Zeitung Heute : Batterien sollten so leicht austauschbar sein wie Druckerpatronen

Standards und Normen könnte es mit Blick auf den Ladevorgang bald geben – doch zur Energiedichte wird noch geforscht.

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Schwere Kraftpakete. Die Verbindung von Energieeinspeisung und Energieverbrauch wird in vielen Projekten erprobt. Hier ein Beispiel aus Stuhr bei Bremen. Foto: Joerg Sarbach/dapd
Schwere Kraftpakete. Die Verbindung von Energieeinspeisung und Energieverbrauch wird in vielen Projekten erprobt. Hier ein...Foto: dapd

Sie ist das Herzstück eines E-Autos: die Batterie. Nach heutigem Stand macht sie über 80 Prozent des Gewichts, knapp 90 Prozent des Volumens und rund 80 Prozent der Kosten vom Antriebsstrang eines beliebigen E-Mobils aus. Ihre Weiterentwicklung ist daher entscheidend für den Erfolg elektromobiler Fahrzeuge.

Dabei sind die Anforderungen an den Akku enorm: Er soll möglichst klein, leicht und kostengünstig in Serie gehen. Außerdem soll er eine hohe Energiedichte aufweisen, bei niedrigen Temperaturen seine Leitungsfähigkeit nicht einbüßen, sicher und umweltfreundlich, sowie möglichst oft und schnell wiederaufladbar sein. Für Forscher und Entwickler heißt das, entweder die Reichweite pro Batterieladung deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die Ladezeiten drastisch zu verkürzen oder Lade- und Wartezeiten voneinander zu entkoppeln.

Für Letzteres hat sich das in Kalifornien beheimatete Unternehmen Better Place entschieden. Sein Ziel ist es, die Wartezeit für E-Autofahrer auf die Zeit zu reduzieren, die es braucht, um eine leere Batterie gegen eine volle auszutauschen. Dafür arbeitet Better Place mit Partnern wie Renault-Nissan und General Electric zusammen, um einerseits die Batterien zu standardisieren und andererseits ein funktionierendes Netz an Austauschstationen aufzubauen. Das Wechselsystem bietet laut Better-Place-Gründer Shai Agassi den weiteren Vorteil, dass Autofahrer von immer besseren Batterien profitieren können und nicht auf einem überholten Stand der Entwicklung stehen bleiben. „Die Batterie im Auto sollte so leicht austauschbar sein wie eine Tintenpatrone bei einem Drucker“, sagt er.

Auf dem Weg zu Standards für das Laden von Elektroautos sind die Fachleute der Branchenverbände einen Schritt vorangekommen. Sie verständigten sich auf die Normen, die zum schnellen und sicheren Aufladen an verschiedenen Orten notwendig sind, wie der Verband der Elektrotechnik (VDE), das Deutsche Institut für Normung (DIN) und der Verband der Automobilindustrie (VDA) Anfang Februar mitteilten. Ziel des Projekts ist es, dass Elektrofahrzeuge unabhängig vom Hersteller und vom Standort aufgeladen werden können. Dazu muss es zum Beispiel genormte Stecker und Batterien geben. „Die deutsche Industrie ist sich dabei einig“, sagte VDE-Sprecherin Melanie Mora. Schwieriger sei es, die Normen international abzustimmen. Die deutschen Fachleute haben jetzt die wichtigsten Aufgaben in einem detaillierten Zeitplan aktualisiert zusammengefasst – in der zweiten Version der „deutschen Normungs-Roadmap Elektromobilität“.

Ein zweiter wichtiger Punkt in der Forschung ist die Kapazität der Batterie und damit die Erhöhung der Reichweite des Elektroautos. Dafür setzt SB LiMotive, das zu den fünf großen Unternehmen auf dem Batteriemarkt zählt, auf Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher, weil sie nach Ansicht des Unternehmens aktuell die besten Entwicklungschancen in Bezug auf Energie- und Leistungsdichte, Lebensdauer, Sicherheit, Kosten und Qualität bieten. In der technologischen Entwicklung, etwa bei IBM oder an der University of St. Andrews in Schottland, arbeitet man an neuen Konzepten wie Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batterien. „Sie versprechen eine Steigerung der Energiedichte gegenüber heute um das Fünf- bis Zehnfache. Bis zur Serienreife ist jedoch noch viel Grundlagenforschung zu leisten. Ein Serieneinsatz ist nicht vor Mitte der nächsten Dekade zu erwarten“, sagt Udo Rügheimer, Sprecher des Bosch-Samsung-Jointventures SB LiMotive.

Das gilt auch für andere Innovationen wie eine Lithium-Ionen-Batterie mit 400 Wattstunden pro Kilo der Firma Envia oder die vom Fraunhofer-Institut entwickelte Redox-Flow-Batterie. Das Prinzip dieser auf flüssigem Elektrolyt basierenden Batterietechnik klingt für den Nutzer denkbar einfach und anwenderfreundlich: anstatt die Batterie auszutauschen, pumpt man das entladene Elektrolyt ab und „betankt“ sie an der Tankstelle mit geladenem Elektrolyt. Allerdings speichern diese Akkus bislang nur ein Viertel so viel Energie wie Lithium-Ionen-Akkus. Noch ist die Redox-Flow-Batterie also Zukunftsmusik.

Ähnlich sieht es mit dem Verfahren aus, dass Forscher am Karlsruhe Institute of Technology (KIT) entwickelt haben, um die Speicherkapazität von Lithium-Ionen-Akkus durch den Einsatz neuer Konversionsmaterialien zu erhöhen. Dabei kann das von ihnen entwickelte Eisen- Kohlenstoff-Material als Kathode theoretisch bis zu fünfmal mehr Elektrizität speichern als das Material, das zurzeit verwendet wird.

Getestet und einsatzbereit ist hingegen die Kolibri-Akku-Zelle des Berliner Herstellers DBM Energy. Die Lithium-Technologie auf Polymerbasis ermöglicht eine Reichweite von bis zu 600 km, wie mehrere Tests gezeigt haben. Aber noch nutzt kein Autohersteller diese innovative Technik, obwohl sie als sicher und zuverlässig gilt. Worauf warten sie? Tong-Jin Smith

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