Umweltschonend und innovativ: Schnell laden mit gebrauchten E-Fahrzeug-Batterien
Zusammen mit der OsthessenNetz GmbH haben Forschende der Hochschulde Fulda einen intelligenten Batteriespeicher aus ausgedienten E-Fahrzeug-Akkus entwickelt. Die Lösung bringt den Ausbau der Schnellladeinfrastruktur voran und schont obendrein wertvolle Ressourcen.
Akku leer? Dann ran an den Container! Dort stehen alte Batterien zum Aufladen bereit.
Foto: panthermedia.net/PirenX
Die Batterie ist das zentrale und wohl wichtigste Bauteil eines Elektroautos. Doch irgendwann hat sie ausgedient. Die meisten Hersteller von Elektrofahrzeugen empfehlen einen Batterie-Wechsel nach etwa acht Jahren oder einer Laufleistung von 160.000 Kilometern. Spätestens dann stellt sich die Frage: Wohin mit den ausgepowerten E-Auto-Batterien? Lösungen müssen her, schließlich wächst die Zahl an Elektroautos auf deutschen Straßen und damit auch irgendwann der Berg an ausgedienten Elektroauto-Batterien. Noch dazu bestehen die Akkus aus wertvollen, begrenzten Rohstoffen wie Kobalt, Lithium, Nickel und Kupfer.
Das Recycling der hochwertigen Lithium-Ionen-Batterien gilt zwar als technisch machbar, ist aber aufwendig, teuer und der Prozess noch nicht vollständig ausgereift. Es gibt jedoch einen weiteren Lösungsansatz, der den Lebenszyklus von Batterien verlängern soll: Die Hochschule Fulda hat zusammen mit dem Stromversorger OsthessenNetz aus gebrauchten E-Fahrzeug-Akkus einen intelligenten Batteriespeicher entwickelt, der das schnelle Aufladen von Elektrofahrzeugen ermöglicht.
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Container mit ausgedienten E-Fahrzeug-Batterien wird zur öffentlichen Ladesäule
Die E-Auto-Batterien gehen in der Regel nicht kaputt, doch sie verlieren im Laufe der Zeit an Speicherkapazität. Ähnlich verhält es sich bei den Akkus von Smartphones oder Laptops. Nach längerer Gebrauchszeit (oft sind es nur wenige Jahre) entlädt sich das Smartphone deutlich schneller – der Akku büßt einen Teil seiner Ladekapazität ein. Alte ausgewechselte E-Auto-Batterien haben oft noch eine Restkapazität (Slate-of-Health) von etwa 85%. Diese nutzt das Forschungsteam der Hochschule Fulda für ihren Prototyp eines Second-Life-Batteriespeichers, der bereits im osthessischen Fulda ans Netz gegangen ist.
Professor Dr.-Ing. Ulf Schwalbe (r.) von der Hochschule Fulda mit seiner Forschungsgruppe Elektromobilität und erneuerbare Energien bei Inbetriebnahme des intelligenten Second-Life-Batteriespeichers auf dem Gelände des Klinikums Fulda.
Foto: Nicole Dietzel
Der Speicher besteht aus den ausgedienten E-Batterien, die in einem Container verbaut sind. Dieser stellt zwei Ladepunkte mit Wechselstrom für das Fahrzeugladen bereit und hat eine nutzbare Kapazität von 180 Kilowattstunden (kWh) sowie eine Ladeleistung von bis zu 150 kWh für moderne Elektrofahrzeuge. Der Batteriespeicher fungiert dabei als eine Art Puffer. Er soll Energie speichern, wenn davon viel im Stromnetz verfügbar ist und sie wieder abgeben, wenn es erforderlich ist – beispielsweise, wenn ein Elektrofahrzeug geladen werden soll. Diese Funktion ist auch wichtig für die zukünftige Netzstabilisierung und Versorgungssicherheit.
„Batteriespeicher sind gut geeignet, um die starken Auswirkungen auf die Netze abzumildern, die sich durch fluktuierende Einspeisung von Sonnen- und Windkraftanlagen auf der einen und durch kurzfristig hohen Leistungsbedarf, etwa durch Ladeparks auf der anderen Seite ergeben“, sagt Sven Kunkel, Projektverantwortlicher auf Seiten des lokalen Netzbetreibers Osthessennetz GmbH.
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Intelligente Steuerung ermöglicht flexiblen Einsatz
Damit der Stromspeicher nachlädt oder zur Stromnetzentlastung wieder in das Netz entlädt, ist ein ausgeklügeltes Energiemanagementsystem notwendig, das Projektleiter Ulf Schwalbe von der Hochschule Fulda mit seinem Team entwickelt hat.
„Wir sind in den Anwendungsmöglichkeiten sehr flexibel. Das System passt sich durch seine intelligenten Algorithmen automatisch auf den Anwendungsfall an und verfügt über Selbstdiagnosealgorithmen zur Überwachung der Batterien. Es sind nur sehr wenige Parameter bei Inbetriebnahme einzustellen“, erklärt Schwalbe.
Der Ingenieur ist davon überzeugt, dass diese Lösung einen wichtigen Schritt für den Ausbau regenerativer Energien bedeutet und die Abhängigkeit von Rohstoffimporten verringern kann.
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Mobiler Batteriespeicher bietet viele Anwendungsmöglichkeiten
Der Batteriespeicher verlängert nicht nur den Lebenszyklus von ausgedienten E-Auto-Akkus, sondern ermöglicht auch ein schnelles Laden von E-Fahrzeugen, selbst dort, wo das Stromnetz noch nicht dafür ausgelegt ist. Damit bieten sich für den Batteriespeicher viele verschiedene Anwendungsmöglichkeiten und Einsatzzwecke. Schon jetzt kann der Speicher, laut Forschungsteam, an Tankstellen und Autobahnraststätten ohne ausreichenden Netzanschluss eingesetzt werden. Darüber hinaus denken die Forschenden, könnte der Batteriespeicher auch für kleine und große Firmen, für Betreiber von Solar- und Windkraftanlagen oder Vermarkter von Großveranstaltungen interessant sein.
Um das Speichersystem noch weiter zu optimieren, arbeitet das Forschungsteam derzeit daran, die verschiedenen Anwendungsszenarien wie Einspeise-Pufferung aus erneuerbaren Energieanlagen, Spannungsglättung, Netzstabilisierung und verschiedene Leistungsbereitstellungen geschickt miteinander zu verbinden.
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