Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Elektroantrieb (un)möglich? Elektrische Baumaschinen sind bereits Realität. Zwar sind sie den verbrennungsmotorischen Lösungen zahlenmäßig weit unterlegen, aber es gibt leistungsstarke vollelektrische Stapler, Bagger und mehr. Damit diese emissionsfreien Elektromaschinen wettbewerbsfähig sind, müssen sie nach den gleichen Standards arbeiten wie herkömmliche Varianten mit Verbrennungsmotor. Maschinenstillstände kosten Geld, und unerwartete Ausfälle können sich unmittelbar auf die Einhaltung des Zeitplans auswirken. Eine zentrale Herausforderung stellt dabei die notwendige Batterieladung dar. Thomas Adermann und Christian Pelger von der DEUTZ AG geben einen Überblick, wie die Baustelle der Zukunft aussehen kann und wie die Ladeproblematik bewältigt werden kann. Das Aufladen über Nacht ist zwar eine Option, reicht aber bei leistungsintensiven Maschinen wie schweren Baggern oft nicht aus. Um lange Verzögerungen bei der Arbeit zu vermeiden, ist das Schnellladen der Schlüssel. Allerdings ist es nicht immer einfach, Schnellladestationen auf Baustellen einzurichten. Wenn sie überhaupt vorhanden sind, können die Netzanschlüsse möglicherweise nicht die erforderliche Energiemenge liefern. Die Lösung besteht darin, die benötigte Energie dorthin zu bringen, wo sie gebraucht wird, wenn sie gebraucht wird. Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Kalrsruher Institut für Technologie (KIT).

Eisen-Redox-Flow-Batterien als Stationärspeicher Es ist ein bisschen ruhiger geworden um "#Redox-Flow-#Batterien", so will man in Deutschland meinen. Gründe dafür gibt es genug: Die europäischen Stromnetze zählen weiterhin zu den stabilsten der Welt und werden länderübergreifend immer integrierter gedacht. Auch wenn wir Europäer davon nichts spüren, so sind Redox-Flow-Batterien auf anderen Kontinenten doch gefragter als jemals zuvor. Unsere Podcastgäste Dr. László Eifert (#Accenture) und Michael Peither (#Voltstorage) berichten über die Entwicklung von Energiespeichern in der #Oberlausitz: Dort möchte der Energieversorger #LEAG eine große "Eisen-Redox-Flow-#Batterie" mit der US-Firma #ESS installieren, um in Zeiten von viel Wind und Sonne so viel Strom wie möglich zwischenzuspeichern. Geplant seien unter anderem neue Wind- und Photovoltaik-Anlagen sowie die Erzeugung von grünem Wasserstoff. Die geplante Leistung entspricht der aus mehreren Atom- oder Kohlekraftwerken. "Das erste Batteriemodul soll etwa 50 Megawatt/500 Megawattstunden haben", erklärt Alan Greenshields, Europa-Direktor des Batterieherstellers ESS. Voll geladen könnte dieser Speicher damit etwa 200.000 Einfamilienhäuser für zehn Stunden mit Energie versorgen. Hierbei kommt es allerdings auf den spezifischen #Energiemarkt an ("Für wie lange der #Strom gespeichert werden soll"). Unsere beiden Podcastgäste erklären den Aufbau, die Funktion und vor allem die Zukunft von Eisen-Flüssigbatterien. Unsere letzte Podcast-Episode über Redox-Flow-Batterien in 2022 mit Prof. Roth und Prof. Zeis: https://geladen.podigee.io/30-redox-flow-batterien Schlagzeile (15.06.2023): "Energiepark mit "größtem #Batteriespeicher Deutschlands" geplant": https://www.br.de/nachrichten/wissen/energiepark-mit-groesstem-batteriespeicher-deutschlands-geplant,ThF45xU Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen #Energiewende, #Elektromobilität, #Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu. Vielen Dank!

Podcast über Flüssig-Wasserstoff-Lkw Jede Woche gibt es derzeit dutzende Erfolgsmeldungen über batterieelektrische sowie wasserstoffbetriebene Trucks, die meist pompös an erste Testkunden ausgeliefert werden. Im Netz werden diese News meist von ausartenden Diskussionen und Kommentaren über fundamentale Elektrochemie (Energiedichten, Wirkungsgrade und Betriebskosten) begleitet. Die Batterie-Fans sehen die Effizienz, geringere Kosten sowie die Langlebigkeit der Batterietechnik im Vorteil. Wasserstoff-Fans hingegen berufen sich auf schnellere Tankzeiten und hohe Reichweiten erster H2-Prototypen. Unterm Strich fahren die großen deutschen Truck-Hersteller derzeit (noch?) immer eine Doppelstrategie: Alle entwickeln sowohl Batterie- als auch Wasserstoff-Antriebe für ihre Lkw. Bei der Frage, ob flüssiger oder gasförmiger Wasserstoff gehen die Meinungen erneut auseinander. In der heutigen Podcast-Episode schauen wir auf Daimler Truck AG: Das Unternehmen entwickelt mit dem GenH2-Lkw einen ersten Flüssiggas-Truck, der besonders Kunden mit flexibler Routenplanung überzeugen soll. Unser heutiger Gast ist Volker Hasenberg, „Manager International Hydrogen Strategy“ für Daimler Truck. Laut Hasenberg schafft der GenH2-Truck über 1.000 km Reichweite mit nur einer Tankfüllung. Dabei sind die beiden Flüssiggas-Tanks an der Stelle befestigt, wo sich heute traditionell die Dieseltanks befinden. Daimler Truck hat die Tankarchitektur nun weiterentwickelt, deren Fokus insb. auf Sicherheit, Wärmeresistenz und Vakuumisolation liegt. Eine große Herausforderung für die H2-Trucks stellt allerdings noch das nicht vorhandene Tankstellennetz von Flüssig-Wasserstoff sowie der Preis und die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff dar. Langfristig müssten die „Total-Costs-of-Ownership“ (TCO) für den Kunden in der Anschaffung und im Betrieb lohnen. Dies, so schätzt Hasenberg, sei erst Ende der 2020er Jahre realistisch. Podcast-Episode mit Prof. Markus Hölzle über Brennstoffzellen: https://geladen.podigee.io/12-wasserstoff Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu. Vielen Dank!

Podcast über Elektromotoren-Typen In den heutigen Elektroautos stecken zum Teil sehr unterschiedliche Motorentypen drin. Fernab der Leistungsangabe (in kW) interessiert sich kaum ein E-Auto-Käufer für den Motor, dessen Architektur oder gar Funktionsweise. Und das hat einen guten Grund: Als Elektroauto-Fahrer sind die Unterschiede oft nur schwer auszumachen. Ob eine Synchron- (PMSM/FESM/Reluktanz) oder Asynchronmaschine (ASM) eingebaut ist, können oft nur echte Experten erkennen. Die heutige Podcastfolge mit Prof. Martin Doppelbauer (KIT) beschäftigt sich erneut mit Arten von Elektromotoren. Die erste Episode mit Prof. Doppelbauer finden Sie hier: https://geladen.podigee.io/85-plugin-hybrid-autos Hörerfragen für den heutigen Podcast: "Was ist der Unterschied zwischen Asynchronmotoren oder Synchronmotoren?" 2)"Welcher dieser Motorentypen hat mehr Vorteile im Elektroauto?" 3)"Ist der Elektromotor komplett auserforscht?" 4)"ZF entwickelt mit dem I2SM einen fremderregten Synchronmotor ohne Magnete und seltene Erden. Wie hoch steht die Chance, dass deutsche Firmen die Elektromotoren in die Welt raus-exportieren?" 5)"Wird die 800V-Technik im Gegensatz zur 400V-Architektur mit Blick auf Elektromotoren was ändern?" 6)"Handelsblatt: Mercedes will Zulieferer ausstechen. (12.09.23)" 7)"Haben wir tatsächlich genug Kupfer, um all die E-Autos zu bauen?" 8)"Der Aptera E hat zwei Radnabenmotoren: Ist es unvorstellbar, das die Radnabenmotoren kommen?" 9)"Continental und das Start-up DeepDrive entwickeln einen sparsamen Radnabenantrieb mit integrierter Bremse. (2023)" 10)"Wird man Radnabenmotoren vielleicht in Elektrotraktoren finden? Wieso eigentlich nicht in LKW?" 11)"Reluktanzmotor: Tesla hat einen R.-Motor mit einem permanenterregtem kombiniert und damit sogar die Vorteile von asynchronen und permanenterregten Motoren vereint." 12)"Wären Axialflussmotoren ohne Permanentmagnete vorstellbar?" "Das MIT und Collin Aerospace entwickeln gerade sehr leistungsstarke E-Motoren. Wie skalierbar sind Elektromotoren?" Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu. Vielen Dank!

Elektrifizierung der Landwirtschaft Vielen Dank an Geladen-Hörer Dr. Moritz Köhler (ITCP), der die thematischen Leitfragen dieser Episode lieferte: https://www.youtube.com/post/Ugkxg7opGPq49oJbAB0BSHxXa1AajElhEl2G/ Während zahlreiche Verkehrs- und Mobilitätssektoren immer mehr elektrifiziert werden, stößt die Batterietechnik mancherorts auch an klare Grenzen! Zum Beispiel in der Schifffahrt, in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Baumaschinen. Diese Podcast-Episode soll Aufschluss darüber geben, inwieweit die Landwirtschaft zu eben diesen "Problemsektoren" gehört, in denen die Batterietechnik (auch perspektivisch) nie eine Lösung bieten wird. Roger Stirnimann (BFH) und Dr. Joachim Sobotzik (John Deere) diskutieren, inwieweit große landwirtschaftliche Maschinen überhaupt elektrifiziert werden können. Die technische Machbarkeit scheint dabei oftmals konträr zur eingeschätzten Wirtschaftlichkeit und vor allem jahrzehntelang entwickelten Abläufen auf Bauernhöfen (Fütterung, Aussaat, Ernte, Pflügen, etc.). Das Beispiel "E-Mähdrescher" zeigt eindrücklich: Ein BEV-Mähdrescher hätten ca. 18 Kubikmeter Batterien an Bord, bei gleichbleibender Energiemenge (aus derzeit Agrardiesel). Also: Perspektivisch nicht sehr realistisch! Beide Podcastgäste sehen daher flüssige, alternative Kraftstoffe (u.a. E-Fuels) als eine naheliegende Lösung, die allerdings noch in ferner Zukunft liegt. Da alternative synthetische Kraftstoffe, HVO und Biokraftstoffe aber teurer sind als der derzeitige Agrardiesel, befindet sich die Landwirtschaft in einem echten Dilemma: CO2-neutrale Kraftstoffe sind noch nicht verfügbar und bei Marktreife höchstwahrscheinlich sehr teuer. Wenn der Agrardiesel in naher Zukunft mehr und mehr besteuert wird, dann werden zwangsläufig auch die Lebensmittelprodukte im Preis steigen. Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu. Vielen Dank!

Batterien im Fokus der Kreislaufwirtschaft Mit dem schnell wachsenden Absatz von Elektroautos, stationären Speichern sowie Batterien in zahlreichen anderen Anwendungen ist in absehbarer Zeit mit einer stark steigenden Nachfrage nach dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zu rechnen. Während bisher der Großteil der Lithium-Ionen-Batterie-Recyclingkapazitäten in Ostasien, insbesondere in China, angesiedelt ist, werden derzeit auch in Europa Kapazitäten für das Recycling aufgebaut. Auffallend ist die besonders hohe Anzahl von Recyclingstandorten in Mitteleuropa. Dies ist oft auf die Nähe zu Batteriezellenherstellern oder Automobilherstellern zurückzuführen. Doch wann wird sich das Recycling lohnen? Welche Geschäftsmodelle gibt es? Dr. Julian Proless (BASF) gibt einen Überblick und erklärt was die BASF beim Recycling plant. Mit dem Batterie-Recycling könnten zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden. Einmal könnte man eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft etablieren und außerdem könnten europäische Zellhersteller und Autobauer durch die rezyklierten Batteriematerialien unabhängiger von außereuropäischen Materiallieferanten werden. Beim Recycling werden Altbatterien entladen, zerlegt und mechanisch zur sogenannten schwarzen Masse verarbeitet. Dazu gehören die aktiven Materialien Kathode und Anode, die den größten Teil der wertvollen Metalle enthalten. Danach gibt es im Wesentlichen zwei unterschiedliche Prozesse. Entweder wird die schwarze Masse mit dem (elektro-)chemischen hydrometallurgischen Verfahren oder einem pyrometallurgisch Ansatz veredelt, sodass wertvolle Materialien wie Kobalt, Nickel und Lithium zurückgewonnen werden können. Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu Vielen Dank!

Anoden-Revolution? Frohe Weihnachten wünscht das Geladen-Team!! Hier die ersten drei Adventsfolgen zum Nachhören: Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent Advent: https://geladen.podigee.io/103-advent2 Advent: https://geladen.podigee.io/104-advent3 • Wie setzen sich die Kosten für die Batteriezellkomponenten Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator zusammen? • Unterschiedet sich das bei NCM, LFP und Natrium-Ionen Zellchemien besonders? • Gibt es bei den verschiedenen Zellchemien signifikante Unterschiede beim Kapazitätsverlust über die Lebensdauer? • Lithium-Metall-Anoden: Was wären Vorteile und wie ist der Stand? • Flüssigmetallbatterien könnten für Großspeicher in der Energiewende eingesetzt werden. Was ist das genau und bescheinigen Sie ihnen eine große Zukunft? • Ebenfalls kein Graphit an der Anode hat die Lithium-Titanat-Batterie (kurz LTO): Sie schaffen über 10.000 Zyklen schaffen und hohe Ladeströme. Was sind die Nachteile? • Was versteht man unter Bipolarbatterien? Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu Vielen Dank!

3. Advent mit Ihren Batteriefragen Folge zum 1. Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent Folge zum 2. Advent: https://geladen.podigee.io/103-advent2 • In den USA hat das riesige Subventionspaket „Inflation Reduction Act“ Bewegung in die Entwicklung grüner Technologien gebracht. Was bedeutet der IRA konkret für die Batterieherstellung und E-Mobilität? • Hier in Deutschland ist ein regelrechter Boom ausgebrochen um private PV-Anlagen und Heimspeicher. Wie ist die Akzeptanz der Solarenergie und der privaten Nutzung in den USA? • Deutsche Autobauer sind spät und recht gemächlich in Richtung E-Mobilität umgeschwenkt. Wenn wir Tesla ausklammern, wie sieht es bei amerikanischen Herstellern aus? • Wie viele E-Autos fahren auf amerikanischen Straßen und wie gut ist das Ladenetz ausgebaut? Da gibt es doch sicher große regionale Unterschiede? • East Penn Manufacturing, SK Battery America, Clarios Advanced Solutions – das sind Namen von US-Batterieherstellern, die wahrscheinlich noch nie jemand gehört hat. Trauen Sie abgesehen von Tesla US-Herstellern perspektivisch eine ähnliche Innovationskraft zu, wie den asiatischen Produzenten? • Wie sieht es in der öffentlichen Forschung aus? Auf welche Batterietechnologien wird in den USA ein besonderer Fokus gelegt? Prof. Fichtner hat mal erzählt, dass dort viel Hoffnung in Redox-Flow-Batterien gesetzt wird? Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu Vielen Dank!

2. Advent mit Ihren Batteriefragen • Viele denken, es kann doch nicht nachhaltiger sein, meinen Verbrenner nun abzugeben und mir ein neues E-Auto zu kaufen. Ich fahre den Verbrenner besser bis zum Ende und steige dann um? Hier die Folge zum 1. Advent: https://geladen.podigee.io/102-1advent Folgen Sie Frau Dr. Wright auch auf YouTube: https://www.youtube.com/@ElectrifiedVeronika Link zu CarbonCounter (Nachhaltigkeit von E-Autos): https://www.carboncounter.com/ • Wie sieht der Nachhaltigkeitsvergleich eines alten Verbrenner mit einem neuen BEV aus? Gibt es hier Zahlen? (Tobias Ender) • Frau Dr. Wright, Sie haben einen Jeep Wrangler umgerüstet: Was waren die größten Herausforderungen? Nun nach Fertigstellung - würden Sie etwas in Zukunft anders machen? • Ist eine flächendeckende Umrüstung von Verbrennern durch standardisierte Umrüstungs-Kits denkbar und wirtschaftlich/ökologisch sinnvoll? (Robert Laumen) • Leistungselektronik: Welche Hauptaufgaben kommen dem Inverter zu? • Wird für das Vorkonditionieren (Erwärmen) der Batterie zum Schnellladen insgesamt mehr Energie benötigt, als wenn man darauf verzichtet (und dann aber langsamer am Ladepunkt lädt)? Hebt sich dieser Effekt wieder auf? Welcher dieser Ladevorgänge ist energetisch effizienter? • Wir haben hier jahrelang gepredigt, dass häufiges Schnellladen die Batterie stresst und ihr schadet. Eine neue Studie aus den USA bescheinigt nun den Tesla-Energiespeichern erheblich mehr Widerstandsfähigkeit als bisher gedacht. Hat sich bei Batterien und Leistungselektronik mittlerweile so viel getan, dass Schnellladen der Batterie nicht mehr schadet? Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu Vielen Dank!

1. Advent mit Ihren Batteriefragen Auftakt zu unseren Adventsfolgen! Dr. Veronika Wright (Electrified Veronika) und Prof. Jürgen Janek (Justus-Liebig-Universität Gießen) beantworten Ihre und unsere besten Fragen rund um Elektroautos, Batterien und die Energiewende. Die vier Teile laufen jeweils an den Adventssonntagen. Folgende Fragen beantworten wir im ersten Teil: • Was halten Sie von standardisierten Batteriezell-Formaten und Packs? Das könnte große Vorteile beim Recycling und Batteriewechsel bedeuten - unterschiedliche Größen und Zellchemien für unterschiedliche Szenarien (Urlaub, Arbeit). • Wie beurteilen Sie VWs Pläne einer Einheitszelle? • Antriebsbatterien nach einem Unfall oder Kapazitätsverlust wiederverwenden statt sie zu recyceln: Wie können die Zellen wiederaufbereitet werden? • Bei der rasanten Entwicklung der derzeitigen Lithium-Ionen-Batterien fragen sich viele, ob wir Festkörperbatterien überhaupt noch brauchen? • Wie schätzen Sie die Ankündigung Toyotas zu Festkörperbatterien ein? • Vor allem bei Festkörperbatterien haben wir bei den vielen Start-ups immer den Eindruck, dass das oft unseriös ist und nach dem Motto funktioniert „Fake it till you make it“. Gibt es in diesem Bereich mehr haltlose Versprechen, als in anderen Batteriefeldern? • Im April hat CATL eine condensed battery mit über 500 Wh/kg vorgestellt. Was ist seitdem passiert? Weiß man mittlerweile mehr über die eingesetzte Zellchemie? Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie? Dann schreiben Sie uns eine Email an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu Vielen Dank!