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Der Beitrag China setzt auf Natrium: Diese Hilfsbatterie soll E-Autos günstiger machen erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Chinesische Autobauer läuten eine neue Generation im E-Auto-Markt ein. Ab 2027 soll der Natrium-Ionen-Akku die Steuerung moderner Niedervolt-Bordnetze übernehmen. Die neue Batterietechnik könnte Kosten sowie Gewicht einsparen und funktioniert selbst bei niedrigen Temperaturen.
Der chinesische Batteriehersteller Xupai will ab dem Jahr 2027 die Elektroautomarke Arcfox aus der BAIC-Gruppe mit neuartigen Natrium-Ionen-Akkus beliefern. Mindestens 200.000 Fahrzeuge sollen laut den Angaben mit der neuen Technik produziert werden. Doch der Akku hat eine Besonderheit: Er treibt nicht die Räder an. Das System übernimmt die Rolle der klassischen Hilfsbatterie im 12-Volt-Bordnetz. Das kann man sich wie einen digitalen Zündschlüssel vorstellen, der Displays, Scheinwerfer und Assistenzsysteme aufweckt, bevor der Hauptantrieb startet.
Eine Analyse zeigt, dass der entscheidende Vorteil beim Preis liegt. Hochrate-Lithium-Akkus für Niedervolt-Anwendungen kosten Autobauern demnach derzeit 0,12 bis 0,20 US-Dollar pro Wattstunde. Natrium-Ionen-Zellen schlagen dagegen mit nur 0,10 US-Dollar pro Wattstunde zu Buche.
Das System birgt einige Vorteile für Autofahrer. Natrium-Ionen-Batterien arbeiten in einem Temperaturbereich von minus 20 bis plus 80 Grad Celsius ohne Probleme. Ein eigenes Thermomanagementsystem ist nicht notwendig. Das bedeutet, dass Autobauer auf den Einbau einer Kühlung für die Hilfsbatterie verzichten können.
Das spart Bauteile, reduziert das Gewicht und die Kosten. Herkömmliche Lithium-Akkus büßen ab 40 Grad Celsius Leistung ein und lassen sich unter minus 20 Grad Celsius nur noch sehr schwer laden.
Sie sind als Hilfsbatterie also nicht die beste Lösung; kosten zwar nur 0,06 US-Dollar pro Wattstunde, sind für Fahrzeuge jedoch eher ungeeignet. Grund ist, dass sie die geforderten schnellen Stromspitzen schlicht nicht abgeben können, wenn moderne Bordsysteme zum Leben erwachen.
Der globale Automobilmarkt für Niedervolt-Systeme soll von circa 2,1 Milliarden US-Dollar auf geschätzte 2,7 Milliarden US-Dollar im Jahr 2032 wachsen. Der Dienstleister IAV schätzt, dass Natrium-Ionen-Batterien innerhalb der nächsten zehn Jahre bis zu 90 Prozent aller Niedervolt-Anwendungen im Auto übernehmen könnten.
Denn softwaregesteuerte Fahrzeuge benötigen immer mehr Strom für Fahrassistenten und smarte Cockpits. Künftig gewinnt deshalb auch der Trend zu 48-Volt-Bordnetzen an Bedeutung. Bei höherer Spannung transportiert das Netz dadurch mehr Energie bei geringerer Stromstärke. Folglich können Autohersteller deutlich dünnere und leichtere Kabelbäume verbauen.
Obwohl Forscherteams seit Jahrzehnten an der Technologie arbeiten, litten frühere Generationen unter schnellem Kapazitätsverlust und hohen Kosten. Doch diese Hürden sollen jetzt überwunden sein. Ab 2027 kommt die Natrium-Ionen-Technologie auf die Straßen. Nicht als lauter Hauptantrieb, sondern als hoffentlich verlässliches System im Hintergrund.
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Der Beitrag Durchbruch bei Lithium-Ionen-Akkus? Forscher aus Deutschland setzen auf Alufolie erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Alufolie könnte Lithium-Ionen-Akkus künftig leistungsfähiger und günstiger machen. Forscher des Fraunhofer IPA in Stuttgart haben eine neue Anodentechnologie entwickelt, die Graphit und Kupferfolie überflüssig machen soll. Das Verfahren ist bereits patentiert.
Lithium-Ionen-Batterien stecken heute in so gut wie allen mobilen Geräten und sind aus unserem Alltag kaum noch wegzudenken. Aber auch für die Energiewende spielen sie eine entscheidende Rolle.
Denn mit der zunehmenden Elektrifizierung des Straßenverkehrs und dem Ausbau erneuerbarer Energien wird die Nachfrage nach leistungsfähigen Batteriespeichern in den kommenden Jahren massiv steigen.
Allein für E-Auto-Batterien wird der Leistungsbedarf Prognosen zufolge bis zum Jahr 2030 auf rund 3.000 Gigawattstunden ansteigen. Nur zehn Jahre zuvor waren es noch 136 Gigawatt.
Mit dem zunehmenden Bedarf an Batterieleistung steigt aber auch der Bedarf an Rohstoffen wie Lithium, Graphit und Kupfer. Dabei treiben jedoch insbesondere die hohen Rohstoffpreise und die teilweise aufwendige Gewinnung der Materialien die Herstellungskosten von Batterien in die Höhe.
Forscher arbeiten deshalb weltweit an neuen Technologien, um Batterien kostengünstiger und ressourcenschonender herzustellen. Einen vielversprechenden Ansatz verfolgen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart.
Sie haben eine neue Anodentechnologie entwickelt, bei der Aluminiumfolie die bisher verwendeten Materialien Graphit und Kupfer ersetzen soll. Damit könnten Lithium-Ionen-Batterien künftig einfacher und deutlich günstiger hergestellt werden.
Aluminium wird in der Batterieforschung schon länger als vielversprechendes Material für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien gehandelt. Denn das Metall ist vergleichsweise günstig, gut verfügbar und ermöglicht hohe Speicherkapazitäten.
Bisher stand dem Einsatz als Anodenmaterial in der Praxis jedoch ein entscheidendes Problem im Weg. Denn beim Laden und Entladen verändert Aluminium sein Volumen, wodurch es zu mechanischen Spannungen und infolgedessen zum Zerfall des Materials kommt.
Die Folge sind Kapazitätsverluste und eine deutlich verkürzte Lebensdauer der Batterie. Forscher des Fraunhofer IPA haben nun aber nach eigenen Angaben einen „technologischen Innovationssprung“ in dieser Hinsicht erzielt.
Denn sie konnten eine Technologie entwickeln, durch die Aluminium-Anoden während wiederholter Lade- und Entladezyklen stabilisiert werden können. Bei dem Vorgang, den das Fraunhofer IPA zusammen mit dem Institut für Photovoltaik der Universität Stuttgart entwickelt hat, können die Alterungsprozesse des Aluminiums verhindert werden.
„Wir machen eine seit Langem bekannte, aber bislang schwer beherrschbare Batterietechnologie praktisch nutzbar“, erklärt Professor Kai Peter Birke, wissenschaftlicher Direktor für Batterie- und Wasserstoffsysteme und -speicher am Fraunhofer IPA. „Unser Ansatz verbindet hohe Energiedichten mit einer einfachen, robusten und auf Sicherheit ausgelegten Zellchemie.“
Bei ihrem Verfahren können die Forscher gänzlich auf dein Einsatz von Graphit oder Silizium in der Anode verzichten. Dadurch umgehen sie ein Problem, das vor allem bei Batterien mit hohem Siliziumanteil auftritt.
Denn das Material dehnt sich beim Laden stark aus und zieht sich beim Entladen wieder zusammen, wodurch Risse und andere Schäden an der Elektrode entstehen können. Zudem wird kein Graphit mehr benötigt, bei dessen Versorgung die europäische Batterieindustrie stark von Importen aus dem Ausland abhängig ist.
Stattdessen kommt eine kostengünstige, handelsüblich legierte Aluminiumfolie zum Einsatz. Diese ist gleichzeitig Stromableiter und Aktivmaterial und macht so auch Kupfer als Trägerfolie überflüssig.
Auch die Herstellung der Elektroden wird dadurch einfacher. Denn der bisher notwendige, sehr aufwendige Beschichtungsprozess entfällt. Das spart nicht nur Kosten, sondern senkt auch den Energieverbrauch bei der Batterieproduktion erheblich.
„Unser Ziel ist eine Batterietechnologie, die hohe Energiedichte, robusten Zellbetrieb und wirtschaftliche Herstellbarkeit verbindet“, erklärt Kathrin Schad vom Forschungsteam Batterietechnologien am Fraunhofer IPA. „Der Durchbruch bei der Materialstabilität macht Batterien mit Aluminium-Anoden zu einer realistischen Option für die nächste Generation anspruchsvoller Energiespeicher.“
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Ein hoher Gesundheitszustand im Diagnosebericht eines Elektrofahrzeugs garantiert nicht, dass alle Akku-Zellen im Hintergrund einwandfrei arbeiten. Gebrauchte E-Autos zeigen in Prüfberichten zwar oft gute Werte von über 95 Prozent, doch hinter Gesamtkapazitäten verbergen sich manchmal gefährliche Dysbalancen einzelner Zellen. Schon kleine Abweichungen können die Leistung deutlich reduzieren und zu teuren Folgeschäden führen. Eine neue Untersuchung deckt nun auf, worauf Käufer und Händler achten müssen.
Wer ein gebrauchtes Elektroauto kauft, hat oft ein Auge auf den Gesundheitszustand der Batterie. Ein Forscherteam der britischen Diagnostikfirma Generational veröffentlichte kürzlich eine Analyse von rund 10.000 Batterietests bei gebrauchten Stromern. Die Daten zeigen, dass der sogenannte State of Health gebrauchter E-Autos zwar bei 95,15 Prozent liegt, doch dass sich hinter diesen Werten gelegentlich ein unentdecktes Problem verbergen kann.
Denn der Gesamtwert im Prüfbericht fasst standardmäßig nur die Gesamtkapazität des Stromspeichers zusammen. Er verrät nicht, ob einzelne Zellen im Inneren fehlerhaft arbeiten. Das ist wichtig, denn ein Akku funktioniert wie eine Kette: Das schwächste Glied bestimmt die Stärke der Konstruktion. So auch bei den Batteriezellen. Denn das Laden stoppt, wenn die erste Zelle voll ist, während das Entladen endet, wenn die erste Zelle leer ist. Doch ist diese erste Zelle die Schwächste, dann beendet das System den Lade- oder Entladevorgang, selbst wenn Hunderte andere Zellen noch Kapazität bieten.
Bei der Mehrheit der geprüften Elektroautos arbeitet die Technik zuverlässig. Der mediane Spannungsunterschied zwischen der stärksten und der schwächsten Zelle liegt bei typischen Gebrauchtwagen gerade einmal bei acht Millivolt. Trotzdem zeigte sich bei einem von 85 Fahrzeugen (1,2 Prozent in der Stichprobe), dass eine versteckte Abweichung von über 50 Millivolt vorliegt. Das bedeutet, dass hier ein Defekt droht, der schnellstmöglich behoben werden sollte.
Bei einem von 200 Fahrzeugen kann es laut Untersuchung zudem gefährlich werden. Rund 0,5 Prozent der untersuchten Fahrzeuge weisen eine schwere Spannungsabweichung von mehr als 100 Millivolt auf. Das fällt im Fahrbetrieb häufig nicht auf, da keine Warnlampe aufleuchtet oder kein Fehler sichtbar ist. Trotzdem steigt das Risiko von Defekten deutlich an. Oliver Phillpott von Generational sagt zu diesem Kernproblem:
Die Berichterstattung über den Gesundheitszustand ist für gebrauchte Elektrofahrzeuge unerlässlich, aber sie erzählt nicht die ganze Geschichte des Batteriezustands. Sie misst die Kapazität, nicht zwangsläufig, ob die Zellen im Inneren des Pakets korrekt funktionieren.
Bleibt eine solche Abweichung auch nach einem gezielten Angleichungsversuch (Rebalancing) bestehen, kann es zu Problemen kommen. Denn dann können die unentdeckten Zellfehler schnell zu schrumpfenden Reichweiten, ungenauen Anzeigen im Display und gestörten Ladevorgängen führen. Da die Batterie über 40 Prozent der gesamten Anschaffungskosten eines Elektroautos ausmacht, droht Käufern sowie Händlern im Ernstfall ein nicht unerheblicher Schaden.
Doch die Erkenntnisse bieten auch eine Chance. Denn eine detaillierte Zell-Diagnostik könnte echte Verlässlichkeit schaffen und vor Fehlinvestitionen schützen. Durch die frühzeitige Erkennung ist etwa ein geführtes Ausgleichen der Zellspannung im Ruhezustand möglich. Das könnte einen teuren Modultausch vermeiden. Verifizierte Zustandsdaten werden so wichtiger denn je.
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Ein deutsches Forscherteam hat ein neues Zellkonzept für Akkus ohne PFAS präsentiert. Durch vierfach dickere Elektroden stieg die Kapazität um bis zu 15 Prozent, während man komplett auf giftige Ewigkeits-Chemikalien verzichten konnte. Das spart Produktionskosten, verringert den Energiebedarf im laufenden Betrieb und eröffnet neue Chancen für den Mittelstand. Doch kann sich dieTechnologie auch in der Praxis durchsetzen?
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat zusammen mit Partnern ein neues Zellkonzept für Energiespeicher entwickelt. Dahinter steckt die Idee, die eigentliche Speicherschicht zu vervierfachen, anstatt mehrere dünne Schichten aufeinanderzustapeln. Das soll überflüssiges Gewicht einsparen und zusätzlichen Platz für weiteres Speichermaterial im Gehäuse freigeben.
In bisherigen Ansätzen bremsten sogenannte Stromableiter das mögliche Potenzial der Akkus. Diese verbauen Hersteller normalerweise im Wechsel mit der Elektrodenbeschichtung. Durch das neue System steigt die Dicke der Elektrodenbeschichtung von bisher 100 bis 200 Mikrometern auf bis zu 800 Mikrometer. Ein Großteil der Stromableiter fällt dadurch weg. Im Endergebnis soll die Kapazität um etwa zehn bis 15 Prozent bei gleichbleibendem Gesamtgewicht steigen.
Der Ansatz punktet nicht nur beim Gewicht, sondern auch bei der Chemie. Bei der Herstellung verzichtete das Team komplett auf PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen). Diese sind auch als Ewigkeits-Chemikalien bekannt. Die Forscher kamen zudem ohne giftige Lösungsmittel aus. Das Konzept funktioniert bei der klassischen Lithium-Ionen-Technologie ebenso wie bei Zink-Ionen- oder Natrium-Ionen-Akkus. Beim Projekt VORAN läuft die Forschung an Natrium-Speichern noch bis Juni 2027.
Die neue Vorgehensweise birgt einige Kostenersparnisse. Da die aufwendige Nassbeschichtung entfällt, können die Fertigungsmaschinen einfacher aufgebaut werden. Das reduziert nicht nur die Investitionskosten beim Anlagenbau, sondern auch den Energiebedarf im laufenden Betrieb.
Dadurch könnte eine Chance für den Mittelstand entstehen. Die niedrigeren Hürden sollen den Aufbau einer eigenen Zellfertigung in Deutschland finanziell machbar gestalten. Für Industriepartner wie Hechinger, bei denen die E-Mobilität bereits über 30 Prozent des Umsatzes ausmacht, eröffnet dies neue Perspektiven.
Für die Zukunft könnte das bedeuten, dass sich die Akkus als stationäre Großspeicher eignen könnten, um Stromschwankungen von Wind- und Solaranlagen in den Morgen- und Abendstunden abzufangen. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie dem Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg.
Doch noch ist der Erfolg nicht garantiert. Ob sich die Fertigung im großen Maßstab wirtschaftlich rechnet und dauerhaft verlässlich bleibt, müssen erst die nächsten Skalierungsschritte zeigen. Zudem liegt es an der Bundesrepublik, schnell eigene Produktionskapazitäten aufzubauen. Denn ansonsten droht eine weitere Abhängigkeit von ausländischen Anbietern.
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Der Beitrag Neue Bauweise macht E-Auto-Batterien nachhaltiger und reparierbar erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Forscher haben neue Design-Richtlinien für E-Auto-Batterien entwickelt, die zur Verbesserung der Umweltbilanz beitragen könnten. Denn die neuen Konstruktionsprinzipien machen Reparaturen einfacher und können so die Nachhaltigkeit entlang des gesamten Lebenszyklus verbessern.
Die Elektromobilität stellt einen wichtigen Baustein für eine klimafreundliche Ausrichtung des Verkehrssektors dar. In den vergangenen Jahren hat die Zahl der Elektroautos in Deutschland kontinuierlich zugenommen. Waren im Jahr 2021 noch rund 300.000 E-Fahrzeuge in Deutschland zugelassen, stieg die Zahl bis zum 1. April 2026 auf rund 2,1 Millionen.
Mit der Zunahme von E-Autos im Straßenverkehr rücken aber auch die E-Auto-Batterien als zentrale Komponente immer stärker in den Fokus. Denn ihre Herstellung ist besonders rohstoff- und energieintensiv. Beschädigte Akkupacks lassen sich zudem oft nur mit großem Aufwand reparieren. Auch einzelne defekte Zellen führen so oft zum Austausch größerer Module.
Genau dieser Problematik haben sich Forscher unter der Leitung der TU Graz angenommen. Die Wissenschaftler haben neue Design-Richtlinien für E-Auto-Batterien konzipiert. Durch diese lassen sich Batteriepacks leichter zerlegen und können so auch gezielt repariert werden. Zusätzlich können einzelne Komponenten besser weiterverwendet werden.
Die Forscher erhoffen sich dadurch eine längere Lebensdauer für E-Auto-Batterien. Aber auch Ressourcen sollen so geschont werden, was insgesamt die Umweltbilanz der Elektromobilität deutlich verbessern könnte.
Die Konstruktion von modernen Batterien für Elektrofahrzeuge erfordert die Erfüllung zahlreicher Anforderungen gleichzeitig. Neben hoher Leistung und Reichweite spielen auch eine wirksame Kühlung sowie der Schutz der Batterie bei Belastungen oder Unfällen eine zentrale Rolle.
Diese Faktoren beeinflussen sich gegenseitig und müssen bei der Bauweise beachtet werden. Allerdings gibt es bislang kaum einheitliche Konstruktionsprinzipien für Traktionsbatterien. Hersteller setzen bisher auf unterschiedliche Zellformate, Modulgrößen und Gehäusekonzepte.
Das erschwert nicht nur Reparaturen und den Austausch einzelner Komponenten. Auch für Rettungskräfte kann dies bei einem Unfall den sicheren Umgang mit beschädigten oder brennenden Batterien deutlich erschweren.
„Ohne einheitliche Design-Standards stehen Einsatzkräfte im Ernstfall oft vor großen Herausforderungen, weil Aufbau und Verhalten von Batteriesystemen schwer einschätzbar sind“, erklärt Projektleiter Markus Fasching vom Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz. „Gleichzeitig verlieren wir wertvolle Ressourcen, wenn Batterien nicht repariert oder vollständig recycelt werden können.“
Die nun entwickelten einheitlichen Design-Richtlinien der Forscher könnten hier Abhilfe schaffen. „Unsere Arbeit zeigt, dass sich Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Kreislauffähigkeit durch ein durchdachtes Design gemeinsam verbessern lassen“, so Fasching weiter.
Batteriesysteme aus E-Autos lassen sich bisher nur schwer reparieren oder recyceln. Denn viele Hersteller verkleben ihre Gehäuse mit Wärmeleitpasten zur Temperaturregulierung. Das ist zwar für die Produktion vorteilhaft, bei einem Defekt muss dann jedoch meist das gesamte Batteriepaket ausgetauscht werden.
Das Forschungsteam unter der Leitung der TU Graz hat diese Bauweise als Basis-Design für seine Untersuchungen angenommen. Zusätzlich wurden zwei alternative Bauweisen untersucht: ein flüssigkeitsgekühltes Design sowie eines mit austauschbaren Gehäusedeckeln, bei denen Wärmeleitpads die Hitze abführen.
Zusätzlich konnten die Forscher neue Diagnosemethoden auf Basis der elektrochemischen Impedanzspektroskopie entwickeln. Diese ermöglichen es, interne Schäden wie Mikro-Kurzschlüsse zuverlässig zu erkennen, die ansonsten zeitverzögert zu kritischen Ereignissen wie Batteriebränden führen könnten.
Durch die einfache Zerlegbarkeit einer E-Auto-Batterie kann das Recycling von Materialien gefördert werden. Demnach seien reparaturfreundliche Designs bereits lohnend, wenn acht Prozent der Zellen – beispielsweise nach einem Unfall – weiterverwendet werden können.
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Der Beitrag Altes Kraftwerk wird zur Mega-Batterie: Hier entsteht Europas Strom-Powerbank erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
In Sachsen entsteht einer der größten Batteriespeicher Europas. Auf einem alten Kraftwerksgelände entsteht eine Anlage mit 1,6 Gigawattstunden Kapazität. Ziel ist es, Schwankungen von Wind- und Solarstrom gezielt abzufangen. Doch der Plan steht und fällt mit der Netzanbindung der GigaBattery Boxberg.
Ein altes Kraftwerksareal in Sachsen soll bald zum Herzstück der modernen Netzinfrastruktur werden. Auf sechs Hektar sanierter Fläche am Standort Boxberg beginnt derzeit der Bau einer riesigen Batterieanlage. Das Unternehmen LEAG Clean Power investiert dort in ein Großprojekt, das überschüssige Energie aus Wind und Sonne speichern soll.
Die Zahlen offenbaren den Maßstab des Projekts. Mit 400 Megawatt Anschlussleistung und einer Speicherkapazität von 1.600 Megawattstunden entsteht in der Region eine Art Powerbank, die in dunklen und windstillen Momenten einspringen soll. Das reicht rechnerisch aus, um rund 640.000 Haushalte oder die komplette Metropolregion Dresden für vier Stunden mit Strom zu versorgen.
Technisch setzt das Projekt auf Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP). Dabei handelt es sich um eine Technologie, die ohne teures Kobalt auskommt. Gleichzeitig ist sie langlebig und bietet eine hohe thermische Stabilität. Das System stammt von HyperStrong, das die schlüsselfertigen Speichereinheiten liefert.
Doch die beste Batterie bringt wenig ohne die passende Anbindung an das Hochspannungsnetz. Deshalb baut Siemens Energy derzeit in seinem Werk in Berlin eine gasisolierte 380-Kilovolt-Schaltanlage. So soll sich Energie problemlos in das Übertragungsnetz von 50Hertz einspeisen lassen.
Die Projektteilnehmer hoffen, dass die Anlage Erzeugungsspitzen im Netz abfangen kann. Scheint die Sonne intensiv oder weht starker Wind, handhabt der Großspeicher die Last. Fällt das Angebot ab, gibt er die Energie kontrolliert wieder ab.
Für den zweitgrößten Stromproduzenten Deutschlands ist die GigaBattery Boxberg ein Baustein der eigenen Gigawatt-Factory. LEAG Clean Power baut die von der Kohle geprägte Region schrittweise in einen Standort für erneuerbare Energien um. Dafür nutzt das Unternehmen die bereits vorhandene Infrastruktur der alten Industrie. Thomas Brandenburg, Geschäftsführer der LEAG Clean Power GmbH, dazu:
Die Energieversorgung der Zukunft braucht leistungsfähige Speicher. Mit der LEAG Clean Power schaffen wir in Boxberg einen weiteren wichtigen Baustein für die Integration Erneuerbarer Energien und die Versorgungssicherheit in Deutschland.
Aber es gibt auch Herausforderungen. Ein kritischer Meilenstein bleibt die pünktliche Fertigstellung der Netzinfrastruktur. Sollte sich der Ausbau der Schaltanlage verzögern, drohen auch Verzögerungen beim Großspeicher. Nur wenn der Ausbau von Netzen und Speichern parallel gelingt, kann ein nachhaltiger Umbau der Stromversorgung erfolgen.
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Wer seine Elektroauto-Batterie schnell laden will, riskiert bisher Defekte aufgrund von Ablagerungen. Forscher haben nun aber ein neues Material vorgestellt, das Akkus schonen und langfristig stabil halten soll.
Die Elektromobilität könnte zeitnah weiterhin große Fortschritte machen. Denn ein Forscherteam der südkoreanischen Universität SEOULTECH hat unter der Leitung von Professor Dongwook Han einen neuen Ansatz entwickelt, um Batterien noch schneller aufzuladen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin Advanced Functional Materials veröffentlicht.
Die Arbeit adressiert ein großes Problem aktueller Lithium-Ionen-Akkus. Denn werden diese schnell geladen, nutzt das die Batterie schneller ab und es kann zu gefährlichen Ablagerungen sowie zur Überhitzung kommen. Dem wollen die Forscher durch ein neues, stabileres Material für die Anode auf Basis von Lithium-Titan-Phosphat zuvorkommen.
Durch die gezielte Veränderung der chemischen Verbindungen (mehr Phosphor, weniger Titan) bilden sich laut den Angaben verschiedene Zonen. Diese würden wie eine Art Express-Eingangstor wirken, sodass die Lithium-Ionen beim Laden viel schneller mit weniger Widerstand durchdringen können. Durch diesen neuartigen Ansatz eröffnen sich laut Professor Dongwook Han viele Möglichkeiten:
Unser Ansatz stellt ein neues Paradigma für die Entwicklung schnellladbarer Batterien dar und ist auf eine breite Palette zukünftiger Energiespeichersysteme anwendbar, einschließlich Feststoffbatterien.
Innerhalb des entstandenen Gerüsts sorgen bestimmte Bindungen (P-O-P-Bindungen) von Natur aus für strukturelle Flexibilität. Diese wirkt wie ein Stoßdämpfer und verhindert, dass die Batterie beim schnellen Ausdehnen während der Ladung Schaden nimmt. Beim extremen Schnellladen (10C-Rate) behielt der Akku noch 86 Prozent der ursprünglichen Speicherkapazität.
Laut den Forschern soll selbst nach 250 regulären Lade- und Entladevorgängen kein großer Defekt aufgetreten sein. Damit sei die Batterie ideal für den Einsatz in Elektrofahrzeugen oder aber auch für Stromnetze auf Basis erneuerbarer Energien geeignet. Außerdem soll sich der Ansatz auch auf künftige Batterien (wie etwa Feststoffbatterien) übertragen lassen.
Das Team entwickelt also einen Weg, um dem relativ hohen Verschleiß heutiger Systeme zu begegnen. Denn in der Breite eingesetzte Ansätze zeigen beim Schnellladen häufig eine chemische Instabilität. Im Resultat lagert sich Lithium ab und die Batterie kann leichter entflammen. Sollte die neue Technologie halten, was sie verspricht, könnte sie einen großen Mehrwert für fast jeden Batterie-Nutzer bringen.
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Der Beitrag Neue E-Auto-Batterie soll 15.000 Ladezyklen standhalten erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Der japanische Technologiekonzern Toshiba hat mit Partnern kürzlich eine neue E-Autobatterie vorgestellt. Dank NTO-Anode bietet der Akku schnelle Ladezeiten und soll ohne Ablagerungen von metallischem Lithium bis zu 15.000 Zyklen standhalten.
Im derzeitigen Wandel zur E-Mobilität bleibt eine Sache essenziell: die Batterie. Neben der Kapazität und der Reichweite spielt auch die Haltbarkeit eine Rolle. Die Toshiba Corporation stellte kürzlich in Kooperation mit CBMM und der Sojitz Corporation eine neue Technologie vor, die genau an dieser Stelle ansetzt. Denn das neue Batteriemodell soll problemlos 15.000 Lade- und Entladezyklen standhalten.
Die Batteriezelle trägt den Namen SCiB Nb und nutzt die Lithium-Ionen-Technologie mit einer Niob-Titan-Oxid-Anode. Damit ist sie die erste Batterie mit einer solchen Anode. Die Nennkapazität liegt bei 50 Amperestunden und die Nennspannung bei 2,3 Volt. Über die 5C-Ladung (also das schnelle Laden) erreicht der Akku bereits innerhalb von 10 Minuten 80 Prozent seiner Ladung.
Der Vorteil der NTO-Anode ist, dass diese die Ablagerung von metallischem Lithium verhindern soll. Laut den Angaben bleibt diese Eigenschaft über wiederholte Schnellladezyklen erhalten und verhindert auf diesem Weg Kurzschlüsse in der Batterie. Die volumenbezogene Energiedichte liegt dabei bei 350 Wattstunden pro Liter und ist damit mit kohlenstoffbasierten Lithium-Eisenphosphat-Akkus vergleichbar.
Um die Technologie weltweit zu skalieren, tat sich Toshiba mit CBMM (dem weltgrößten Produzenten von Niob) und Sojitz (der exklusive Vertriebspartner von CBMM in Japan) zusammengetan. Die erste Praxisdemonstration gelang laut den Angaben mit einem E-Bus-Prototyp auf dem Werksgelände von CBMM in Araxá (Brasilien) und verlief erfolgreich. Das ist auch die primäre Zielgruppe der Technologie: gewerbliche Elektrofahrzeuge mit hohen Betriebszeiten (etwa Lkw oder Busse).
Durch den verringerten Akkuverschleiß versprechen sich die Firmen niedrigere Gesamtkosten. Das kommt unter anderem dadurch zustande, dass die Batterien seltener gewechselt werden müssen. Außerdem ermöglicht das schnelle Zwischenladen an festgelegten Haltepunkten eine Reduzierung der Anzahl installierter Batterien. Im Endeffekt soll auch die Umwelt profitieren, da so ein Umstieg der Branche auf die E-Mobilität vorangetrieben werden soll.
Langfristig muss sich aber noch zeigen, ob sich die hohe Zyklenfestigkeit auch im täglichen Dauereinsatz bestätigt. Zudem befindet sich der Akku nach wie vor in einer sogenannten Musterlieferphase. In dieser stehen die Batterien nur ausgewählten Kunden zur Verfügung. Es wird also noch etwas dauern, bis wir wirklich belastbare Daten vorliegen haben.
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Der Beitrag Neue Zink-Ionen-Batterie macht Störenfriede zu Energie-Boostern erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Eine neue Zink-Ionen-Batterie macht sich Protonen zunutze, die bisher als Störenfriede galten, um mehr Energie speichern zu können. Die Technologie könnte eine wertvolle Ergänzung für die Stromnetze der Zukunft sein.
Aufgrund der Anforderungen moderner Energiesysteme werden klassische Lithium-Ionen-Batteriespeicher kontinuierlich weiterentwickelt. Inzwischen gibt es viele Alternativen zu dem doch vergleichsweise seltenen und umweltschädlichen Lithium. Eine neue Idee stellte kürzlich Sarah S. Park mit ihrem Team am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) vor.
Herausgekommen ist eine wasserbasierte Zink-Ionen-Batterie, die eine vergleichsweise hohe Speicherkapazität von 368,7 Milliamperestunden pro Gramm aufweisen soll. Diese ist mit bei Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Graphitanoden (372 Milliamperestunden pro Gramm) vergleichbar.
Die verfügbare Kapazität soll zu 70 Prozent aus der Speicherung von Zinkionen stammen. Die übrigen 30 Prozent ergeben sich aus der Speicherung von Protonen (H+). Das Material soll zudem die Nutzung von klassischen Schnelllademethoden zulassen. Nach 500 Lade- und Entladezyklen gab die Batterie den Angaben zufolge immer noch eine stabile Leistung ab. Sarah S. Park vom KAIST dazu:
Diese Studie zeigt, dass Protonen, die zuvor als ‚Störenfriede‘ galten, welche die Batterieleistung verschlechtern könnten, stattdessen genutzt werden können, um mehr Energie zu speichern. Wir erwarten, dass die Anwendung dieses Prinzips auf verschiedene Elektrodenmaterialien zur Entwicklung von Batterien führen wird, die schnell größere Mengen an Energie speichern können.
Die Forscher teilten zudem mit, dass die Zink-Ionen-Batterie fast nicht brennbar sei und eine hohe Sicherheit biete. Durch die Verwendung von günstigeren Rohstoffen würden die Kosten im Vergleich zur klassischen Lithium-Ionen-Batterie sinken.
Durch die Technologie könnten künftig sichere und umweltfreundliche Energiespeichersystem entstehen, die etwa das Stromnetz in leistungsarmen Stunden entlasten. Außerdem sehen die Forscher das Potenzial, dass die Steuerung der Ionenspeicher-Sequenz sich möglicherweise auf andere Elektrodenmaterialien übertragen lässt.
Trotzdem ist der aktuelle Stand bisher nicht perfekt. So muss die Reaktion mit den Protonen präzise über die Spannung gesteuert werden, da ein zu frühes Reagieren zu Nebenprodukten führen kann. Denn: Diese können die Leistung der Batterie einschränken.
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Der Beitrag Riesige Eisen-Luft-Batterie soll 35.000 Haushalte tagelang mit Energie versorgen erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Das niederländische Unternehmen Ore Energy hat einen Energiespeicher auf Basis von Eisen-Luft-Batterien gebaut. Mit einer Kapazität von einer Gigawattstunde soll die Anlage mehr Stabilität ins europäische Stromnetz bringen. Sie könnte Zehntausende Haushalte tagelang mit Energie versorgen.
Die Zukunft gehört den erneuerbaren Energien. Doch es bleiben große Herausforderungen, wenn es darum geht, Energie für einen späteren Zeitpunkt zu speichern. Das Unternehmen Ore Energy aus Amsterdam stellte daher kürzlich mit dem Energieanbieter Budget Thuis einen neuen Energiespeicher vor. Dieser soll genügend Energie für Tausende Kunden speichern können.
Konkret geht es um eine Abnahmevereinbarung für eine Eisen-Luft-Batterie mit einer Kapazität von einer Gigawattstunde. Das Projekt ist in mehrere Phasen eingeteilt und soll bis 2028 bereits 400 Megawattstunden zur Verfügung stellen. Laut Angaben können die containerartigen Batterien Energie flexibel zwischen 24 und 100 Stunden speichern.
Ein netzgekoppelter Pilotversuch in Frankreich soll die Entladung über vier Tage unter realen Bedingungen bereits zwischen August und November 2025 bewiesen haben. Damit ist die Technologie scheinbar bereit für den Endkunden in den Niederlanden. Budget Thuis könnte damit als Versorger über eine Million Kunden erreichen. Aytaç Yilmaz, Co-Gründer und CEO of Ore Energy, dazu:
Wir haben gezeigt, dass unsere Eisen-Luft-Technologie im europäischen Energieversorgungssektor funktioniert, und dieser Einsatz ist der nächste Schritt auf dem Weg zur Kommerzialisierung. (…) Wir sind davon überzeugt, dass die Eisen-Luft-Technologie für die Windenergie ebenso wichtig werden wird wie die Lithium-Ionen-Technologie für die Solarenergie.
Das Projekt bildet den bislang größten Abnahmevertrag für Eisen-Luft-Energiespeicher auf dem europäischen Festland. Die Technologie birgt den Vorteil, dass sie nur auf Eisen, Wasser und Luft angewiesen ist. Seltene Bestandteile wie etwa Lithium oder Kobalt sind nicht nötig. Damit begegnet sie optimal dem Zuverlässigkeitsproblem europäischer Stromnetze. Denn weiterhin ist nicht ganz klar, welcher Weg sich zur Speicherung von Wind- oder Solarenergie am besten eignet.
In der Veröffentlichung sprechen die Projektpartner davon, dass sich die Preise für Verbraucher stabilisieren sollen. Denn durch den Ansatz reduziere sich die Abhängigkeit von volatilen Großhandelsstrom- und Gaspreisen. Außerdem setzt der Speicher auf eine ausschließlich europäische Lieferkette.
Obwohl Energie ein wichtiges Gut ist, findet nach wie vor Stromverschwendung im europäischen Netz statt. Schließlich regeln Betreiber heutzutage die Produktion von Ökostrom ab, da ausreichend Speicherkapazitäten fehlen. Die Eisen-Luft-Batterie könnte somit eine nachhaltige Option bieten, die durch ihre Bauart zeitgleich nicht brennbar ist.
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Der Beitrag Podcast: ChatGPT schwatzt Nutzern in Deutschland jetzt Werbung auf erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
BREAK/THE WEEK ist dein wöchentlicher Tech-Talk von BASIC thinking, der dich hinter die Kulissen der Tech-Welt nimmt. In dieser Ausgabe diskutieren wir über ChatGPT mit Werbung in Deutschland, Metas Zugeständnisse in Mammutprozess und den größten Batteriespeicher Deutschlands.
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Der Beitrag Deutschlands größter Batteriespeicher geht ans Netz – für 250.000 Haushalte erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Ein neuer Batteriespeicherverbund soll ab sofort für mehr Netzstabilität sorgen. Der Versorger Münch Energie will bis zu 250.000 Haushalte auch dann mit Ökostrom beliefern, wenn die Sonne mal nicht scheint oder Windstille herrscht.
Um die zur Verfügung stehende Wind- und Solarenergie so effektiv wie möglich zu nutzen, benötigt es innovative und leistungsfähige Batteriespeicher. Denn während zur Mittagszeit zu viel Energie aus der Sonne kommt, geht das Netz nach Sonnenuntergang schnell in die Unterversorgung. Bei Windstille zeichnet sich ein ähnliches Phänomen ab.
Damit wir auch dann nachhaltigen Strom nutzen können, eröffnete Münch Energie kürzlich den größten Batteriespeicherverbund Deutschlands. Das System steht in Leuna/Krumpa (Sachsen-Anhalt) und verspricht eine Leistung von 250 Megawatt.
Das reicht aus, um etwa 250.000 Haushalte fortlaufend mit Energie zu versorgen. Die Speicherkapazität soll derzeit bei 500 Megawattstunden liegen, mit einem geplanten Ausbau auf 800 Megawattstunden bis Ende 2026.
Der Bau der Anlage dauerte laut Projektangaben ungefähr sechs Monate und kam ohne staatliche Förderung aus. Der größte Batteriespeicher Deutschlands besteht aus fünf Teilanlagen, die über zugehörige Umspannwerke miteinander verbunden sind. Somit kann ab sofort überschüssige Wind- und Solarenergie aus dem privaten und öffentlichen Netz aufgenommen und gespeichert werden.
Mit solchen Bauprojekten möchten Versorger künftig die Abhängigkeit von Stromimporten aus Drittstaaten reduzieren. Denn steht einmal nicht genügend Elektrizität zur Verfügung, muss diese zum Marktpreis aus dem Ausland bezogen werden. Und gerade nachts fällt nicht nur das Angebot in Deutschland knapper aus.
Unternehmen wie Münch Energie verschaffen sich also deutlich mehr Flexibilität, um Erzeugungsspitzen auszugleichen und zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Das könnte auch weitere Vorteile schaffen, wie etwa die Schaffung von Arbeitsplätzen in der Branche. Außerdem bleibt Deutschland langfristig autark beim Energiemanagement.
Mario Münch, Gründer und Inhaber der Münch Gruppe dazu:
Über die Zukunft einer Region entscheidet heute ihre Energieinfrastruktur. Wo Strom günstig, sicher und grün ist, dorthin gehen die Investitionen. […] Wir bringen Erzeugung, Netze und Speicher mit, die Region bringt ihre Flächen, ihre Menschen und ihren Willen ein.
Damit könnte die deutsche Energieversorgung einen wichtigen und richtigen Schritt in eine nachhaltige Zukunft gehen.
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Der Beitrag Wie Europas größter Batteriespeicher die Stromnetze stabilisieren soll erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Mit Coalburn 1 geht in Schottland das größte Batteriespeichersystem Europas ans Netz. Die Anlage soll die Resilienz der Stromnetze erhöhen und Kosten für die Verbraucher senken.
Für den Ausbau der erneuerbaren Energien ist es wichtig, dass Strom flexibel gespeichert werden kann. Das unterstützt die Integration der Erneuerbaren in das Stromnetz. Einen weiteren Schritt in diese Richtung geht jetzt Schottland. Dort nahm das größte Batteriespeichersystem in Europa den Betrieb auf.
Die korkende Daten über die kommerzielle Inbetriebnahme des Projekts Coalburn 1 gehen aus einer Pressemitteilung der Investmentgesellschaft Copenhagen Infrastructure Partners (CIP) hervor. Coalburn 1 steht in South Lanarkshire und soll eine Leistung von 500 Megawatt haben. Damit soll eine Speicherdauer von zwei Stunden erreicht werden.
Als Technologie kommt die klassische Lithium-Ionen-Batterie zum Einsatz. Zusammen mit den Anlagen Coalburn 2 und Devilla will CIP sogar bis zu drei Gigawattstunden Speicherkapazität und 1,5 Gigawatt Leistung zur Verfügung stellen. Die Technologie soll primär die Flexibilität und die Resilienz des britischen Elektrizitätssystems stärken. Nischal Agarwal, Partner bei CIP, dazu:
Als Europas größtes betriebsbereites Batteriespeichersystem wird Coalburn 1 die Flexibilität und Resilienz des britischen Stromsystems verbessern, die Integration von mehr erneuerbarer Energie unterstützen und dazu beitragen, die Kosten für Verbraucher zu senken.
Stehen also Überkapazitäten aus Ökostrom zur Verfügung, können die Energiespeicher diese auffangen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder flexibel ins Netz einspeisen. Im Endeffekt könnte das für britische Verbraucher einen geringeren Beitrag auf ihrer Stromrechnung bedeuten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Energiespeicher wie Coalburn 1 die Netz- und Versorgungssicherheit in Großbritannien steigern können. CIP sieht in der Technologie eine Schlüsselinfrastruktur für die globale Energiewende.
Trotzdem bleibt offen, inwieweit diese Speicher auf Lithium-Ionen-Technologie basieren werden. Zwar nennt CIP keinerlei Risiken oder Gefahren, trotzdem bleibt die große Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen und die Brennbarkeit ein Thema. Andere Technologien könnten daher mittelfristig vielleicht die Führung übernehmen.
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Der Beitrag Rotierende Masse im Vakuum: Der größte Schwungrad-Energiepeicher der Welt erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Die Energiewende benötigt neuartige und langlebige Lösungen zur Speicherung von nachhaltig generiertem Strom. Das Technologieunternehmen Qnetic setzt auf mechanische Kraft im Vakuum anstatt auf chemische Reaktionen. Mit einem neuen Schwungrad-Energiespeicher in Shanghai startet die Erprobung einer Alternative zu klassischen Akkus.
Das US-amerikanische Unternehmen Qnetic hat kürzlich eine Pressemitteilung zur Kommerzialisierung mechanischer Energiespeicher veröffentlicht. Um sogenannte Schwungrad-Energiespeicher unter realen Bedingungen zu testen, investiert die Firma über eine Million US-Dollar in ihr Technologiezentrum in Shanghai. Dort entsteht Unternehmensangaben zufolge die weltweit größte Testanlage für Schwungrad-Energiespeicher.
Ziel des Vorhabens ist die Prüfung von Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems. Herzstück der Anlage ist der sogenannte Pulsar Alpha Prototyp. Dieser Speicher verspricht eine Speicherkapazität von 200 Kilowattstunden und soll eine elektrische Leistung von 125 Kilowatt bei einer dreiphasigen Wechselspannung von 480 Volt liefern.
Die Technik funktioniert im Prinzip wie ein extrem schwerer Kreisel. In einem Vakuumgehäuse dreht sich ein Rotor mit relativ hoher Geschwindigkeit und speichert kinetische Energie. Benötigt das Netz Strom, treibt die Bewegung des Rotors einen Generator an. Dieser soll die Energie dann in das Stromnetz einspeisen.
Im Vergleich zu herkömmlichen elektrochemischen Akkus versprechen Schwungrad-Energiespeicher einige physikalische Vorteile. Da keine chemischen Umwandlungen stattfinden, kann ein solches System etwa über Jahrzehnte hinweg mit nur minimalem Kapazitätsverlust arbeiten.
Zudem sollen weder Brandrisiken noch eine Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen bestehen. Die Systeme sind laut Qnetic für einen jahrzehntelangen Betrieb ausgelegt und würden unbegrenzte Ladezyklen ohne nennenswerte Verschleißerscheinungen überstehen.
Vor allem Rechenzentren, Mikronetze und Industrieanlagen könnten von der schnellen Reaktionszeit und der stabilen Stromverfügbarkeit profitieren. Außerdem sollen sich die Anlagen für die zeitliche Verschiebung erneuerbarer Energien sowie zur allgemeinen Netzstabilisierung eignen.
Trotz der vielversprechenden Aussichten stehen die Entwickler vor technischen und finanziellen Herausforderungen. Denn aufgrund der gewaltigen kinetischen Energie, die in einem rotierenden System mit 200 Kilowattstunden steckt, sind extrem hohe Anforderungen an die Sicherheits- und Schutzhüllen nötig.
Ein spezialisiertes Partnerunternehmen wies zudem darauf hin, dass die Eindämmung im Falle eines Schadens einen hohen Aufwand erfordert. Außerdem befindet sich das System noch in der Validierungsphase. Heißt: Finale Testergebnisse unter Praxisbedingungen stehen bislang noch aus.
Bei der Finanzierung beschreitet das Unternehmen einen Weg, der gewisse Risiken birgt. Das Management nutzt eine Crowdfunding-Kampagne über die Plattform DealMaker, um Kleinanleger einzubinden. Qnetic-Chef Michael Pratt betonte die Tragweite der aktuellen Entwicklungen:
Der Bau der weltweit größten Schwungrad-Testzelle und die gleichzeitige Validierung unseres ersten Pulsar-Systems zeigen sowohl die Reife unserer Technologie als auch unser Vertrauen in ihr kommerzielles Potenzial. Wir schaffen die Infrastruktur, die erforderlich ist, um die Leistung im großen Maßstab unter Beweis zu stellen und die Einführung bei unseren Kunden zu beschleunigen.
Ob die Technologie den weltweiten Batteriemarkt nachhaltig revolutionieren kann, werden die kommenden Testreihen in Shanghai zeigen.
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Der Beitrag Dieses tragbare Ladegerät macht dein E-Auto unterwegs zur Batterie erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Bidirektionales Laden könnte Elektroautos künftig zu mobilen Stromspeichern umfunktionieren. Denn mit der entsprechenden Technologie könnten sie Energie nicht nur aufnehmen, sondern bei Bedarf auch wieder ins Haus oder Stromnetz abgeben. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik hat nun ein kompaktes DC-Ladegerät vorgestellt, das bidirektionales Laden für 800-V-Elektrofahrzeuge ermöglichen soll.
In Deutschland sind derzeit mehr als zwei Millionen Elektroautos zugelassen, im Jahr 2030 könnte die Zahl Prognosen zufolge erstmals die Marke von zehn Millionen überschreiten. Mit dem wachsenden Bestand steigen jedoch gleichzeitig auch die Anforderungen an Ladeinfrastruktur sowie Stromnetze, aber auch eine möglichst effiziente Nutzung der Batterien.
Eine wichtige Rolle könnte dabei das bidirektionale Laden spielen. Dabei nehmen Elektroautos nicht nur Energie auf, sondern können diese später bei Bedarf auch wieder an Gebäude oder das Stromnetz abgeben.
An einer technischen Lösung dafür arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF. Die Forscher haben eine kompakte Leistungselektronik entwickelt, die bidirektionales einphasiges DC-Laden effizienter und für einen breiteren Einsatz nutzbar machen soll.
Das Fraunhofer IAF hat zusammen mit dem Projektpartner Ambibox einen Demonstrator für ein bidirektionales 800-Volt-Ladegerät entwickelt. Das Gerät wurde auf der PCIM Expo & Conference 2026 in Nürnberg vorgestellt und soll das Laden von E-Autos effizienter, leistungsfähiger und günstiger machen.
Die Technologie ist im Rahmen des Projekts GaN4EmoBiL – kurz für „GaN-Leistungshalbleiter für Elektromobilität und Systemintegration durch bidirektionales Laden“ – entstanden. Das leistungselektronische Modul basiert auf Galliumnitrid und bildet ein bidirektionales Gleichstrom-Ladesystem.
Der vorgestellte Demonstrator kann mit Batteriespannungen von 150 V bis zu maximal 920 V arbeiten und liefert bis zu 3 kW Leistung. Damit werde eine „Lücke im Spannungsfeld zwischen Kosten, Flexibilität, Effizienz und Kompaktheit für bidirektionales Laden“ geschlossen, erklärt Jun.-Prof. Dr. Stefan Mönch, Koordinator des Projekts GaN4EmoBiL.
Sogenannte On-Board-Charger sind aktuell in Elektroautos fest verbaut. Sie wandeln den Wechselstrom aus der Steckdose oder einer öffentlichen Ladestation in den Gleichstrom um, den die Batterie speichern kann.
Die Geräte ermöglichen zwar Ladeleistungen von elf oder 22 Kilowatt für schnelle Ladevorgänge, benötigen allerdings durch ihre Größe und ihr Gewicht viel Platz im Fahrzeug. Durch ihre technische Komplexität verursachen sie zusätzlich hohe Kosten.
Die Forscher des Fraunhofer IAF sehen in ihrem Off-Board-Charger eine deutlich günstigere und flexiblere Alternative. Trotz geringerer Ladegeschwindigkeit im Vergleich zu On-Board-Systemen biete er zahlreiche Vorteile.
Das mobile Gerät ist wesentlich kompakter und leichter und kann zusätzlich durch seinen CCS-Stecker (Combined Charging System) und Schutzkontaktstecker (Schuko) vielseitig genutzt werden. Mit einem Gesamtvolumen von 8,3 Litern und einem Gesamtgewicht von 5,7 Kilogramm ist er vergleichsweise klein und leicht.
Zusätzlich kann der Demonstrator für bidirektionales Laden genutzt werden. Somit könne das E-Auto nicht nur als Transportmittel, sondern auch als Energiespeicher fungieren. So nimmt das Fahrzeug bei einem Stromüberschuss im Netz Energie auf und gibt sie bei hoher Nachfrage wieder ab.
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Der Beitrag Alte Öllöcher als Akku: Bohrloch-Batterie soll Energie speichern erschien zuerst beim Online-Magazin BASIC thinking. Über unseren Newsletter UPDATE startest du jeden Morgen bestens informiert in den Tag.
Stromspitzen bei den erneuerbaren Energien stellen die Stromnetze vor Herausforderungen. Ein neuer Ansatz nutzt nun stillgelegte Öl- und Gasbohrlöcher als thermische Großspeicher für überschüssigen Strom aus Photovoltaikanlagen. Das Verfahren soll ungenutzte Infrastrukturen in regulierbare grüne Leistung für Zeiten hoher Nachfrage umwandeln.
Eine Analyse von Phil Cruver, Chef des US-Unternehmens Geo2Watts, beleuchte das Potenzial sogenannter Bohrloch-Batterien vor dem Hintergrund des Lazard LCOE+ Reports 2026. Inzwischen speisen große Photovoltaikanlagen preiswerten Strom im Preisbereich zwischen 40 und 61 US-Dollar pro Megawattstunde ins Netz ein. Allerdings geht an sonnenreichen Tagen mit geringer Netzkapazität oft wertvolle Energie verloren, weil Anlagen abgeregelt werden müssen.
Hier setzt das Prinzip der Bohrloch-Batterie an. Das System funktioniert im Grunde wie eine gigantische unterirdische Thermoskanne für elektrische Energie. Wenn ein Überangebot an Solarstrom herrscht, treibt der überschüssige Strom eine Hochtemperatur-Wärmepumpe an. Dabei leitet ein Kompressor die Energie in Wärme um. Ein geschlossenes Wassersystem leitet die erzeugte Hitze dann in tiefe, nicht mehr genutzte Bohrlöcher der Erdöl- und Erdgasindustrie ab. Die Speichertemperatur in den umgenutzten Bohrlöchern ist dabei auf etwa 200 Grad Celsius begrenzt.
Ein verbreiteter Irrtum betrifft die Herkunft der Energie. Das System nutzt keine natürliche Erdwärme aus dem tiefen Boden, sondern verwendet nach eigenen Angaben die Bohrlöcher ausschließlich als künstliche thermische Speicherbehälter. Steigt die Stromnachfrage im Netz oder sinkt die Sonneneinstrahlung am Abend, treibt die gespeicherte Wärme einen Generator an.
Dieser erzeugt direkt verfügbaren, sauberen Strom. Der Prozess wandelt somit die Hitze wieder in synchronen Wechselstrom um, der im Anschluss von Betreibern in das Stromnetz eingespeist werden kann. Diese Umwandlung soll die Rolle der Solarenergie grundsätzlich verändern. Aus fluktuierendem Überschussstrom wird eine garantierte und planbare Leistung für das Stromnetz.
Der ökonomische Wert von Solarstrom misst sich dadurch nicht mehr allein an niedrigen Produktionskosten, sondern am Zeitpunkt und der Flexibilität der Bereitstellung. Ein von Geo2Watts entwickeltes Konzept namens GridValue spiegelt diesen wirtschaftlichen Nutzen wider.
Ein entscheidender Vorteil des Konzepts liegt in der Wiederverwendung bestehender Infrastruktur. Die Nachnutzung inaktiver Öl- und Gasbohrungen ermöglicht die Nutzung bestehender elektrischer Infrastruktur. Zudem greifen Entwickler auf weitgehend erprobte Standardkomponenten wie Wechselstrom-Motoren, Kompressoren und Wärmetauscher zurück.
Dennoch stehen der Technologie noch Hürden bevor. Der Lazard-Bericht zeigt bisher keinen definitiven Nachweis, dass eine solche thermische Speicherlösung kostengünstiger arbeitet als konventionelle elektrochemische Batteriespeichersysteme.
Allerdings besteht für alternative Energiespeicher in diesen Jahren einiges an Potenzial, da die Kosten für Batteriespeicher nach vorherigen Rückgängen wieder angestiegen sind. Ob sich die Bohrloch-Batterie auf dem Markt durchsetzt, hängt letztlich stark von den lokalen Gegebenheiten, der Speicherdauer und netzbedingten Regulierungen ab.
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