Volle Akku-Kraft voraus!

Dank verbesserter Batterietechnik und einer eigenen Elektroarchitektur schließen die Elektroautos immer mehr zu den Verbrennern auf. Und die Entwicklung geht weiter.

Die angekündigten Reichweiten der Elektrofahrzeuge, die in den kommenden zwei Jahren auf den Markt rollen werden, haben sich bei 500 Kilometern eingependelt. Wie lässt sich diese deutliche Steigerung erklären?

Jochen Hermann: Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technologie verbessert sich die Energiedichte, sodass der Industriestandard von Jahr zu Jahr steigt. Außerdem entwickeln die Fahrzeughersteller – wie wir bei unserer neuen EQ-Familie – spezielle Elektroantriebsarchitekturen. Dabei stehen vor allem die Themen der Batterieintegration im Fahrzeug und das Batteriemanagement im Vordergrund. Schließlich hat sich auch die Effizienz bei den Elektromotoren in den vergangenen Jahren deutlich verbessert. So ergeben sich dann Reichweiten von bis zu 500 Kilometern. Wir glauben, dass dieser Wert mittelfristig eine wichtige Schwelle darstellt, auch wenn der Großteil der Kunden tatsächlich deutlich weniger Kilometer am Tag fährt und nur wenige Male im Jahr die volle Reichweite nutzt. In der ersten Welle werden die Themen Reichweite und natürlich auch die Verfügbarkeit einer passenden Ladeinfrastruktur wichtige Rollen spielen. Später werden die Kunden wahrscheinlich erkennen, dass sie auch mit weniger Reichweite auskommen.

Jochen Hermann ist Leiter Entwicklung CASE & Entwicklung eDrive bei Daimler.

Mit welchen konkreten Maßnahmen werden bei den Batterien die optimierten Reichweiten erreicht?

Hermann: Über die Zusammensetzung der Chemie und die sich parallel ständig weiterentwickelnde Produktionstechnologie der hochkomplexen Batteriesysteme sowie einem verbesserten Batteriemanagement wird die Energieeffizienz erhöht. Hinzu kommt neben der maßgeschneidert dimensionierten Kühlung, die Platzierung von möglichst vielen Zellen im Bauraum. Außerdem spielen auch die Spezifika des Automobils wie zum Beispiel der Luftwiderstandsbeiwert und das Gewicht eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Reichweite.

Wie wird sich die Reichweite langfristig entwickeln? Kommt es in Zukunft zur Parität mit den Verbrennermodellen?

Hermann: Elektrische Reichweiten um die 500 Kilometer sind ja heute bereits in greifbare Nähe gerückt. Es wird sicherlich in Zukunft auch Elektrofahrzeuge geben, die eine größere Reichweite als heutige Verbrenner haben. In Zukunft wird es vermutlich eine Aufteilung von Modellen mit großer Reichweite für die Langstrecke, aber auch Modelle mit einer kürzeren Reichweite für beispielsweise den urbanen Raum geben.

Aktuell werden ausschließlich Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher genutzt. Wie lange werden diese Akkus noch eingesetzt werden?

Hermann: Auch wenn die Medien beinahe täglich über vermeintliche Wunderbatterien berichten, werden die Lithium-Ionen-Akkus uns noch eine Zeit lang begleiten. Die gesamte Industrie ist sich einig, dass man pro Jahr die Energieeffizienz und -dichte um zehn Prozent und mehr verbessern kann. Irgendwann stellt sich aber die Frage, wie viel Aufwand sich noch wirtschaftlich vertreten lässt. Doch wann wird die ganz neue Technologie, die sogenannte Post-Lithium-Technologie, kommen, die alles verändert und wie wird sie aussehen? Da haben wir noch eine spannende Zeit vor uns.

Wenn die Festkörperbatterie tatsächlich einmal zuverlässig funktioniert, könnte sie das Spiel gründlich verändern, weil dann eine ganz andere Energiedichte möglich ist.

Welche Zukunft hat in diesem Zusammenhang die Festkörperbatterie, mit der Reichweiten von 1.000 Kilometern und mehr möglich sein sollen?

Hermann: Wenn die Festkörperbatterie tatsächlich einmal zuverlässig funktioniert, könnte sie das Spiel gründlich verändern, weil dann eine ganz andere Energiedichte möglich ist. Dann sind Reichweiten von 1.000 und mehr Kilometern möglich, doch das führt auch zur Frage, wie viel Reichweite braucht der Mensch eigentlich. Mehr Reichweite bedeutet gleichzeitig auch mehr Gewicht und natürlich auch Kosten. Auch wir arbeiten daran. Allerdings wird es noch einige Zeit dauern.

Neben der Reichweite empfinden viele die langen Ladezeiten als Hindernis für die Elektromobilität. Gibt es Entwicklungen, um dies zu optimieren?

Hermann: Ob zu Hause via Wallbox, beim Einkaufen, bei der Arbeit oder ultraschnell an der Autobahn: Die Möglichkeiten, Elektrofahrzeuge mit Energie zu versorgen, sind sehr vielfältig, und wir gehen das Thema ganzheitlich an. Man muss sich immer die unterschiedlichen Anwendungsfälle vor Augen halten. Wenn ich viel auf der Autobahn unterwegs bin, möchte ich möglichst schnell laden. Da arbeiten wir beispielsweise mit anderen Herstellern an einer passenden europaweiten Infrastruktur, sodass man die Batterie in knapp einer halben Stunde auf bis zu 80 Prozent laden kann. Das unterscheidet sich nicht wesentlich von einer Fahrt mit einem Verbrenner, wenn man an der Raststätte tanken muss. Technisch stecken dahinter Hochleistungs-Batteriemodule, die in der Lage sind, hohe Energiemengen schnell aufzunehmen. Dieses Szenario gilt natürlich nur für Gleichstrom-Ladevorrichtungen. Für den klassischen Pendler hingegen würde es ausreichen, wenn man die Akkus lädt, wenn das Auto ohnehin nicht benutzt wird. An der Wallbox mit 20 kW Ladeleistung dauert das Laden bei einer 100-Kilowattstunden-Batterie dabei circa fünf Stunden, wenn sie vollkommen leer ist.

Wie lassen sich die Akkus, wenn sie sich nicht mehr für den Betrieb in Automobilen eignen, weiterverwenden?

Hermann: Der Lebenszyklus einer Batterie muss nicht mit dem Automobilbetrieb enden, sie lassen sich für stationäre Batteriespeicher weiterverwenden. Denn bei dieser Anwendung kommt es auf geringe Leistungsverluste nicht an, sodass ein wirtschaftlicher Betrieb im stationären Bereich für schätzungsweise mindestens zehn weitere Jahre möglich ist. In großen stationären Batteriespeichern vereint kann man mit diesen Batterien noch vielerlei Zwecke erfüllen, wie zum Beispiel die heute noch verbreiteten Notstromaggregate ersetzen, Industrieproduktionen absichern oder sie an der Primärregelenergiebörse vermarkten. Außerdem lassen sich die wertvollen Rohstoffe aus den Batterien auch recyceln und weiterverwenden. Wir entwickeln die Akkus von vornherein so, dass sich die Rohstoffe in den Produktionskreislauf zurückführen lassen.

Mercedes blickt sehr tief in die Lieferkette, sodass wir auch in der zweiten und dritten Lieferantenebene darauf achten, dass unsere Umweltkriterien und ethischen Maßstäbe eingehalten werden.

Viele Materialien in den Akkus werden unter unerträglichen Bedingungen in Afrika gewonnen. Wird daran geforscht, diese Stoffe zu ersetzen?

Hermann: Mercedes-Benz blickt sehr tief in die Lieferkette, sodass wir auch in der zweiten und dritten Lieferantenebene darauf achten, dass unsere Umweltkriterien und ethischen Maßstäbe eingehalten werden. Wir nehmen das sehr ernst und reden auch mit unseren künftigen neuen Lieferanten, zum Beispiel in der Zelltechnologie, darüber.

Daimler produziert keine eigenen Batteriezellen. Wie definieren Sie die Anforderungen an die Lieferanten der Zellen?

Hermann: Eine Elektrofahrzeugbatterie ist ein hochkomplexes System. Ich vergleiche die Zelle gerne mit zum Beispiel Einspritzpumpen, die auch nicht von uns hergestellt werden. Trotzdem bauen wir hervorragende Verbrennungsmotoren, die weltweit zu den Besten gehören. Wir definieren die Anforderungen an die Zellen im Vorfeld und sprechen uns dann mit den jeweiligen Lieferanten dazu ab. Wir verfolgen eine Mehrlieferantenstrategie und sind somit flexibel, durch den freien Markt entsteht die Möglichkeit, das optimale Ergebnis zu finden. Auch wenn wir keine eigene Zellproduktion betreiben, forschend wir natürlich dennoch weiter an Batteriezellen. Das ist auch eine strategische Frage. Entscheidend ist ein fundiertes Know-how. Und das haben wir.

Auf absehbare Zeit wird Lithium der Grundstoff der Batterietechnologie sein. Einige behaupten, dass die Vorräte nicht ausreichen.

Hermann: Natürlich braucht man ein Rohstoffmanagement. Wir werden aber eher einen Technologiewechsel sehen, als dass uns diese Stoffe ausgehen werden.

 

ist Leiter Entwicklung CASE & Entwicklung eDrive bei Daimler. Der Luft- und Raumfahrttechniker wechselte nach mehreren Stationen im Konzern von AMG zur Elektromobilität oder „vom V8 auf 800 Volt“.

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