Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Je nach Zeit und Nutzungsintensität verlieren auch moderne Batterien ihre Kapazität. Wertlos sind sie dann aber noch lange nicht: Recycling und das sog. „Second-Life“ von Batterien erlangen daher eine immer größere Bedeutung. Die verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien haben nach ca. 2.000 Ladezyklen immer noch einen Energieinhalt von 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Es ist deshalb weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll, sie in diesem Zustand zu entsorgen.

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Alte E-Auto-Batterien können deshalb für den stationären Betrieb verwendet werden. Dort werden sie weit weniger gestresst als im Auto. Der stationäre Betrieb – zum Beispiel als Verwendung als Heimspeicher – verläuft deutlich gleichmäßiger: Das Laden und Entladen erfolgt nur noch langsam, also deutlich schonender für die Batterie. Entsprechende Messreihen von Alterungsprozessen im Labor haben gezeigt, dass das „Second Life“ durchaus noch 10 bis 12 Jahre währen kann.

Irgendwann einmal kommt aber der Punkt, an dem eine Batterie dann doch entsorgt werden muss. Die in einer Batterie enthaltenen Rohstoffe sind noch zu wertvoll, um sie nicht wieder zu verwerten. Viele Autohersteller arbeiten dazu mit Recyclingfirmen zusammen. Das Ziel dieser Partnerschaften ist, wertvolle Rohstoffe zu 95 Prozent wiederzugewinnen.

Dr. Matthias Buchert vom Öko-Institut erläutert in dieser Folge die Recyclingverfahren und die Herausforderungen, um alle Rohstoffe zurückzugewinnen. Zudem prognostiziert er die Chancen der Zweitnutzung von Batterien.

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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Für den Einsatz im täglichen Leben ist die Sicherheit von Batterien essentiell. Niemand will sich durch die unterschiedlichsten batteriebetriebenen Geräte zuhause oder unterwegs einem Risiko aussetzen. Daher werden vor Markteinführung aufwendige Tests und Analysen des Batterie-Verhaltens unter allen denkbaren Bedingungen, auch in Extremsituationen, gemacht. Prof. Seifert führt selbst solche Sicherheitstests am KIT durch und berichtet in dieser Folge, wie es zu Kurzschlüssen kommen kann, ob E-Autos häufiger brennen, als Verbrenner und welche Batterietypen in Zukunft noch sicherer sein werden.

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Festkörperbatterien oder auch Feststoffbatterien genannt, sind eine besondere Bauform von Batterien, bei der der Elektrolyt aus festem Material besteht. Festkörperbatterien werden häufig als der Heilige Gral der Batterieforschung bezeichnet, da sie zukünftig größere Speicherkapazitäten und schnellere Ladevorgänge ermöglichen sollen und mehr Sicherheit und eine höhere Energiedichte versprechen. Unser Gast, Prof. Jürgen Janek, erklärt, ob er den Hype teilt und welche Hürden auf dem Weg zu einer Massenproduktion in den nächsten Jahren noch zu nehmen sind.

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Die Autoindustrie setzt in jedem Fall große Hoffnungen in die Technologie. VW plant mit Quantumscape eine eigene Festkörperbatterie-Fabrik. Toyota hat sich mit Panasonic zusammengetan und planen den Start einer Kleinserienproduktion für 2025. BMW und Ford haben zuletzt in SOLIDpower aus den USA investiert.

Weiterführende Infos:

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Lastkraftwagen mit Elektroantrieb - aus Sicht der Nachhaltigkeit klingt das wunderbar. Allerdings hat der E-Truck (im Gegensatz zum E-Pkw) noch einige Hürden zu nehmen, bevor er massentauglich auf die Straße kommt. Ob und wann der Traum vom grünen Schwerlastentransport aus Sicht der Wirtschaft, der Batterietechnik und eines funktionierenden Geschäftsmodells tatsächlich wahr werden könnte, diskutieren folgende Gäste:

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Seit Jahren wird über die Markteinführung von Natrium-Ionen-Batterien debattiert, nun ist es fast im Stillen passiert. Wir sprechen über das Unternehmen Natron Energy, das vor einigen Monaten eine Natrium-Ionen-Batterie auf den Markt gebracht hat. Dr. Dominic Bresser erklärt, ob es sich tatsächlich um eine Revolution handelt und ordnet die neue Technologie ein. Zudem gibt er einen Überblick, welche Unternehmen noch mit Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt drängen, ob sie eine Konkurrenz darstellen und welche Anwendungen mit diesen Batterien betrieben werden sollten.

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Weiterführende Quellen:

Natron Energy: https://natron.energy/

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Koch, Experte für Verbrennungsmotoren, beruft sich innerhalb seines Brandbriefes auf einen kürzlich von ihm veröffentlichten Artikel mit dem Titel "The Averaging Bias - A Standard Miscalculation, which extensively underestimates Real CO2 Emissions". Mehr als 170 Wissenschaftlern unterstützen seiner Angaben nach die Ergebnisse dieses Artikels.

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Seine Argumentation: Die Politik geht (sehr pauschal) bisher davon aus, dass der Strom durch den Ausbau von Wind- und Solaranlagen immer sauberer wird. Doch Koch und seine Kollegen sehen das anders: Denn der Strombedarf werde immer weiter steigen, je mehr E-Autos auf die Straße kommen. Und dann stimme die Rechnung zu CO2-Emissionen nicht mehr. Nach Koch könnten die realen CO2-Emissionen viel höher sein, als von der Politik veranschlagt – in der Summe sogar doppelt so hoch.

Die Wissenschaftler um Koch werden wie folgt zitiert: Ein VW ID.3 würde in seinem „Lebenszyklus“ (15 Jahre, 220 000 km) nach der „korrekten“ Berechnung anstatt 14 Tonnen CO2 in Wirklichkeit 30 Tonnen CO2 im Betrieb durch das Stromnetz „verursachen“. Die Klimabilanz eines Diesel-Vollhybriden dagegen (67 % fossiler Kraftstoff, 33 % Biosprit), sei sogar besser.

Hier gehts zum Video:

Weiterführende Quellen:

https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/rapid-reaction/details/news/sind-e-autos-weniger-umweltfreundlich-als-angenommen/

https://www.wiwo.de/my/unternehmen/auto/schwer-verkalkuliert-klimabilanz-von-elektroautos-vorsicht-fake-news/27379502.html?ticket=ST-5317710-Du39W62rMLfHN4EXDLdF-ap3

https://iastec.org/wp-content/uploads/2021/06/20210624-IASTEC-Letter.pdf

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Seitdem die Bundesregierung eine Wasserstoffstrategie verabschiedet hat, die Deutschland international zu einem Vorreiter bei grünem Wasserstoff machen soll und die Europäische Kommission mit einer eigenen Strategie nachgezogen ist, wird das Thema in der Öffentlichkeit heiß diskutiert.

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Zeit für uns, alle Aspekte des Themenkomplexes "Wasserstoff und Brennstoffzellen" gebündelt in einer Folge zu erörtern. Dazu haben wir uns Prof. Markus Hölzle, Vorstand des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg, eingeladen.

Weitere Informationen

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Wir, Patrick Rosen und Daniel Messling, nehmen Sie in diesem Hörspiel mit auf eine Zeitreise zu spannenden Ereignisse rund um Batterien und E-Autos in der Vergangenheit und Zukunft. Ob bei unseren Zeitsprüngen 2000 Jahre in die Vergangenheit zur womöglich ersten Batterie der Welt oder in die Zukunft zu nachhaltigen Meerwasser-Großspeichern, erleben wir eine Menge Abenteuer.

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Das Hörspiel ist Teil der Ausstellung "Akku Alle" in Ulm, die über Batterien, Brennstoffzellen und die Forschung daran informiert.

Mehr Informationen zur Ausstellung:

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Derzeit wird die überwiegende Zahl der E-Auto-Batterien noch in Asien gefertigt. Doch auch die europäische Industrie wandelt sich gewaltig: Trotz der gängigen Einwände, asiatische Batteriehersteller hätten einen (zu?) mächtigen technologischen Vorsprung und könnten günstiger als ihre europäischen Konkurrenten produzieren, gilt die Fertigung von Batteriezellen für Elektroautos immer mehr als Schlüsselindustrie.

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Gemeinsam mit "Automobilisten" und unterstützt von der Politik, beginnen Forscher*innen wie Dr. Hofmann die Zellfertigungen in Europa hochzuziehen. Zentrale Frage Ihrer Forschung ist: Wie kann der Bau von batterieproduzierenden Maschinen in Zukunft aussehen?

Autohersteller bezeichnen die Batterie oft als wichtigsten Teil eines E-Fahrzeugs: Nicht etwa den Motor oder das Fahrwerk. Man dürfe sich also bei den Batteriezellen nicht zu abhängig machen von den großen Herstellern aus China oder Südkorea.

Weiterführende Quellen:

https://www.wbk.kit.edu/21_2418.php

https://www.wbk.kit.edu/index.php

https://www.tagesschau.de/wirtschaft/unternehmen/volkswagen-batteriefabriken-stellenabbau-altersteilzeit-101.html

https://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/vw-baut-netz-eigener-batteriezellwerke-in-europa-auf-17245765.html

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Knapp 3.400 Satelliten kreisen derzeit um die Erde (2021). Ein Großteil davon wird auf irgendeine Art und Weise mit elektrischem Strom versorgt. Die Bordelektronik, die Steuerung, die Funktechnik und andere Verbraucher sind elektrisch mit einer Stromquelle - meist einem Solarpanel - verbunden. Doch was passiert eigentlich, sobald ein Satellit über die "Schattenseite" der Erde fliegt? Dort ist gerade Nacht und es ist stockdunkel. Geht dem Satteliten da der Strom aus?

Antwort: Nein. Auch Satelliten haben Batterien an Bord, die Strom elektrochemisch zwischenspeichern können und ihre Bordverbraucher lückenlos mit Elektrizität versorgen. Grundsätzlich funktionieren Lithium-Ionen-Batterien nämlich auch im Weltall. Trotzdem gibt es Unterschiede in der Handhabung dieser Batterien: Beim Testing (Qualitätskontrolle), beim Start der Trägerrakete (Transport) und bei der Anwendung gibt es durchaus ein paar Besonderheiten zu beachten.

Ohne groß um den heißen Brei herumzureden: Die Lebensdauer steht bei Satellitenbatterien im Vordergrund!

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