Studie zur Elektromobilität Wechselakkus versus Ladesäulen

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Der Markt für Elektrofahrzeuge wird in den nächsten Jahren stark wachsen. Ein Forschungsprojekt nimmt nun die Antriebsbatterie unter die Lupe und vergleicht Wechselakku- und vollintegrierte Batteriesysteme miteinander.

(Bild: wsf-f - stock.adobe.com)

Elektromobilität wird mit dem kürzlich von den europäischen Ländern beschlossenen Verbrenner-Verbot ab 2035 zum zentralen Baustein der Verkehrswende. Ein gemeinsames Forschungsprojekt des Instituts für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) der RWTH Aachen und des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) nimmt die für den Rohstoff- und Energieverbrauch kritische Fahrzeugkomponente in den Blick: die Antriebsbatterie.

Batterien werden aus wertvollen Materialien hergestellt. Daher sollten sie lange genutzt und die Rohstoffe anschließend durch Recycling wieder dem Werkstoffkreislauf zurückgeführt werden. Das heißt, so die Wissenschaftler, dass in allen Phasen des Batterielebens eine Weiter- oder Wiederverwendung mitgedacht wird und Batterien schon bei der Herstellung entsprechend konzipiert werden. Im Projekt „KreislaufAkkus“ vergleichen die Wissenschaftler Wechselakkusysteme mit vollintegrierten Batteriesystemen.

Fest verbaute Batterien liegen im Trend

Derzeit liegt der Fokus bei der E-Mobilität auf vollintegrierten Batterien, die im Fahrzeug an Ladesäulen geladen werden. Wie das IÖW mitteilt, sind hierbei noch nicht alle Hemmnisse geklärt, die ein schnelles Wachstum des Markts für Elektrofahrzeuge behindern. Wie lassen sich etwa wechselseitige Abhängigkeiten lösen zwischen der Wirtschaftlichkeit der Ladesäulenerrichtung und der Anzahl von E-Fahrzeugen im Straßenverkehr? Wie können hochverdichtete Städte mit knappen Flächen ein ausreichendes öffentliches Ladesäulenangebot gewährleisten, sodass auch Menschen ohne eigene Ladesäule, bereit sind auf ein E-Fahrzeug umzusteigen? Auch haben Autofahrer weiterhin Bedenken hinsichtlich Reichweite und Ladegeschwindigkeit und es brauche Konzepte, um eine Überlastung des Stromnetzes durch gleichzeitiges und schnelles Laden zu verhindern.

Wechselakkus könnten Stromnetz entlasten

Als ein möglicher Lösungsbeitrag gelten seit einigen Jahren Wechselakkus. Diese können in kurzer Zeit entnommen und durch vollgeladene Akkus getauscht werden. Für die Nutzenden hat dies den Vorteil, dass es schnell geht. Laut IÖW können Ladezeit und tatsächliche Nutzung des Fahrzeugs voneinander entkoppelt und das Stromnetz so entlastet werden. Tauschbare Akkus könnten auch für die Ressourceneffizienz einen positiven Effekt haben, denn ihre Lebensdauer ließe sich durch ein gesteuertes und schonenderes Laden erhöhen. Auch würde die Lebensdauer der Fahrzeuge unabhängig von der des Akkus. Ungeklärt seien jedoch noch zentrale Fragen wie die benötigte Anzahl an Batterien, Anforderungen an die Fahrzeugkonstruktion und Notwendigkeiten bei der Standardisierung.

Wissenschaftlich fundiertes Orientierungswissen nötig

Damit Wirtschaft und Politik eine wegweisende Richtungsentscheidung treffen können, soll nun im Projekt „KreislaufAkkus“ bis 2024 weiteres wissenschaftlich fundiertes Orientierungswissen geschaffen werden, das aufzeigt, wie die Rohstoffe von Akkus in einem Ressourcenkreislauf geführt werden können und wie die Systeme dafür designt sein müssen. Mit enger Einbeziehung von Praxisakteuren und unter Berücksichtigung sozialer Aspekte sollen vollintegrierte und Wechselakkusysteme hinsichtlich ihrer ökologischen Wirkungen, Ressourcenintensität und Kreislaufeigenschaften sowie technischer und ökonomischer Umsetzbarkeit weiter verglichen und bewertet werden.

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