Geladen - der Batteriepodcast zur Energiewende

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.

Unser heutiger Podcast-Gast Jürgen Wagner erklärt die Elektrifizierungsstrategie seines Unternehmens. Tatsächlich fahren die Münchener dreigleisig: Der Hersteller von Nutz- und Lastkraftwagen entwickelt sowohl Wasserstoff-Trucks als auch batteriebetriebene Lkw. Bisher ist das Geschäft mit Diesel-betriebenen Trucks noch Hauptbestandteil des Fahrzeugherstellers.

Vehicle-to-Grid (V2G) ist ein System, das es Elektrofahrzeugen ermöglicht, mit dem öffentlichen Stromnetz zu kommunizieren - und sogar Strom in das Netz zurückzuspeisen, um den Energiebedarf zu decken.

Unser heutiger Podcastgast ist Dr. Serafin von Roon (Ffe). Er betreibt mit seinem Kollegen Philipp Hench einen eigenen Podcast namens "Redispatch - Aktuelles aus Energiewirtschaft und Klimapolitik". Hier gibt's alle Episoden: https://www.redispatch-podcast.de/

Experten gehen derzeit davon aus, dass eine Lithiumknappheit um das Jahr 2030 Europas Übergang zum Elektroauto bedrohen könnte. Wie kann Europa der Dominanz Chinas bei der Lithium-Verarbeitung entgegenwirken? Könnten europäische Lithiumprojekte und Batterie-Recycling einer Versorgungslücke entgegenwirken?

Auf Natrium-Ionen-Batterien ruhen derzeit viele Hoffnungen. Sie gelten schon jetzt, kurz vor ihrer Markteinführung, als besonders preiswert, sicher und umweltfreundlich. Doch wie nachhaltig die vielen verschiedenen Versionen der ersten Natrium-Zellen tatsächlich sind, das wusste bis vor kurzem keiner so genau.

Festkörperbatterien könnten enorme Vorteile gegenüber der derzeitigen Lithium-Ionen-Batterietechnologie bieten und der Elektromobilität neuen Schwung geben, aber sie sind noch nicht ganz ausgereift.

Unser Interviewgast Katja Diehl spricht Wahrheiten aus, die niemand gerne hören möchte. Selbst wenn die Deutschen alle Verbrenner schon jetzt mit E-Autos ersetzt hätten, würden sie damit längst nicht alle Klimaschutzziele erreichen. Ist die batterie-elektrische Antriebswende ist aus Sicht der Klimakatastrophe weniger wichtig als wir oft denken?

Vor kurzem noch undenkbar: Nun werden günstige und umweltfreundlichere Natrium-Ionen-Batterien in kleinen Elektroautos eingesetzt. Prof. Fichtner und Dr. Bresser vom Helmholtz-Institut Ulm ordnen die neusten Entwicklungen in China ein.

Haben die europäischen Batterieproduzenten komplett den Anschluss verloren? Überall feiern chinesische Batteriehersteller neue Produkterfolge: Die ersten Natrium-Batterien (BYD, CATL, 2021) werden in Asien produziert, leistungsstarke Kühl-/Heizsysteme (Qilin-Batterie, 2022) sowie neue Zellchemien (LFP) und Packdesigns (Cell-to-Pack) kommen auf den Markt.

Frische Batteriezellen werden traditionell direkt nach ihrer Fertigung bis zu 24 Stunden vorsichtig erstgeladen. Dieser "Formierungsprozess" ist kostenintensiv, aufwändig und dauert meist sehr lange. Eine Gruppe von Ulmer Batterieforschern hat nun ein Verfahren entwickelt, was schon sehr bald Millionen von Euros einsparen könnte.

Prof. Dr. Wolfang Binder und Dr. Anja Marinow von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg entwickeln selbstheilende Batteriematerialien mithilfe nanostrukturierter Polymer-Materialien. Das sind Verbundstoffe, die als feste Elektrolyt-Kunststoffe aus sich wiederholenden Einheiten (Monomeren) bestehen. Ziel dieser speziellen Polymere ist es, die klassischen Alterungsprozesse sowohl im Elektrolyten als auch an den Elektroden zu verlangsamen oder sogar komplett zu verhindern.

Dieser Podcast widmet sich einem in den Materialwissenschaften oft unterschätzen Energiespeicher: Dem Ultrakondensator. Dieser wird zum Beispiel für die Nutzbremsung in Fahrzeugen wie Bussen, Zügen, Kränen und Bahnen verbaut. Auch in Windkraftanlagen stecken die leistungsstarken Energiespeicher.

Wir besprechen mit Prof. Dr. Bruno Burger, ob unser Stromnetz für die Energiewende gewappnet ist, wie die Strompreise gebildet werden und wie der Strommarkt im Moment funktioniert.

Die Tage der deutschen Atomkraft sind gezählt. Mitte April 2023 sollen die letzten drei Kernkraftwerke vom Netz gehen. Der deutsche Atomausstieg, der erstmalig unter der rot-grünen Bundesregierung zu Beginn des Jahrtausends angestoßen wurde, soll damit endlich abgeschlossen sein.

In dieser Batterie-Newsfolge mit Prof. Birgit Esser erklären wir die neue Organic-Solid-Flow-Batterie des Unternehmens CMBlu, die als Großpeicher für erneuerbare Energien oder Pufferspeicher eingesetzt werden sollen.

Die Selbstentladung ist bei wiederaufladbaren Batterien normal. Die Selbstentladung stellt zwar keine große Gefahr für die Lebensdauer der Batterie dar, nichtsdestotrotz ist der Ladungs- und Energieverlust ärgerlich. Wir sprechen mit zwei Forschern, die den Grund der Selbstentladung entdeckt haben.

Einige unserer Podcastgäste sprachen schon von "wenigen Monaten", bis deutsche E-Autos "überall netzdienlich eingesetzt werden können". Unser heutiger Gesprächspartner widerspricht vehement und dämpft Erwartungen: "Die bittere Pille ist, dass fast alle Wallboxen und E-Autos da draußen nicht für die V2G-Netzdienlichkeit ausgelegt sind."

Wir gehen der Frage nach, ob der Batteriewechsel eine echte Alternative zum Laden der Antriebsbatterie des E-Autos sein kann oder nur eine Ergänzung für die Langstrecke. Diesmal geladen im Podcast: Batterieforscher Dr. Joachim Sann.

Das Laden des E-Autos wird immer noch als Schwachstelle angesehen, trotz Schnelllader und Ladezeiten von unter 20 Minuten. Der chinesische Autobauer NIO will mit den Batteriewechselstationen eine Alternative etablieren. Wir sprechen mit NIO über das Wechsel- und Mietmodell.

Der Stromhändler Tibber gibt den Preis an der Energiebörse eins zu eins an seine Privatkunden weiter. Diese müssen lediglich eine monatliche fixe Nutzungsgebühr zahlen. In diesem Podcast erläutern unsere Gäste, wie dynamische (und den Kund*innen auch zugängliche!) Strompreise einen Sparanreiz geben könnten - und dabei sogar den absoluten Stromverbrauch senken.

Forschende drehen heute nicht nur an der Zellchemie, um Batterien leistungsfähiger und langlebiger zu machen. Auch mithilfe von verschiedenen Sensoren sind echte Sprünge möglich. Unsere Experten prophezeien, dass sich Batterien in Zukunft sogar selbstheilen können.

Es herrscht Aufbruchsstimmung: Derzeit werden mehr als 30 Gigafactory-Projekte in Europa geplant, die irgendwann einmal zusammen mehr als 1.000 GWh an Batteriekapazität produzieren sollen - und das jährlich! In diesem Podcast diskutieren wir, warum wir Europäer eigentlich selbst Batterien bauen sollten und warum das so wichtig für unsere Automobilwirtschaft ist.

Batterieforscher Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) beantwortet im vierten Teil unserer Adventsfolge Hörer*innen-Fragen zu Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4), bidirektionalem Laden und Redox-Flow-Batterien.

Leopoldina‐Preisträger Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) beantwortet im dritten Teil unserer Adventsfolge Hörer*innen-Fragen zur Lebensdauer von E-Auto-Batterien, E-Lkws und in Europa gefertigten Batterien.

Leopoldina‐Preisträger Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) beantwortet im zweiten Teil unserer Adventsfolge Hörer*innen-Fragen zur zukünftigen Netzauslastung, Lithium-Alternativen und Feststoffbatterien.

Der größte Batteriebauer der Welt, die chinesische Firma "CATL", erreicht mit der "Qilin-Batterie" einen weiteren Meilenstein. Angeblich stößt die Entwicklung des neuartigen Lithium-Ionen-Batteriepacks für Elektroautos schon im Jahr 2023 in eine völlig ungeahnte Dimension vor: 1.000 Kilometer Reichweite und 10 Minuten Aufladezeit scheinen in greifbarer Nähe!

Leopoldina‐Preisträger Prof. Jürgen Janek (Universität Gießen) beantwortet im ersten Teil unserer Adventsfolge Hörer*innen-Fragen zur Reichweite von Elektroautos, den zukünftigen Zellchemien in Antriebsbatterien und dem Konzept des Batteriewechsels.

Unser Podcastgast Dr. Horst Kreuter ist überzeugt: Das Lithium für die europäische Batterieproduktion könnte bald aus Deutschland kommen. Und nicht nur das: Sein Unternehmen "Vulcan Energy Ressources Ltd." kann das sogar ganz alleine stemmen: Mit Lithium-Ressourcen aus heißen Thermalquellen unterhalb des Oberrheingrabens.

Dr. Veronika Wright lebt mit ihrem Mann in Wisconsin, USA. Dort bauen sie gemeinsam einen 1999 Jeep-Wrangler in ein E-Auto um. Sie flexen am Chassis, bauen E-Motor, Inverter, Speed-Reducer ohne fremde Hilfe ein. Das gilt auch für Batteriemanagementsystem und Onboard-Elektronik. Unglaublich: Auch das Batteriemodul selbst samt Kühlung und Verkabelung konstruieren sie komplett alleine.

Seit vielen Jahren versucht die Materialforschung nachhaltige Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Dabei schauen sich die Forschenden auch in der Natur um und legen nachwachsende Rohstoffe unter das Mikroskop: Darunter Äpfel und Erdnuss-Schalen. Oder sogar Spinnenblut und Krebsschalen!

Der Großteil der Schiffe wird weiterhin mit Schweröl und Diesel angetrieben. Nur vereinzelt finden sich Schiffe, die mit Batterien oder Wasserstoff laufen. Prof. Sören Ehlers erklärt im Podcast, dass Schweröl nicht durch einen neuen Treibstoff ersetzt wird, sondern es je nach Anwendung und Streckenlänge viele unterschiedliche Antriebe geben wird in Zukunft. Welche Hürden zur Dekarbonisierung noch zu meistern sind, erfahren Sie in dieser Folge.

In diesem Monat gehts um die Elektrisierung von Schiffen & Booten! Dipl.-Ing. Christian Machens ist Erfinder des Wasserstoff-betriebenen Bootes Hydra. Vor rund 20 Jahren konstruierten er und sein Team den Antriebsstrang des 12-Meter-Bootes inkl. Brennstoffzelle, Batterie und Elektromotor.

Plastik-Batterien, die komplett auf die Metalle der herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verzichten, bringen bestimmte Vorteile bei der Nachhaltigkeit und dem Preis mit sich. Prof. Birgit Esser erläutert in dieser Folge, wie organische Batterien funktionieren und welche Anwendungen denkbar sind, die bislang mit Lithium-Ionen-Batterien nicht möglich waren.

Grüner Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft! Allerdings ist die Speicherung und der Transport (bei bis zu 700 bar Druck) nicht problemlos. Ammoniak und Methanol könnten diese Herausforderungen lösen und gleichzeitig selbst als Energieträger in Brennstoffzellen für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise in der Schifffahrt, dienen.

Wir sprechen in dieser Folge mit Wissenschaftsministerin Theresia Bauer und Prof. Maximilian Fichtner über die Unabhängigkeit von Wissenschaft, wissenschaftlichen Diskurs und Fake News.

Was wäre, wenn wir Festkörperbatterien in 3D drucken könnten? Könnte das wirklich funktionieren und praktikabel sein? Wir untersuchen in dieser Folge mit zwei Experten, wie der 3D-Druck dazu beitragen kann, die Nachhaltigkeit zu fördern und die Festkörperbatterietechnologie erschwinglicher zu machen.

Eine neue Studie der Bundeswehruni München untersucht die CO2-Bilanz verschiedener PKW-Antriebsarten über den gesamten Lebenszyklus, d.h. von der Produktion, der Verwendung bis zum Recycling. Die Ergebnisse besprechen wir mit den Forschenden Johannes Buberger und Dr. Manuel Kuder.

Heutige Lithium-Ionen-Batterien sind nicht alle gleich! Wenn man genauer hinschaut, gibt es dutzende unterschiedlicher Elektroden-Typen. Dieser Podcast beschäftigt sich mit den drei gängigsten Materialmixen auf der Pluspol-Seite. Prof. Dr. Maximilian Fichtner erläutert die Eigenschaften sowie Einsatzorte der NMC-, NCA- und LFP-Kathoden.

Um die Kommerzialisierung von wässrigen Zink-Ionen-Batterien als kostengünstige und sichere Energiespeicher für das stationäre Stromnetz voranzutreiben, müssen noch einige Herausforderungen bewältigt werden. Welche das sind, besprechen wir mit Prof. La Mantia.