Bild © Fraunhofer IWU
Was Forscher, Fahrzeugbauer aber vor allem Kunden von E-Fahrzeugen insbesondere beschäftigt, ist die Frage nach dem Batterie-AUS im Fahrzeugeinsatz. Was bedeutet das für die Kunden, was für die Batteriehersteller und was für die Batterie selbst? Wir haben bereits mehrfach über Batterierecycling geschrieben. Heute widmen wir unser Interview wieder diesem Thema und haben uns an Dr. Rico Schmerler vom Fraunhofer IWU gewandt. Warum? Weil dort eine Pilotanlage zur Reparatur defekter Batteriemodule und zur Aufarbeitung von Zellen für ein Folgeleben entsteht. Spannend – finden wir.
Das aktuelle Interview
Herr Dr. Schmerler, als Gruppenleiter Batteriesysteme bei Fraunhofer IWU in Chemnitz haben Sie sich dem zweiten Leben der Fahrzeug-Batterien verschrieben: Warum?
Elektroauto-Batterien gelten nach vielen Jahren im Fahrzeugeinsatz oft als verbraucht. Aber Traktionsbatterien von Elektroautos sind nach dem Fahrzeugleben meist noch zu leistungsfähig für die abschließende Entsorgung. Viele Hersteller definieren das „Ende der Fahrzeuglebensdauer“ eines Akkus nicht unbedingt durch einen Totalausfall, sondern vielmehr über eine Kapazität, die unter 70 bis 80 Prozent liegt. Dann haben die Akkus ihr sogenanntes „End of First Life“, das Ende des ersten Lebens, erreicht – sind also nicht mehr uneingeschränkt verkehrstauglich. Doch für andere Anwendungen (im „zweiten Leben“) genügt die Kapazität durchaus noch.
Wo bzw. wie genau müssen wir uns das vorstellen?
In Privathaushalten, bei Unternehmen oder Netzbetreibern können ausgediente Batteriemodule aus Fahrzeugen gebündelt und als stationäre Speicher eingesetzt werden. Wer sie einfach schreddert, vernichtet also einen beträchtlichen Nutzwert. Bereits heute gibt es viele Anwendungen dafür. Ein Beispiel sind Speicherkonzepte in Containern für die Ladeinfrastruktur von E-Fahrzeugen etc. Aber auch die Speicherung von regenerativem Strom aus Sonnen- oder Windenergie bietet sich hier an.
Das heißt, es macht ganz viel Sinn, sich schon jetzt mit dem zweiten Leben der Batterie zu beschäftigen?
Ja genau – hier setzt unser neues Projekt am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz an. Gemeinsam mit EDAG Production Solutions GmbH entwickeln unsere Forscher eine Pilotanlage, die das gezielte und weitestgehend beschädigungsfreie Zerlegen von Batterien ermöglicht. Defekte oder gealterte Module und Zellen lassen sich dadurch austauschen, intakte Bauteile wiederverwenden. In wenigen Jahren, wenn die Batterien der ersten E-Fahrzeuge mehr und mehr auf den „zweiten Markt“ kommen, müssen wir vorbereitet sein.
In Chemnitz entsteht also jetzt eine Pilotanlage, die defekte Module repariert und verwertbare Zellen für neue Anwendungen fit macht. Das ist ein klares Votum für die Kreislaufwirtschaft, auch in der Batterietechnik. Stimmen Sie dem zu?
Auf jeden Fall. Für mich gilt: Kreislaufwirtschaft statt Schrottpresse! Der Handlungsdruck ist groß: Bis 2030 wird sich die Menge an Altbatterien in der EU voraussichtlich mehr als verzehnfachen. Recycling allein reicht nicht aus, um diese Mengen sinnvoll zu verarbeiten. Deshalb verfolgt das Fraunhofer-Projekt verschiedene Ansätze. Einerseits werden wiederverwendbare Komponenten für neue Anwendungen oder sogar für den Wiedereinbau in Traktionsbatterien fit gemacht oder defekte ausgetauscht bzw. repariert. Adressiert sind hierbei neben Modulen und Zellen auch weitere Komponenten. Andererseits erleichtert die sortenreine Zerlegung auch das Recycling, etwa für die Rückgewinnung von Lithium oder Kobalt aus nicht mehr nutzbaren Zellen. So lassen sich sowohl Ressourcen schonen als auch die energieintensive Produktion neuer Batterien teilweise ersetzen. Die geplante Anlage in Chemnitz ist damit ein Baustein für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft im Bereich Elektromobilität.
Was macht die Pilotanlage in Chemnitz so besonders?
Sie ermöglicht es, den kompletten Prozess für die Zerlegung von Hochvoltsystemen, beginnend bei der Entladung und Zustandsanalyse bis hin zur rekonditionierten Zelle zu untersuchen. Darüber hinaus versteht sich die Pilotanlage auch als Datenplattform. Die dort erhobenen Informationen helfen, Prozesse zur Wiederverwertung und zum Recycling zu quantifizieren sowie zu standardisieren. Gleichzeitig fließen sie in die Ausbildung neuer Fachkräfte ein. Denn Berufe in der Automobil- und Batterietechnik werden zunehmend interdisziplinär – sie erfordern Kenntnisse in Mechanik, Elektrotechnik und Informatik. Die in unserer Anlage gesammelten Daten werden ein wertvoller und integraler Bestandteil dessen sein. Der künftige Erfolg der Anlage wird davon abhängen, wie gut Wissenschaft und Industrie miteinander kooperieren.
Können Sie noch etwas zum technischen Hintergrund der Pilotanlage sagen?
Wir setzen auf automatisierte Anlagen. Technisch setzt das Projekt auf eine automatisierte, KI-gestützte Demontage. Sie soll möglichst viele verschiedene Batterietypen wirtschaftlich und sicher handhaben können. Ein integriertes System analysiert dabei den Gesundheitszustand bis auf Zellebene. Nur geeignete Komponenten werden für die Wiederverwendung freigegeben. Am Ende entstehen dadurch auch neue Kompetenzen, die uns im internationalen Wettbewerb helfen.
Herr Dr. Schmerler, Sie sind eigentlich gelernter Maschinenbau Ingenieur und Spezialist für Leichtbau und Kunststofftechnik. Wie kommen Sie zum Thema Fahrzeugbatterien?
Schauen Sie sich eine Fahrzeugbatterie von heute an. Als Herz des E-Autos werden sehr viele Anforderungen an sie gestellt. Zum Beispiel der Schutz der sensiblen Zellen vor mechanischen Belastungen oder dem Überschreiten von Temperaturgrenzen bis hin zur Brandresistenz. Leichtbau in Kombination mit Werkstoffentwicklungen leistet zudem einen wichtigen Beitrag für eine hohe Energiedichte auf Systemebene, das heißt elektrische Speicherkapazität bei möglichst geringer Masse oder geringem Bauraum.
Da passen Leichtbauerfahrungen und das Wissen über technische Planungen und Möglichkeiten für die Batteriemontage gut hinein.
Wir bedanken uns für das Gespräch und wünschen Ihrem Team für die Pilotanlage viel Erfolg und uns allen wertvolle Erkenntnisse für den Rollout in die Batteriewirtschaft.
Das Redaktionsteam des TraWeBa Newsletters.
