Endlich eine positive Nachricht zur Zellfertigung in Deutschland! Das Karlsruher Institut für Technologie hat die weltweit erste flexible, automatisierte Batteriezellproduktion aufgebaut.

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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Es ist schon über zwei Jahre her, dass sich Prof. Maximilian Fichtner im Geladen-Batteriepodcast das letzte mal den drängendsten Fragen über Eautos, Batterien und Batterieforschung gewidmet hat.

Prof. Fichtner: Mythen über E-Autos | Podcast (14.04.2022): https://www.youtube.com/watch?v=9KNRV3BYIXM

Heute beantwortet Prof. Maximilian Fichtner 16 skeptische Fragen über E-Autos, Batterietechnik und Elektromobilität. Mit dabei: Neue Mythen, Stammtisch-Argumente und kritische Kommentare über Batterieforschung und die deutsche Energiewende.

1) Weiterhin dt. Steuergeld für Natrium-Ionen-Batterien?

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Heimspeicher bald automatisierte Gelddruckmaschinen/Grünstrom-Spekulanten?

"Der Heimspeichermarkt hat kein Absatzproblem, sondern ein Preisproblem", sagt unser heutiger Podcastgast Dr. Andreas Piepenbrink (E3DC). Vor vier Jahren waren die Auftragsbücher zwar proppenvoll, aber die europäische Heimspeicher-Branche kam von den Mangeljahren der Coronakrise (2020-2022) direkt in eine Phase zu hoher Lagerbestände (2023 bis heute). Nun führt die chinesische Überproduktion an Zellen zu einem regelrechten Preisrutsch, der hierzulande einige Hersteller bis in der Insolvenz treibt.

Aber von vorne: Trotz der extrem volatilen Batterie-Weltwirtschaft sieht Andreas Piepenbrink durchaus viele positive Zeichen für die deutsche Energiewende: Die große Innovation im Heimspeichermarkt heißt "Home-Energy-Management-System" (HEMS), zu deutsch: "Energiemanagement"-Plattform" (EMS).

Gemeint ist die intelligente Verknüpfung des heimischen Batteriespeichers mit der PV-Anlage, der Wallbox (Elektroauto), der Wärmepumpe (WP) mit dynamischen Stromtarifen. Kurzum: Die EMS-Plattformen kombinieren elektrische Verbraucher und Erzeuger mit dem Stromspeicher. Das Ziel dabei: Geld sparen. Gar nicht so wenig Geld, denn wenn sich der Heimspeicher bei niedrigen Strompreisen auflädt - und anschließend bei Höchstpreisen damit den Haushalt versorgt, kommen schnell 1.000 Euro pro Jahr zusammen.

Auf die Frage, wann reine "To-Grid-Heimspeicher" (ohne PV, ohne Wärmepumpe, ohne Elektroauto) am Netz denn auch echtes Geld verdienen können, zuckt er mit den Achseln: Die Netzbetreiber und die Bürokratie scheinen diese Vision wohl noch erfolgreich zu verhindern.

In dieser Podcastfolge fragen wir Andreas Piepenbrink, was (1) der berühmte "Paragraph 14a EnWG" (dynamische Netzentgelte!) für Heimspeicherbesitzer bedeutet, wann (2) Natrium-Batterien verfügbar sein werden und (3) was er von sog. "DIY-Heimspeichern" hält.

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Rekordpreisverfall: LFP-Batteriezellen für $50/kWh und NMC für $80/kWh. Kaum jemand hätte solche Zellpreise vor wenigen Jahren für möglich gehalten! Auf den ersten Blick bringen Sie enorme Vorteile für die Verbraucher und Autobauer oder Heimspeicheranbieter. Die Preise für E-Autos werden noch weiter sinken, bei den Heimspeichern sehen wir bereits einen deutlichen Preisrückgang. Das begünstigt natürlich auch den Ausbau der Großspeicher in Deutschland. Wenn man das jedoch genauer analysiert, wie es Prof. Dirk Uwe Sauer von der RWTH Aachen in unserem Podcast gemacht hat, offenbaren sich einige kritische Punkte und offene Fragen. Die europäische Zellfertigung befindet sich gerade erst im Aufbau. Nun kommen in einer ohnehin schwierigen Lage diese Niedrigstpreise zur Unzeit. Denn, wie sollen die Hersteller mit den asiatischen Konkurrenten bei diesen Preisen mithalten? Europäische Hersteller haben mit hohen Anfangsinvestitionen und hohen Ausschussraten zu kämpfen und können zu diesen Verkaufspreisen nicht wirtschaftlich produzieren. Eine weitere Frage ist, ob der Preis sich auf diesem Niveau stabilisieren wird und ob die chinesischen Hersteller damit überhaupt wirtschaftlich arbeiten können? Und wie geht es eigentlich weiter mit Natrium-Ionen-Batterien, deren Hauptvorteil ja der niedrigere Preis sein sollte? Sind sie nun überflüssig?

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Unser Gesprächsgast Tobias Wagner ist einer der ersten E-Lkw-Fahrer Deutschlands. Nach nur wenigen Monaten Erfahrung fasst er zusammen: "Ich hab das anfangs auch nicht geglaubt! Aber: Die Batterie-Lkw sind dem Diesel-Lkw in fast allen Bereichen überlegen, insb. bei der Effizienz, den Betriebskosten und der Nachhaltigkeit".

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Copyright der Einspieler: Elektrotrucker Tobias Wagner

Elektrotrucker Tobias Wagner fährt als Berufskraftfahrer im Fernverkehr für die ostfriesische Spedition Nanno Janssen. Von dort aus beliefert er seine Kunden in Freiburg, Dresden, Bayern. Kurzum: Er fährt viele hundert Kilometer am Stück, jeden Tag. Wagner rechnet vor: "Die max. Reichweite meiner Maschine, dem IVECO-S-eWay, beträgt ungefähr 550 bis 600km, das ist vollkommen ausreichend. Die gesetzlich vorgeschriebene Lenk- und Ruhezeiten zwingen mich eh zu einer Pause von 45 Minuten. Diese Zeit nutze ich fürs Schnellladen mit 300 bis 350 kW."

Wenn noch keine Ladesäule für Trucks vorhanden ist, nutzt Elektrotrucker Wagner oftmals auch Ladepunkte für E-Autos. "Das funktioniert ebenfalls ganz hervorragend", sagt er, "ich lade dann nur auf 80% Ladezustand für meine zweite Schicht. Ich habe buchstäblich keinerlei Einschränkungen im Vergleich zum Diesel-Lkw, auch wenn sich das verrückt anhört."

In dieser Podcast-Episode nehmen wir die Perspektive einer Spedition ein und fragen uns, wie rentabel der Einsatz einer Batterie-Zugmaschine denn in der Realität sein kann. Die Gesamtbetriebskosten (TCO) eines Batterie-Lkw setzen sich aus verschiedenen Faktoren zusammen:

Das Fazit von Elektrotrucker Wagner ist nach nur wenigen Monaten glasklar: Die Batterie-Lkw sind dem Diesel-Lkw in fast allen Bereichen überlegen! Einzig und allein bei den Investitionskosten verliert der BEV-Lkw im Vergleich zum Dieseltruck (noch). "Aber auch da purzeln gerade die Preise."

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Wie viel grünen Wasserstoff brauchen wir zukünftig in welchen Sektoren? Wie viel davon können wir selbst herstellen oder müssen wir importieren? Und warum geht der Markthochlauf so schleppend?

Herausforderungen beim Hochlauf des Wasserstoffmarkts

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30 Jahre nach ihrer Markteinführung hat sich die Lithium-Ionen-Batterie zum am weitesten verbreiteten Batteriezellkonzept entwickelt. Die steigende Nachfrage nach Lithium-Batterien führt jedoch zu Problemen bei der Beschaffung von Rohstoffen und Komponenten. Daher ist es notwendig, alternative Zellkonzepte zu entwickeln, die auf Rohstoffen basieren, die besser verfügbar sind und eine sichere, nachhaltige und kosteneffiziente Versorgung mit Hochleistungsbatterien gewährleisten. Diese Batterien werden auch Post-Lithium-Batterien genannt und basieren z.B. auf Natrium, Calcium, Kalium, Magnesium oder Zink.

Folgen zu Natrium: https://geladen.podigee.io/118-hartkohlenstoff

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Die geplante Streichung der Förderung für die Batterieforschung durch das BMBF ab 2025 hat in Industrie und Wissenschaft für große Unruhe gesorgt. Der neue langjährige Finanzplan der Bundesregierung sieht keine Fördermittel mehr aus dem Klima- und Transformationsfond für neue Batterieforschungsprojekte vor, nur was schon läuft, wird noch weiterfinanziert. Und das in einer Phase, in der in Deutschland eine Batterie-Industrie entstehen soll, um u.a. die Antriebsbatterien für Elektroautos zu fertigen. Welche dramatischen Auswirkungen dieser Förderstopp haben wird, diskutieren Prof. Maximilian Fichtner vom Karlsruher Institut für Technologie und der Universität Ulm und Prof. Heiner Heimes von der RWTH Aachen.

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Mehr Elektroautos auf europäischen Straßen bedeutet mehr Batterien und auch mehr Lithium. Europa darf sich nicht komplett auf China verlassen bei dem Batterierohstoff Lithium. Mittlerweile gibt es viele Lithium-Bergbauprojekte in Europa. Das Projekt in Serbiens Jadar-Tal sticht heraus aufgrund seiner Größe, aber auch der Proteste dagegen. Michael Schmidt von der deutschen Rohstoffagentur gibt Einblick in dieses europäische Leuchtturmprojekt und nimmt Stellung zu den Umweltbedenken.

Für mehr Unabhängigkeit von chinesischen Lieferanten sorgt auch die deutsche Firma AMG Lithium, die Lithium zu batteriefähigem Lithiumhydroxid im Chemiepark Bitterfeld veredelt. Sie ist damit der erste Anbieter von Lithiumhydroxid in Batteriequalität mit einer Produktionsstätte auf dem europäischen Festland.

Der Lithiumpreis sackte nach einem Spitzenwert von 80.000 US$ pro Tonne Ende 2022 bis Ende 2023 auf unter 15.000 US$ ab. Der #Lithiummarkt ist starken Schwankungen ausgesetzt. Und der sehr niedrige Preis im Moment schadet vielen Lithium-Projekten in Europa.

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Prof. Marc Hiller vom Karlsruher Instituts für Technologie erklärt die Funktionsweise von Wechselrichtern und Umrichtern und ihre Verwendung bei Elektroautos und Heimspeichern. Außerdem behandeln wir die Grundlagen von der Elektrotechnik, wie Gleichstrom, Wechselstrom, Einphasenwechselstrom, Dreiphasenwechselstrom, Multilevel-Umrichter, Gleichspannungswandler (DC-DC-Konverter) und Frequenzumrichter und mehr.

Die Leistungselektronik ist die elektrotechnische Verbindung zwischen den eigentlichen Batteriezellen und den angeschlossenen Systemen, d.h. den Stromerzeugern, den Verbrauchern und dem Stromnetz.

Der Multilevel Umrichter besitzt viele wesentliche Vorteile im Vergleich zu einem herkömmlichen zweistufigen Wechselrichter, wie z. B. die Verbesserung des Spannungsprofils, die Erhöhung des Wirkungsgrads des Gesamtsystems oder die Steigerung der Lebensdauer. Die drei deutschen Firmen Pulsetrain (vormals Bavertis), Sax Power und p&e power&energy nutzen ML-Umrichter, um Heimspeicher und E-Autos zu optimieren.

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