Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

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:

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?"

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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.

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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!!

• Wie setzen sich die Kosten für die Batteriezellkomponenten Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator zusammen?

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

• 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?

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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:

Folgen Sie Frau Dr. Wright auch auf YouTube:

Link zu CarbonCounter (Nachhaltigkeit von E-Autos):

• 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.

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:

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