Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Das Unternehmen CMBlu preist seine Organic-Flow-Batterien als umweltfreundliche stationäre Speicher für erneuerbare Energien an, die auch noch kostengünstig und gut skalierbar sein soll. Die Organic-Flow-Technologie soll die hohe Energiedichte von Festkörperbatterien mit der beliebigen Skalierbarkeit von Kapazität und Leistung von Flow-Batterien vereinen und kommt ohne die Verwendung seltener Rohstoffe aus. Das verwendete Material - Lignin - kann als Nebenprodukt aus Papierfabriken gewonnen werden. Es wird in zwei separate Tanks gefüllt und in einer speziellen Anlage für eine biochemische Reaktion zusammengeführt. Nach Angaben des Unternehmens ist das Material organisch, nicht brennbar, nicht explosiv und kann mehr als 10.000 Ladezyklen überstehen. Das Batteriesystem ist als Mehrzellenstapel konzipiert und eignet sich in erster Linie für stationäre Speicheranwendungen. Durch die Modularität lässt es sich problemlos in den Gigawattbereich skalieren. Diese Ankündigungen überprüfen wir mit Prof. Birgit Esser von der Universität Ulm.

Batterieselbstentladung bedeutet, dass eine Batterie einen Teil ihrer Kapazität verliert, nachdem sie über einen bestimmten Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur gelagert wurde. Die Selbstentladung der Batterie ist eine interne chemische Reaktion, die in Batterien stattfindet. Die Batterie wird entladen, obwohl kein Verbraucher angeschlossen ist. Wenn eine wiederaufladbare Batterie nicht benutzt wird, verliert sie also etwas Ladung. Warum das so ist, war bis vor kurzem in der Forschung nicht abschließend geklärt. Forscherinnen und Forscher der Dalhousie University in Kanada haben mit einer Entdeckung nun dieses Geheimnis gelüftet und der Grund ist viel banaler, als man sich vorstellen kann. Wir sprechen mit den beiden Forschern Sebastian Büchele und Tom Bötticher über ihre Entdeckung.

Weitere Infos:

YouTube-Kanal von Tom Bötticher: https://www.youtube.com/@doktorwissenschaft

Unser heutiger Podcastgast ist Dr. Andreas Piepenbrink, Chef vom deutschen Heimspeicherhersteller E3/DC. Der ehemalige Automobilmanager erläutert zunächst die immer größere Nachfrage nach stationären Batteriespeichern für das Eigenheim. Diese Nachfrage ist neben dem zweiten Photovoltaik-Boom natürlich auch auf den Ukrainekrieg und die damit einhergehenden hohen und volatilen Strompreise zurückzuführen.

Viele Heimspeicherbesitzer fragen sich: "Kann ich meinen Heimspeicher denn schon intelligent laden und an dynamische Stromtarife koppelen?" (YouTube-Kommentar). Dies hänge am Batteriehersteller und insb. an der Software, die den Heimspeicher steuert, so Piepenbrink. Seinen E3DC-Kund*innen macht er schon jetzt Hoffnung, dass diese Logiken für sie sehr bald zugänglich seien.

Ein positives Marktsignal sind die weggefallenden V2H-Restriktionen, durch die das Konzept "Vehicle-to-Home" nun Realität wurde: Seit wenigen Monaten können E-Auto-Besitzer in Deutschland ihr Eigenheim mit Strom aus der Antriebsbatterie ihres E-Autos versorgen. Zwar sind vielerorts noch Anmeldungen nötig, doch scheinen hier alle Steine aus dem Weg geräumt.

Das bidirektionale Laden von E-Autos habe laut Piepenbrink jedoch nach wie vor Grenzen: Speziell die Netzdienlichkeit der E-Autos (Vehicle-to-Grid) scheint - entgegen anderer Stimmen hier im Podcast - nach wie vor in weiter Ferne. Fast alle derzeitigen Wallboxen und E-Autos seien technisch nicht dazu geeignet, irgendwann netzstützend eingesetzt zu werden. "Eine bittere Pille", meint Piepenbrink.

Weiterführende Links:

https://www.e3dc.com/

https://www.pv-magazine.de/2022/12/21/bidirektionales-laden-mit-photovoltaik-heimspeichersystem-kommt-ab-2023/

https://www.mobilityhouse.com/de_de/vehicle-to-grid

https://www.n-tv.de/der_tag/Habeck-will-Elektroautos-als-Stromspeicher-nutzen-article23760023.html

Manche Elektroautos können am Schnelllader von 10 auf 80 Prozent in 18 Minuten geladen werden. Dies ist jedoch bisher die Ausnahme. Ein Batteriewechsel, wie ihn der chinesische Autobauer NIO anbietet, geht mit 5 Minuten deutlich zügiger. Wir ordnen die Aussagen von NIO-Vertreter, Daniel Medawar, aus der letzten Folge gemeinsam mit Dr. Joachim Sann von der Universität Gießen ein und stellen das Wechseln und das Laden der Antriebsbatterie gegenüber. Spannend bei den beiden Konzepten wird, ob ein gut ausgebautes Schnellladenetz mit besseren Ladezeiten die Wechselstationen wieder vertreiben wird oder ob der Batterietausch vielleicht sogar Schnellladestationen überflüssig machen kann, wenn auch andere Autobauer das Konzept übernehmen. Ein Knackpunkt für den Batteriewechsel mit anderen Automarken wird die Standardisierung der Antriebsbatterien sein.

Der chinesische Elektroautobauer NIO will sich einen Anteil am wachsenden europäischen Markt für E-Autos sichern, indem es ein Netzwerk für das Leasen und Tauschen von Batterien aufbaut. Der Batterietausch soll an den Wechselstationen deutlich schneller erfolgen, als das Laden an einem Schnelllader. NIO betreibt derzeit über 1.000 Power Swap Stations in China und nur wenige in Europa.

In diesem Podcast sprechen wir mit Maximiliane von Butler, einer Repräsentantin des Stromhändlers Tibber - und einem Experten für Energiewirtschaft, Dr. Serafin von Roon (Ffe).

Abonnieren Sie auch den Redispatch-Podcast von der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft: https://www.redispatch-podcast.de/

Unsere Gäste sind sich schnell einig, dass elektrischer Strom in Zukunft vemehrt dann verbraucht werden sollte, wenn er auch nachhaltig erzeugt und verfügbar ist. Die Strompreisfindung eignet sich mithilfe des Merit-Order-Prinzips schon heute hervorragend dafür. Denn: Die Höhe des an der Börse gehandelten Stroms spiegelt automatisch auch Erzeugerpreise wider. Viel Sonnen- und Windkraft im Strommix bedeuten niedrige Strompreise. Wenig verfügbare Erneuerbare Energien führen tendenziell zu hohen Strompreisen an der Börse. Auch wenn noch viele Missverständnisse rund um "billige Atomkraft" und diue Nutzung fossiler Energieträger herrschen, scheinen die festgelegten Preismechanismen durchaus mit den Nachhaltigkeitszielen im Energiemarkt einherzugehen.

Diese Preisdynamik setzt sich nun auch im privaten Strommarkt durch: Immer mehr Kund*innen dynamischer Stromtarife profitieren durch preisgesteuertes Laden von E-Autos oder Heimspeichern. Denn: Das Laden kann ohne weiteres an den ihnen nun zugänglichen, zeitlich stark fluktuierenden Strompreis gekoppelt werden. Die Geräte laden also immer dann, wenn der Preis niedrig ist.

Das größte Problem stellt derzeit noch die Regulatorik dar: Seit Jahren wird u.a. den Vehicle-to-Grid-Konzepten prophezeit, einen großen Hebel in Sachen Netzstabilität freizusetzen. Allerdings scheitert es hier an (1) Batteriegarantien der E-Autos, (2) steuerlichen Hindernissen und (3) fehlenden Businessmodellen.

Inwieweit das Ziel der Energie-Autarkie (PV-Anlage, Heimspeicher, E-Auto) durch die Verfügbarkeit dynamischer Stromtarife hinterfragt werden sollte, klärt unser Gast Dr. Serafin von Roon letztlich durch folgendes Statement: "Nur wenige Eigenheime kommen gänzlich ohne Netzanbindung über den Winter. Wenn dies allerdings das erklärte Ziel ist, treten dynamische Tarife natürlich in den Hintergrund."

Hinweis: Mit dem im Video genannten Strom-Tracker "Tibber Pulse" können Kunden auch ohne Smart Meter zu stundenaktuellen Börsenstrompreisen (zzgl. Steuern und Abgaben) abgerechnet werden. Weiterer Vorteil neben der Möglichkeit, Verbräuche gezielt günstige Stunden zu schieben: die Echtzeit-Darstellung des eigenen Stromverbrauchs in der Tibber App.

Weiterführende Links:

https://www.redispatch-podcast.de/

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/veraenderungen-der-merit-order-und-deren-auswirkungen-auf-den-strompreis/

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/entwicklung-der-energie-und-co2-preise-2022/

https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6993469683265896448

https://www.ffe.de/veroeffentlichungen/kurativer-netzbetreibereingriff-mittels-spitzenglaettung-zur-vermeidung-von-netzueberlastungen/

https://www.tibber.de

Ein europäisches Großforschungsprojekt namens SPARTACUS will dafür sorgen, dass Batterien zukünftig smart werden. Das soll über unterschiedliche Sensoren an den Batterien und das Batteriemanagementsystem funktionieren. Aber was können intelligente Batterien? Unsere Gäste Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) und Dr. Andreas Hutter von der Schweizer Forschungseinrichtung CSEM versprechen sich von der smarten Sensorik ein verbessertes Ladeverhalten und eine maximale Lebensdauer der Batterie. Die optimierte Erkennung des Batteriezustands und der Batteriefunktion wird ein sicheres, aber schnelles Aufladen ermöglichen - viel schneller als es bisher möglich war. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf mechanischen und akustischen Sensoren, die durch Temperatursensoren ergänzt werden. Die Sensordaten speisen dann ein Batteriemanagementsystem, das die Daten mit einem Datenpool abgleicht und die Lade- und Entlade-Prozesse und die Belastung einzelner Zellen im Batteriemodul so optimiert.

Webseite des Projektes: https://www.spartacus-battery.eu/

Unser Gast, Dr. Heiner Heimes, ist geschäftsführender Oberingenieur beim Lehrstuhl "Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) an der RWTH Aachen. Als Experte für Batterie-Produktionstechnik unterstreicht er, dass die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe ist und vielerlei Kompetenzen voraussetzt: Wissen in Chemie, Physik, Maschinen- und Anlagenbau, Ingenieurwesen und Leistungselektronik.

Europa hat sich in den vergangenen Jahren vor allem darauf konzentriert, den Wissensrückstand gegenüber dem asiatischen Raum zu verringern. Aus Sicht unseres Gastes durchaus mit Erfolg: Mit jedem neuen Planungsvorhaben wird es jetzt wichtiger, alle diejenigen Herausforderungen zu meistern, die sich aus dem Hochlauf der Produktion unterschiedlicher Batteriezellenserien ergeben.

Dr. Heimes gibt eine Einschätzung dazu ab, welche Zellformate sich in Zukunft durchsetzen werden und wie die europäischen Batteriefabriken mit Flexibilitäten rund um innovative Zellchemien umgehen müssen. Zentral steht in diesem Podcast die Frage, welches Alleinstellungsmerkmal europäische Batterien im Gegensatz zu asiatischen Wettbewerbern haben könnten und wie europäische Zellbauer am meisten Wertschöpfung generieren.

Bis zum Aus des Verbrenners im Jahr 2035 rechnet Dr. Heimes mit dem Bau von jährlich ca. 8 Millionen batteriebetriebenen Fahrzeugen in Europa. Die dafür nötigen europäischen Batterien sollen im besten Fall sicherer, langlebiger, nachhaltiger aber vor allem durch ihre Qualität "made in Europe" überzeugen.

Batterieatlas:

Schönen 4. Advent! Im letzten Teil unseres Adventsspecials beantwortet Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) weitere sechs Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben.

Schönen 3. Advent! Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantwortet die 24 besten Fragen, die Sie uns in diesem Jahr zu E-Autos, Batterien oder Heimspeichern gestellt haben. Im dritten Teil nimmt Prof. Janek Stellung zu folgenden Fragen: