Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

Die große Herausforderung bei den erneuerbaren Energien ist die Speicherung. Um den überschüssigen Strom, der im Sommer erzeugt wird, im Winter nutzen zu können, benötigen wir nicht nur Batterien, sondern auch Langzeitspeicher.

Schon heute schwimmt Deutschland in einem Überfluss an elektrischem Strom! Zugegeben: Das ist bisher zwar nur in einigen wenigen Momenten der Fall. Aber an der Leipziger Strombörse häufen sich die Zeiträume, in denen Stromabnehmern sogar Geld dafür gezahlt wird, Strom zu kaufen. Diese "negativen Strompreise" könnten in Zukunft von Großspeichern genutzt werden, die nach Stromkauf auf Tageszeiten spekulieren, in denen sie den Strom wieder teurer verkaufen können.

Wir sind in der Hochphase des Europawahlkampfs 2024! Einige Parteien werben damit, das "Verbrennerverbot“ für CO2-neutrale Antriebe zügig nach der Wahl kippen zu wollen. Obwohl sog. E-Fuels derzeit auch nach dem Jahr 2035 erlaubt wären, suggeriert ein „Kippen“ des angeblichen Verbots, dass fossile Kraftstoffe noch deutlich länger zum Einsatz kommen sollten.

Spätestens seitdem der Porsche Taycan 2019 auf den Markt kam, beschäftigt sich die ganze Batterie-Industrie mit der 800V-Architektur. Durch eine Verringerung der bei 400V-Packs parallel verschalteten Zellen, verspricht eine 800V-Batterie eine ganze Reihe von praktischen Vorteilen. Neben der verbesserten Ladezeit, entsteht beim Laden & Fahren erheblich weniger Wärme. Doch es gibt auch Vorteile beim Antriebsstrang selbst.

Antriebsbatterien, die für das Elektroauto zu wenig Kapazität haben, müssen nicht ins Recycling, sondern können ein zweites Leben als Heimspeicher, Quartiersspeicher oder Gewerbespeicher für Solar- und Windenergie führen.

Warum beginnen E-Bike-Batterien zu brennen? Brennen E-Bike-Akkus häufiger als andere Batterien? Wie sollte man mit seinem Akku umgehen, um eine lange Lebensdauer zu erzielen?

Der koreanische "Haus- & Hof-Recycler" von Samsung namens "SungEel HiTech" hat in Ungarn eine Reihe von Negativschlagzeilen hinter sich: (1) Überschreitung von Grenzwerten krebserregender Schwermetalle in der Luft, gefolgt von (2) einer Explosion mit zwei Todesfällen in den Werkshallen sowie (3) mehreren Bränden und (4) Schwierigkeiten bei der Abgasbehandlung. Die Nachrichten zeigen exemplarisch: Ein professionelles Batterie-Recycling bedarf vor allem eins: Sichere Prozesse.

Dr. Lukas Lutz hat eine selbsterklärte Mission: Als Gründer von Sphere Energy möchte er mit seinem Team eine künstliche Intelligenz entwickeln, die den Fachkräftemangel in der europäischen Batterie-Industrie abmildert.

Liebe Geladen-Podcast-Fans, vielen Dank für 129 Emails (!) und 1.000+ YouTube-Kommentare nach dem Podcast über #Radnabenmotoren mit Herrn Prof. Doppelbauer (KIT). Für uns Grund genug, dieses Thema noch einmal aufzugreifen: Werden Radnabenmotoren bald in Elektroautos zu sehen sein?

In chinesischen Elektroautos haben kostengünstige LFP-Zellen (Lithium-Eisenphosphat) längst NMC-Zellen den Rang abgelaufen. In Europa findet man sie bisher kaum. Und nun kommt schon die nächste Zellchemie aus China, die mit aller Macht auf den E-Automarkt drängt: LMFP (Lithium-Mangan-Eisenphosphat).

Seit der Energiekrise 2022/23 hatten Heimspeicher Hochkonjunktur in Deutschland. PV-Besitzer wollten sich oftmals gegen hohe Strompreise mit einem häuslichen Batteriespeicher absichern. Die angefragte Zahl der Speichersysteme war zeitweise so hoch, dass weder Hersteller, noch Händler und Installateure diese Nachfrage bedienen konnten.

Eine bahnbrechende Zell-Innovation aus China kündigt extrem hohe Energiedichten von 720 Wh/kg an. Das Startup TalentNewEnergy wäre damit imstande, Elektroautos mit über 2.000 km Reichweite zu ermöglichen.

Nicht im ganzen Schienennetz gibt es Oberleitungen für die Züge, sodass immer noch Dieselloks eingesetzt werden müssen. Nun gehen die ersten Batteriezüge in den Betrieb, die die Dieselloks ersetzen könnten. Aber eignen Sie sich für alle Strecken, welche Reichweite bieten Sie und werden hier ähnliche Batterien, wie in E-Autos genutzt? Kleiner Spoiler: Es gibt eine echte Batterieüberraschung!

Eine der spannendsten Zellchemien unserer Tage ist Natrium-Ionen. Die Produktionskapazitäten werden derzeit hochgefahren, hauptsächlich in China. Hat Europa und Deutschland auch bei dieser Batterie wieder das Nachsehen und wird erneut ein wichtiger Trend verschlafen?

Unser heutiger Gast ist der Präsident der Bundesnetzagentur Klaus Müller. Wir sprechen über die Hintergründe der sog. (1) "Kraftwerksstrategie", den (2) digitalen Netzausbau, (3) die Neuregelung der Netzentgelte und den (4) §14a des EnWG (Energiewirtschaftsgesetz).

Vergleicht man die Zahl von Windkraftanlagen in Schleswig-Holstein (~3.600 Anlagen mit 10 GW) mit denen von Bayern (~1.200 Anlagen mit 3 GW) wird deutlich: Das südlichste Bundesland stellt sich bei der Windkraft quer! Aber ist diese Diagnose wirklich so einfach? Gibt es vielleicht gute Gründe, warum sich die Bayern lieber auf den Bau von PV-Anlagen konzentriert? Unser Studioexperte hat dazu eine klare Meinung.

In Natrium-Ionen-Batterien fließt derzeit jede Menge Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Und das schlägt sich in Forschungserfolgen nieder. Dr. Dominic Bresser analysiert eine japanische Studie, die eine überragende Energiedichte von 312 Wh/kg verspricht.

Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) hat im Dezember 2023 die Neuauflage einer Studie herausgegeben, die jetzt erneut große Wellen geschlagen hat. In der Studie wird versucht, die Ökobilanz verschiedener Antriebssysteme zu ermitteln: E-Auto (BEV) vs. Plug-in-Hybride (PHEV) vs. Verbrenner (ICE). Viele Ergebnisse widersprechen nicht nur bisherigen Studienergebnissen, sondern auch vielen Gesprächspartnern in diesem Podcast.

Wie hoch ist die Akzeptanz für Klimaschutz und die Energiewende in der deutschen Bevölkerung? Wie kann eine Regierung die Bürger dazu bringen, ihren Lebensstil zu ändern, wenn diese Bürger die Regierung jederzeit abwählen können? Wie gestalten wir die Energiewende sozialverträglich?

Auf dem Markt befindliche Elektroautos und Batterien sind erstmal eine Blackbox. Zwei Firmen, die die Autos und Batterien komplett zerlegen und aufwendige Computermodelle davon erstellen, liefern spannende Einblicke in die Technologien.

Diese Podcast-Episode beginnt mit einem Tagesschau-Beitrag vom 30. Januar 2024: "Im Dezember 2023 wurden in Deutschland 55.000 E-Autos neu zugelassen. Das sind etwa 47 Prozent weniger als im Vorjahresmonat. Benziner dagegen verkauften sich deutlich besser, mit 31 Prozent aller Neuzulassungen." Kein Wort davon also, dass es sich hierbei um einen deutschen Sondereffekt (Wegfall der Prämie) handelt.

Setzt bald ein Werkstattsterben in Deutschland ein, da E-Autos nicht so oft gewartet werden müssen? Welche Investitionen kommen auf Werkstätten zu? Wie viele Werkstätten können bereits Elektroautos reparieren?

Im Bausektor werden mobile Anlagen und Maschinen auf den Baustellen eingesetzt, die mit Diesel, Heizöl und sonstigen Mineralölprodukten betrieben werden. Häufig ist keine Stromversorgung im Baustellenbereich vorhanden ist, wodurch die Energieversorgung durch dieselbetriebene Stromaggregate übernommen wird. In der Baubranche läuft der Umbau zu einer emmisionsfreien Baustelle erst langsam an.

Es ist ein bisschen ruhiger geworden um "Redox-Flow-Batterien", so will man in Deutschland meinen. Gründe dafür gibt es genug: Die europäischen Stromnetze zählen weiterhin zu den stabilsten der Welt und werden länderübergreifend immer integrierter gedacht. Auch wenn wir Europäer davon nichts spüren, so sind Redox-Flow-Batterien in anderen Kontinenten doch gefragter als jemals zuvor.

Jede Woche gibt es derzeit dutzende Erfolgsmeldungen über batterieelektrische sowie wasserstoffbetriebene Trucks, die meist pompös an erste Testkunden ausgeliefert werden. Im Netz werden diese News meist von ausartenden Diskussionen und Kommentaren über fundamentale Elektrochemie (Energiedichten, Wirkungsgrade und Betriebskosten) begleitet.

In den heutigen Elektroautos stecken zum Teil sehr unterschiedliche Motorentypen drin. Fernab der Leistungsangabe (in kW) interessiert sich kaum ein E-Auto-Käufer für den Motor, dessen Architektur oder gar Funktionsweise. Und das hat einen guten Grund: Als Elektroauto-Fahrer sind die Unterschiede oft nur schwer auszumachen. Ob eine Synchron- (PMSM/FESM/Reluktanz) oder Asynchronmaschine (ASM) eingebaut ist, können oft nur echte Experten erkennen.

Während zahlreiche Verkehrs- und Mobilitätssektoren immer mehr elektrifiziert werden, stößt die Batterietechnik mancherorts auch an klare Grenzen! Zum Beispiel in der Schifffahrt, in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Baumaschinen. Diese Podcast-Episode soll Aufschluss darüber geben, inwieweit die Landwirtschaft zu eben diesen "Problemsektoren" gehört, in denen die Batterietechnik (auch perspektivisch) nie eine Lösung bieten wird.

Die EU hat Richtlinien zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien erlassen. Im Moment entstehen viele Recyclinganlagen in Europa, auch Batteriehersteller und Autobauer denken bei ihrer Produktion das Recycling gleich mit. Die Frage ist nun, welche Geschäftschancen sich in den nächsten Jahrzehnten in diesem Bereich bieten.

Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) beantwortet Ihre Hörerfragen: Es geht um Unterschiede einzelner Zellchemien, Lithium-Metall-Anoden für hohe Energiedichten und eher unbekannte Batterietypen.

Zum dritten Advent beantworten Dr. Veronika Wright (Electrified Veronika) & Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) Ihre Hörerfragen: Diesmal geht es um die Energie- und Verkehrswende in den USA, wo ein gigantisches Subventionsprogramm grüne Technologien voran bringen soll.

Zum zweiten Advent beantworten Dr. Veronika Wright (Electrified Veronika) & Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) Ihre Hörerfragen: Neben der Umrüstung von Verbrennern hinzu E-Autos spielt ein Nachhaltigkeitsvergleich zwischen neuen Elektroautos und konventionellen Autos eine Rolle. Eine Frage dreht sich um die (vermeintliche) Schädlichkeit des Schnellladens von E-Autos.

Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) und Dr. Veronika Wright (Electrified Veronika) beantworten im ersten Teil unserer Adventsfolge Hörer-Fragen zur Zweitverwendung von E-Auto-Batterien, Feststoffbatterien und standardisierten Batterien.

Lade-Infrastruktur für E-Autos: In Deutschland ist jüngst die Marke von 100.000 öffentlichen Ladepunkten erreicht worden. Knapp 18.000 davon sind Schnell-Ladepunkte, an denen Elektroautos mit über 50kW laden können. Immer beliebter werden sog. "ultraschnelle" Ladepunkte mit über 150kW, sog. "High-Power-Charger" (HPC).

***Das Gewinnspiel ist beendet, herzlichen Glückwunsch an alle Gewinner! Bitte keine Emails mehr versenden*** Die Jubiläumsfolge dreht sich um eine chinesische Batterie-Innovation, die eine Ladung von 400 km in 10 Minuten ermöglichen soll. Prof. Maximilian Fichtner erläutert die Hintergründe zu der Eisen-Phosphat-Batterie für Elektroautos.

Es gibt zwei Schlüsseltechnologien für eine breite Akzeptanz von batterieelektrischen Nutzfahrzeugen: größere Reichweite und kürzere Ladezeiten. Für Lkws gibt es bislang keinen eigenen Ladestandard. Das wird sich in den nächsten Jahren ändern. Wie weit die Entwicklung ist, berichtet Niko Waxmann.

Diese Podcast-Episode wurde am 8. November auf dem "Battery-Experts-Forum" in Darmstadt aufgenommen. Das Podcastgespräch fand vor einem ausgewählten Publikum statt, das die Möglichkeit hatte, eigene Fragen zu stellen.

VW wendet sich als erster deutscher Autobauer in großem Stil der Zellfertigung zu. Die VW-Tochter PowerCo bündelt die Batterie-Aktivitäten. Zwei Vertreter geben im Podcast exklusive Einblicke, warum VW nun doch eigene Zellen produzieren will, wie das Know how aufgebaut werden soll und mit welchen Techniken sich Volkswagen von asiatischen Herstellern abheben will.

Vor allem bei der Herstellung der Batterieelektroden sind die modernen Verfahren sehr platz- und energieaufwendig und erfordern zudem den Einsatz giftiger Lösungsmittel. Unser Gast, Inga Landwehr, erklärt, warum die trockene Beschichtung von Batterieelektroden einen wesentlichen Beitrag zu einer umweltfreundlicheren und effizienteren Batterieproduktion leisten kann.

Batterien sind ja eigentlich geschlossene Energiespeicher-Systeme, die elektrischen Strom elektrochemisch speichern - und ihn wieder abgeben können. Bei einer Kombination aus Brennstoffzelle und Elektrolyseur erfolgt die Energiewandlung anders: Hier erfolgt die Energiespeicherung über Wasserstoffgas, bei der Wassermoleküle entweder erzeugt (Brennstoffzelle) oder aber aufgespalten (Elektrolyseur) werden. Prinzipiell sind aber alle drei Systeme (Batterie, Elektrolyseur & Brennstoffzelle) auch vereinbar: In Form einer "wasserstoff-produzierenden Batterie".

Seit Monaten liefern sich deutsche Boulevardzeitungen eine Schlacht um das populärste "Energiewende-Narrativ", was die Stromerzeugung angeht. Am 8. August 2023 titelte die BILD-Zeitung schließlich: "Neuer Bericht zeigt: Deutschland wird zum Strombettler".

Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass bis 2030 alle Menschen in afrikanischen Staaten mit Strom aus Erneuerbaren Energien versorgt werden könnten. Doch ist dies möglich bei den vielen Krisen und schwachen staatlichen Strukturen? Und was braucht es für eine flächendeckende Elektrifizierung mit erneuerbarem Strom?

Günstige Elektroautos sind bisher Mangelware. Ein gebrauchtes E-Auto könnte daher für viele potenzielle Käufer eine Lösung sein. Interessenten müssen sich aber vorab mit sehr anderen Fragen beschäftigen als beim Kauf eines gebrauchten Verbrenners. Martin Weiss (DAT) und Matthias Vogt (ADAC) klären auf über den Gesundheitszustand der gebrauchten Hochvoltbatterie, die Restreichweite und die Preisstabilität.

Wir sprechen mit den beiden Autoexperten Matthias Vogt (ADAC) und Martin Weiss (DAT) über E-Auto-Pannen und ziehen den Vergleich zwischen Stromern und Verbrennerfahrzeugen. Besonderer Fokus bei E-Autos liegt auf der Antriebsbatterie, der Herstellergarantie und Reparaturarbeiten an der komplexen Elektronik.

Es ist die bestgehütete Materialrezeptur einer Batterie: Der Elektrolyt. Bestehend aus Lösungsmitteln, Leitsalzen und Additiven ermöglicht er die Ionenmobilität zwischen Plus- und Minuspol innerhalb einer Batterie. Ohne ihn gäbe es keinen Ionenfluss - also auch keine Batterie! Der Elektrolyt ist DIE Schlüsselkomponente für herausragende Batterieleistung, viel Lebensdauer und ausreichende Sicherheit in einer Zelle.

Wir präsentieren fünf Batterieentwicklungen, die im Jahr 2023 auf den Markt gekommen sind oder richtig Fahrt aufgenommen haben. Diese Zellinnovationen oder Batterietrends werden definitiv in den nächsten Jahren eine wichtige Rolle in der Elektromobilität spielen.

"Die deutsche Wasserstoffwirtschaft kommt!" - so lauten viele News-Meldungen, die oftmals große Hoffnungen erwecken, dass H2-Technologien schon bald in der Lage sein werden, 100% klimaneutrale Energiesysteme zu ermöglichen. In der Tat sehen viele Forschende die Rolle des klimafreundlichen Gases in vielen Sektoren als alternativlos: In der heutigen heutigen Episode diskutieren wir, ob der Nahverkehr wirklich dazu gehört.

Die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs ist in vollem Gange: Vereinzelt sind bereits elektrisch angetriebene Lastkraftwagen auf Europas Straßen unterwegs, die - nur mit Batterien ausgestattet - bis zu 600 km am Stück mit Nutzlast fahren, bevor sie wieder aufladen.

Für die Energiewende und die Elektromobilität werden Batterien benötigt mit hohen Energiedichten. In dieser Folge besprechen wir mit Prof. Maximilian Fichtner einen Durchbruch bei den Energiedichten, der von der Chinese Academy of Sciences erzielt wurde.

Wie nachhaltig werden Hybrid-Autos in Deutschland gefahren? Sind Plug-in-Hybridantriebe ein deutsches Phänomen? Welche Antriebssysteme werden sich in Zukunft durchsetzen? Und was macht den Elektromotor eigentlich so attraktiv?

Prof. Sauer (RWTH Aachen) erklärt in dieser Folge die besondere Rolle von E-Bussen in der Energiewende, wie eine Elektrifizierung der Busflotten gelingen kann und wie sich der Busverkehr verändern wird.