Am 18. Februar feiern wir den Internationalen Tag der Batterie. Dieser Jahr für Jahr wiederkehrende weltweite Feiertag fällt auf den Geburtstag des italienischen Physikers Alessandro Volta, der 1801 die erste Batterie vorgestellt hat. Seine Erstlinge waren damals sehr einfach konstruiert, sie bestanden aus wenigen Bausteinen, besser Alltagsgegenständen: dünnen Streifen Kupfer, Pappe und Zink, jeweils getrennt durch feuchtes Leder. Alessandro Voltas Leitelement war – so skurril das klingt – seine eigene Zunge.
Am heutigen Freitag, dem 18. Februar 2022, wird die Batterie stolze 221 Jahre alt. Seit 1801 hat sie uns in so vielen Bereichen so weit gebracht. Batterien funktionieren nach dem Prinzip der Galvanischen Zelle, in der elektrisch geladene Teilchen in einem Kreislauf vom Minus- zum Pluspol strömen und damit Strom erzeugen. Die Batterie ist gleichermaßen elektrochemischer Energiespeicher und Wandler: Bei Entladung wird gespeicherte chemische Energie durch die elektrochemische Reaktion in elektrische Energie gewandelt. Diese umgewandelte Energie steht Verbrauchsgeräten dann unabhängig vom Stromnetz zur Verfügung.
Von anfänglich begrenzter Kapazität und einfachem Aufbau ist die Batterie heute hoch entwickelt. Und das längst nicht mehr nur als unverzichtbarer Bestandteil unserer Smartphones und Notebooks – nichts scheint mehr ohne sie zu funktionieren. Doch zum Durchbruch einer kommerziell nutzbaren Lithium-Ionen-Batterie kam es erst, als ein weiterer Entwicklungsschritt hinzukam: 1979 entwickelten die Forscher John B. Goodenough und sein Kollege Koichi Mizushima eine wiederaufladbare Lithiumzelle mit etwa vier Volt Spannung, die Lithium-Cobaltdioxid als positive Elektrode nutzte – das war der Knackpunkt der Verbreitung der Lithium-Ionen-Batterie. Ihre Wiederaufladbarkeit ist auch die Grundvoraussetzung für batteriebetriebene E-Mobilität. Doch wie kommt die Batterie eigentlich ins Auto? Wie entstand die Elektromobilität?
Erste E-Mobilität ist made in Germany
Die Entstehung der Elektromobilität ist stark mit dem Namen des britischen Naturforschers Michael Faraday verbunden. Und den kennen wir alle aus dem Physikunterricht wegen des „Faradayschen Käfigs“, der die Insassen von Pkws vor Blitzeinschlägen schützt, weil er eine elektrische Abschirmung darstellt. Das Jahr 1821 gilt als die Geburtsstunde der Elektromobilität, da Faraday zeigen konnte, wie mit der Hilfe von Elektromagnetismus eine dauerhafte Rotation entsteht.
Ende des 19. Jahrhunderts waren Elektroautos fortschrittlicher entwickelt als Autos mit Verbrennungsmotoren. Das allererste vierrädrige strombetriebene Gefährt wurde 1888 in Coburg von dem deutschen Unternehmer und Erfinder Andreas Flocken vorgestellt. Nach diesem Startschuss entwickelte sich die Elektromobilität rasant weiter. Damals war der Anteil der elektrisch angetriebenen Fahrzeuge fast doppelt so hoch wie der von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Im Zusammenspiel zwischen Autoindustrie, Ölwirtschaft, Kraftfahrzeughandwerk, Nutzern, Medien und Politik etablierte sich ein Automobil-System, in dem sich die E-Autos leider nicht durchsetzen konnten. Es hört sich verrückt an, dass all diese tollen Entdeckungen und Ideen fast ein Jahrhundert brachliegen mussten, um erst heute die E-Autos wegen zunehmenden Umweltproblemen wieder auf die Agenda und die Überholspur zu bringen. Denn der EY Mobility Lens Consumer Index zeigt, dass mehr als 40 Prozent der jetzigen Neuwagenkäufer planen, in ein Elektroauto zu investieren. Ökologisches Bewusstsein und Schutz der Umwelt stehen dabei für die Käuferinnen und Käufer im Fokus.
Was E-Mobilität heute kann
Erneuerbare Energien, Energiespeichersysteme und E-Mobilität sind weiterhin Schlüssel zu Nachhaltigkeit und einem umweltfreundlichen Energiesystem. Es existieren zwar schon einige Alternativen verschiedener Antriebsmöglichkeiten, wie zum Beispiel Wasserstoff. Allerdings zeigte sich in wissenschaftlichen Studien, dass bei Wasserstoff als Antriebsform der Großteil der Energie in der Technologiekette hängen bleibt und circa 80 Prozent des Wirkungsgrades verloren gehen. Beim batterieelektrischen Antrieb sind das maximal 30 Prozent der aufgewendeten Energie, was diese Antriebsform auf absehbare Zeit als zukunftstauglichsten Alternativantrieb darstellt.
In Zukunft noch nachhaltiger
Das noch neue Konzept des bidirektionalen Ladens soll künftig die E-Mobilität noch attraktiver und nachhaltiger gestalten. Sind Fahrzeug in Stillstandzeiten an ein bidirektionales Ladenetz angeschlossen, könnte die Batterie über den Zusammenschluss als „virtuelles Kraftwerk“ mit anderen Fahrzeug- und Heimspeicherbatterien aktiv am Energiemarkt teilnehmen und dadurch sogar Einnahmen erzielen. Wenn dann – mithilfe von Software, die für jeden Typus von Batterie die Abnutzung und den Alterungsprozess bei bestimmten Verwendungsweisen bestimmen lässt – der „Gesundheitszustand“ der Batterie prognostiziert werden kann, lässt sich die Wertschöpfungskette entscheidend erweitern. Denn solche Informationen machen einen zweiten Lebenszyklus der Batterie möglich.
Das Genie: die Batterie
Wir freuen uns an diesem 18. Februar noch mehr als an anderen Tagen des Jahres über die Erfindung der Batterie, durch die so vieles, unter anderem die moderne E-Mobilität, möglich wurde. Damit legt die Batterie einen Grundstein zur Energiewende, die – historisch betrachtet – eben erst ihren Anfang nahm. Und dabei spielen die Batterie und Batterieanalytik eine wichtige, nicht zu vernachlässigende Rolle! An hervorragenden Wissenschaftlern sollte der Wandel nicht scheitern, was die erste Batterie-Experten-Konferenz Twaice Vision 2022 bewiesen hat.
Wir feiern an diesem Internationalen Tag der Batterie die Keimzelle einer weltbewegenden Technologie und ein Stück Geschichte, das noch lange nicht zu Ende erzählt ist!
— Michael Baumann ist Co-CEO bei Twaice. Twaice unterstützt branchenübergreifend Unternehmen mit prädiktiver Batterieanalysesoftware auf der Basis des digitalen Zwillings. —
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Wir brauchen keine E-Autos sondern E-Mobile. Leicht gebaut aus
Carbonfasern und Aluminium/Magnesium. Die heutigen E-SUVs sind
nicht umweltfreundlich weil sie sehr schwer sind und den Energie- und
Resourcenverbrauch nach oben treiben.
Sie sind eine Lösung in wenigen Situationen in denen der Einsatz von
E-Mobilen nicht mehr reicht.
Immerhin für 80% der Bevölkerung würden die resourcenschonenden
E-Mobile ausreichen.
Das beste negative Beispiele hat doch BMW vor gemacht. Ein E-Auto mit sehr viel Carbon, was nie Gewinn erwirtschaftet hat. Entscheiden sind beim E-Auto, trotz vieler Einsparungen beim Gewicht der Karosserie, die Akkus selber. Die Batterieforschung wird das Gewicht der Akkus in fünf bis zehn Jahren halbieren. Mercedes hat eine Studie vorgestellt, welche durch viel Materialeinsparung, auch ohne Carbon einen Verbrauch unter 10 kWh pro 100km erreicht. Mit SUV und E-Fahrzeugen im Luxussegment lässt sich halt am meisten Marge erlösen. Die Umstellung kostet den Herstellern viele Mrd. Euro und Kleinfahrzeuge rechnen sich nur bei einem Millionenabsatz. Ein SUV hat sicherlich einen großen Rucksack an CO2. Es wird nur sehr wenige geben, welche sich mit ihrem E-Mobil abfinden. Den großen Rest werden sie die nächsten 20 Jahre nicht umstimmen. Entscheidend ist, das wir 2030 mehr als 15 Mio E-Fahrzeuge in Deutschland auf der Straße haben und diesen Wandel so schnell wie möglich hinbekommen. Die Autos werden auch alle komplett recycelt werden können, bei Batterien funktioniert das schon in neuen Anlagen zu 98%. Emissionsfreier Nahverkehr, auch mit Robo-Bussen und – Taxen werden zu einer Öleinsparung beitragen.
Zitat Ernst Gruber:
„Ein E-Auto mit sehr viel Carbon, was nie Gewinn erwirtschaftet hat.“
das erinnert mich sehr stark an den „Growian“ der auch nur gebaut wurde um zu beweisen
dass es nicht geht. 🙂 Durch heutige Druckverfahren sind viele Teile günstig herzustellen.
Vielleicht wäre ja auch die Natrium-Ionen Technologie eine Basis für günstige Akkus.
Mein Akku in der Zoe hat jetzt noch 90% – da sich auch Na-Io Akkus verbessern
wäre das in einigen Jahren eine Option, auch wenn ich den Platzvorteil von Li-Io nicht ganz ausnutze.
Natürlich geht man bei der Industrie davon aus dass gebaut wird was nachgefragt wird
und am meisten Gewinn bringt. Also wird auch entsprechend geworben und Bedürfnisse
geweckt oder vorhandene Vorurteile verstärkt. Wer eine AHK will wird zum Boliden gezwungen
weil es die bei den kleineren nicht ab Werk gibt.
Bei einem modernen E-Mobil wäre vonder Golfgröße bis zum Kombi doch alles drin.
Wer braucht 300 und mehr PS?
Der von der Industrie unterstützte Reichweitenwahn mit immer größeren Akkus lässt
unseren ökologischen Fußabdruck größer werden als notwendig.
Fest steht für mich dass gerade bei der Na-Io Forschung und Produktion noch viel nachzuholen ist
wenn wir weniger umweltschädigende Akkus wollen.
Am 24.2. brach der Krieg aus. Das wird das Ende des SUFF-Wahns sein, fossil wie elektrisch. Keine Hybris dauert auf diesem Planeten ewig.