an 2 Wasserstofftankstellen in Niebüll und Husum vertankt. Das Prinzip setzt sich also wie folgt zusammen: (1) Wind ernten, (2) Wasser spalten, (3) Wasserstoff tanken, (4) mit Wasserstoff fahren. Außerdem wird die Abwärme der Elektrolyseure als Fernwärme zum Heizen der anliegenden Gebäude genutzt.

Bisher sind noch keine stationären Brennstoffzellen im Einsatz, die den grünen Wasserstoff rückverstromen könnten, um bei Dunkelflauten das lokale Stromnetz zu stützen. Dieses ist in Nordfriesland jedoch durch die Nähe zu den skandinavischen Ländern (viel Wasserkraft, Windkraft, Biogas) aber eh nicht so anfällig, was etwaigen Strommangel betrifft. Ove Petersen erklärt im Podcast, wie das Prinzip dieses Energieprojekts auch in süddeutschen Regionen (oder weltweit) zur Anwendung kommen könnte.

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Links: https://www.efarm.nf/ https://www.gp-joule.com/de/

Die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs ist in vollem Gange: Vereinzelt sind bereits elektrisch angetriebene Lastkraftwagen auf Europas Straßen unterwegs, die - nur mit Batterien ausgestattet - bis zu 600 km am Stück mit Nutzlast fahren, bevor sie wieder aufladen. Doch leider gibt es für Lkw bisher nur sehr vereinzelte Ladestationen in Deutschland. Und, je größer die Batteriekapazität des Lkw, desto länger ist auch die Ladezeit. Deswegen zögern so viele Unternehmen, Ihre Diesel-angetriebenen Nutzfahrzeugflotten zu elektrifizieren. Spediteure und Unternehmen kalkulieren zum Teil mit der zweiten Eurocent-Nachkommastelle, um die Profitabilität ihrer Nutzfahrzeuge (wie Lkw) zu errechnen. Lange Wartezeiten sind also nicht nur ungern gesehen, sondern oft betriebswirtschaftlich undenkbar. In einigen Einsatzorten schlicht unmöglich, beispielsweise bei der Feuerwehr, Polizei, beim Krankenwagen, dem THW oder Zivilschutz. Oder eben: bei Schneepflügen!

Das Megawatt-Laden soll sich daher in den nächsten Jahren als eine Art neuer Standard etablieren: Mit Laderaten jenseits der 1.000 Kilowatt verspricht das neue Ladesystem "MCS" ein superschnelles Laden dieser Nutzfahrzeuge. Der Betrieb erfolgt dabei mit Niederspannung von bis zu 1.250 V bei einem maximalen Ladestrom von 3.000 Ampere. Diese hohen Stromstärken sind lokal allerdings nur zu bewältigen, indem ziemlich dicke Kupferkabel (Durchmesser: z.T. über 3 cm) eingesetzt werden. Dies betrifft zwar nur Kabel von der Pufferbatterie zum Fahrzeug, ist aber mit hohen Kosten und kritischem Rohstoffeinsatz verbunden.

Unser Gast für heute, Markus Erdmann, ist "Leiter Produktmanagement E-Lkw" bei der „Designwerk“, einem Schweizer Hersteller von elektrifizierten Nutzfahrzeugen. Im Interview erklärt unser Podcastgast, wie sich Spezialfahrzeuge wie z.B. Schneepflüge, Tanklaster und Grubenfahrzeuge batterieelektrisch projektieren lassen. Neben verschiedenen Batteriechemien, die bei „Designwerk“ zum Einsatz kommen, kommt es auch auf die richtige Architektur der Batteriepacks im Fahrzeug an. Nur so kann eine Fahrzeugbatterie von außen zugänglich sein und eines Tages getauscht werden.

Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie, dann schreiben Sie uns an [email protected] oder [email protected]. Link: www.designwerk.com

Whitepaper: https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2023/08/230301_WhitePaper-Vollelektrisch-oder-Wasserstoff-Fuenf-Mythen-in-der-Transportlogistik.pdf

Vergleich zw. BEV-Lkw und FCEV-Lkw: https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2023/08/230726_Alternative-Antriebe_BEV-FCEV-im-Vergleich.pdf

Was fehlt noch, dass Batterien auch in Flugzeugen eingesetzt werden können? Eine viel höhere Energiedichte auf jeden Fall. Wir besprechen im Geladen Podcast neuste Forschungsergebnisse aus China, die aufhorchen lassen. Dort wird eine gravimetrische Energiedichte von 711 Wh/kg und eine volumetrische Energiedichte von sogar 1653 Wh/L angekündigt. Zum Vergleich: Derzeitige Lithium-Ionen-Batterien kommen auf 250 Wh/kg und 450 Wh/L. Die Forschungsergebnisse könnten nicht nur für Batterie-Flugzeuge den Durchbruch bedeuten, sondern auch Elektroautos nochmal einen Schub geben. Prof. Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm ordnet diese Ankündigung für uns ein. Gibt es diese Batterie demnächst auf dem Markt? Oder was fehlt noch zur Markteinführung?

Hier die chinesische Publikation: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/40/4/048201

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Unser heutiger Gesprächsgast Martin Doppelbauer ist Professor am Elektrotechnischen Institut (ETI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Dort hat er seit 2011 eine Professur für "hybridelektrische Fahrzeuge" inne. In diese Forschungszeit fällt auch die erfolgreiche Ära sog. "Plug-in-Hybride" (also Verbrenner-Autos, die ebenfalls eine kleine Batterie als Antrieb nutzen). Grund genug also, mit unserem Podcastgast ein Resümee zu ziehen: Wie nachhaltig werden Hybrid-Autos in Deutschland gefahren? Sind Plug-in-Hybridantriebe ein deutsches Phänomen? Welche Antriebssysteme werden sich in Zukunft durchsetzen? Und was macht den Elektromotor eigentlich so attraktiv?

Neben der Batterie ist auch der Elektromotor Kernbestandteil eines jeden E-Autos. Martin Doppelbauer stellt im Podcast die Wirkungsweise und insb. den Wirkungsgrad des E-Motors dar. Im Vergleich zu Verbrenner-Motoren sind die Elektromotoren so effizient, weil es zu wesentlich weniger ungenutzter Wärmeentwicklung im Motorraum kommt. Daneben unterscheidet sich ist die Welt der Elektromotoren stark von Kolben-getriebenen Technologie durch unterschiedliche Leistung, Drehmoment, Drehzahl und Getriebe-Übersetzung.

Martin Doppelbauer unterhält folgende Vorlesungen am ETI: (1) Elektromagnetische Felder, (2) Praxis Elektrischer Antriebe, (3) Hybride und elektrische Fahrzeuge und (4) Entwurf elektrischer Maschinen. Zentrale Forschungsfelder stellen vor allem Synchron- und Asynchronmaschinen dar. Bei Synchronmaschinen läuft der Rotor synchron mit dem Drehfeld des Stators. Das unterscheidet sie von Asynchronmaschinen, deren Rotor dem Drehfeld im Motorbetrieb nach- und im Generatorbetrieb voreilt. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist, dass im Gegensatz zu Asynchronmaschinen für den Betrieb von Synchronmaschinen ein zusätzliches Erregerfeld benötigt wird.

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https://www.eti.kit.edu/mitarbeiter_doppelbauer.php https://www.eti.kit.edu/index.php

Der Verkehrssektor ist einer der Hauptverursacher von Treibhausgasemissionen. Daher ist der Übergang zu saubereren und nachhaltigeren Verkehrsmitteln ein entscheidender Schritt bei der Bewältigung der Klimakrise. Vor allem Busse spielen eine wichtige Rolle in den öffentlichen Verkehrssystemen weltweit. Die beiden Hauptkonkurrenten in diesem Bereich sind Elektrobusse und mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Busse. Prof. Dirk Uwe Sauer von der RWTH Aachen ordnet ein, welcher der beiden Antriebe das Rennen macht, wie sich der Busverkehr durch eine Elektrifizierung verändern wird und welche Herausforderungen auf lokale Verkehrsunternehmen und ihre Infrastruktur zukommen. Elektrobusse haben in den letzten Jahren erheblich an Boden gutgemacht auf dem Markt. Der Hauptvorteil von Elektrobussen liegt in ihrer Einfachheit und Effizienz. Die Technologie für Elektrobusse ist bereits gut etabliert, und die Infrastruktur für das Aufladen von Elektrofahrzeugen wird immer weiter ausgebaut. Trotzdem gibt es einige Hürden, wie den Ausbau der Ladeinfrastruktur, eine Neuorganisation der Umlaufpläne und hohe Investitionskosten für die Elektrifizierung der Flotten.

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Unser heutiger Podcastgast, Dr. Jürgen Wagner von "MAN Truck & Bus", erklärt die Elektrifizierungsstrategie seines Unternehmens. Tatsächlich fahren die Münchener dreigleisig: Der Hersteller von Nutz- und Lastkraftwagen entwickelt sowohl Wasserstoff-Trucks als auch batteriebetriebene Lkw. Bisher ist das Geschäft mit Diesel-betriebenen Trucks noch Hauptbestandteil des Fahrzeugherstellers.

Erst im Juni 2023 hat MAN offiziell von der Landesregierung Bayerns 4 Förderungen in Höhe von 24 Millionen Euro erhalten. Diese Summe ist "Teil einer Technologieförderung" für die Entwicklung von Hochvoltbatterien für E-Lkw und E-Busse. Mitunter wird aber auch die Weiterentwicklung von #Brennstoffzellen und Wasserstoff-Technologien gefördert.

Die #Großserienproduktion von #Hochvoltbatterien soll schon übernächstes Jahr (Anfang 2025) anlaufen. Bis dahin werden die Batteriesysteme weiterhin in Kleinserie gefertigt. Die Zellen - größtenteils NMC-Batteriezellen aus China - werden dann jährlich in knapp 100.000 Hochvoltpacks verbaut, die ca. 25.000 Trucks pro Jahr ausstatten sollen. In diesem Podcast erfahren Sie die größten Herausforderungen seitens MAN's Kunden, wie der Hersteller mit Batterie-Garantien umgeht und vor allem: Welche Lösungen die neue Lade-Infrastruktur (Megawatt-Charging) für Trucks bereithält.

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Links:

https://www.electrive.net/2023/06/23/bayern-foerdert-batterie-entwicklung-bei-man/

https://www.nordbayern.de/wirtschaft/warmer-regen-fur-man-in-nurnberg-25-millionen-euro-fur-entwicklung-hochmoderner-batterien-1.13361593

https://press.mantruckandbus.com/corporate/de/elektromobilitaet-man-erhaelt-foerderbescheide-fuer-die-weiterentwicklung-von-lkw--und-bus-batterien-in-nuernberg/

Die Batterien unserer Elektroautos sind fest eingeplant von Politik und Wirtschaft als Zwischenspeicher zum Ausgleich der Volatilität der erneuerbaren Energiequellen. Gleichzeitig warten auch viele E-Autobesitzer auf diese Technologie Vehicle-to-Grid (V2G), um mit der Rückspeisung der Energie aus der Batterie Ihres Autos in das Stromnetz auch ein bisschen Geld zu verdienen bzw. einzusparen. Dr. Andreas Piepenbrink hatte in unserem Podcast die immensen Erwartungen an V2G gedämpft – Er gab an, dass fast alle derzeitigen E-Autos und Wallboxen nicht die physischen Voraussetzungen für V2G mitbringen und diese auch nicht so einfach nachzurüsten seien. Was ist also der aktuelle Stand? Das klären wir mit Marcus Fendt, Managing Director des Unternehmens „The Mobility House“. Wer bremst da im Moment den Start der Technologie aus – die Netzbetreiber, die Politik oder die E-Autobauer? Was könnte V2G in Zukunft leisten? Und wie würden die Elektroautobesitzer davon profitieren?

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Folge mit Dr. Piepenbrink: https://geladen.podigee.io/67-vehicle-to-grid

Unser heutiger Podcastgast ist Dr. Serafin von Roon (Ffe). Er betreibt mit seinem Kollegen Philipp Hench einen eigenen Podcast namens "Redispatch - Aktuelles aus Energiewirtschaft und Klimapolitik". Hier gibt's alle Episoden: https://www.redispatch-podcast.de/

Die Einspeisung von Erneuerbaren Energien verläuft in den deutschen Bundesländern höchst unterschiedlich: Der Norden baut kräftig Windkraftanlagen an Land und auf See, der Süden konzentriert sich eher auf PV-Anlagen. Im Südwesten haben sich jüngst Landespolitiker mit einer Forderung nach Industriestrompreisen aus Bundesfördermitteln abgesprochen. Außerdem sind die Südländer strikt gegen eine Bildung sogenannter Strompreiszonen in Deutschland.

Das sind Ihre Fragen: 1) Grüne Erzeuger langfristig auch billiger? 2) Probleme des „Merit-Order“-Prinzips? 3) Was ist mit der "Übergewinnsteuer"? 4) Wie sieht eine „Merit-Order“-Reform aus? 5) Prognose für 2035: Strompreise für Verbraucher? 6) Strompreiszonen für Deutschland? 7) Strompreiszonen verfassungsrechtlich? 8) Handlungsbedarf in Bayern? 9) Atomstrom wirklich nicht billiger? 10) Die Abschaltung der letzten drei Kernkraftwerke? 11) Kosten der Industriestrompreise? 12) Dynamische Strompreise als Geschäftsmodell? 13) Flexible Strompreise totale Abzocke? 14) Virtuelle Batteriespeicher? 15) Werden die Netze jemals intelligent sein? 16) Bidirektionales Laden.

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Redispatch-Podcast: https://www.redispatch-podcast.de/

Ohne eine einheimische Versorgung mit dem Batterie-Gold Lithium könnte es für Europas Autokonzerne schwierig werden, mit China zu konkurrieren, das seine Elektroauto-Industrie rasch ausbaut und in den europäischen Markt vordringt. China kontrolliert einen Großteil der weltweiten Lithiumverarbeitung, bei der ein aus Sole oder Erz gewonnenes Konzentrat in chemische Lithiumverbindungen wie Carbonat oder Hydroxid umgewandelt wird, die in Antriebsbatterien verwendet werden. China wird der Versorgung seiner eigenen Industrie Vorrang einräumen. Europa wird sich in Bezug auf die Lithium-Verfügbarkeit um das Jahr 2030 wahrscheinlich in einer schwierigen Position befinden, prognostizieren Michael Schmidt von der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) und Dr. Thomas Schmaltz von Fraunhofer. Europa kann sich keine Verzögerungen bei heimischen Projekten zur Gewinnung des Metalls und beim Ausbau des Batterie-Recyclings leisten. Wir sprechen außerdem mit unseren Experten darüber, wie Lieferketten für das Lithium einer Antriebsbatterie aussehen, wie der Rohstoff abgebaut wird und wie viel Prozent seines Bedarfs Europa zukünftig decken kann.

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Auf Natrium-Ionen-Batterien lasten derzeit viele Hoffnungen. Sie gelten schon jetzt, kurz vor ihrer Markteinführung, als besonders preiswert, sicher und umweltfreundlich. Doch wie nachhaltig die vielen verschiedenen Versionen der Natrium-Zellen tatsächlich sind, das wusste bis vor kurzem keiner so genau.

Die Forschungsgruppe rund um unseren Podcastgast Dr. Manuel Baumann (KIT, ITAS, HIU) hat diese "Nachhaltigkeitsaspekte" nun exakt beziffert. Und siehe da: Die Resultate sind genauso vielfältig, wie die Batterieklasse selbst. Die Materialien, die zur Herstellung der Zellkomponenten benötigt werden, sind nämlich genauso abwechslungsreich wie bei den Lithium-Zellen: Manche Zellen benötigen Kobalt, Nickel, Vanadium, Mangan, ungeordnete Kohlenstoffe, Graphit, Eisen, Aluminium, etc.

Die Forschungsgruppe hat ein System entwickelt, um die unterschiedlichsten Natrium-Zellen auf ihre Nachhaltigkeit hin zu überprüfen. Dabei konzentrierten sich die Forschenden speziell auf die Kathode: 42 verschiedene Kathodenarten wurden einem "Screening" unterzogen und mit acht Lithium-Kathoden verglichen. Folgende Nachhaltigkeitskategorien wurden dabei aufgestellt: (1) Kosten, (2) Materialkritikalität und (3) CO2-Fußabdruck der Zelle.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Energiedichte in allen drei Kategorien ein wichtiger Faktor darstellt. Er bestimmt maßgeblich den Materialbedarf. Die meisten Natrium-Kathoden erzielen eine bessere Ergebnisse als das Lithium-Pendant. Insbesondere die "Preussisch-Blau-Elektroden" und die manganbasierten Schichtoxide scheinen besonders nachhaltig zu sein.

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Link zur Studie: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202202636

Wann kommen sie endlich auf den Markt? Festkörperbatterien haben das Potenzial, eine höhere Energiedichte, mehr Sicherheit und eine schnellere Aufladung als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyt zu bieten, aber was ist die Wissenschaft dahinter, das Potenzial der Technologie und die Herausforderung? Wir haben nachgefragt bei zwei der international renommiertesten Forschenden in diesem Feld: Prof. Dr. Jennifer Rupp (TU München) und Prof. Jürgen Janek (JLU Gießen). Auf die Verwirklichung der Vorteile hoffen auch viele OEMs. VW investiert in QuantumScape, ProLogium ist Partner von Mercedes und BMW arbeitet mit Solid Power zusammen. Allerdings sind Festkörperbatterien derzeit noch nicht ausgereift, was zu Unsicherheiten und Bedenken hinsichtlich der hohen Produktionskosten und der Skalierbarkeit führt. Die Herausforderungen bei der Entwicklung bestehen darin, das Einbringen oder die Abscheidung der Festelektrolyte in ein Verfahren umzuwandeln, das mit den heutigen Herstellungspraktiken kompatibel ist, ohne die Haltbarkeit oder die Kosten des Endprodukts zu beeinträchtigen und gleichzeitig Vorteile wie eine bessere Energie- und Leistungsdichte, mehr Sicherheit und einen höheren Durchsatz zu bieten.

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In dieser Episode spricht die Mobilitätsexpertin Katja Diehl über das Gelingen der Verkehrswende in Deutschland. Sie unterstreicht, dass unser aller Bewegungsmuster (Mobilität: wann, wie, wohin, warum) völlig neu gedacht werden sollte. Laut Diehl gibt es dazu jedoch noch zu wenig Mobilitätsalternativen zur "Auto-Mobilität". Nur eine Verringerung der deutschen Pkw-Bestände könnte letztlich eine klimafreundliche und -gerechte Umwelt ermöglichen, die städtebaulich mehr Lebensqualität verspricht. "Ich habe mal die Zahl 20 Mio. Fahrzeuge genannt", so Diehl. Das wäre eine Reduktion um rund die Hälfte der derzeitigen Autoflotten Deutschlands.

"Jede:r sollte das Recht haben, ein Leben ohne ein eigenes Auto führen zu können", so Diehl. In ihrer Vorstellung können die Menschen zwar weiter Auto fahren, so sie es denn wollen. Sie müssen es aber nicht mehr – denn es soll überall attraktive Alternativen geben: Bus, Bahn, Fahrräder, Roller, Scooter, Sammeltaxi.

Warum dem Auto also noch länger huldigen? Katja Diehl sagt: "In unserem Land ist nicht alles fair und klimagerecht, inklusiv und bezahlbar". Vielmehr ist seit vielen Jahrzehnten jegliche Mobilität auf das Auto ausgelegt. Gut ausgebaute Autobahnen, zu viele Parkplätze, zu große Innenstadtstraßen und vor allem eine finanziell attraktive Haltung von (großen) Fahrzeugen. Dabei sind aber die Bedürfnisse vieler Menschen nicht angemessen berücksichtigt.

Am 28. Oktober 2022 erhielt Katja Diehl den Deutschen Mobilitätspreis. Ihr Buch "Autokorrektur – Mobilität für eine lebenswerte Welt" erschien am 9. Februar 2022 und stand sofort auf Platz 5 auf der Spiegel-Bestsellerliste. Es wurde 2022 mit dem Deutschen Wirtschaftsbuchpreis in der erstmals vergebenen Kategorie „Leserpreis“ ausgezeichnet.

Podcast Katja Diehl: https://katja-diehl.de/sdmpodcast/

Natrium-Ionen-Batterien standen jahrzehntelang im Schatten der Lithium-Ionen-Batterien, aber in der Erdkruste gibt es tausendmal mehr Natrium als Lithium. Und jetzt ist die Batteriechemie so weit entwickelt, dass Natrium-Ionen-Batterien ähnliche Energiedichten haben wie ihre Lithium-Konkurrenten. Außerdem sind Natrium-Ionen-Batterien leichter, sicherer, billiger und sauberer als Lithium-Ionen-Batterien. Chinesische Batteriehersteller, wie CATL und BYD, haben mit der Massenproduktion begonnen und werden die Natrium-Ionen-Batterien sogar in Elektroautos einsetzen. Dies könnte wirklich ein Gamechanger für die Energiewende werden.

Was bedeutet dies nun für die Branche? Wie wird sich diese neue Technologie auf den Markt auswirken, und welche Möglichkeiten ergeben sich daraus für Unternehmen und Verbraucher gleichermaßen? Lassen Sie uns tiefer eintauchen und ihr Potenzial erkunden in dieser GELADEN-Folge mit Prof. Maximilian Fichtner und Dr. Dominic Bresser vom Karlsruher-Institut für Technologie (KIT).

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Das bislang größte "Batteriebeben" in diesem Jahr: CATL kündigt am 19. April mit seiner „Condensed Matter Batterie“ Zellen mit über 500 Wh/kg an! Und wir fragen uns: Handelt es sich womöglich um die erste Festkörperbatterie in der Massenproduktion? Und wo bleiben die Europäer in diesem Rennen?

"Bei der Condensed Battery von CATL handelt es sich um eine sog. 'Almost Solid-State Battery'(ASSB)", sagt Prof. Maximilian Fichtner. Derzeit arbeiten schon einige Unternehmen an der Entwicklung solcher Semi-Festkörperbatterien (SolidPower, ProLogium, Amprius, Ganfeng, etc.). Allerdings trauen Experten nur wenigen Herstellern zu, dieses Ziel auch in den nächsten Jahren zu erreichen. "Im Gegensatz zu Startups wie QuantumScape hat CATL die Produktionskapazitäten und -erfahrungen, um innovative Batterien schnell zu bauen", so Fichtner. Mit Blick auf die "Condensed Battery" fasst CATL's Chefentwickler Wu Kai zusammen: „Die Batterie kombiniert innovative Kathodenmaterialien mit ultrahoher Energiedichte, neue Anoden- und Separatormaterialien mit einem komplett neuartigen Elektrolyten".

Die Batterieforschung fragt sich, welche Zellchemie in der "Condensed Battery" steckt:

• Lithium-Metall-Batterie?
• Silizium-Anode?
• anodenfreie Batterie?
• Lithium-Schwefel-Batterie?

Wenn sich CATLs Ankündigungen bewahrheiten sollten, dann käme die neue Zelle mit 500 Wh/kg auf fast die doppelte Energiedichte als Teslas 4680-Zellen (280 Wh/kg). In diesem Fall würden Luxus-Pkws bald Reichweiten von 1.500 bis 2.000 Kilometer erreichen können.

Angeblich testet CATL die Batterie schon mit Luftfahrt-Unternehmen für den Einsatz in Flugzeugen. Unser Podcastgast Prof. Maximilian Fichtner neigt deshalb dazu, eine andere (und bisher wenig beachtete) Zellchemie ins Spiel zu bringen: Handelt es sich evtl. um Lithium-Schwefel-Batterien?

Weiterführende Links:

CATL Pressemitteilung: https://www.catl.com/en/news/6015.html

Podcast zu Lithium-Schwefel-Batterien (Geladen-Folge) https://www.youtube.com/watch?v=vCQzW0qPnOw

Podcast zu Batterieantrieben in der Luftfahrt (Geladen-Folge) https://www.youtube.com/watch?v=DagOmBPn-EM

Frische Batteriezellen werden traditionell direkt nach ihrer Fertigung bis zu 24 Stunden vorsichtig erstgeladen. Dieser "Formierungsprozess" ist kostenintensiv, aufwändig und dauert meist ca. 24 Stunden.

Eine Gruppe von Ulmer Batterieforschern hat nun ein Verfahren entwickelt, was schon sehr bald Millionen von Euros einsparen könnte: Die Wissenschaftler wenden dabei eine Kombination aus "gepulstem Laden" und Künstlicher Intelligenz an. Dies führt nicht nur zu hochwertigeren Zellen und weniger Produktionszeit (nämlich nur 10 Stunden!), sondern auch zu weniger Ausschuss.

Unser heutiger Podcastgast, Prof. Dr.-Ing. Helge Sören Stein, arbeitet am Karlsruher Institut für Technologie, dem Helmholtz-Institut Ulm und am POLiS-Exzellenzcluster. Als Materialforscher widmet er sich eigentlich der Erforschung und Optimierung neuer Batteriematerialien. Über den "InZePro-Kompetenzcluster" und das Forschungsprojekt "InForm" ist seine Forschungsgruppe ebenfalls in die Neuentwicklung innovativer Produktionsprozesse involviert.

Die "Formation" ist einer der kostenintensivsten Prozesse innerhalb des gesamten Produktionsvorgangs einer Batteriezelle. Dabei werden die ersten Lade- und Entladevorgänge der Batteriezelle vorgenommen. Die Parameter (Strom- und Spannungsverläufe) während der Formation sind je nach Zellhersteller sehr unterschiedlich, aber beeinflussen immer in einem hohen Maße die spätere Zellperformance. Traditionell werden Zellchargen standardisiert in 24 Stunden erstgeladen und unterliegen dabei einem bestimmten Schema aus Lade- und Entladevorgängen.

Und genau hier kommt Steins Forschungsgruppe ins Spiel: Über gepulstes Laden in Echtzeit werden die frischen Zellen bei dem neuen Verfahren in nur ca. 10 Stunden formiert. Und dabei wird jede Zelle auch individuell nach Spannungsänderung und Innenwiderstand behandelt. Das spart Zeit, Kosten und führt zu viel weniger Zellen, die sich später als unbrauchbar herausstellen.

In Batterien treten normalerweise elektrochemische Reaktionen auf, die strukturelle Veränderungen in Materialien verursachen. Einige davon sind beabsichtigt - nur so kann die Batterie effektiv als Stromspeicher dienen. Andere führen langfristig als ungewollte Nebeneffekte zu einer drastischen Verringerung der Batterieleistung. So entwickeln sich beispielsweise durch das "Lithium-Plating" sog. Dendriten, die als metallische Lithium-Nadeln einen Kurzschluss innerhalb der Zelle auslösen können. Auch die SEI-Schicht ("Solid-Electrolyte-Interphase") kann unschöne Risse bekommen, sodass die Batterie immer mehr an Kapazität und Leistung verliert.

Innerhalb des EU-Projekts "BAT4EVER" konzentrieren sich Wolfgang Binder und Anja Marinow auf Selbstheilungsmechanismen dieser Mikroschäden und Materialverluste, die besonders während Lade- und Entladezyklen entstehen. Die beiden widmen sich Materialcharakterisierungs-Methoden und einer Modellierung von Materialverhalten.

Laut Prof. Dr. Wolfgang Binder arbeiten auch namhafte Batteriehersteller wie StoreDot im Bereich der Batterie-Leistungselektronik daran, eine (normalerweise unbeabsichtigte und gefährliche) Tiefentladung von Zellen herbeizuführen und durch einen geordneten Spannungs- und Strom-Impuls perspektivisch Kapazität und Leistung wieder zurück zu gewinnen. Diese Rückgewinnungsmechanismen befinden sich jedoch (wie alle selbstheilenden Batteriekonzepte) noch allesamt noch in der Entwicklungsphase.

Weiterführende Links: https://battery2030.eu/battery2030/projects/bat4ever/ https://cordis.europa.eu/project/id/957225 https://inhabitat.com/storedot-is-making-self-healing-ev-battery-technology/

Dr. Sebastian Pohlmann ist Vice President of Business Development beim estnischen Unternehmen Skeleton Technologies. Skeleton ist Entwickler und Hersteller von Energiespeichern für Transport-, Netz-, Automobilanwendungen. Dr. Simon Fleischmann leitet die Arbeitsgruppe "Nanoconfined Electrochemical Interfaces" am Helmholtz-Institut Ulm.

Tatsächlich gibt es sie schon heute, die Hybride aus Batterien und Superkondensatoren. Dabei versuchen die Materialforscher, sich die Charakteristika beider Welten zunutze zu machen: Das Ziel, die Leistungsdichte der Kondensatoren und die Energiedichte der Batterien zu kombinieren ist zwar nicht bahnbrechend neu, jedoch erscheint sie heute vielversprechender denn je.

Das estnische Unternehmen Skeleton Technologies macht es mit seiner "SuperBattery" vor: Diese hybriden (batterieähnlichen) Superkondensatoren erreichen bis zu 50.000 Ladezyklen bei ultraschneller 1-minütiger Aufladung. Angeblich ist die "SuperBattery" - wie jeder Superkondensator - noch immer frei von Kobalt, Kupfer und Nickel. Ebenfalls kommt sog. "gekrümmtes Graphen" zum Einsatz. Im Podcast gibt HIU-Wissenschaftler Dr. Fleischmann eine Einschätzung ab, was von dieser Batterie-Innovation zu halten ist.

Die "SuperBattery" soll in Hybrid- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen, Bussen, Lastwagen und Ladeinfrastruktur eingesetzt werden. Auch bei Bergbau- und bei Offroad-Maschinen macht sich das Unternehmen Hoffnung, bald große Stückzahlen zu erreichen.

Weiterführende Links: https://www.skeletontech.com/superbattery

Wie kommen die Strompreise zustande? Ist das Merit-Order-Modell, durch das der Preis an der Strombörse gebildet wird, in Bezug auf die vermehrte Umstellung auf erneuerbare Energien noch zeitgemäß? Unser Experte im Geladen Podcast, Prof. Dr. Bruno Burger (KIT & Fraunhofer) geht davon aus, dass es in Zukunft immer häufiger zu Extremsituationen kommt wie am 10. Februar 2023. Es gab viel Wind im Norden, niedrige Börsenstrompreise, die Kraftwerke im Süden wurden nicht eingesetzt, Pumpspeicher kauften dann viel Strom, die Nord-Süd-Leitungen hatten zu wenig Kapazität und so wurden im Süden Kraftwerke zum Redispatch aktiviert. Wir diskutieren die Strompreiszonen, eine Reform des Merit-Order sowie die Stromtrassen und den Netzausbau.

Die Tage der deutschen Atomkraft sind gezählt. Mitte April 2023 sollen die letzten drei Kernkraftwerke vom Netz gehen. Der deutsche Atomausstieg, der erstmalig unter der rot-grünen Bundesregierung zu Beginn des Jahrtausends angestoßen wurde, soll damit endlich abgeschlossen sein.

Doch nun bäumt sich ein letzter Meinungswiderstand auf: Sogar die Tagesthemen (Quelle: Kerstin Palzer, Das Erste, 07.03.2023) sprachen sich in einem Kommentar gegen den endgültigen Ausstieg aus der Kernenergie aus. Grund: Die höheren Stromkosten, die angeblich aus der Abschaltung der letzten drei Atommeiler resultieren würden, verstärkten die allgegenwärtige Energiekrise.

Unser Podcastgast Stefan Krauter, Professor für "Elektrische Energietechnik (EET)" an der Universität Paderborn, widerspricht: Die deutschen Kernkraftwerke trögen schon heute, in Zeiten hoher Einspeisung von Erneuerbarer Energien, nicht (mehr) zu niedrigeren Strompreisen bei. Ein Vergleich mit französischen AKWs ergäbe, dass diese ihrerseits hoch subventioniert würden. Abgesehen von hohen Baukosten für neue KKW, wenige Endlagerstätten für radioaktive Brennstäbe und die Sicherheitsfrage (Fukushima/Tschernobyl), seien die Kernkraftwerke sowieso inkompatibel mit fluktuierendem Grünstrom. Kurzum: Sie ist sehr schlecht regelbar. Zudem sei die Produktion von grünem Wasserstoff keine realistische Option, da Elektrolyseure und Brennstoffzellen noch zu unrentabel und wirkungsarm seien.

Laut Krauters Forschungen zu "nachhaltigen Energiekonzepten für die Energiewende" sei der grüne Energiemix aus Sonne, Wind, Wasser, Biogas und Geothermie schon in 10-15 Jahren ausreichend, um 100% des deutschen Strombedarfs zu decken. Dazu ist ein massiver Ausbau von grünen Stromerzeuger, der Stromnetze (Trassen) und der Speicherkapazitäten (u.a. Batterien) nötig. Dazu käme eine Sektorenkopplung, die ebenfalls Energie-Einsparungen ermögliche.

Weiterführende Links: https://www.tagesschau.de/ausland/europa/atomkraft-eu-101.html

Das Unternehmen CMBlu preist seine Organic-Flow-Batterien als umweltfreundliche stationäre Speicher für erneuerbare Energien an, die auch noch kostengünstig und gut skalierbar sein soll. Die Organic-Flow-Technologie soll die hohe Energiedichte von Festkörperbatterien mit der beliebigen Skalierbarkeit von Kapazität und Leistung von Flow-Batterien vereinen und kommt ohne die Verwendung seltener Rohstoffe aus. Das verwendete Material - Lignin - kann als Nebenprodukt aus Papierfabriken gewonnen werden. Es wird in zwei separate Tanks gefüllt und in einer speziellen Anlage für eine biochemische Reaktion zusammengeführt. Nach Angaben des Unternehmens ist das Material organisch, nicht brennbar, nicht explosiv und kann mehr als 10.000 Ladezyklen überstehen. Das Batteriesystem ist als Mehrzellenstapel konzipiert und eignet sich in erster Linie für stationäre Speicheranwendungen. Durch die Modularität lässt es sich problemlos in den Gigawattbereich skalieren. Diese Ankündigungen überprüfen wir mit Prof. Birgit Esser von der Universität Ulm.

Batterieselbstentladung bedeutet, dass eine Batterie einen Teil ihrer Kapazität verliert, nachdem sie über einen bestimmten Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur gelagert wurde. Die Selbstentladung der Batterie ist eine interne chemische Reaktion, die in Batterien stattfindet. Die Batterie wird entladen, obwohl kein Verbraucher angeschlossen ist. Wenn eine wiederaufladbare Batterie nicht benutzt wird, verliert sie also etwas Ladung. Warum das so ist, war bis vor kurzem in der Forschung nicht abschließend geklärt. Forscherinnen und Forscher der Dalhousie University in Kanada haben mit einer Entdeckung nun dieses Geheimnis gelüftet und der Grund ist viel banaler, als man sich vorstellen kann. Wir sprechen mit den beiden Forschern Sebastian Büchele und Tom Bötticher über ihre Entdeckung.

Weitere Infos: Links zu den beiden Veröffentlichungen: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acb10c https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acaf44

YouTube-Kanal von Tom Bötticher: https://www.youtube.com/@doktorwissenschaft

Unser heutiger Podcastgast ist Dr. Andreas Piepenbrink, Chef vom deutschen Heimspeicherhersteller E3/DC. Der ehemalige Automobilmanager erläutert zunächst die immer größere Nachfrage nach stationären Batteriespeichern für das Eigenheim. Diese Nachfrage ist neben dem zweiten Photovoltaik-Boom natürlich auch auf den Ukrainekrieg und die damit einhergehenden hohen und volatilen Strompreise zurückzuführen.

Viele Heimspeicherbesitzer fragen sich: "Kann ich meinen Heimspeicher denn schon intelligent laden und an dynamische Stromtarife koppelen?" (YouTube-Kommentar). Dies hänge am Batteriehersteller und insb. an der Software, die den Heimspeicher steuert, so Piepenbrink. Seinen E3DC-Kund*innen macht er schon jetzt Hoffnung, dass diese Logiken für sie sehr bald zugänglich seien.

Ein positives Marktsignal sind die weggefallenden V2H-Restriktionen, durch die das Konzept "Vehicle-to-Home" nun Realität wurde: Seit wenigen Monaten können E-Auto-Besitzer in Deutschland ihr Eigenheim mit Strom aus der Antriebsbatterie ihres E-Autos versorgen. Zwar sind vielerorts noch Anmeldungen nötig, doch scheinen hier alle Steine aus dem Weg geräumt.

Das bidirektionale Laden von E-Autos habe laut Piepenbrink jedoch nach wie vor Grenzen: Speziell die Netzdienlichkeit der E-Autos (Vehicle-to-Grid) scheint - entgegen anderer Stimmen hier im Podcast - nach wie vor in weiter Ferne. Fast alle derzeitigen Wallboxen und E-Autos seien technisch nicht dazu geeignet, irgendwann netzstützend eingesetzt zu werden. "Eine bittere Pille", meint Piepenbrink.

Weiterführende Links:

https://www.e3dc.com/

https://www.pv-magazine.de/2022/12/21/bidirektionales-laden-mit-photovoltaik-heimspeichersystem-kommt-ab-2023/

https://www.mobilityhouse.com/de_de/vehicle-to-grid

https://www.n-tv.de/der_tag/Habeck-will-Elektroautos-als-Stromspeicher-nutzen-article23760023.html

Manche Elektroautos können am Schnelllader von 10 auf 80 Prozent in 18 Minuten geladen werden. Dies ist jedoch bisher die Ausnahme. Ein Batteriewechsel, wie ihn der chinesische Autobauer NIO anbietet, geht mit 5 Minuten deutlich zügiger. Wir ordnen die Aussagen von NIO-Vertreter, Daniel Medawar, aus der letzten Folge gemeinsam mit Dr. Joachim Sann von der Universität Gießen ein und stellen das Wechseln und das Laden der Antriebsbatterie gegenüber. Spannend bei den beiden Konzepten wird, ob ein gut ausgebautes Schnellladenetz mit besseren Ladezeiten die Wechselstationen wieder vertreiben wird oder ob der Batterietausch vielleicht sogar Schnellladestationen überflüssig machen kann, wenn auch andere Autobauer das Konzept übernehmen. Ein Knackpunkt für den Batteriewechsel mit anderen Automarken wird die Standardisierung der Antriebsbatterien sein.

Der chinesische Elektroautobauer NIO will sich einen Anteil am wachsenden europäischen Markt für E-Autos sichern, indem es ein Netzwerk für das Leasen und Tauschen von Batterien aufbaut. Der Batterietausch soll an den Wechselstationen deutlich schneller erfolgen, als das Laden an einem Schnelllader. NIO betreibt derzeit über 1.000 Power Swap Stations in China und nur wenige in Europa. Wir sprechen in dieser Geladen-Folge mit Daniel Medawar, einem Vertreter von NIO, darüber, wie der Akkuwechsel überhaupt funktioniert, ob die Wechselmöglichkeiten in China nur für die Langstrecke genutzt werden oder sogar das Laden ersetzen. Es bleibt abzuwarten, ob sich Wechselstationen gegen ein ausgebautes Schnellladenetz in Deutschland durchsetzen können und ob Autofahrer tatsächlich ihre Antriebsbatterien mieten wollen. In der nächsten Folge ordnen wir die Erklärungen von NIO wissenschaftlich ein mit Dr. Joachim Sann von der Uni Gießen.

In diesem Podcast sprechen wir mit Maximiliane von Butler, einer Repräsentantin des Stromhändlers Tibber - und einem Experten für Energiewirtschaft, Dr. Serafin von Roon (Ffe).

Abonnieren Sie auch den Redispatch-Podcast von der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft: https://www.redispatch-podcast.de/

Unsere Gäste sind sich schnell einig, dass elektrischer Strom in Zukunft vemehrt dann verbraucht werden sollte, wenn er auch nachhaltig erzeugt und verfügbar ist. Die Strompreisfindung eignet sich mithilfe des Merit-Order-Prinzips schon heute hervorragend dafür. Denn: Die Höhe des an der Börse gehandelten Stroms spiegelt automatisch auch Erzeugerpreise wider. Viel Sonnen- und Windkraft im Strommix bedeuten niedrige Strompreise. Wenig verfügbare Erneuerbare Energien führen tendenziell zu hohen Strompreisen an der Börse. Auch wenn noch viele Missverständnisse rund um "billige Atomkraft" und diue Nutzung fossiler Energieträger herrschen, scheinen die festgelegten Preismechanismen durchaus mit den Nachhaltigkeitszielen im Energiemarkt einherzugehen.

Diese Preisdynamik setzt sich nun auch im privaten Strommarkt durch: Immer mehr Kund*innen dynamischer Stromtarife profitieren durch preisgesteuertes Laden von E-Autos oder Heimspeichern. Denn: Das Laden kann ohne weiteres an den ihnen nun zugänglichen, zeitlich stark fluktuierenden Strompreis gekoppelt werden. Die Geräte laden also immer dann, wenn der Preis niedrig ist.

Das größte Problem stellt derzeit noch die Regulatorik dar: Seit Jahren wird u.a. den Vehicle-to-Grid-Konzepten prophezeit, einen großen Hebel in Sachen Netzstabilität freizusetzen. Allerdings scheitert es hier an (1) Batteriegarantien der E-Autos, (2) steuerlichen Hindernissen und (3) fehlenden Businessmodellen.

Inwieweit das Ziel der Energie-Autarkie (PV-Anlage, Heimspeicher, E-Auto) durch die Verfügbarkeit dynamischer Stromtarife hinterfragt werden sollte, klärt unser Gast Dr. Serafin von Roon letztlich durch folgendes Statement: "Nur wenige Eigenheime kommen gänzlich ohne Netzanbindung über den Winter. Wenn dies allerdings das erklärte Ziel ist, treten dynamische Tarife natürlich in den Hintergrund."

Hinweis: Mit dem im Video genannten Strom-Tracker "Tibber Pulse" können Kunden auch ohne Smart Meter zu stundenaktuellen Börsenstrompreisen (zzgl. Steuern und Abgaben) abgerechnet werden. Weiterer Vorteil neben der Möglichkeit, Verbräuche gezielt günstige Stunden zu schieben: die Echtzeit-Darstellung des eigenen Stromverbrauchs in der Tibber App.

Weiterführende Links:

https://www.redispatch-podcast.de/

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/veraenderungen-der-merit-order-und-deren-auswirkungen-auf-den-strompreis/

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/entwicklung-der-energie-und-co2-preise-2022/

https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6993469683265896448

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/kurativer-netzbetreibereingriff-mittels-spitzenglaettung-zur-vermeidung-von-netzueberlastungen/

https://www.tibber.de

Ein europäisches Großforschungsprojekt namens SPARTACUS will dafür sorgen, dass Batterien zukünftig smart werden. Das soll über unterschiedliche Sensoren an den Batterien und das Batteriemanagementsystem funktionieren. Aber was können intelligente Batterien? Unsere Gäste Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) und Dr. Andreas Hutter von der Schweizer Forschungseinrichtung CSEM versprechen sich von der smarten Sensorik ein verbessertes Ladeverhalten und eine maximale Lebensdauer der Batterie. Die optimierte Erkennung des Batteriezustands und der Batteriefunktion wird ein sicheres, aber schnelles Aufladen ermöglichen - viel schneller als es bisher möglich war. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf mechanischen und akustischen Sensoren, die durch Temperatursensoren ergänzt werden. Die Sensordaten speisen dann ein Batteriemanagementsystem, das die Daten mit einem Datenpool abgleicht und die Lade- und Entlade-Prozesse und die Belastung einzelner Zellen im Batteriemodul so optimiert.

Webseite des Projektes: https://www.spartacus-battery.eu/

Unser Gast, Dr. Heiner Heimes, ist geschäftsführender Oberingenieur beim Lehrstuhl "Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) an der RWTH Aachen. Als Experte für Batterie-Produktionstechnik unterstreicht er, dass die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe ist und vielerlei Kompetenzen voraussetzt: Wissen in Chemie, Physik, Maschinen- und Anlagenbau, Ingenieurwesen und Leistungselektronik.

Europa hat sich in den vergangenen Jahren vor allem darauf konzentriert, den Wissensrückstand gegenüber dem asiatischen Raum zu verringern. Aus Sicht unseres Gastes durchaus mit Erfolg: Mit jedem neuen Planungsvorhaben wird es jetzt wichtiger, alle diejenigen Herausforderungen zu meistern, die sich aus dem Hochlauf der Produktion unterschiedlicher Batteriezellenserien ergeben.

Dr. Heimes gibt eine Einschätzung dazu ab, welche Zellformate sich in Zukunft durchsetzen werden und wie die europäischen Batteriefabriken mit Flexibilitäten rund um innovative Zellchemien umgehen müssen. Zentral steht in diesem Podcast die Frage, welches Alleinstellungsmerkmal europäische Batterien im Gegensatz zu asiatischen Wettbewerbern haben könnten und wie europäische Zellbauer am meisten Wertschöpfung generieren.

Bis zum Aus des Verbrenners im Jahr 2035 rechnet Dr. Heimes mit dem Bau von jährlich ca. 8 Millionen batteriebetriebenen Fahrzeugen in Europa. Die dafür nötigen europäischen Batterien sollen im besten Fall sicherer, langlebiger, nachhaltiger aber vor allem durch ihre Qualität "made in Europe" überzeugen.

Batterieatlas: https://battery-news.de/index.php/battery-atlas/

Schönen 4. Advent! Im letzten Teil unseres Adventsspecials beantwortet Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) weitere sechs Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben.

• Welche Rolle spielt die Zellspannung für die Leistung einer Batterie genau?
• Können LFP-Batterien wirklich gar nicht in Brand geraten?
• Welche Vorteile werden die Lithium-Mangan-Eisenphosphat-Batterien von CATL gegenüber LFP haben?
• Wann schaffen Vanadium-Redox-Flow-Batterien ihren Durchbruch?
• Autohersteller optimieren ständig ihre Algorithmen, was das Ladeverhalten ihrer Fahrzeuge angeht. Was wird da genau optimiert?
• Warum ist „Vehicle-to-Grid“ (also die Rückeinspeisung vom E-Auto in das Stromnetz) in Deutschland (noch) nicht möglich?

Schönen 3. Advent! Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantwortet die 24 besten Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben. Im dritten Teil nimmt Prof. Janek Stellung zu folgenden Fragen:

• Garantie & Lebensdauer von E-Auto-Batterien: 8 Jahre, 160.000 km und 70% - Wie lange halten E-Auto-Batterien im Schnitt?
• Ist ständiges Schnellladen schädlich für die Batterie?
• Was präferieren Sie: Schon jetzt erhältliche, preiswerte, chinesische Batterien oder teure, nachhaltige, europäische Batterien?
• Wo sind die größten Fortschritte zu erwarten – bei den Elektroden oder dem Elektrolyten?
• Wie viel Prozent macht zurzeit das Speichermaterial einer Batterie aus?
• Thema E-Lkws: Auf wen tippen Sie im Rennen zwischen Brennstoffzellen und Batterien?

Schönen 2. Advent! Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantwortet die 24 besten Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben. Im zweiten Teil geht Prof. Jürgen Janek auf folgende Fragen ein:

• Haben wir auf Dauer genug Strom in unseren Netzen für die Elektromobilität?
• Gibt es erste Festkörperbatterien, die in E-Autos eingesetzt werden?
• E-Fuels: Werden synthetische Kraftstoffe eine Rolle in der Energiewende spielen?
• Kann das Batterierecycling das halten, was es verspricht? Nämlich den Weg in eine Batterie-Kreislaufwirtschaft zu ebnen?
• Welche Zellchemie schafft nach Natrium als nächste den Durchbruch?
• Wie funktionieren Lithium-Luft-Batterien?

Unser Studiogast Dr. Veronika Wright ist Diplomingenieurin für technische Physik, Beraterin für Elektrifizierung und Batterieforscherin. In dieser Geladen-Folge erläutert sie eine "Auto-Motor-Sport-Schlagzeile" vom 24.06.2022. Dort heißt es: "Neuer Super-Akku soll 1.000 km Reichweite schaffen".

Dr. Wright analysiert die Kernelemente der Qilin-Batterieinnovation: Durch eine komplett neu erschaffene Zellarchitektur und eine revolutionäre platzsparende Elektronik schafft es der Hersteller, deutlich mehr Energie pro Volumen zu speichern als bisher. Das neue "Cell-to-Pack"-Design von ca. 255 Wh/kg auf Pack-Ebene wurde primär durch noch weniger Verpackungsmaterial und die Unterbringung von mehr Aktivmaterial erreicht. Daneben hat sich CATL an einem neuen Thermalmanagement versucht: Dabei werden die Zellen aktiv gekühlt, sodass ein deutlich schnelleres Laden der Packs ermöglicht wird. Hierbei kommen Kühlelemente neben jeder Zelle im Pack zum Einsatz.

Dr. Wright erläutert neben der "Qilin"-Batterie auch ein durch CATL vorangetriebenes "modulares Battery Swapping". Dabei wird es bei Elektroautos möglich sein, Teile eines herkömmlichen Batterie-Packs (nur) modular mitzuführen und dieses ebenfalls minutenschnell gegen passgenaue Packs zu tauschen - je nach täglichem Bedarf und Streckenplanung. Vorteile dieser Vorgehensweise: Das E-Auto muss auf der Kurzstrecke nicht so viel Gewicht mit sich tragen. Außerdem wären E-Auto-Besitzer nicht mehr gezwungen, die teure Batterie selbst zu kaufen. Beim Battery-Swapping abonniert der Kunde lediglich den Zugang zu einem passgenauen Modul und deren schnelle Installation. Mit dem "Battery Swapping" können CATL-Kunden einerseits Geld sparen und sich andererseits deutlich nachhaltiger bewegen. Allerdings ist das E-Auto auch nicht so flexibel einsetzbar durch die eingeschränkten Reichweiten.

Link zu Auto-Motor-Sport: https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/catl-ctp-3-0-qilin-lithium-ionen-batterie-super-akku-1000-km-reichweite/

Dieser Podcast wurde auch auf YouTube veröffentlicht: https://youtu.be/QlHuJtqrMy0

Auftakt zu unserem Adventsspecial! Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantwortet die 24 besten Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben. Die vier Teile laufen jeweils an den Adventssonntagen. Prof. Jürgen Janek geht hier auf folgende Fragen ein:

• Aufzählungs-TextGibt es genug Lithium für all die zukünftigen E-Autos auf der Welt?
• Aufzählungs-TextSind 1.000 km Reichweite für ein E-Auto ohne Laden realisierbar?
• Aufzählungs-TextWird sich das Konzept, Batterien von BEVs zu wechseln („Battery-Swapping“), wie es NIO verfolgt, durchsetzen?
• Aufzählungs-TextWelche Zellchemien werden wir in den nächsten fünf Jahren in E-Autos sehen?
• Aufzählungs-TextIn welchem Ladestand sollten man eine E-Auto-Batterie idealerweise bei mehreren Tagen/Wochen Standzeit halten?
• Aufzählungs-TextLiegt die Zukunft der BEVs vielleicht bei Hybrid-Akkus aus Li- und Na-Ion-Systemen?

Es klingt zu schön, um wahr zu sein: Deutschland könnte seinen kompletten Bedarf an Lithium für die Batterieproduktion bald selbst decken! Denn im Oberrheingraben schlummern riesige Mengen des Leichtmetalls in etwa zwei bis 4 Kilometern Tiefe. Dort zieht sich eine Gesteins-Ebene über 300 Kilometer Länge und ca. 40 Kilometer Breite, die heiße Thermalquellen und lithiumhaltiges Wasser aufweisen. Diese Thermalquellen will unser Podcastgast jetzt anzapfen.

Aber von vorn: Neben den gängigen Batteriemetallen wie Kobalt, Nickel, Kupfer (und einigen anderen) wird auch Lithium bisher nicht in Deutschland gefördert. Das meiste Lithium kommt derzeit aus Südamerika, Australien und China. Warum? Weil es bisher preisgünstiger, in größeren Mengen und einfach schneller auf dem Weltmarkt verfügbar war. Das hat sich bereits bzw. wird sich bald ändern: Mit eigenen Geothermieanlagen versucht die "Vulcan Energy Ressources Ltd." Lithium zukünftig aus dem Oberrheingraben zu fördern. Und das auch noch mit CO2-negativem Ergebnis - also umweltschonenden Förderanlagen. Das deutliche nachhaltigere Lithium aus dem Oberrheingraben soll insgesamt für bis zu 400 Millionen E-Fahrzeuge (also fast ganz Europa) reichen. Für den Anfang rechnet unser Podcastgast Dr. Horst Kreuter noch mit bescheideneren Zahlen: "Wir möchten ab 2025 40.000 Tonnen Lithiumhydroxid pro Jahr fördern. Das genügt für die Herstellung von Batterien für circa 1 Mio. E-Autos pro Jahr", so Dr. Kreuter.

Die Zeit spielt ebenfalls für Dr. Kreuter und sein Team. Der Preis für eine Tonne Lithium stieg in den letzten zwei Jahren von etwa 10.000 auf rund 60.000 Euro an. Je höher der Preis am Weltmarkt, desto profitabler das Geschäft mit dem nachhaltigen Lithium aus dem Oberrheingraben. Kreuter und Vulcan kalkulieren bis zum eigenen Produktionsstart mit etwa 10.000 bis 20.000 Euro pro Tonne. Das damit sogar preiswertere hat dann drei Vorteile gegenüber dem Lithium aus Südamerika oder Australien: Es ist günstiger, nachhaltiger und umgeht weltweite Lieferketten.

Weiterführender Link zu Vulcan Energie Ressourcen: https://v-er.eu/de/

Die Österreicherin Dr. Veronika Wright ist Diplom-Ingenieurin für Technische Physik und begeisterte E-Auto-Bastlerin. Neben ihrem Beraterjob für Automobilunternehmen arbeitet sie mit ihrem Mann an einem ehrgeizigen Projekt: Sie möchte ihr Verbrenner-Fahrzeug - einen 1999 Jeep Wrangler - in ein echtes E-Auto verwandeln. Und dabei möchten die beiden buchstäblich alles selbst machen: Vom Chassis flexen, über die Planung und Realisierung der Elektrik, Kalibrierung, alles rund um die Antriebsbatterien, die Steuerung, das Getriebe, Einbau des Motors - einfach alles!

Zu Beginn des Umbaus stellte sie sich jedoch einige Arbeitsschritte anders vor: So war die Kühlung der Batterie offenbar schwieriger als zunächst vermutet. Und auch das Onboard-Kommunikationssystem (Elektrik) war nicht einfach. Als Batterieexpertin war der Einbau der gebrauchten NMC-Zellen für Frau Wright allerdings weniger problematisch. Die Zellen (eines gecrashten Fahrzeugs) für die drei neuen Batteriemodule wurden eigenhändig ausgebaut, getestet, neu verbunden und wieder eingesetzt. Jetzt fehlt (bald) nur noch TÜV, dann kann's losgehen auf Jungfernfahrt! Zum Jahreswechsel möchten Dr. Veronika Wright und ihr Mann den Jeep fertigstellen.

YouTube-Kanal: Electrified Veronika https://www.youtube.com/channel/UCcT-DiovdrnnjZmt0Vehe2Q

Batterieforschende arbeiten hart daran, eines Tages viel umweltschonendere Batterien zu bauen als derzeit. Warum diese unbearbeiteten Materialien eigentlich nicht gleich aus der Natur nehmen?

Genau das haben jetzt Wissenschaftler*innen aus USA gemacht. Sie nutzen dabei eine Chemikalie als Grundstoff, der auch in der Schale von Krebsen vorkommt: Chitin ist weder brennbar noch biologisch bedenklich. Durch chemische Verarbeitung und die Zugabe von Essigsäure kann Chitin wunderbar synthetisiert und als Elektrolyt für eine Zinkbatterie verwendet werden.

Auch am Helmholtz-Institut Ulm werden seit 2016 ungewöhnliche Batterien entwickelt: Batterien aus Apfelresten. Die Apfelreste werden dazu getrocknet und gesiebt. Später wird aus diesem Pulver ein kohlenstoffbasiertes Aktivmaterial hergestellt, das aus verschiedenen Schichtoxiden besteht. Das Material gilt bis heute als hochattraktiv und zeigt exzellente elektrochemische Eigenschaften.

Unser Podcastgast Professor Dr. Maximilian Fichtner berichtet auch eindrucksvoll von einem Stoff namens Kupfer-Porphyrin als Batteriematerial. Kupfer-Porphyrin steckt im blauen Blut von Spinnen. "Wir haben biologisches Kupfer-Porphyrin chemisch modifiziert und mit einem Trick stabilisiert", berichtet Fichtner. Man erreiche damit ähnliche Speicherkapazitäten wie mit Lithium und Natrium. Ein weiterer Vorteil bietet die Performance, also Schnelllade-Fähigkeit. Einziger bisher sichtbarer Nachteil sei, dass die neuen Zellen wieder einmal größer ausfallen als die Lithium-basierten Systeme.

Das Bild von Schifffahrt und ihrem Beitrag zur Klimakrise ist zwiespältig. Einerseits gelten Schiffstransporte im Gegensatz zu anderen Verkehrsträgern als klimafreundlicher. Andererseits werden Urlaubsreisen mit großen Kreuzfahrtdampfern immer wieder verteufelt. Prof. Sören Ehlers, Direktor des DLR-Instituts für Maritime Energiesysteme, erläutert in dieser Folge, wie Schiffe in Zukunft auf den Weltmeeren angetrieben werden. Wir besprechen mit ihm die Probleme, die der Treibstoff Schweröl im Moment verursacht und welche Antriebe und Kraftstoffe sich in Zukunft auf der Kurz- und Mittelstrecke und der Langstrecke anbieten für eine Transformation zu einer klimaneutralen Schifffahrt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Reedereien und Schiffbauern und deren Herausforderungen beim Umbau der Flotten. Oder entscheiden am Ende wir als Verbraucher, wie schnell sich die Schifffahrt wandelt?

Weitere Infos zum DLR-Institut: https://www.dlr.de/ms/desktopdefault.aspx/tabid-15490/25160_read-63144/

Schon vor 20 Jahren sah unser Podcastgast Dipl.-Ing. Christian Machens Wasserstoff (H2) als möglichen Energieträger für die zukünftige E-Schifffahrt an, da das Gas schon vor 20 Jahren verfügbar (wenn auch nicht erneuerbar hergestellt!), kosteneffizient und sicher eingesetzt werden konnte. Um seinem Professor zu imponieren und die Machbarkeit zu beweisen, baute er kurzerhand selbst ein Wasserstoff-Boot. Damit nicht genug: Sein kleines Team aus Ingenieuren schuf im Leipziger Hafen (mal nebenher) eine erste maritime Wasserstoff-Tankstelle für Schiffe.

Christian Machens sieht bis heute große Potenziale, weite Teile der Schifffahrt zu elektrifizieren. Inbesondere bei kleineren Fähren, Segel- und Privat-Booten könnte vorhandenes Freivolumen schon heute mit E-Technik befüllt werden, da Gewicht eine eher untergeordnete Rolle in der Schifffahrt spielt.

Der Antriebsstrang der HYDRA bestand aus folgenden #Komponenten:

• Brennstoffzelle: 2 x 8 ZeTek modules
• FC-Power: 6,9 kW DC (64-88 Volt)
• System-Output: 5,5 kW DC
• Electrical efficiency: 60 % (0,55 Nm3H2/kWh)
• Efficiency (System): 42 % (0,8 Nm3H2/kWh)
• Hydrogen purity: 3.5 (99.95 %)
• Operating pressure: 50 mbar
• Measures: 1m x 1m x 1m
• Weight: 300 kg
• Operating temperature: 65 °C
• Electrolyte: 30% KOH
• Oxidant: aerial Oxygen (via scrubber)
• Gas consumption: a) 45 Nm3/h (Oxygen), b) 5 Nm3/h (Hydrogen)
• Production of reaction water: 4 l/h
• System-cooling: a) River-water – Cooling water HEX (outer loop) b) Cooling-water KOH HEX (inner loop) c) Cooling-water circuit includes metal hydride storage

Bisher enthalten fast alle Batterien, egal ob im Smartphone oder im Elektroauto, Metallverbindungen, wie Lithium, Kobalt oder Nickel. Die Gewinnung und das Recycling der Metalle sind aufwändig, teuer und oft mit Umweltproblemen verbunden. Unser Gast, Birgit Esser, Professorin für Organische Chemie an der Universität Ulm, forscht an organischen Batterien, die auf Kunststoffen, genauer synthetischen Polymeren, basieren und ohne Metalle auskommen. Solche organischen Batterien sind ressourcen-freundlich und einfacher zu rezyklieren. Um Kunststoff zu verarbeiten, ist weniger Energie notwendig als bei Metall, wodurch sie umweltfreundlicher und günstiger sind. Zudem hat dieser Batterietyp bereits den Markt erreicht. Eine Ausgründung des MIT namens PolyJoule hat bereits über 10.000 solcher Plastik-Batterien produziert und verkauft.

Für die künftige Wasserstoffversorgung müssen große Mengen über weite Strecken transportiert werden. Der Aufwand den Energieträger und Chemierohstoff zu transportieren, ist jedoch vergleichsweise groß.

Alternativen zum Flüssigtransport von H2 sind die Nutzung von Trägern wie Ammoniak oder Methanol. Ammoniak ist brennbar und kann in Brennstoffzellen direkt zu Strom umgesetzt werden. Ammoniak verbrennt zu Stickstoff und Wasser und ist damit klimaneutral. Es hat im Moment unter den Alternativen den technologisch höchsten Reifegrad zum Transport und zur Lagerung. Dr.-Ing. Gunther Kolb vom Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM erläutert, wie Ammoniak, aber auch Methanol für den Transport von Wasserstoff genutzt werden kann, und beides auch in Brennstoffzellen zum Einsatz kommt.

In der Corona-Pandemie ist Wissenschaft, beispielsweise durch den Virologen Christian Drosten, deutlich mehr in den Fokus der Bürgerinnen und Bürger gerückt. Viele Menschen waren dankbar für die Einblicke und fachlichen Antworten auf die drängendsten Pandemiefragen, gleichzeitig war auch zu beobachten, dass ein Teil der Gesellschaft einfache Antworten erhalten wollte und sich dann Fake News zugewendet hat. Dieses Phänomen findet sich ebenfalls bei den Themen „Klimaschutz“ und „Elektromobilität“ wieder. In diese Folge haben wir uns Wissenschaftsministerin Theresia Bauer (BW) und Prof. Maximilian Fichtner eingeladen, um das Spannungsfeld von Wissenschaft und Meinung zu diskutieren. Wir besprechen, wie gute Wissenschaftskommunikation aussieht, was wir alle gegen Fake News tun können und wie Wissenschaft genau funktioniert. Da wir eine Politikerin und einen Professor im virtuellen Studio haben, gehen wir natürlich auch der Frage nach, wie unabhängig Wissenschaft sein kann.

Derzeit gibt es zu dem Unternehmen in dieser Folge, Blackstone Technology, Medienberichte über Unregelmäßigkeiten. Blackstone Technology hat im Juni 2023 Insolvenz angemeldet. Die Staatsanwaltschaft ermittelt wegen des Verdachts auf Subventionsbetrug.
Ursprüngliche Beschreibung: Die 3D-Druck-Technologie hat in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt – mittlerweile werden sogar Häuser gedruckt und nun auch Batterien! Wir sprechen mit dem ehemaligen CEO von Blackstone Technology, Holger Gritzka, über ein neues Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien aus dem 3D-Drucker. Derzeit werden nur die Elektroden für LFP und NMC-Zellen gedruckt. Mittelfristig sollen jedoch ganze Batterien gedruckt werden und das als Festkörperbatterien. Prof. Helge Stein vom KIT ordnet ein, ob dies wirklich in hoher Stückzahl möglich sein wird und welches Potenzial 3D-gedruckte Festkörperbatterien mit sich bringen.

Übersicht Batterieproduktion (Batterie-News.de - PEM Motion GmbH): https://battery-news.de/index.php/2022/07/01/batterieproduktion-in-europa-juli-2022/

Wie klimafreundlich sind E-Autos wirklich? Und ist ihre CO2-Bilanz tatsächlich so viel besser als die von Benzinern oder Dieselfahrzeugen? Die Diskussionen darum gibt es nicht nur in der Fachwelt, sondern auch in vielen Familien oder bei Stammtischen. Eine neue, großangelegte Studie der Universität der Bundeswehr München zeigt nun, dass die gesamten Pkw-Lebenszyklusemissionen durch die Elektrifizierung von Fahrzeugen um bis zu 89 % gesenkt werden können. Benzin- und Dieselfahrzeuge weisen im Vergleich die höchste Menge an Treibhausgas-Emissionen auf. Die Macher der Studie, Johannes Buberger und Dr. Manuel Kuder, erläutern im Podcast, welche Fahrzeuge in den Vergleich einflossen, welche Fahrzeugklassen am klimafreundlichsten sind und welche Parameter überhaupt in den Vergleich einflossen.

Studie: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122000867

Jeder, der sich für Batterien interessiert, kennt die berühmtesten Materialien der "Lithium-Ionen-Batterien": Lithium, Kobalt, Graphit. Aber in welcher Batterie steckt denn nun Nickel, Mangan, Aluminium, Eisen und Phosphor? Antwort: Ebenfalls in der Lithium-Ionen-Batterie! Nur nicht in jeder.

Was ist der Unterschied zwischen "Nickel-Mangan-Kobaltoxid" (NMC), "Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA)" und "Lithium-Eisenphosphat" LFP)?

Es gibt fundamentale Unterschiede zwischen Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit in E-Autos, Laptops, Handys, Heimspeichern, Bohrmaschinen, Zahnbürsten, Hörgeräte und Consumer-Batterien verbaut werden. In dieser Folge erklärt unser Gast, Prof. Dr. Maximilian Fichtner, welche Eigenschaften die unterschiedlichen Kathodenmaterialien haben und welche Kombination wohl in Zukunft sehr nachgefragt sein wird.

Dabei kommt ein Schaubild des baskischen Forschungsinstituts "CIC EnergiGUNE" als Hilfe zum Einsatz: Schnell wird klar, dass dem Forscher ein pauschaler Vergleich zwischen den gängigen Kathodenmaterialien gar nicht so einfach fällt. Es kommt halt immer drauf an!

Bild: https://pbs.twimg.com/media/FKqa8UeWUAEHlla?format=jpg&name=large

Twitter-Diskussion: https://twitter.com/energigune_brta/status/1489173180824621057

Die Zink-Ionen-Batterie gilt als grüne Energiespeicherungstechnologie, da sie auf reichlich vorhandenem und günstigem metallischem Zink basiert. Dennoch fristet sie unter den verschiedenen Materialien und Batteriechemien im Post-Lithium-Bereich eher ein Schattendasein. Das liegt an den großen Herausforderungen, die noch bewältigt werden müssen - die Nebenreaktionen, die sowohl die reversible Aufladung an der Anode begrenzen als auch das Auseinanderfallen der Kathode verursachen. Einer der europäischen Experten auf dem Gebiet, Prof. La Mantia, von der Uni Bremen, erklärt, wie die Technologie ihren Durchbruch feiern könnte und welches Potenzial vorhanden ist.

Folien von Prof. La Mantia: https://www.postlithiumstorage.org/fileadmin/Startseite/News___Events/Media_Center/Videos_und_Podcasts/ZIB_Podcast.pdf

Fachartikel in Nature Communications dazu: https://www.nature.com/articles/s41467-022-28381-x#rightslink

Um in der europäischen Energiewende die Rolle einer Schlüsseltechnologie einnehmen zu können, müssen Batterien nachhaltiger und besser rezyklierbar werden. Zudem muss die EU bei den Rohstoffen und der Batterieproduktion unabhängiger von Ländern wie China und Russland werden. Dafür hat sie eine umfassende Verordnung vorgelegt, die wir mit dem Europaabgeordneten MEP Malte Gallée und Prof. Dr. Maximilian Fichtner besprechen. Wir legen einen Fokus auf die klimaneutrale Herstellung der Batterien, das Recycling kritischer Rohstoffe, eine Kennzeichnungspflicht der Batterien sowie auf die Herkunft aller Materialien und Herstellergarantien der Batterielebensdauer.

Die Verordnung zum nachlesen: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:52020PC0798

In dieser Podcastfolge beleuchten wir gemeinsam mit unserem Gast, Dr. Holger Althues (IWS Fraunhofer-Institut) das Element Schwefel als Elektrodenmaterial für verschiedene Batterietypen. Genauer gesagt, sprechen wir über die Gewinnung, die Aufbereitung und die Wirkung von Schwefel in der Batterie sowie über die verschiedenen Batterietypen. Diese neue Art von Batterien gilt als eine der vielversprechendsten Technologien der nächsten Generation. Auf dem Markt sind sie bislang noch nicht angekommen, da es noch einige Herausforderungen zu bewältigen gibt. Natrium-Schwefel-Batterien sind da schon weiter, sie sind bereits kommerziell verfügbar. Sie unterscheiden sich stark in der Funktionsweise: Natrium-Schwefel-Thermalbatterien funktionieren beispielweise bei einer Betriebstemperaturen von mehr als 200 °C und sind bereits in Japan im Einsatz.

Fraunhofer-Bericht: https://www.iws.fraunhofer.de/content/dam/iws/de/documents/publikationen/jahresberichtsbeitraege/2017/JB-IWS-2017-de-S36-37.pdf

Artikel zu Startup Theion: https://www.electrive.net/2022/03/29/batterie-startup-theion-will-lithium-schwefel-zelle-auf-den-markt-bringen/

Grenzflächen und Grenzphasen spielen in Batterien wie Lithium-Ionen-Batterien eine entscheidende Rolle, da sie unter anderem Eigenschaften wie Stabilität, Reversibilität und Sicherheit der Batterie beeinflussen. Eine besonders wichtige Zwischenschicht ist dabei die Solid Electrolyte Interphase (SEI), die erst nach der Produktion der Batterie während der ersten Lade- und Entladezyklen entsteht. Wir tauchen mit Prof. Christine Kranz von der Universität Ulm ganz tief ein in die Batterieforschung, um zu verstehen, wie Batterien optimiert werden können. Besonders spannend ist die Frage, wie die Ionen in Festkörperbatterien durch Fest-fest-Grenzflächen gelangen können.

Aufgrund technischer Schwierigkeiten werden wir den angekündigten Shop erst zu einem späteren Zeitpunkt eröffnen können.

https://www.deutscher-podcastpreis.de/podcasts/geladen-der-batteriepodcast/ Jetzt abstimmen! Das Voting läuft noch bis zum 8. Mai 2022 - 23:59 Uhr. Geben Sie unserem Geladen-Podcast Ihre Stimme! Ein Klick genügt! Vielen Dank für Ihre Unterstützung!

Wir sprachen bereits mit einem Anbieter von Heimspeicherlösungen und einem PV-Speicher-Nutzer: Link zu Folge. In dieser Folge schlagen wir den Bogen von der dezentralen Stromerzeugung der Bürger zu der zentralen Stromversorgung, der Transformation der Netze in der Energiewende und der Einspeisung des privat erzeugten Stroms. Geladen dazu: Dr. Bartholomäus Surmann vom Netzbetreiber Netze BW und Prof. Thomas Leibfried vom Karlsruher Institut für Technologie. Wir widmen uns Fragen wie: Wie sieht der Netzbetreiber die persönliche Energiewende mit PV-Anlage und Heimspeicher einzelner Bürger? Wird der Netzbetreiber in Zukunft zur Netzstabilisierung auf meinen Heimspeicher bzw. mein E-Auto zurückgreifen? Wie werden sich die Netze durch die Energiewende verändern? Und wie sicher sind die Netze beispielsweise vor Cyberattacken?

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Hier können Sie mitdiskutieren: https://www.youtube.com/watch?v=fdFBiTmum44

Für diese Folgen hatten wir um Berichte zu Ihren PV-Anlagen und Heimspeichern gebeten und wir sind begeistert, wie viel Fachwissen, Enthusiasmus und Interesse aus Ihren Aufnahmen spricht. Vielen Dank für all die Einsendungen!

Die Beiträge behandeln ganz unterschiedliche Themen, wie die Lebensdauer der Speicher, die Kosten/ Einspeisevergütung, Möglichkeiten für Mieter und natürlich jede Menge Beispiele, wie man seine persönlich Energiewende umsetzen kann. Da auch einige Fragen aufgeworfen wurden und Sie, liebe Hörerinnen und Hörer, auch viel Expertise mitbringen, würden wir Sie bitten unter dem Video zum Podcast zu diskutieren und auf Fragen einzugehen: https://www.youtube.com/watch?v=fdFBiTmum44 (YouTube-Kanal des Helmholtz-Instituts Ulm)

Leitfaden Photovoltaik: Strom erzeugen und optimal nutzen (Sächsische Energieagentur) Download: https://www.saena.de/download/broschueren/BEE_Leitfaden_Photovoltaik.pdf

Wenn Sie, liebe Hörerinnen und Hörer, auch gerne von Ihren eigenen Erfahrungen berichten möchten, können Sie das in unserer nächsten Folge am 5. Mai tun: Senden Sie uns dazu einfach Ihre Video- oder Tonaufnahme bis zum 4. Mai (15.00 Uhr) an [email protected] oder [email protected] zu. Bitte erläutern Sie uns, wie Ihr Heimspeicher daheim funktioniert? Wie viel Ihr Heimspeicher gekostet? Lohnt sich Ihre Anschaffung? Was haben Sie sich davon versprochen? Sind Sie zufrieden? Für welchen Anbieter haben Sie sich entschieden und warum? Warum kommt ein Heimspeicher für Sie (nicht?) in Frage? Warum gerade jetzt? Wir sind super gespannt auf Ihre Videos und Tonaufnahmen! Bei größeren Dateimengen können gerne Clouddienste wie "https://www.wetransfer.com" oder Ähnliches verwenden.

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Der Absatz von Photovoltaikanlagen in Kombination mit Heimspeichern ist seit dem Ukrainekrieg noch einmal stark angestiegen – viele Menschen erhoffen sich eine größere Energie-Unabhängigkeit. Beim Auftakt zu einer dreiteiligen Serie zum Thema „Heimspeicher“ sprechen wir mit einem Anbieter von PV- und Stromspeicherlösungen, Dr. Olaf Wollersheim - Geschäftsführer der Solarwatt Innovation GmbH sowie mit einem sehr versierten Nutzer, Marcus Michalla, der seit Jahren eine große PV-Anlage mit verschiedenen Komponenten, wie Heimspeicher und Wallbox nutzt. Wir diskutieren in dieser Folge die Kosten von Heimspeichern, mögliche Fördergelder, die Sicherheit und den Zelltyp und gehen auf Zukunftskonzepte, wie Vehicle-to-Grid (V2G) ein.

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Der Krieg in der Ukraine hat für Deutschland massive Konsequenzen: Längst ist Energiepolitik zu einer Frage der nationalen Sicherheit geworden. Viele Menschen fordern weiterhin einen Boykott von russischem Gas und russischem Öl. Aber ist ein Gasboykott wirtschaftlich vertretbar?

Unser Studiogast Prof. Dr. Claudia Kemfert hat verschiedene Szenarien entwickelt, wie das deutsche Energiesystem im europäischen Kontext schnellstmöglich von russischen Gas-Importen unabhängig werden könnte: https://www.diw.de/documents/publikationen/73/diw_01.c.838841.de/diw_aktuell_83.pdf

Dr. Manuel Baumann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) am KIT. Dort arbeitet er in der Forschungsgruppe für „Nachhaltige Energietechnologien“. Auch er befürwortet einen raschen Umstieg auf erneuerbare Energiequellen.

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Es gibt sie immer noch - die Gegner des E-Autos und die Mythen rund um Batterien. Zwar schwindet die Zahl der Skeptiker der Elektromobilität Jahr für Jahr. Dennoch fragen sich immer noch viele Menschen: Ist das E-Auto wirklich nachhaltiger als ein Verbrenner-Pkw?

Die eigentliche Frage sollte lauten: Warum wird die Wissenschaft rund um die Themen Elektromobilität, Energiesystemen und Batteriematerialien oftmals als "Meinung" abgetan - und weniger als veritable Forschung? Denn: Die Forschung ist sich einig! Seit Jahren!

Prof. Dr. Maximilian Fichtner geht die Argumente nacheinander durch: (1) Das E-Auto ist sicher. (2) Die Batteriematerialien werden überwiegend nachhaltig abgebaut. (3) Das Batterierecycling funktioniert. (4) Es ist genug Strom für alle E-Autos da. (5) E-Autos werden in Deutschland nachhaltig gebaut werden. (6) Das E-Auto ist sauberer als ein Verbrennerfahrzeug. (7) Batterien enthalten keine Seltenen Erden. (8) Das E-Auto vernichtet keine Arbeitsplätze.

https://www.deutscher-podcastpreis.de/podcasts/geladen-der-batteriepodcast/ Jetzt abstimmen! Geben Sie unserem Geladen-Podcast Ihre Stimme! Die Umfrage startet am 1.April. Kategorie "Publikumspreis Wissen".

E-Fuels (Elektro-Kraftstoff) sind synthetische Kraftstoffe, die mit elektrischem Strom aus Wasser und CO2 hergestellt werden. Zwar erzeugt die Verbrennung dieser E-Kraftstoffe genauso viel umweltschädliche Abgase wie normale Kraftstoffe - allerdings wird das notwendige CO2 aus der Atmosphäre bzw. Biomasse entnommen, sodass E-Fuels als klimaneutral beschrieben werden können. Nicht unterschlagen werden sollte aber auch, dass bei Herstellung & Nutzung von E-Fuels verlustintensive Umwandlungsstufen durchlaufen werden: Die Energiebilanz von E-Fuels gilt daher schlechter verglichen mit anderen Antriebsarten.

Trotzdem gelten E-Fuels als unabdingbar in den Bereichen Langstrecken-Flugverkehr, Schifffahrt, Erzeugung von Grundstoffen für die (chemische) Industrie, Rohstahlerzeugung aus Eisenerz, Herstellung von Glas, Keramik, Zement, Langstrecken-Schwerlastverkehr auf Straßen sowie die Wärmeversorgung von Gebäuden.

Ein großer Teil der Unternehmen, die eine Produktion von E-Fuels planen, konzentriert sich heute auf Kraftstoffe für den Flugverkehr. Eine Ausnahme ist die Anlage "Haru Oni" in Chile (Porsche & Siemens), die vorrangig Methanol produzieren und zusätzlich ca. 55.000 Liter E-Fuel (2022) für den Autoverkehr herstellen soll. Diese Menge soll in der Zukunft noch gesteigert werden.

https://www.deutscher-podcastpreis.de/podcasts/geladen-der-batteriepodcast/

Jetzt abstimmen! Geben Sie unserem Geladen-Podcast Ihre Stimme! Die Umfrage startet am 1.April. Kategorie "Publikumspreis Wissen".

Wissen ist Macht! Der Deutsche Podcastpreis 2022 zeichnet in der Kategorie "Publikumspreis Wissen" den besten deutschen Wissenspodcast aus, der den Horizont mit "spannenden Science-Themen erweitert, dabei die kleinen und großen Geheimnisse unserer Welt erklärt und manchmal vielleicht etwas randständige (aber umso unterhaltsamere) Fakten verbreitet."

Die Mission des Geladen-Podcasts: Im unübersichtlichen Onlinezeitalter klären wir als Wissenschaftspodcast über Batterie- und Energiespeicher auf. Wir beleuchten in 33 Episoden, welche dieser zukünftigen Speichertechnologien sich für die nachhaltige Energiewende anbieten - und welche eher nicht. In unseren Gesprächen mit Batterieforschenden decken wir populäre Mythen auf und sorgen für mehr Klarheit und Orientierung beim Thema E-Auto, Heimspeicher, Batterien und Elektromobilität.

Besten Dank für die Unterstützung! Patrick & Daniel

Die Antwort für das Problem fluktuierender Energie aus Wind und Sonne könnten riesige Lithium-Ionen-Batteriekraftwerke sein. Batteriespeicher, die überschüssige Energie aufnehmen und genau dann ins Netz einspeisen, wenn eine höhere Nachfrage besteht, werden immer wirtschaftlicher, spielen jedoch in den Klimaplänen der Bundesregierung nur eine untergeordnete Rolle. Welche Rolle werden sie in der Energiewende zukünftig einnehmen? Taugen sie auch als saisonale Langzeitspeicher und welche Batterietypen werden sich in diesem Bereich durchsetzen? Darüber sprechen wir in dieser Folge mit Prof. Volker Quaschning und Prof. Maximilian Fichtner.

Studie von der HTW: Solarstromausbau für den Klimaschutz Wie viel Photovoltaik ist in Deutschland nötig, um das Pariser Klimaschutzabkommen einzuhalten? https://solar.htw-berlin.de/studien/solarstromausbau/

Podcast von Prof. Volker Quaschning: https://dasisteinegutefrage.de/

Der chinesische Batteriezellenhersteller CATL arbeitet an einer neuen Technologie für leistungsfähigere Elektroautos. Nach der "Cell to Pack"-Technologie, bei der die Zellen ohne den Zwischenschritt von Batteriemodulen direkt in das Batteriepack integriert werden, liegt der Fokus nun auf "Cell to Chassis". Hierbei werden die Batteriezellen direkt in die Karosserie von Elektroautos integriert, was bedeutet, dass nicht nur die Module, sondern auch die Packs entfallen. Damit würden die sperrigen Gehäuse, die heute üblicherweise in den Unterboden von Autos eingebaut werden, überflüssig. Durch den Wegfall der Module und des Packs spart man Raum und erhöht die Reichweite. Ob die beiden Technologien auch Nachteile bei Sicherheit und Wartung mit sich bringen könnten, besprechen wir mit Benno Leuthner von der Fa. CUSTOMCELLS.

Weitere Infos: CATL: https://www.catl.com/en/research/technology/ CUSTOMCELLS: https://www.customcells.de/

Teslas CEO Elon Musk sagte einmal über Lithium-Ionen-Batterien: “Our batteries should be called Nickel-Graphite, because its mostly Nickel and Graphite.” Graphit wird als Batteriematerial tatsächlich häufig unterschätzt, spielt jedoch eine bedeutende Rolle. Die Deutsche Rohstoffagentur sieht darin sogar einen "Schlüsselrohstoff für die Verkehrswende". In den nächsten Jahren ist mit einem stark steigenden Bedarf für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien für E-Autos zu rechnen. Der Rohstoff kommt als Anodenmaterial zum Einsatz. Dabei wird synthetischer Graphit und natürlicher Graphit genutzt. Der steigende Bedarf sowie die Konzentration beim Abbau und der Aufbereitung auf ein Land haben jedoch das Potenzial für Lieferengpässe.

Weitere Infos zu Graphit bei der Deutschen Rohstoffagentur: https://www.bgr.bund.de/DERA/DE/Aktuelles/rohstoff_graphit.html

In Deutschland werden derzeit ca. 40 Redox-Flow-Batterien betrieben. Die meisten von ihnen dienen noch der Wissenschaft, um ihre Performance weiter zu erforschen und zu optimieren. Zugegeben, es ist nicht einfach, dabei Redox-Flow-Batterien einerseits chemisch (aus Sicht der Materialwissenschaften), andererseits aus Perspektive der Ingenieurswissenschaften und letztlich auch eines betriebswirtschaftlichen Zukunftsmarkts zu bewerten. Hier ein Versuch:

Die Vorteile des noch jungen Batteriesystems: Die Langlebigkeit, Sicherheit, keine Selbstentladung (!), nachhaltige rezyklierbare Materialien. Und: Superflexible Möglichkeiten in der Weiterentwicklung.

Die Nachteile sind allerdings: Noch sehr hohe Kosten, eine geringe Energiedichte, hohe Pumpverluste und Effizienzprobleme sowie eine gewisse Toxizität. Derzeit sind nur großformatige Lösungen angedacht.

Doch die größte Herausforderung für Redox-Flow-Batterien ist allerdings längst nicht mehr die funktionierende Batteriechemie oder gar die Konstruktion der Batterien. Es ist der Markt selbst: In Deutschland ist es schlichtweg noch zu unrentabel, größere Batteriesysteme für eine großformatige, saisonale Stromspeicherung zu betreiben - auch wenn das energieökonomisch im Moment äußerst nachgefragt wäre.

Daher bleiben für die meisten Flow-Systeme nur die Nischen des Frequenzregelmarktes oder Off-Grid-Nischen, in denen sie wiederum in direktem Wettbewerb zu den Lithium-Ionen-Speichern stehen.

Hier stehen die ersten Redox-Flow-Batterien: https://flowbatteryforum.com/wp-content/uploads/2020/07/200701-FB-World-Map.pdf

Weiterführender Link: Clean Electric-Podcast Wir sprechen über strombetriebene Fahr- und Flugzeuge, Ladeinfrastruktur oder Technologie - es geht um aktuelle und um Themen der Zukunft. https://www.cleanelectric.de/fichtner/

Batterieforschende wie Dennis Kopljar (DLR Stuttgart) beschäftigen sich mit einer „Zero-Emission-Mobilität“ in der Luftfahrt. Wenn es nach ihm ginge, sollten auch Flugzeuge eines Tages komplett CO2-frei fliegen (oder zumindest ganzheitlich wirtschaften).

Doch noch gibt es zur technischen Umsetzung dessen viele verschiedene denkbare Wege: So identifizierte das „Sustainable Aero Lab“ (ein Hamburger Accelerator), der emissionfreie Luftfahrt-Startups betreut insg. 20 Startups weltweit, die im Bereich Elektro- oder Wasserstoff eigene Flugobjekte entwickeln.

Als Mitarbeiter des Instituts für Technische Thermodynamik und stellvertretender Forschungsgruppenleiter für Batterietechnik erklärt Dennis Kopljar, welche Batteriechemien in der Luftfahrt zu erwarten sind. Sein Kollege Dr. Johannes Hartmann (DLR Hamburg) malt den großen Bogen der Antriebe in der Luftfahrt und gewährt einen kurzen Einblick in alternative Antriebstechnologien wie E-Fuels und Wasserstoffantriebe.

Weiterer Link: Clean Electric-Podcast Wir sprechen über strombetriebene Fahr- und Flugzeuge, Ladeinfrastruktur oder Technologie - es geht um aktuelle und um Themen der Zukunft. https://www.cleanelectric.de/fichtner/

Kurzer Abriss der Fragen:

Marco F. (YouTube): "Bezüglich der saisonalen Langzeitspeicherung würde mich mal der Stand der Forschung und Entwicklung bei den Redox-Flow-Batterien interessieren."

Hubert Roscher (YouTube): "Wieso muss natürliches Graphit (aus China) verwendet werden, wenn es auch künstliches gibt?"

Hannah Tielker (YouTube): "Wird beim hohen Energiebedarf zur Aluminiumherstellung nicht das Ziel der Nachhaltigkeit dieser Batterien verfehlt?"

Room 360 (YouTube): "Wie gut funktioniert das Laden der Natrium-Ionen-Akkus bei Minusgraden?"

Sandra Willert (Email): "Wie ist verhält es sich mit dem Dendritenwachstum innerhalb von Natrium-Ionen-Batterien?"

Wilhelm Beringer (YouTube): "Warum funktioniert die Batterie nicht mit Silizium? Dieser Rohstoff ist in großen Mengen vorhanden."

Reinhard Streibel (YouTube): „Ich und erfahre immer widersprüchliche Aussagen zu der Frage, ob die Batterie vollgeladen werden sollen oder eben gerade nicht.“

Max Steiner (YouTube): „Mich würde mal interessieren was Professor Fichtner zu der neuen V4Drive Zelle von VARTA sagt.“

Steve&Julian (YouTube): "Was passiert mit dem Wasser nach der Reinigung? Wird es geklärt und zum Versickern gebracht o.Ä.?"

M H (YouTube): "Mich würde eine Einordnung von Hrn. Fichtner zur „Flüssigmetall-Batterie“ interessieren."

Detlef K. (YouTube): "Die Zyklenangaben bei LFP-Akkus variieren gewaltig… Warum?"

Charlie Be. (YouTube): "Wie bekommt (u.a.) BYD den Temperaturkoeffizienten von LFP in den Griff? Bei Kälte lässt diese Chemie stark nach (Innenwiderstand steigt stark an)."

Marcel B. (YouTube): "Interessant finde ich auch LTO-Akkus. Die halten bis zu 20.000 Zyklen. Was sind die Besonderheiten (Nachteile, Vorteile) bei dieser Batterie?"

jordi zaragosa (YouTube): "Batterie-elektrisch ist das Ding für den rollenden, schwungvollen Verkehr. Aber wie geht das bei beweglichen Arbeitsmaschinen?"

Alex xius (YouTube): "Hat man den Aufwand gegengerechnet, wieviel CO2 anfällt, wenn man z. B nach Jahren den Akku wieder entsorgen muss oder recycelt wird?"

Jürgen Krekel (YouTube): "Was bringt das alles wenn der Strom fehlt😆 Das E-Auto ist bereits tot…"

Udo Glasstetter (YouTube): "Alles gut und schön, aber wir haben in Deutschland dafür weder eine Infrastruktur noch genügend Energie, es sei denn wir importieren Atomstrom aus Frankreich."

Peter Schulz (YouTube): "Woher soll der Strom an die Ladestationen kommen?"

Tobias Hofer (Email): "Ich habe mich gefragt, wie die zukünftige Rolle von großen Batterien (im MW oder GW Maßstab) im Stromnetz/Energiemarkt aussieht."

Christian Wetzel (Email): "Es gibt zwei Firmen die behaupten, kurz vor der Serienfertigung von Lithium-Schwefel-Batterien zu sein."

Martin Hilpert (Email): "Welche Entwicklungshorizonte werden für Super-Kondensatoren erwartet? Warum hört man dazu vergleichsweise so wenig?"

Alf fred (YouTube): "Der Siegeszug von Elektroautos: Das ist eine Sichtweise von Herr Fichtner… wo ist die Sichtweise eines anderen Forscher, die das ganz anders sieht?"

Weiterführende Links:

Electricitymap - Ein Echtzeit-Blick auf unsere Stromversorgung https://app.electricitymap.org/map

Abonnieren Sie auch: CleanElectric-Podcast https://www.cleanelectric.de/ https://www.youtube.com/watch?v=nVPqGNZQfnU

Lithium wird nicht nur in der allseits bekannten Atacama-Wüste abgebaut, sondern kommt heutzutage sogar überwiegend aus Australien. Dort wird das Lithium-Mineral Spodumen klassisch bergmännisch abgebaut.

Unser Gast Dipl.-Geol. Schmidt von der Deutsche Rohstoffagentur (DERA) vermutet, dass die Preise von Lithium-Ionen-Batterien in Zukunft steigen werden. Das liegt nicht nur an der wachsenden Elektromobilität (Nachfrage) und an der weltweiten Angebotsknappheit für Lithium selbst, sondern an praktisch an der Teuerung aller Batteriematerialien.

Schmidt und seine Kolleg*innen sehen aufgrund der Angebotsknappheit die Abbaumöglichkeiten von Lithium auch in Deutschland durchaus positiv: Falls es technisch machbar, umweltverträglich und ökonomisch attraktiv wäre, Lithium hierzulande im Oberrheingraben oder im Erzgebirge zu fördern, sei dies aus Sicht der DERA begrüßenswert.

Dieses Gespräch wurde zu Recherchezwecken für das folgende YouTube-Video geführt: https://youtu.be/pBf6_0Zwdog

Die PowerPoint-Slides von Dipl.-Geol. Schmidt sind hier abzurufen: https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2021/12/Michael_Schmidt_Slides.pdf

Kontakt zur Deutschen Rohstoffagentur (DERA), in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), [email protected]

Wir alle haben dieses Bild im Kopf. Ein riesiger weißer, künstlich angelegter Salzsee verschandelt die Umwelt in Südamerikas Atacama-Wüste. Ein oft genanntes Vorurteil lautet: Die vermeintlich saubere Elektromobilität und Batterietechnik der westlichen Welt nimmt wissentlich in Kauf, dass es im Länderdreieck Argentinien, Chile und Bolivien zu immensen Umweltbelastungen kommt. Ob dieser Mythos in puncto Wasserverbrauch so zutreffend ist und welche Rolle Natrium dabei als umweltverträglicheres Batteriematerial spielt, erklärt unser Gast Prof. Dr. Maximilian Fichtner.

Dipl.-Geol. Michael Schmidt von der Deutschen Rohstoffagentur DERA beleuchtet zudem den Rohstoff Lithium aus einem anderen Blickwinkel: Wie sieht die Produktion, der Abbau und der Handel eigentlich abseits der Atacama-Wüste aus? Und: Wie entwickelt sich der Preis des Lithiums in Zukunft?

Ein weiterer Themenschwerpunkt bietet Kobalt, ein Übergangsmetall aus der Nickelproduktion, welches meist aus dem Kongo stammt. Der kongolesische Bergbau wird oft als problematisch dargestellt - Kinderarbeit, politisch schwierige Verhältnisse, wenig Arbeitssicherheit, z.T. giftige Abbaumaterialien. Hier kommt Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi von der Deutschen Rohstoffagentur DERA zu Wort.

"Die neusten Batteriematerialien in E-Autos kommen allerdings längst gänzlich ohne Kobalt aus", so Fichtner, der im Laufe des Podcasts auch Natrium-Ionen-Batterien thematisiert, die kein Kobalt und Lithium enthalten.

Dieser Podcast ist auch als Video abrufbar: https://youtu.be/pBf6_0Zwdog (Teil1) https://youtu.be/ (Teil2)

Die PowerPoint-Slides der Gesprächsgäste Dipl.-Geol. Michael Schmidt und Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi sind hier abrufbar:

https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2021/12/Michael_Schmidt_Slides.pdf

https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2021/12/2021-12-13_Kobalt.pdf

Das volle Interview mit Dipl.-Geol. Michael Schmidt zum Thema "Lithium" finden Sie am 29.12.21 hier: https://geladen.podigee.de/27-lithium/

Das volle Interview mit Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi Thema "Kobalt" finden Sie hier: https://youtu.be/

Kontakt zur Deutschen Rohstoffagentur (DERA), in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), [email protected]

Prof. Jürgen Janek stellt in dieser Folge dar, warum die Geschichte des Elektroautos immer wellenförmig verlief und beleuchtet gerade die Anfangszeit der Elektromobilität (Erste Welle: Ende des 19. Jahrhunderts). Mit der Verbreitung von Verbrennerautos verschwand das Elektroauto um 1910 wieder von den Straßen. Erst viel später, während der ersten Ölkrise 1973 - und auch bedingt durch die zunehmende Abgasbelastung - erlebte das Konzept von Elektroautos eine Wiederbelebung. Der Knackpunkt war die Batterie.

Doch Janek geht noch weiter zurück in der Geschichte. Er klärt auf, welchen Konflikt Alessandro Volta und Luigi Galvani austrugen, wofür die ersten Batterien überhaupt verwendet wurden und welche Rolle Lithium bereits in Thomas Edisons erster Batterie spielte. Erst der letzte Teil des Podcasts beleuchtet die Erfindung der heutzutage gängigen Lithium-Ionen-Batterie und die Nobelpreisträger Goodenough, Whittingham und Yoshino.

Kleiner Spoiler: Die größte Ölfirma der Welt, Exxon, war erstaunlicherweise schon sehr früh vom Durchbruch von Elektroautos überzeugt! Das beweist ein Zitat aus dem Jahre 1979 des Vorsitzenden Clifton Garvin: „Ich glaube, in 30 oder 40 Jahren werden wir in einer elektrisch basierten Gesellschaft leben und alle Elektroautos fahren.“

Warum der Durchbruch der Elektromobilität tatsächlich noch weitere 35 bis 40 Jahre dauern sollte, verrät Prof. Jürgen Janek in diesem Podcast.

Das in der Folge erwähnte Buch heißt "Bottled Lightning: Superbatteries, Electric Cars, and the New Lithium Economy von Seth Fletcher", ISBN: 9780809030644

Die Pläne der ehemaligen Bundesregierung lasen sich durchaus ambitioniert: Eine Million Ladepunkte für Elektroautos bis 2030. Der Bund erließ dazu noch im Sommer 2021 eine ganze Reihe von Gesetzen, um die Ladeinfrastruktur für Elektroautos zu verbessern. Die lokalen Energieversorger nehmen dabei eine besondere Rolle ein: Sie sollen vielerorts dafür sorgen, dass die Ladesäulen-Netze auch flächendeckend ausgebaut werden. Doch wie läuft der Aufbau vor Ort in den Innenstädten - und auf dem Land?

Im Großraum Ulm stehen schon hunderte Ladepunkte, von denen ca. 160 Ladesäulen durch die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm (SWU) betrieben werden. Die meisten stehen direkt in der Stadt. Die SWU galten jahrelang als Vorreiter in der Elektromobilität, doch der Markt zur Aufladung von E-Autos ist heute zunehmend umkämpft: Immer mehr Unternehmen planen neue Ladepunkte. Ein weiteres Thema: Nur 8 von den 160 Ladesäulen der SWU sind Schnell-Ladesäulen. "Die Schnellladepunkte sind eher an den Autobahnen zu finden", sagt Klaus Eder.

Doch die SWU haben große Pläne: "Wir wollen in Zukunft jederzeit einen freien Ladepunkt für jeden E-Autobesitzer anbieten können. Doch der Netzausbau soll sich angesichts der ca. 920 zugelassenen E-Autos in Ulm (Sept. 2021) auch bedarfsgerecht entwickeln. Klaus Eder rechnet mit einer Verdoppelung der Ladesäulen in Ulm und Neu-Ulm in ca. 4 Jahren. Den Ausbau ländlicher Ladesäulen unterstützt die SWU durch eigene Wallbox-Systeme, die die Kunden daheim installieren können.

Unser Studiogast, Dr. Marius Bauer, Gründer des Batterie-Startups ESCO am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) erklärt, welche Einheit in der Batterie für die Ladeprozesse zuständig ist. Ein Batteriemanagementsystem (Battery Management System; BMS) ist eine Elektronikkomponente, die die Aufgabe hat, die gesamte Batterie vor zu hohen Lade- und Entladeströmen, vor zu hohen oder zu niedrigen Betriebstemperaturen und vor zu hohen Lade- und Entladespannungen zu schützen. Ein BMS steuert also die Gesamtheit aller einzelnen Zellen im Batteriepack. Beim Schnellladen eines E-Autos regelt das BMS zum Beispiel den zusätzlichen Strom, der in die Batterie fließt, ohne dabei Zellen irreparabel zu schädigen.

Beim Laden darf natürlich keine Überspannung erreicht werden, welche zur Folge hätte, dass die Batterie interne, ungewollte Materialveränderungen erfährt (z.B. Gasentwicklung, Aufplatzen einer Zelle).

Wo ist das BMS eigentlich verbaut? Batteriemanagementsysteme kommen in Ladereglern zum Einsatz. Sie existieren als eigenständige Geräte (Ladegeräte) oder sind im batteriebetriebenen Gerät fest eingebaut - wie beim E-Auto oder Smartphone.

Das Element Magnesium ist auf der Erde etwa 3.000 Mal so häufig vertreten wie Lithium. Mg hat ein breites Anwendungsspektrum in der Industrie und ist auch ein wichtiges Element in Arzneimitteln. Industriell wird es oft als Legierung mit Aluminium für Leichtbauanwendungen sowie in der Metallproduktion verwendet. Weltweit forschen Wissenschaftler*innen an Magnesium-Batterien als nachhaltige Alternative zu den derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien. Prof. Maximilian Fichtner erklärt, was Magnesium so interessant macht als Batteriematerial und was noch fehlt zur Marktreife.

Patrick Rosen und Daniel Messling sprechen mit Forscher*innen über Batteriethemen, Elektromobilität und Energiewende. Der Podcast wird produziert vom Helmholtz-Institut Ulm (HIU), dem Exzellenzcluster POLiS, CELEST und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Unsere heutige Batterie-News Folge dreht sich um eine Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie des australischen Unternehmens Graphene Manufacturing Group (GMG). Die Entwickler behaupten, ihre Batterie lade 60 Mal schneller als Lithium-Ionen-Batterien und biete einen Durchbruch bei der Reichweite von Elektrofahrzeugen. Prof. Maximilian Fichtner erläutert den Stand der Forschung an Aluminium-Ionen-Batterien und wie er die Ergebnisse von GMG einschätzt.

Die wissenschaftliche Publikation zu der Entwicklung: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202010569

Weltweit haben rund 900 Millionen Menschen keinen Zugang zu Elektrizität. Vor allem in Subsahara-Afrika sind viele Menschen vom Stromnetz abgeschnitten. Wir sind in unserem ersten Außeneinsatz zu Gast bei der BOS AG (Balance of Storage Systems) und sprechen mit Fabian Weber, dem COO, über Energiespeichersysteme, die unter anderem netzferne afrikanische Dörfer oder Einrichtungen wie Krankenstationen oder Schulen durch die Kombination von Batteriespeichern, Photovoltaikanlagen und Dieselgeneratoren elektrifizieren.

Projekte der BOS AG: https://www.bos-ag.com/projekte/?lang=de

Je nach Zeit und Nutzungsintensität verlieren auch moderne Batterien ihre Kapazität. Wertlos sind sie dann aber noch lange nicht: Recycling und das sog. „Second-Life“ von Batterien erlangen daher eine immer größere Bedeutung. Die verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien haben nach ca. 2.000 Ladezyklen immer noch einen Energieinhalt von 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Es ist deshalb weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, sie in diesem Zustand zu entsorgen.

Alte E-Auto-Batterien können deshalb für den stationären Betrieb verwendet werden. Dort werden sie weit weniger gestresst als im Auto. Der stationäre Betrieb – zum Beispiel als Verwendung als Heimspeicher – verläuft deutlich gleichmäßiger: Das Laden und Entladen erfolgt nur noch langsam, also deutlich schonender für die Batterie. Entsprechende Messreihen von Alterungsprozessen im Labor haben gezeigt, dass das „Second Life“ durchaus noch 10 bis 12 Jahre währen kann.

Irgendwann einmal kommt aber der Punkt, an dem eine Batterie dann doch entsorgt werden muss. Die in einer Batterie enthaltenen Rohstoffe sind noch zu wertvoll, um sie nicht wieder zu verwerten. Viele Autohersteller arbeiten dazu mit Recyclingfirmen zusammen. Das Ziel dieser Partnerschaften ist, wertvolle Rohstoffe zu 95 Prozent wiederzugewinnen.

Dr. Matthias Buchert vom Öko-Institut erläutert in dieser Folge die Recyclingverfahren und die Herausforderungen, um alle Rohstoffe zurückzugewinnen. Zudem prognostiziert er die Chancen der Zweitnutzung von Batterien.

Für den Einsatz im täglichen Leben ist die Sicherheit von Batterien essentiell. Niemand will sich durch die unterschiedlichsten batteriebetriebenen Geräte zuhause oder unterwegs einem Risiko aussetzen. Daher werden vor Markteinführung aufwendige Tests und Analysen des Batterie-Verhaltens unter allen denkbaren Bedingungen, auch in Extremsituationen, gemacht. Prof. Seifert führt selbst solche Sicherheitstests am KIT durch und berichtet in dieser Folge, wie es zu Kurzschlüssen kommen kann, ob E-Autos häufiger brennen, als Verbrenner und welche Batterietypen in Zukunft noch sicherer sein werden.

Festkörperbatterien oder auch Feststoffbatterien genannt, sind eine besondere Bauform von Batterien, bei der der Elektrolyt aus festem Material besteht. Festkörperbatterien werden häufig als der Heilige Gral der Batterieforschung bezeichnet, da sie zukünftig größere Speicherkapazitäten und schnellere Ladevorgänge ermöglichen sollen und mehr Sicherheit und eine höhere Energiedichte versprechen. Unser Gast, Prof. Jürgen Janek, erklärt, ob er den Hype teilt und welche Hürden auf dem Weg zu einer Massenproduktion in den nächsten Jahren noch zu nehmen sind.

Die Autoindustrie setzt in jedem Fall große Hoffnungen in die Technologie. VW plant mit Quantumscape eine eigene Festkörperbatterie-Fabrik. Toyota hat sich mit Panasonic zusammengetan und planen den Start einer Kleinserienproduktion für 2025. BMW und Ford haben zuletzt in SOLIDpower aus den USA investiert.

Weiterführende Infos: Kompetenzcluster FESTBATT: https://festbatt.net/

Lastkraftwagen mit Elektroantrieb - aus Sicht der Nachhaltigkeit klingt das wunderbar. Allerdings hat der E-Truck (im Gegensatz zum E-Pkw) noch einige Hürden zu nehmen, bevor er massentauglich auf die Straße kommt. Ob und wann der Traum vom grünen Schwerlastentransport aus Sicht der Wirtschaft, der Batterietechnik und eines funktionierenden Geschäftsmodells tatsächlich wahr werden könnte, diskutieren folgende Gäste:

• Manfred Kuchlmayr (Nikola Iveco Europe GmbH) ist zuständig für die Kommunikation des Joint Ventures „Nikola Iveco“. Iveco wird gemeinsam mit der Nikola Motor Company den „Nikola TRE“ in der Fertigungsstätte Ulm bauen.

• Stefan Hayek, Journalist bei der Wirtschaftswoche (Wiwo). Seit einigen Jahren widmet sich Hajek im Ressort Innovation und Digitales intensiv der Elektromobilität: Unter anderem für seine einschlägige Kolumne "High Voltage" bekannt, gehört er heute zu den profiliertesten Journalisten im Bereich Antriebswende.

• Prof. Dr. Maximilian Fichtner, Professor für Festkörperchemie an der Universität Ulm, Direktor am Helmholtz-Institut Ulm (HIU) Sprecher vom Exzellenzcluster POLiS und Sprecher der Forschungsplattform CELEST

Dieser Podcast ist auch als Videofile abrufbar:

Seit Jahren wird über die Markteinführung von Natrium-Ionen-Batterien debattiert, nun ist es fast im Stillen passiert. Wir sprechen über das Unternehmen Natron Energy, das vor einigen Monaten eine Natrium-Ionen-Batterie auf den Markt gebracht hat. Dr. Dominic Bresser erklärt, ob es sich tatsächlich um eine Revolution handelt und ordnet die neue Technologie ein. Zudem gibt er einen Überblick, welche Unternehmen noch mit Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt drängen, ob sie eine Konkurrenz darstellen und welche Anwendungen mit diesen Batterien betrieben werden sollten.

**Weiterführende Quellen: ** Podcastfolge allg. zu Natrium-Ionen-Batterien: https://geladen.podigee.io/3-natrium-ionen-batterieJa

Natron Energy: https://natron.energy/

Koch, Experte für Verbrennungsmotoren, beruft sich innerhalb seines Brandbriefes auf einen kürzlich von ihm veröffentlichten Artikel mit dem Titel "The Averaging Bias - A Standard Miscalculation, which extensively underestimates Real CO2 Emissions". Mehr als 170 Wissenschaftlern unterstützen seiner Angaben nach die Ergebnisse dieses Artikels.

Seine Argumentation: Die Politik geht (sehr pauschal) bisher davon aus, dass der Strom durch den Ausbau von Wind- und Solaranlagen immer sauberer wird. Doch Koch und seine Kollegen sehen das anders: Denn der Strombedarf werde immer weiter steigen, je mehr E-Autos auf die Straße kommen. Und dann stimme die Rechnung zu CO2-Emissionen nicht mehr. Nach Koch könnten die realen CO2-Emissionen viel höher sein, als von der Politik veranschlagt – in der Summe sogar doppelt so hoch.

Die Wissenschaftler um Koch werden wie folgt zitiert: Ein VW ID.3 würde in seinem „Lebenszyklus“ (15 Jahre, 220 000 km) nach der „korrekten“ Berechnung anstatt 14 Tonnen CO2 in Wirklichkeit 30 Tonnen CO2 im Betrieb durch das Stromnetz „verursachen“. Die Klimabilanz eines Diesel-Vollhybriden dagegen (67 % fossiler Kraftstoff, 33 % Biosprit), sei sogar besser.

Hier gehts zum Video: https://www.youtube.com/watch?v=JSPS_pddl4Y

Weiterführende Quellen:

https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/rapid-reaction/details/news/sind-e-autos-weniger-umweltfreundlich-als-angenommen/

https://www.wiwo.de/my/unternehmen/auto/schwer-verkalkuliert-klimabilanz-von-elektroautos-vorsicht-fake-news/27379502.html?ticket=ST-5317710-Du39W62rMLfHN4EXDLdF-ap3

https://iastec.org/wp-content/uploads/2021/06/20210624-IASTEC-Letter.pdf

Seitdem die Bundesregierung eine Wasserstoffstrategie verabschiedet hat, die Deutschland international zu einem Vorreiter bei grünem Wasserstoff machen soll und die Europäische Kommission mit einer eigenen Strategie nachgezogen ist, wird das Thema in der Öffentlichkeit heiß diskutiert.

Zeit für uns, alle Aspekte des Themenkomplexes "Wasserstoff und Brennstoffzellen" gebündelt in einer Folge zu erörtern. Dazu haben wir uns Prof. Markus Hölzle, Vorstand des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg, eingeladen. Er erklärt, welche Rolle Wasserstoff in der Energiewende einnehmen könnte, wie grüner Wasserstoff hergestellt und nach Deutschland transportiert werden kann. Zudem geht er auf die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellenautos gegenüber Elektroautos ein und wagt eine Prognose für den Einsatz von Wasserstoff im Schiffs- und Flugverkehr.

Weitere Informationen Nationale Wasserstoffstrategie: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/die-nationale-wasserstoffstrategie.html Grüner Wasserstoff: https://www.bmbf.de/de/wissenswertes-zu-gruenem-wasserstoff-11763.html Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung: https://www.zsw-bw.de/ Wasserstoffeinsatz bei Airbus: https://www.airbus.com/public-affairs/berlin/de/unsere-themen/klima-und-umweltschutz.html

Wir, Patrick Rosen und Daniel Messling, nehmen Sie in diesem Hörspiel mit auf eine Zeitreise zu spannenden Ereignisse rund um Batterien und E-Autos in der Vergangenheit und Zukunft. Ob bei unseren Zeitsprüngen 2000 Jahre in die Vergangenheit zur womöglich ersten Batterie der Welt oder in die Zukunft zu nachhaltigen Meerwasser-Großspeichern, erleben wir eine Menge Abenteuer.

Das Hörspiel ist Teil der Ausstellung "Akku Alle" in Ulm, die über Batterien, Brennstoffzellen und die Forschung daran informiert.

Mehr Informationen zur Ausstellung: http://www.akku-alle.de/

Derzeit wird die überwiegende Zahl der E-Auto-Batterien noch in Asien gefertigt. Doch auch die europäische Industrie wandelt sich gewaltig: Trotz der gängigen Einwände, asiatische Batteriehersteller hätten einen (zu?) mächtigen technologischen Vorsprung und könnten günstiger als ihre europäischen Konkurrenten produzieren, gilt die Fertigung von Batteriezellen für Elektroautos immer mehr als Schlüsselindustrie.

Gemeinsam mit "Automobilisten" und unterstützt von der Politik, beginnen Forscher*innen wie Dr. Hofmann die Zellfertigungen in Europa hochzuziehen. Zentrale Frage Ihrer Forschung ist: Wie kann der Bau von batterieproduzierenden Maschinen in Zukunft aussehen?

Autohersteller bezeichnen die Batterie oft als wichtigsten Teil eines E-Fahrzeugs: Nicht etwa den Motor oder das Fahrwerk. Man dürfe sich also bei den Batteriezellen nicht zu abhängig machen von den großen Herstellern aus China oder Südkorea.

Weiterführende Quellen:

https://www.wbk.kit.edu/21_2418.php

https://www.wbk.kit.edu/index.php

https://www.tagesschau.de/wirtschaft/unternehmen/volkswagen-batteriefabriken-stellenabbau-altersteilzeit-101.html

https://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/vw-baut-netz-eigener-batteriezellwerke-in-europa-auf-17245765.html

Knapp 3.400 Satelliten kreisen derzeit um die Erde (2021). Ein Großteil davon wird auf irgendeine Art und Weise mit elektrischem Strom versorgt. Die Bordelektronik, die Steuerung, die Funktechnik und andere Verbraucher sind elektrisch mit einer Stromquelle - meist einem Solarpanel - verbunden. Doch was passiert eigentlich, sobald ein Satellit über die "Schattenseite" der Erde fliegt? Dort ist gerade Nacht und es ist stockdunkel. Geht dem Satteliten da der Strom aus?

Antwort: Nein. Auch Satelliten haben Batterien an Bord, die Strom elektrochemisch zwischenspeichern können und ihre Bordverbraucher lückenlos mit Elektrizität versorgen. Grundsätzlich funktionieren Lithium-Ionen-Batterien nämlich auch im Weltall. Trotzdem gibt es Unterschiede in der Handhabung dieser Batterien: Beim Testing (Qualitätskontrolle), beim Start der Trägerrakete (Transport) und bei der Anwendung gibt es durchaus ein paar Besonderheiten zu beachten.

Ohne groß um den heißen Brei herumzureden: Die Lebensdauer steht bei Satellitenbatterien im Vordergrund!

Zugegeben, es klingt vielversprechend: "XNRGI hat einen Super-Akku entwickelt, der alle Probleme der aktuellen Batteriegeneration auf einen Schlag lösen soll", schrieb der Brancheninsider Energyload im letzten Jahr. Eine neuentwickelte Lithium-Metall-Batterie verspreche eine sechsmal so hohe Energiedichte, mehr Sicherheit, dazu noch schnelle Ladezeiten. Elektroautos könnten mit dieser neuen Batterie bis zu 1.000 Kilometer weit fahren.

Die Batterie-Revolution beruhe auf einem bereits patentierten Verfahren: Die Basis dafür seien sogenannte "Wafer", die auch in der Halbleiter-Produktion verwendet werden. Diese rund 30 Zentimeter großen Scheiben werden mit bis zu 160 Millionen winzigen Löchern versehen und von beiden Seiten beschichtet: Eine Seite mit einem leitenden Material (Lithium und andere Metalle), die andere mit einem nicht-leitenden Material.

Knapp sechs Monate nach Ankündigung dieser vollmundigen Pläne kommentiert Batterieforscher Prof. Maximilian Fichtner die Vorhaben des Unternehmens. Kleiner Spoiler: Seine Begeisterung hält sich (noch) in Grenzen.

Weiterführende Quellen:

https://energyload.eu/stromspeicher/forschung/xnrgi-lithium-metall-batterie-superakku/

https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/xnrgi-lithium-metall-batterie-elektroauto-revolution/

https://xnrgi.com/

Die drei Batterie- und Autohersteller CATL, BYD und Tesla haben schon im vergangenen Jahr (2020) angekündigt, verstärkt Lithiumeisenphosphat als Batteriematerial zu verwenden. Im Dezember 2020 schließt sich Volkswagen an. Herbert Diess gab dazu bekannt: "Volkswagen plant für das Small BEV (Battery Electric Vehicle) mit kobaltfreien LFP-Batterien.“

Für Prof. Maximilian Fichtner bricht eine weltweite „Materialdämmerung“ an. Denn: LiFePO4 wurde schon vor mehr als 20 Jahren, erstmals 1997, als Material für einen Lithium-Ionen-Akku vorgeschlagen. Es ersetzt das beim herkömmlichen Lithium-Akku eingesetzte Lithium-Cobaltoxid. Auch wenn die nun von CATL und BYD weiterentwickelte LFP-Zelle immer noch eine leicht geringere Energiedichte und Nennspannung besitzt, sieht Fichtner immense Vorteile bei den neuen LFP-Batterien: "Die Batterie punktet beim Thema Performance, Nachhaltigkeit, Ressourcen-Verfügbarkeit, Preis und vor allem Sicherheit."

Im "Cell-to-Pack-Design" steht indes nicht nur das Material selbst, sondern der Bau der Zellen im Vordergrund. Die Lithiumeisenphosphat-Zellen scheinen aus Sicht von Herstellern als überaus geeignet für das Zusammenspiel zwischen Chemikern und Ingenieuren. Viele Experten prophezeien deshalb eine weitere Erfolgsgeschichte der LFP-Zellen.

Weiterführende Links:

https://www.freenet.de/auto/neuheiten/batteriezellenforschung-china-ist-auf-dem-weg-zum-superakku78988584717844.html

https://www.electrive.net/2020/02/18/tesla-koennte-in-china-lfp-zellen-von-catl-beziehen/

https://www.electrive.net/2020/12/07/tesla-model-3-lfp-akku-zeigt-sich-angeblich-anfaellig-gegenueber-kaelte/

Was haben Batterien mit Künstlicher Intelligenz zu tun?

Obwohl die Erforschung zukünftiger Batteriematerialien in den letzten Jahren riesige Fortschritte macht, beschäftigen sich immer mehr Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit computerbasierten Methoden zur Beschleunigung der Materialforschung. Denn: Laut Expert*innen gibt es mehr als 42 Milliarden mögliche Kombinationen für den Batterieelektrolyten und Anoden- bzw. Kathodenmaterialien. Die Erforschung aller dieser in Frage kommenden Materialmischungen, Prozesse und Verfahrenstechniken dauert mit herkömmlichen Methoden mehrere Jahrzehnte.

Hochdurchsatz-Materialforschung: Das große Ziel von Prof. Dr. Stein ist deshalb eine voll-automatisierte Herstellung von Testbatterien durch Roboter, die Tag und Nacht damit beschäftigt sind, Materialien beschleunigt herzustellen, diese zu charakterisieren und mithilfe von Algorithmen und Künstlicher Intelligenz zu optimieren. Somit könnten neue Batterien schon bald viel schneller entdeckt und auf den Markt gebracht werden.

Weiterführende Inhalte: https://www.youtube.com/watch?v=l0i1POHhUXc

https://hiu-batteries.de/newsandevents/helge-stein-zum-juniorprofessor-berufen/

https://www.sek.kit.edu/kit-experten_stein.php

https://www.postlithiumstorage.org/de/news-events/detailseite/helge-stein-zum-juniorprofessor-berufen

Über diese Ankündigungen waren selbst Batterie-Experten verblüfft: Angeblich habe das deutsch-niederländische Unternehmen SALD BV im November 2020 einen "Durchbruch in der Batterietechnik für Elektroautos" (Autobild) errungen.

Ein neuer Super-Akku könne "in rund zwei Jahren Reichweiten von mehr als 1.000 Kilometern ermöglichen". Sogar 2.000 Kilometer wären danach in greifbarer Nähe. Eine neue Technologie solle für einen "Quantensprung" sorgen. Das "Spatial-Atom-Layer-Deposition"-Verfahren wäre in einem Gemeinschaftsprojekt der deutschen Fraunhofer-Institute und der Forschungseinrichtung "The Netherlands Organisation" (TNO) entwickelt worden. Gemeinsam würden die Batterien nun weiterentwickelt und auf den Markt gebracht werden.

Kritik ist allerdings angebracht: Die Unternehmenspartner selbst wurden erst nach Veröffentlichung der Erfolgsmeldung in Kenntnis gesetzt. Zudem halten führende Batterieforscher wenig von dem Einsatz der ALD-Technik in der Batterie-Entwicklung.

Weiterführende Artikel: https://www.autobild.de/artikel/e-auto-batterie-neue-sald-technologie-18572069.html

https://www.ivv.fraunhofer.de/de/verpackung/technische-folien-veredelung/sald.html

https://t3n.de/news/fraunhofer-super-akku-e-autos-1337689/

Billiger, langlebiger, höhere Leistung und schnell aufladbar - so bewirbt das US-Startup QuantumScape seine Batterieinnovation für Elektroautos. Volkswagen ist mit seinen Töchtern, Audi und Porsche, einer der größten Anteilseigner und auch Partner mit Vorgriffsrecht auf die Technologie. Doch handelt es sich tatsächlich um eine Innovation für die Elektromobilität, die die deutsche Autoindustrie wieder an die Spitze führen könnte? Batterieforscher Prof. Maximilian Fichtner ordnet die Ergebnisse ein und bewertet sie vorsichtig. Die Entwicklung habe zwar Potenzial, bis zu einer massentauglichen Batterie sei es jedoch noch ein weiter Weg. Was genau ihn an der Entwicklung überzeugt hat und wo er noch viele Fragezeichen sieht, erklärt er in den "Batterie-News".

Weiterführende Artikel "Quantumscape präsentiert eine halbe Mogelpackung" von Frank Wunderlich-Pfeiffer https://www.golem.de/news/akkus-quantumscape-praesentiert-eine-halbe-mogelpackung-2012-152754.html

https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/feststoffbatterien-vw-elektroauto-doppelte-reichweite-schnellladung/

https://www.augsburger-allgemeine.de/wirtschaft/Was-ist-dran-an-der-Wunderbatterie-fuer-E-Autos-von-Quantumscape-id58701531.html

Viele Medien berichten seit Jahren über einen beispiellosen Siegeszug der Lithium-Ionen-Batterie. Das lithiumbasierende Batteriekonzept scheint der Schlüssel in der Elektromobilität zu sein. Tatsächlich hat sie eine große Energiedichte, die Lebensdauer ist mehr als ausreichend, die Kosten verringern sich Jahr für Jahr - und auch die Batteriesicherheit wird stets verbessert.

Es ist also logisch, warum alternative Batteriematerialien wie Natrium derzeit etwas abseits stehen. Nichtsdestotrotz gibt es viele vorstellbare Einsatzorte und Anwendungen für diese - meist nachhaltigeren Batterien. Mehr noch: Bei einigen Anwendungen sind sie sogar klar im Vorteil!

In dieser Folge erklärt Dr. Dominic Bresser den Aufbau einer Natrium-Ionen-Batterie und deren Anwendung in sog. „Salzwasserbatterien“. Seine Vision: Große Batteriecontainer an Deutschlands Meeresküsten, die die Energie von Windkraftwerken und Photovoltaik-Anlagen zwischenspeichern. Diese großformatigen Energiespeicher könnten damit eines Tages zur Stabilisierung von Deutschlands Stromnetzen beitragen.

E-Autos sind in aller Munde, werden jedoch auch kontrovers diskutiert - vor allem im Autoland Deutschland. Von den einen werden sie als Heilsversprechen für die Mobilitäts- und Energiewende gesehen, für die anderen sind sie eine unausgereifte Technologie. Im Mittelpunkt der Diskussionen steht immer wieder die Batterie des E-Autos.

In dieser Folge räumen wir gemeinsam mit Prof. Maximilian Fichtner mit einigen Mythen auf. Er erklärt, was Tesla gut macht und gibt den deutschen Autobauern einen Rat, wie der Vorsprung aufzuholen ist.

Wir nutzen Batterien seit Jahrzehnten häufig ganz unbewusst in verschiedensten Geräten. Seit kurzem steht die Technologie und die Batterieforschung vor einem Wendepunkt. Batterien nehmen eine bedeutende Rolle in der Energie- und Mobilitätswende ein. Der Strom aus erneuerbaren Energien wie Sonne oder Wind bedarf stationärer Energiespeicher und Elektroautos benötigen leistungsfähige Batterien.

In der ersten Folge von "Geladen" erklärt unser Gast Prof. Dr. Helmut Ehrenberg, wie Batterien überhaupt funktionieren und warum es keine "Superbatterien" gibt. Er gibt einen Überblick über die neue Rolle von Batterien und wagt einige Zukunftsprognosen.