Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Kurzer Abriss der Fragen:

Marco F. (YouTube): "Bezüglich der saisonalen Langzeitspeicherung würde mich mal der Stand der Forschung und Entwicklung bei den Redox-Flow-Batterien interessieren."

Hubert Roscher (YouTube): "Wieso muss natürliches Graphit (aus China) verwendet werden, wenn es auch künstliches gibt?"

Hannah Tielker (YouTube): "Wird beim hohen Energiebedarf zur Aluminiumherstellung nicht das Ziel der Nachhaltigkeit dieser Batterien verfehlt?"

Room 360 (YouTube): "Wie gut funktioniert das Laden der Natrium-Ionen-Akkus bei Minusgraden?"

Sandra Willert (Email): "Wie ist verhält es sich mit dem Dendritenwachstum innerhalb von Natrium-Ionen-Batterien?"

Wilhelm Beringer (YouTube): "Warum funktioniert die Batterie nicht mit Silizium? Dieser Rohstoff ist in großen Mengen vorhanden."

Reinhard Streibel (YouTube): „Ich und erfahre immer widersprüchliche Aussagen zu der Frage, ob die Batterie vollgeladen werden sollen oder eben gerade nicht.“

Max Steiner (YouTube): „Mich würde mal interessieren was Professor Fichtner zu der neuen V4Drive Zelle von VARTA sagt.“

Steve&Julian (YouTube): "Was passiert mit dem Wasser nach der Reinigung? Wird es geklärt und zum Versickern gebracht o.Ä.?"

M H (YouTube): "Mich würde eine Einordnung von Hrn. Fichtner zur „Flüssigmetall-Batterie“ interessieren."

Detlef K. (YouTube): "Die Zyklenangaben bei LFP-Akkus variieren gewaltig… Warum?"

Charlie Be. (YouTube): "Wie bekommt (u.a.) BYD den Temperaturkoeffizienten von LFP in den Griff? Bei Kälte lässt diese Chemie stark nach (Innenwiderstand steigt stark an)."

Marcel B. (YouTube): "Interessant finde ich auch LTO-Akkus. Die halten bis zu 20.000 Zyklen. Was sind die Besonderheiten (Nachteile, Vorteile) bei dieser Batterie?"

jordi zaragosa (YouTube): "Batterie-elektrisch ist das Ding für den rollenden, schwungvollen Verkehr. Aber wie geht das bei beweglichen Arbeitsmaschinen?"

Alex xius (YouTube): "Hat man den Aufwand gegengerechnet, wieviel CO2 anfällt, wenn man z. B nach Jahren den Akku wieder entsorgen muss oder recycelt wird?"

Jürgen Krekel (YouTube): "Was bringt das alles wenn der Strom fehlt😆 Das E-Auto ist bereits tot…"

Udo Glasstetter (YouTube): "Alles gut und schön, aber wir haben in Deutschland dafür weder eine Infrastruktur noch genügend Energie, es sei denn wir importieren Atomstrom aus Frankreich."

Peter Schulz (YouTube): "Woher soll der Strom an die Ladestationen kommen?"

Tobias Hofer (Email): "Ich habe mich gefragt, wie die zukünftige Rolle von großen Batterien (im MW oder GW Maßstab) im Stromnetz/Energiemarkt aussieht."

Christian Wetzel (Email): "Es gibt zwei Firmen die behaupten, kurz vor der Serienfertigung von Lithium-Schwefel-Batterien zu sein."

Martin Hilpert (Email): "Welche Entwicklungshorizonte werden für Super-Kondensatoren erwartet? Warum hört man dazu vergleichsweise so wenig?"

Alf fred (YouTube): "Der Siegeszug von Elektroautos: Das ist eine Sichtweise von Herr Fichtner… wo ist die Sichtweise eines anderen Forscher, die das ganz anders sieht?"

Weiterführende Links:

Electricitymap - Ein Echtzeit-Blick auf unsere Stromversorgung

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Lithium wird nicht nur in der allseits bekannten Atacama-Wüste abgebaut, sondern kommt heutzutage sogar überwiegend aus Australien. Dort wird das Lithium-Mineral Spodumen klassisch bergmännisch abgebaut.

Unser Gast Dipl.-Geol. Schmidt von der Deutsche Rohstoffagentur (DERA) vermutet, dass die Preise von Lithium-Ionen-Batterien in Zukunft steigen werden. Das liegt nicht nur an der wachsenden Elektromobilität (Nachfrage) und an der weltweiten Angebotsknappheit für Lithium selbst, sondern an praktisch an der Teuerung aller Batteriematerialien.

Schmidt und seine Kolleg*innen sehen aufgrund der Angebotsknappheit die Abbaumöglichkeiten von Lithium auch in Deutschland durchaus positiv: Falls es technisch machbar, umweltverträglich und ökonomisch attraktiv wäre, Lithium hierzulande im Oberrheingraben oder im Erzgebirge zu fördern, sei dies aus Sicht der DERA begrüßenswert.

Dieses Gespräch wurde zu Recherchezwecken für das folgende YouTube-Video geführt: https://youtu.be/pBf6_0Zwdog

Die PowerPoint-Slides von Dipl.-Geol. Schmidt sind hier abzurufen:

Kontakt zur Deutschen Rohstoffagentur (DERA), in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), [email protected]

Wir alle haben dieses Bild im Kopf. Ein riesiger weißer, künstlich angelegter Salzsee verschandelt die Umwelt in Südamerikas Atacama-Wüste. Ein oft genanntes Vorurteil lautet: Die vermeintlich saubere Elektromobilität und Batterietechnik der westlichen Welt nimmt wissentlich in Kauf, dass es im Länderdreieck Argentinien, Chile und Bolivien zu immensen Umweltbelastungen kommt. Ob dieser Mythos in puncto Wasserverbrauch so zutreffend ist und welche Rolle Natrium dabei als umweltverträglicheres Batteriematerial spielt, erklärt unser Gast Prof. Dr. Maximilian Fichtner.

Dipl.-Geol. Michael Schmidt von der Deutschen Rohstoffagentur DERA beleuchtet zudem den Rohstoff Lithium aus einem anderen Blickwinkel: Wie sieht die Produktion, der Abbau und der Handel eigentlich abseits der Atacama-Wüste aus? Und: Wie entwickelt sich der Preis des Lithiums in Zukunft?

Ein weiterer Themenschwerpunkt bietet Kobalt, ein Übergangsmetall aus der Nickelproduktion, welches meist aus dem Kongo stammt. Der kongolesische Bergbau wird oft als problematisch dargestellt - Kinderarbeit, politisch schwierige Verhältnisse, wenig Arbeitssicherheit, z.T. giftige Abbaumaterialien. Hier kommt Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi von der Deutschen Rohstoffagentur DERA zu Wort.

"Die neusten Batteriematerialien in E-Autos kommen allerdings längst gänzlich ohne Kobalt aus", so Fichtner, der im Laufe des Podcasts auch Natrium-Ionen-Batterien thematisiert, die kein Kobalt und Lithium enthalten.

Dieser Podcast ist auch als Video abrufbar:

Die PowerPoint-Slides der Gesprächsgäste Dipl.-Geol. Michael Schmidt und Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi sind hier abrufbar:

https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2021/12/Michael_Schmidt_Slides.pdf

https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2021/12/2021-12-13_Kobalt.pdf

Das volle Interview mit Dipl.-Geol. Michael Schmidt zum Thema "Lithium" finden Sie am 29.12.21 hier: https://geladen.podigee.de/27-lithium/

Das volle Interview mit Dipl.-Geol. Siyamend Al Barazi Thema "Kobalt" finden Sie hier: https://youtu.be/

Kontakt zur Deutschen Rohstoffagentur (DERA), in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), [email protected]

Prof. Jürgen Janek stellt in dieser Folge dar, warum die Geschichte des Elektroautos immer wellenförmig verlief und beleuchtet gerade die Anfangszeit der Elektromobilität (Erste Welle: Ende des 19. Jahrhunderts). Mit der Verbreitung von Verbrennerautos verschwand das Elektroauto um 1910 wieder von den Straßen. Erst viel später, während der ersten Ölkrise 1973 - und auch bedingt durch die zunehmende Abgasbelastung - erlebte das Konzept von Elektroautos eine Wiederbelebung. Der Knackpunkt war die Batterie.

Doch Janek geht noch weiter zurück in der Geschichte. Er klärt auf, welchen Konflikt Alessandro Volta und Luigi Galvani austrugen, wofür die ersten Batterien überhaupt verwendet wurden und welche Rolle Lithium bereits in Thomas Edisons erster Batterie spielte. Erst der letzte Teil des Podcasts beleuchtet die Erfindung der heutzutage gängigen Lithium-Ionen-Batterie und die Nobelpreisträger Goodenough, Whittingham und Yoshino.

Kleiner Spoiler: Die größte Ölfirma der Welt, Exxon, war erstaunlicherweise schon sehr früh vom Durchbruch von Elektroautos überzeugt! Das beweist ein Zitat aus dem Jahre 1979 des Vorsitzenden Clifton Garvin: „Ich glaube, in 30 oder 40 Jahren werden wir in einer elektrisch basierten Gesellschaft leben und alle Elektroautos fahren.“

Warum der Durchbruch der Elektromobilität tatsächlich noch weitere 35 bis 40 Jahre dauern sollte, verrät Prof. Jürgen Janek in diesem Podcast.

Das in der Folge erwähnte Buch heißt "Bottled Lightning: Superbatteries, Electric Cars, and the New Lithium Economy von Seth Fletcher", ISBN: 9780809030644

Die Pläne der ehemaligen Bundesregierung lasen sich durchaus ambitioniert: Eine Million Ladepunkte für Elektroautos bis 2030. Der Bund erließ dazu noch im Sommer 2021 eine ganze Reihe von Gesetzen, um die Ladeinfrastruktur für Elektroautos zu verbessern. Die lokalen Energieversorger nehmen dabei eine besondere Rolle ein: Sie sollen vielerorts dafür sorgen, dass die Ladesäulen-Netze auch flächendeckend ausgebaut werden. Doch wie läuft der Aufbau vor Ort in den Innenstädten - und auf dem Land?

Im Großraum Ulm stehen schon hunderte Ladepunkte, von denen ca. 160 Ladesäulen durch die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm (SWU) betrieben werden. Die meisten stehen direkt in der Stadt. Die SWU galten jahrelang als Vorreiter in der Elektromobilität, doch der Markt zur Aufladung von E-Autos ist heute zunehmend umkämpft: Immer mehr Unternehmen planen neue Ladepunkte. Ein weiteres Thema: Nur 8 von den 160 Ladesäulen der SWU sind Schnell-Ladesäulen. "Die Schnellladepunkte sind eher an den Autobahnen zu finden", sagt Klaus Eder.

Doch die SWU haben große Pläne: "Wir wollen in Zukunft jederzeit einen freien Ladepunkt für jeden E-Autobesitzer anbieten können. Doch der Netzausbau soll sich angesichts der ca. 920 zugelassenen E-Autos in Ulm (Sept. 2021) auch bedarfsgerecht entwickeln. Klaus Eder rechnet mit einer Verdoppelung der Ladesäulen in Ulm und Neu-Ulm in ca. 4 Jahren. Den Ausbau ländlicher Ladesäulen unterstützt die SWU durch eigene Wallbox-Systeme, die die Kunden daheim installieren können.

Unser Studiogast, Dr. Marius Bauer, Gründer des Batterie-Startups ESCO am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) erklärt, welche Einheit in der Batterie für die Ladeprozesse zuständig ist. Ein Batteriemanagementsystem (Battery Management System; BMS) ist eine Elektronikkomponente, die die Aufgabe hat, die gesamte Batterie vor zu hohen Lade- und Entladeströmen, vor zu hohen oder zu niedrigen Betriebstemperaturen und vor zu hohen Lade- und Entladespannungen zu schützen. Ein BMS steuert also die Gesamtheit aller einzelnen Zellen im Batteriepack. Beim Schnellladen eines E-Autos regelt das BMS zum Beispiel den zusätzlichen Strom, der in die Batterie fließt, ohne dabei Zellen irreparabel zu schädigen.

Beim Laden darf natürlich keine Überspannung erreicht werden, welche zur Folge hätte, dass die Batterie interne, ungewollte Materialveränderungen erfährt (z.B. Gasentwicklung, Aufplatzen einer Zelle).

Wo ist das BMS eigentlich verbaut? Batteriemanagementsysteme kommen in Ladereglern zum Einsatz. Sie existieren als eigenständige Geräte (Ladegeräte) oder sind im batteriebetriebenen Gerät fest eingebaut - wie beim E-Auto oder Smartphone.

Das Element Magnesium ist auf der Erde etwa 3.000 Mal so häufig vertreten wie Lithium. Mg hat ein breites Anwendungsspektrum in der Industrie und ist auch ein wichtiges Element in Arzneimitteln. Industriell wird es oft als Legierung mit Aluminium für Leichtbauanwendungen sowie in der Metallproduktion verwendet. Weltweit forschen Wissenschaftler*innen an Magnesium-Batterien als nachhaltige Alternative zu den derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien. Prof. Maximilian Fichtner erklärt, was Magnesium so interessant macht als Batteriematerial und was noch fehlt zur Marktreife.

Spannende Gespräche rund um Batterien, Elektroautos und Energiewende. Daniel Messling und Patrick von Rosen sprechen mit führenden Energie-Expertinnen & Experten über alles, was Akku hat: vom E-Auto über Smartphones und Heimspeicher bis zur elektrischen Zahnbürste. 🔋

Ob Stammtisch-Mythen über Elektroautos, neue Durchbrüche in der Batterieforschung oder die Herausforderungen der Energiewende – hier bekommst du echte Fakten statt Halbwissen.⚡

Werde selbst zum Batterie-Experten und gestalte die Energiewende aktiv mit! Vielen Dank an 100.000 Geladen-Abonnenten und unsere Community für die tollen Themenvorschläge! 🌍

Dieser Podcast wird produziert vom Exzellenzcluster POLiS, der Forschungsplattform CELEST und dem Helmholtz-Institut Ulm (HIU) | www.geladen-podcast.de | Links: www.linktr.ee/geladen | Kooperationen: [email protected] | Inhalt: [email protected]

Unsere heutige Batterie-News Folge dreht sich um eine Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie des australischen Unternehmens Graphene Manufacturing Group (GMG). Die Entwickler behaupten, ihre Batterie lade 60 Mal schneller als Lithium-Ionen-Batterien und biete einen Durchbruch bei der Reichweite von Elektrofahrzeugen. Prof. Maximilian Fichtner erläutert den Stand der Forschung an Aluminium-Ionen-Batterien und wie er die Ergebnisse von GMG einschätzt.

Die wissenschaftliche Publikation zu der Entwicklung: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202010569

Weltweit haben rund 900 Millionen Menschen keinen Zugang zu Elektrizität. Vor allem in Subsahara-Afrika sind viele Menschen vom Stromnetz abgeschnitten. Wir sind in unserem ersten Außeneinsatz zu Gast bei der BOS AG (Balance of Storage Systems) und sprechen mit Fabian Weber, dem COO, über Energiespeichersysteme, die unter anderem netzferne afrikanische Dörfer oder Einrichtungen wie Krankenstationen oder Schulen durch die Kombination von Batteriespeichern, Photovoltaikanlagen und Dieselgeneratoren elektrifizieren.

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Projekte der BOS AG: https://www.bos-ag.com/projekte/?lang=de

Im Geladen-Podcast setzen sich Daniel Messling und Patrick von Rosen mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroautos und Batterieforschung auseinander. Dieser Podcast wird produziert für das Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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