Die Bedeutung der E-Mobilität für die Nachhaltigkeit und das Umweltbewusstsein nimmt weiter zu. Einige der Trends, die sich für dieses Jahr abzeichnen, sind Batterieantrieb an der Spitze, Imagewandel für Batterien und Batterien mit zweiter Lebensdauer, die durch Software ermöglicht werden Analytik.
Das Ziel, die Produktion von Verbrennungsmotoren bis 2030 einzustellen, bedeutet, dass die Bedeutung von erneuerbaren Energien, Energiespeichersystemen und E-Mobilität für Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein weiter zunimmt. Wo stehen wir heute und welche E-Mobilitätstrends zeichnen sich für 2022 ab?
Forschungen, die Professor Dr. Maximilian Fichtner, Chemiker und Direktor am Helmholtz-Institut Ulm (HIU), auf dem Kongress Mobilität der Zukunft 2021 vorstellte, zeigen deutlich, dass sich der batterieelektrische Antrieb weiterhin als effizienteste Antriebsform behauptet.
Bei Versuchen, Wasserstoff als Antrieb zu nutzen, wurde beispielsweise festgestellt, dass der größte Teil der Energie in der Technologiekette hängen bleibt und etwa 80 % der Effizienz verloren gehen.
Beim batterieelektrischen Antrieb sind dies maximal 30 % der eingesetzten Energie, was diese Antriebsform auszeichnet. Eine verlässliche Prognose lautet, dass der batterieelektrische Antrieb billiger, noch sicherer und nachhaltiger wird und damit die Antriebsart der nahen Zukunft bleibt.
Als Herzstück von Elektroautos und Mittelpunkt vieler Diskussionen hat die Batterie aufgrund ihres Herstellungsprozesses bei der Batterieentwicklung lange Zeit für viel Diskussionsstoff gesorgt. Doch das negative Image der Batterie trügt: Schon heute müssen Lithium-Ionen-Batterien hohe Nachhaltigkeitsstandards bei Herstellung und Recycling erfüllen, inklusive geschlossener Wertschöpfungsketten. Zudem soll im Jahr 2022 der Batteriepass mit verbindlichen Vorgaben und Standards eingeführt werden, der soziale, ökologische und ökonomische Kriterien transparent macht.
Aber das ist noch nicht alles. Auf dem Gebiet der Batterieforschung und -produktion tut sich viel. Schon bald könnten Batterien anders als bisher hergestellt werden, mit weniger oder gar keinen seltenen Rohstoffen. Es gibt erste Ansätze verschiedener Hersteller, Batterien ohne Lithium und stattdessen mit Natrium herzustellen. Abgesehen von den Vorteilen einer immensen Kostenreduzierung trägt Natrium zur Nachhaltigkeit bei. Ja, diese neue Vision der Batterieherstellung braucht noch Zeit, um zu reifen, aber der Grundstein für eine noch bessere Zukunft ist bereits gelegt.
Jeder Batterie ein zweites Leben einzuhauchen, bedeutet eine großzügige Erweiterung ihrer Wertschöpfungskette. Hier leistet Batterieanalytik Pionierarbeit, denn mit Hilfe von Software lassen sich das Batterieverhalten, der Alterungsprozess und der Verschleiß für jeden Batterietyp in bestimmten Nutzungsszenarien vorhersagen und simulieren.
Damit können auch komplexe Batteriesysteme effizienter, nachhaltiger und zuverlässiger gestaltet werden, da die Auswertungen eine längere Nutzung und Wiederverwendung deutlich fördern. Mit Informationen zur Zellchemie oder zum Gesundheitszustand der Batterie wird ein "zweites Leben" von Batterien ermöglicht und vereinfacht.
Meine Schlussfolgerung: In Bezug auf Batterien und Batterieanalytik ist ein grundlegendes Umdenken erforderlich. Neben dem ersten sollte auch der zweite Lebenszyklus verstärkt in den Blick genommen werden. Dazu ist ein Blick ins Innere der Batterie unerlässlich. Wenn wir uns alle Erkenntnisse über die Batterie und den batterieelektrischen Antrieb zu eigen machen, wird die Zukunft noch grüner sein als bisher gedacht.
Wir erforschen die Herausforderungen des Managements und des Betriebs von BESS.
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Dr. Matthias Simolka ist Produktmanager für Energielösungen bei TWAICE - dem führenden Batterieanalytik-Software. Bevor er zu TWAICE kam, war Matthias Simolka mehrere Jahre in der akademischen Forschung tätig und beschäftigte sich mit den Alterungsmechanismen moderner Li-Ionen-Batterien. Seine Forschung kombinierte Materialanalysen bis in den Nanometerbereich mit Beobachtungen auf Systemebene, um das Batterieverhalten mit den tatsächlichen Degradationsmechanismen zu verbinden. Nach der akademischen Forschung arbeitete Matthias einige Jahre als Berater mit Schwerpunkt auf dem deutschen Energiemarkt mit besonderem Augenmerk auf erneuerbaren Energien und Energiespeichertechnologien und deren Anwendungen.