Die Batterie befindet sich in ihrem zweiten Jahrhundert. Und da sich immer mehr Autokäufer für ein Elektroauto entscheiden, scheint es eine gute Gelegenheit zu sein, zu würdigen, was Batterien für die Menschheit geleistet haben und welche Vorteile ihre Technologie für die Bereiche Mobilität und Energie bietet.
Autor: Michael Baumann, Co-CEO TWAICE
Der Internationale Tag der Batterie wird jedes Jahr am 18. Februar gefeiert, dem Geburtstag des italienischen Physikers Alessandro Volta, der 1801 die erste Batterie vorstellte. Seine ersten Versuche waren recht einfach und bestanden aus rudimentären Gegenständen: dünne Streifen aus Kupfer, Pappe und Zink, die durch feuchtes Leder getrennt waren. Voltas leitendes Element war - kaum zu glauben - seine eigene Zunge. 1 An diesem Freitag erreicht die Batterie das hohe Alter von über 2 Jahrhunderten. Und da sich immer mehr Autokäufer für ein Elektroauto entscheiden, scheint dies eine gute Gelegenheit zu sein, um zu würdigen, was Batterien für die Menschheit geleistet haben und welche Vorteile ihre Technologie für die Mobilität und den Energiesektor bietet.
Batterien funktionieren nach dem Prinzip der galvanischen Zelle, in der elektrisch geladene Teilchen in einem Kreislauf vom Minus- zum Pluspol fließen und so Strom erzeugen. Die Batterie ist sowohl ein elektrochemischer Energiespeicher als auch ein Wandler: Beim Entladen wird die gespeicherte chemische Energie durch die elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umgewandelt. Diese umgewandelte Energie steht den Verbrauchern dann unabhängig vom Stromnetz zur Verfügung.
Weit entfernt von ihrem ursprünglichen unkomplizierten Design und ihrer begrenzten Kapazität ist die Batterie heute hoch entwickelt. Sie ist so viel mehr als ein unverzichtbarer Bestandteil von Smartphones und Laptops, dass ein Leben ohne Batterien heute unvorstellbar scheint. Der Durchbruch einer kommerziell nutzbaren Lithium-Ionen-Batterie liegt jedoch noch nicht lange zurück: 1979 entwickelten die Forscher John B. Goodenough und Koichi Mizushima eine wiederaufladbare Lithiumzelle mit etwa 4 Volt. Sie verwendete Lithiumkobaltdioxid als positive Elektrode. Dies war der Grundstein für den Siegeszug der Lithium-Ionen-Batterie. Ihre Wiederaufladbarkeit machte sie auch zur Grundvoraussetzung für die batteriebetriebene E-Mobilität. 2 Doch wie kam die Batterie ins Auto - und wie kam es zur Elektromobilität?
Das Aufkommen der Elektromobilität ist eng mit dem Namen des britischen Naturforschers Michael Faraday verbunden. Wenn Sie im Physikunterricht aufgepasst haben, erinnern Sie sich vielleicht an den "Faradayschen Käfig", der die Insassen von PKWs durch elektrische Abschirmung vor Blitzeinschlägen schützt. Das Jahr 1821 gilt als die Geburtsstunde der Elektromobilität, da Faraday zeigen konnte, wie mit Hilfe des Elektromagnetismus eine permanente Rotation erzeugt wird. 3
Ende des 19. Jahrhunderts waren Elektroautos weiter entwickelt als Autos mit Verbrennungsmotoren. Das allererste vierrädrige Elektrofahrzeug wurde 1888 von dem deutschen Unternehmer und Erfinder Andreas Flocken in Coburg vorgestellt. 4 Dies war der Auslöser für eine kontinuierliche und rasante Entwicklung der Elektromobilität. Damals war der Anteil der elektrisch betriebenen Fahrzeuge fast doppelt so hoch wie der von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. 5 Doch durch das Zusammenspiel von Automobil- und Ölindustrie, Automobilhandel und -nutzer, Medien und Politik etablierte sich ein automobiles System 6 in dem sich das E-Auto leider nicht durchsetzen konnte.
Es klingt verrückt, dass all diese großartigen Entdeckungen und Ideen fast ein Jahrhundert lang brachliegen mussten, und dass E-Autos erst jetzt aufgrund zunehmender Umweltprobleme wieder auf der Überholspur sind. Die Zahlen stimmen überein - der EY Mobility Lens Consumer Index zeigt neben anderen E-Mobilitätstrends, dass mehr als 40% der aktuellen Neuwagenkäufer planen, in ein Elektroauto zu investieren. Ökologisches Bewusstsein und Umweltschutz stehen bei den Verbrauchern ganz oben auf der Agenda.
Erneuerbare Energien, Batteriespeichersysteme und E-Mobilität sind heute der Schlüssel zur Nachhaltigkeit und zu einem umweltfreundlichen Energiesystem. Es gibt auch andere Antriebsmöglichkeiten, wie z. B. Wasserstoff. Wissenschaftliche Studien haben jedoch gezeigt, dass bei Wasserstoff als Antriebsform der größte Teil der Energie in der Technologiekette verloren geht und etwa 80 % des Wirkungsgrads geopfert werden. Beim batterieelektrischen Antrieb sind es maximal 30 % der eingesetzten Energie, so dass diese Antriebsform auf absehbare Zeit die praktikabelste Alternative darstellt.
Das noch neue Konzept des bidirektionalen Ladens dürfte die E-Mobilität in den kommenden Jahren noch attraktiver und nachhaltiger machen. Wenn Fahrzeuge im Leerlauf an ein bidirektionales Ladenetz angeschlossen werden, könnte die Batterie als "virtuelles Kraftwerk" mit anderen Fahrzeug- und Hausspeicherbatterien aktiv am Energiemarkt teilnehmen und sogar Einnahmen erzielen. Wenn dann noch der "Gesundheitszustand" der Batterie vorhergesagt werden kann - mit Hilfe einer Software, die den Verschleiß- und Alterungsprozess für jeden Batterietyp unter bestimmten Nutzungsbedingungen ermitteln kann - lässt sich die Wertschöpfungskette deutlich erweitern. Denn solche Informationen machen einen zweiten Lebenszyklus der Batterie möglich.
Lassen Sie uns also an diesem 18. Februar die Erfindung der Batterie feiern, die so vieles möglich gemacht hat, auch die moderne E-Mobilität. Die Batterie ist ein Grundstein für die Energiewende, die - historisch gesehen - gerade erst begonnen hat. Batterieanalytik-Software hilft uns nun, diese Keimzelle einer weltverändernden Technologie zu verstehen. Wie die jüngste TWAICE Vision-Konferenz gezeigt hat, ist diese Geschichte noch lange nicht zu Ende!
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