Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

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.

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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:

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.

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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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