Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Podcast über einen elektrifizierten Jeep Die Österreicherin Dr. Veronika Wright ist Diplom-Ingenieurin für Technische Physik und begeisterte E-Auto-Bastlerin. Neben ihrem Beraterjob für Automobilunternehmen arbeitet sie mit ihrem Mann an einem ehrgeizigen Projekt: Sie möchte ihr Verbrenner-Fahrzeug - einen 1999 Jeep Wrangler - in ein echtes E-Auto verwandeln. Und dabei möchten die beiden buchstäblich alles selbst machen: Vom Chassis flexen, über die Planung und Realisierung der Elektrik, Kalibrierung, alles rund um die Antriebsbatterien, die Steuerung, das Getriebe, Einbau des Motors - einfach alles! Zu Beginn des Umbaus stellte sie sich jedoch einige Arbeitsschritte anders vor: So war die Kühlung der Batterie offenbar schwieriger als zunächst vermutet. Und auch das Onboard-Kommunikationssystem (Elektrik) war nicht einfach. Als Batterieexpertin war der Einbau der gebrauchten NMC-Zellen für Frau Wright allerdings weniger problematisch. Die Zellen (eines gecrashten Fahrzeugs) für die drei neuen Batteriemodule wurden eigenhändig ausgebaut, getestet, neu verbunden und wieder eingesetzt. Jetzt fehlt (bald) nur noch TÜV, dann kann's losgehen auf Jungfernfahrt! Zum Jahreswechsel möchten Dr. Veronika Wright und ihr Mann den Jeep fertigstellen. YouTube-Kanal: Electrified Veronika https://www.youtube.com/channel/UCcT-DiovdrnnjZmt0Vehe2Q

Nachwachsende Elektrodenmaterialien Batterieforschende arbeiten hart daran, eines Tages viel umweltschonendere Batterien zu bauen als derzeit. Warum diese unbearbeiteten Materialien eigentlich nicht gleich aus der Natur nehmen? Genau das haben jetzt Wissenschaftler*innen aus USA gemacht. Sie nutzen dabei eine Chemikalie als Grundstoff, der auch in der Schale von Krebsen vorkommt: Chitin ist weder brennbar noch biologisch bedenklich. Durch chemische Verarbeitung und die Zugabe von Essigsäure kann Chitin wunderbar synthetisiert und als Elektrolyt für eine Zinkbatterie verwendet werden. Auch am Helmholtz-Institut Ulm werden seit 2016 ungewöhnliche Batterien entwickelt: Batterien aus Apfelresten. Die Apfelreste werden dazu getrocknet und gesiebt. Später wird aus diesem Pulver ein kohlenstoffbasiertes Aktivmaterial hergestellt, das aus verschiedenen Schichtoxiden besteht. Das Material gilt bis heute als hochattraktiv und zeigt exzellente elektrochemische Eigenschaften. Unser Podcastgast Professor Dr. Maximilian Fichtner berichtet auch eindrucksvoll von einem Stoff namens Kupfer-Porphyrin als Batteriematerial. Kupfer-Porphyrin steckt im blauen Blut von Spinnen. "Wir haben biologisches Kupfer-Porphyrin chemisch modifiziert und mit einem Trick stabilisiert", berichtet Fichtner. Man erreiche damit ähnliche Speicherkapazitäten wie mit Lithium und Natrium. Ein weiterer Vorteil bietet die Performance, also Schnelllade-Fähigkeit. Einziger bisher sichtbarer Nachteil sei, dass die neuen Zellen wieder einmal größer ausfallen als die Lithium-basierten Systeme.

Ein Podcast über die Dekarbonisierung von Schiffen Das Bild von Schifffahrt und ihrem Beitrag zur Klimakrise ist zwiespältig. Einerseits gelten Schiffstransporte im Gegensatz zu anderen Verkehrsträgern als klimafreundlicher. Andererseits werden Urlaubsreisen mit großen Kreuzfahrtdampfern immer wieder verteufelt. Prof. Sören Ehlers, Direktor des DLR-Instituts für Maritime Energiesysteme, erläutert in dieser Folge, wie Schiffe in Zukunft auf den Weltmeeren angetrieben werden. Wir besprechen mit ihm die Probleme, die der Treibstoff Schweröl im Moment verursacht und welche Antriebe und Kraftstoffe sich in Zukunft auf der Kurz- und Mittelstrecke und der Langstrecke anbieten für eine Transformation zu einer klimaneutralen Schifffahrt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Reedereien und Schiffbauern und deren Herausforderungen beim Umbau der Flotten. Oder entscheiden am Ende wir als Verbraucher, wie schnell sich die Schifffahrt wandelt? Weitere Infos zum DLR-Institut: https://www.dlr.de/ms/desktopdefault.aspx/tabid-15490/25160_read-63144/

Podcast über elektrisierte Schifffahrt Schon vor 20 Jahren sah unser Podcastgast Dipl.-Ing. Christian Machens Wasserstoff (H2) als möglichen Energieträger für die zukünftige E-Schifffahrt an, da das Gas schon vor 20 Jahren verfügbar (wenn auch nicht erneuerbar hergestellt!), kosteneffizient und sicher eingesetzt werden konnte. Um seinem Professor zu imponieren und die Machbarkeit zu beweisen, baute er kurzerhand selbst ein Wasserstoff-Boot. Damit nicht genug: Sein kleines Team aus Ingenieuren schuf im Leipziger Hafen (mal nebenher) eine erste maritime Wasserstoff-Tankstelle für Schiffe. Christian Machens sieht bis heute große Potenziale, weite Teile der Schifffahrt zu elektrifizieren. Inbesondere bei kleineren Fähren, Segel- und Privat-Booten könnte vorhandenes Freivolumen schon heute mit E-Technik befüllt werden, da Gewicht eine eher untergeordnete Rolle in der Schifffahrt spielt. Der Antriebsstrang der HYDRA bestand aus folgenden #Komponenten: Brennstoffzelle: 2 x 8 ZeTek modules FC-Power: 6,9 kW DC (64-88 Volt) System-Output: 5,5 kW DC Electrical efficiency: 60 % (0,55 Nm3H2/kWh) Efficiency (System): 42 % (0,8 Nm3H2/kWh) Hydrogen purity: 3.5 (99.95 %) Operating pressure: 50 mbar Measures: 1m x 1m x 1m Weight: 300 kg Operating temperature: 65 °C Electrolyte: 30% KOH Oxidant: aerial Oxygen (via scrubber) Gas consumption: a) 45 Nm3/h (Oxygen), b) 5 Nm3/h (Hydrogen) Production of reaction water: 4 l/h System-cooling: a) River-water – Cooling water HEX (outer loop) b) Cooling-water KOH HEX (inner loop) c) Cooling-water circuit includes metal hydride storage

Ein Podcast über organische Batterien Bisher enthalten fast alle Batterien, egal ob im Smartphone oder im Elektroauto, Metallverbindungen, wie Lithium, Kobalt oder Nickel. Die Gewinnung und das Recycling der Metalle sind aufwändig, teuer und oft mit Umweltproblemen verbunden. Unser Gast, Birgit Esser, Professorin für Organische Chemie an der Universität Ulm, forscht an organischen Batterien, die auf Kunststoffen, genauer synthetischen Polymeren, basieren und ohne Metalle auskommen. Solche organischen Batterien sind ressourcen-freundlich und einfacher zu rezyklieren. Um Kunststoff zu verarbeiten, ist weniger Energie notwendig als bei Metall, wodurch sie umweltfreundlicher und günstiger sind. Zudem hat dieser Batterietyp bereits den Markt erreicht. Eine Ausgründung des MIT namens PolyJoule hat bereits über 10.000 solcher Plastik-Batterien produziert und verkauft.

Podcast über zwei Wasserstoffträger Für die künftige Wasserstoffversorgung müssen große Mengen über weite Strecken transportiert werden. Der Aufwand den Energieträger und Chemierohstoff zu transportieren, ist jedoch vergleichsweise groß. Alternativen zum Flüssigtransport von H2 sind die Nutzung von Trägern wie Ammoniak oder Methanol. Ammoniak ist brennbar und kann in Brennstoffzellen direkt zu Strom umgesetzt werden. Ammoniak verbrennt zu Stickstoff und Wasser und ist damit klimaneutral. Es hat im Moment unter den Alternativen den technologisch höchsten Reifegrad zum Transport und zur Lagerung. Dr.-Ing. Gunther Kolb vom Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM erläutert, wie Ammoniak, aber auch Methanol für den Transport von Wasserstoff genutzt werden kann, und beides auch in Brennstoffzellen zum Einsatz kommt.

Podcast über unabhängige Forschung und Fake News In der Corona-Pandemie ist Wissenschaft, beispielsweise durch den Virologen Christian Drosten, deutlich mehr in den Fokus der Bürgerinnen und Bürger gerückt. Viele Menschen waren dankbar für die Einblicke und fachlichen Antworten auf die drängendsten Pandemiefragen, gleichzeitig war auch zu beobachten, dass ein Teil der Gesellschaft einfache Antworten erhalten wollte und sich dann Fake News zugewendet hat. Dieses Phänomen findet sich ebenfalls bei den Themen „Klimaschutz“ und „Elektromobilität“ wieder. In diese Folge haben wir uns Wissenschaftsministerin Theresia Bauer (BW) und Prof. Maximilian Fichtner eingeladen, um das Spannungsfeld von Wissenschaft und Meinung zu diskutieren. Wir besprechen, wie gute Wissenschaftskommunikation aussieht, was wir alle gegen Fake News tun können und wie Wissenschaft genau funktioniert. Da wir eine Politikerin und einen Professor im virtuellen Studio haben, gehen wir natürlich auch der Frage nach, wie unabhängig Wissenschaft sein kann.

Podcast über eine neue Art der Batterieherstellung Derzeit gibt es zu dem Unternehmen in dieser Folge, Blackstone Technology, Medienberichte über Unregelmäßigkeiten. Blackstone Technology hat im Juni 2023 Insolvenz angemeldet. Die Staatsanwaltschaft ermittelt wegen des Verdachts auf Subventionsbetrug. Ursprüngliche Beschreibung: Die 3D-Druck-Technologie hat in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt – mittlerweile werden sogar Häuser gedruckt und nun auch Batterien! Wir sprechen mit dem ehemaligen CEO von Blackstone Technology, Holger Gritzka, über ein neues Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien aus dem 3D-Drucker. Derzeit werden nur die Elektroden für LFP und NMC-Zellen gedruckt. Mittelfristig sollen jedoch ganze Batterien gedruckt werden und das als Festkörperbatterien. Prof. Helge Stein vom KIT ordnet ein, ob dies wirklich in hoher Stückzahl möglich sein wird und welches Potenzial 3D-gedruckte Festkörperbatterien mit sich bringen. Übersicht Batterieproduktion (Batterie-News.de - PEM Motion GmbH): https://battery-news.de/index.php/2022/07/01/batterieproduktion-in-europa-juli-2022/

Podcast über E-Autos vs. Verbrenner Wie klimafreundlich sind E-Autos wirklich? Und ist ihre CO2-Bilanz tatsächlich so viel besser als die von Benzinern oder Dieselfahrzeugen? Die Diskussionen darum gibt es nicht nur in der Fachwelt, sondern auch in vielen Familien oder bei Stammtischen. Eine neue, großangelegte Studie der Universität der Bundeswehr München zeigt nun, dass die gesamten Pkw-Lebenszyklusemissionen durch die Elektrifizierung von Fahrzeugen um bis zu 89 % gesenkt werden können. Benzin- und Dieselfahrzeuge weisen im Vergleich die höchste Menge an Treibhausgas-Emissionen auf. Die Macher der Studie, Johannes Buberger und Dr. Manuel Kuder, erläutern im Podcast, welche Fahrzeuge in den Vergleich einflossen, welche Fahrzeugklassen am klimafreundlichsten sind und welche Parameter überhaupt in den Vergleich einflossen. Studie: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122000867

Prof. Maximilian Fichtner ist ein Experte für Batterietechnologie an der Universität Ulm. Er erklärt die faszinierenden Unterschiede zwischen Kathodenmaterialien wie NMC, NCA und LFP. Dabei beleuchtet er die Herausforderungen der Lithium-Ionen-Batterien, inkl. Sicherheitsaspekte und die Problematik des Kobalteinsatzes. Fichtner diskutiert die Renaissance der LFP-Batterien und deren Innovationspotential, während er auf die Bedeutung nachhaltiger Materialien hinweist. Zudem räumt er mit Mythen über Batteriebrände und Lebensdauer auf – eindrucksvoll und informativ!