Was fehlt noch, dass Batterien auch in Flugzeugen eingesetzt werden können? Eine viel höhere Energiedichte auf jeden Fall. Wir besprechen im Geladen Podcast neuste Forschungsergebnisse aus China, die aufhorchen lassen. Dort wird eine gravimetrische Energiedichte von 711 Wh/kg und eine volumetrische Energiedichte von sogar 1653 Wh/L angekündigt. Zum Vergleich: Derzeitige Lithium-Ionen-Batterien kommen auf 250 Wh/kg und 450 Wh/L. Die Forschungsergebnisse könnten nicht nur für Batterie-Flugzeuge den Durchbruch bedeuten, sondern auch Elektroautos nochmal einen Schub geben. Prof. Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm ordnet diese Ankündigung für uns ein. Gibt es diese Batterie demnächst auf dem Markt? Oder was fehlt noch zur Markteinführung?

Hier die chinesische Publikation: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/40/4/048201

Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie, dann schreiben Sie uns an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu.

Geladen - der Batteriepodcast

Energiedichte-Rekord bei Lithium-Ionen-Batterien - Prof. Maximilian Fichtner

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. Doch leider gibt es für Lkw bisher nur sehr vereinzelte Ladestationen in Deutschland. Und, je größer die Batteriekapazität des Lkw, desto länger ist auch die Ladezeit. Deswegen zögern so viele Unternehmen, Ihre Diesel-angetriebenen Nutzfahrzeugflotten zu elektrifizieren. Spediteure und Unternehmen kalkulieren zum Teil mit der zweiten Eurocent-Nachkommastelle, um die Profitabilität ihrer Nutzfahrzeuge (wie Lkw) zu errechnen. Lange Wartezeiten sind also nicht nur ungern gesehen, sondern oft betriebswirtschaftlich undenkbar. In einigen Einsatzorten schlicht unmöglich, beispielsweise bei der Feuerwehr, Polizei, beim Krankenwagen, dem THW oder Zivilschutz. Oder eben: bei Schneepflügen!

Das Megawatt-Laden soll sich daher in den nächsten Jahren als eine Art neuer Standard etablieren: Mit Laderaten jenseits der 1.000 Kilowatt verspricht das neue Ladesystem "MCS" ein superschnelles Laden dieser Nutzfahrzeuge. Der Betrieb erfolgt dabei mit Niederspannung von bis zu 1.250 V bei einem maximalen Ladestrom von 3.000 Ampere. Diese hohen Stromstärken sind lokal allerdings nur zu bewältigen, indem ziemlich dicke Kupferkabel (Durchmesser: z.T. über 3 cm) eingesetzt werden. Dies betrifft zwar nur Kabel von der Pufferbatterie zum Fahrzeug, ist aber mit hohen Kosten und kritischem Rohstoffeinsatz verbunden.

Unser Gast für heute, Markus Erdmann, ist "Leiter Produktmanagement E-Lkw" bei der „Designwerk“, einem Schweizer Hersteller von elektrifizierten Nutzfahrzeugen. Im Interview erklärt unser Podcastgast, wie sich Spezialfahrzeuge wie z.B. Schneepflüge, Tanklaster und Grubenfahrzeuge batterieelektrisch projektieren lassen. Neben verschiedenen Batteriechemien, die bei „Designwerk“ zum Einsatz kommen, kommt es auch auf die richtige Architektur der Batteriepacks im Fahrzeug an. Nur so kann eine Fahrzeugbatterie von außen zugänglich sein und eines Tages getauscht werden.

Link: www.designwerk.com

Whitepaper: https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2023/08/230301_WhitePaper-Vollelektrisch-oder-Wasserstoff-Fuenf-Mythen-in-der-Transportlogistik.pdf

Vergleich zw. BEV-Lkw und FCEV-Lkw: https://hiu-batteries.de/wp-content/uploads/2023/08/230726_Alternative-Antriebe_BEV-FCEV-im-Vergleich.pdf

Schnellladen von E-Lkw - Markus Erdmann (Designwerk)

Unser Podcastgast für heute ist Ove Petersen. Er ist CEO der GP Joule GmbH, einem nordfriesischen Energieversorger, der in allen Teilen der Energie-Wertschöpfungskette aktiv ist – von der Erzeugung, über die Projektierung bis hin zur Nutzung.

GPJoules Steckenpferd-Projekt ist die sog. "eFarm". Die eFarm ist kein physischer Bauernhof, sondern ein zwischenstädtischer Energieverbund. Und als solches zählt er heute zu den größten Wasserstoff-Mobilitätsprojekten in ganz Deutschland: In den nordfriesischen Städten Bosbüll und Niebüll fahren dank der eFarm zwei Wasserstoffbusse sowie eine Flotte von 30 Wasserstoff-Pkw. Und das völlig klimaneutral!

Fünf Elektrolyseur-Standorte produzieren rund um die Uhr grünen Wasserstoff. Diese stehen in der Nähe von Solar- und Windparks. Der Wasserstoff wird an 2 Wasserstofftankstellen in Niebüll und Husum vertankt. Das Prinzip setzt sich also wie folgt zusammen: (1) Wind ernten, (2) Wasser spalten, (3) Wasserstoff tanken, (4) mit Wasserstoff fahren. Außerdem wird die Abwärme der Elektrolyseure als Fernwärme zum Heizen der anliegenden Gebäude genutzt.

Bisher sind noch keine stationären Brennstoffzellen im Einsatz, die den grünen Wasserstoff rückverstromen könnten, um bei Dunkelflauten das lokale Stromnetz zu stützen. Dieses ist in Nordfriesland jedoch durch die Nähe zu den skandinavischen Ländern (viel Wasserkraft, Windkraft, Biogas) aber eh nicht so anfällig, was etwaigen Strommangel betrifft. Ove Petersen erklärt im Podcast, wie das Prinzip dieses Energieprojekts auch in süddeutschen Regionen (oder weltweit) zur Anwendung kommen könnte.

Haben Sie Themenvorschläge zu den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto oder Batterie, dann schreiben Sie uns an daniel.messling@kit.edu oder patrick.rosen@kit.edu.

Links: https://www.efarm.nf/ https://www.gp-joule.com/de/

Grüner Wasserstoff: DIE Lösung in der Klimakrise? Ove Petersen (GPJoule)

Die Batterieindustrie erlebt einen regelrechten Boom: Ständig gibt es neue Durchbrüche in der Batterietechnik, die früher oder später in die Elektroautos Einzug finden. Und diese Innovationen beschränken sich nicht auf Lithium-Ionen-Batterien, auch andere Batterietypen und Zellchemien machen ständig Sprünge bei der Energiedichte, dem Preis, der Effizienz oder Langlebigkeit. Daneben gibt es immer mehr vielversprechende Entwicklungen im Bereich Nachhaltigkeit (Recycling), Ladegeschwindigkeit (Megawatt-Charging) oder Datenanalyse (KI und Batterien). Daniel stellt 5 wichtige Batterie-Highlights aus dem Jahr 2023 vor.

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5 wichtige Batterie-Durchbrüche im Jahr 2023

Vielen Menschen ist gar nicht bewusst, dass fast alle heutigen Lithium-Ionen-Batterien einen flüssigen Bestandteil haben: Einen "Flüssigelektrolyt".

Sein berühmter Bruder - der Feststoffelektrolyt - befindet sich noch immer in Entwicklung (feste Verbundstoffe, Polymere, Keramik- oder Hybridstoffe). Während die Batteriewelt über unzählige Forschungserfolge an Kathode und Anode staunt, scheinen Elektrolyte also generell etwas abseits der Aufmerksamkeit zu stehen - solange es Festkörperbatterien noch nicht auf dem Markt gibt...

Das Unternehmen E-Lyte sieht das ganz anders! Das Unternehmen produziert und entwickelt speziell die Flüssigelektrolyte weiter. E-Lyte bietet schon heute tausende verschiedene Elektrolytrezepturen an, die maßgefertigt auf spezielle Anoden- und Kathodenchemien (NMC, LFP, Natrium-Ionen-Batterien) produziert werden.

Dr. Kolja Beltrop (Gründer E-Lyte) unterstreicht im Podcast, dass die Elektrolyt-Eigenschaften vielseitig verändert und angepasst werden können. Dazu gehören sowohl Brennbarkeit, Toxizität, Preis, Nachhaltigkeit, Stabilität und Lebensdauer. Der Batterieforscher Dr. Andreas Hofmann (KIT) pflichtet bei: Der Elektrolyt ist die wohl am meisten unterschätzte Komponente der Batterie. Kleiner Spoiler: Selbst größere Zellhersteller kaufen diese Komponente fast immer zu, statt ihn selbst zu produzieren. Warum das so ist, hören Sie im Podcast.

Erste deutsche Elektrolytfabrik - Dr. Beltrop (E-Lyte) & Dr. Hofmann (KIT)

Im "Geladen Batteriepodcast" sprechen Patrick Rosen und Daniel Messling  mit Forschenden über Elektromobilität und Batterieforschung. Mit Ihrer Hilfe ist GELADEN der Chemiepodcast #1 in Deutschland! Vielen Dank für Ihr überragendes Feedback und die vielen Themenvorschläge! Ihr Hörwunsch an "patrick.rosen@kit.edu" oder "daniel.messling@kit.edu".

Erste deutsche Elektrolytfabrik - Dr. Beltrop (E-Lyte) & Dr. Hofmann (KIT)

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