Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) kann erneut enorme Zuwächse bei der Elektromobilität vermelden: Nach Berechnungen der Wissenschaftler waren Anfang 2015 mehr als 740.000 Elektroautos weltweit unterwegs. Voriges Jahr wurden etwa 320.000 Fahrzeuge neu zugelassen; damit hat der Zulieferermarkt für Fahrzeug-Akkus mit etwa 2 Milliarden Euro beachtliche Umsätze erzielt. Nissan Leaf, Tesla Model S und der Mitsubishi Outlander Plug-In führen die Zulassungsstatistiken 2014 an.
Auf rund eine drei Viertel Million hat das ZSW in seiner neuesten Analyse die Zahl der Elektro-Autos berechnet. Zu den Staaten mit den höchsten absoluten Zuwächsen zählen demnach vor allem die USA, deren Bestand an Strom betriebenen Pkw um ca. 117.000 (bzw. 69 Prozent) auf insgesamt rund 290.000 gewachsen ist. Damit sind die Vereinigten Staaten nach wie vor international führend gemessen am Bestand. Auch in China ist ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen: um fast 54.000 auf knapp 100.000 eFahrzeuge, was einer Erhöhung von etwa 120 Prozent entspricht. China belegt damit im Vergleich der Bestandszahlen Rang 3 – knapp hinter Japan. Dort wurde die Marke von 100.000 eAutos überschritten bei einer allerdings vergleichsweise niedrigen Zuwachsrate von 45 Prozent. Gemein ist den führenden Ländern, dass im Wesentlichen Marktanreizprogramme für die erfolgreiche Entwicklung der Elektromobilität verantwortlich zeichnen. Fehlende Marktanreize führen hingegen dazu, dass Deutschland beim Bestand (ca. 29.600) auf Platz 7 und bei den Neuzulassungen (ca. 11.700) nur auf Platz 8 landet. Wie in den vergangenen Jahren wird derweil Norwegen weiterhin seiner Vorreiterrolle gerecht. Um 113 Prozent auf insgesamt gut 43.400 steigt dort der eAuto-Bestand. In dem skandinavischen Land sind insgesamt rund 2,64 Mio. Pkw registriert – somit wird dort die Elektromobilität mit einem Anteil von gut 1,6 Prozent schon im Alltag sichtbar. Daran gemessen ist Norwegen weltweiter Spitzenreiter. Zum Vergleich: In Deutschland macht dieser Anteil gerade einmal 0,07 Prozent aus.
Im industriellen Maßstab automobiltaugliche Lithium-Ionen-Batterien herzustellen – das könnte bald auch in Deutschland möglich sein. Ein großer Schritt in diese Richtung ist jetzt dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gelungen. Auf einer im Dezember fertig gestellten Forschungsproduktionslinie in Ulm hat das Institut als Erster hierzulande seriennah Lithium-Ionen-Zellen für Plug-in Hybridautos produziert. Die Kapazität der Zellen liegt bei 23 Amperestunden (Ah) und damit auf gleichem Niveau wie kommerzielle Zellen aus Asien. Künftig soll sich dieser Wert noch um Einiges erhöhen. Die Forschungsplattform am ZSW wurde von Bund und Land gefördert und steht Industrieunternehmen und Forschungspartnern zur Entwicklung fortschrittlicher Zell-Technologien offen.
„Das ist ein großer Erfolg, sowohl für die Forschung und Wirtschaft als auch für die Politik, die Deutschland zum Leitanbieter für die Elektromobilität entwickeln will“, sagt Prof. Werner Tillmetz, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien. „In unserem Land wettbewerbsfähige Batterien für Elektroautos zu produzieren, wird möglich.“ Die Zellen haben eine Lade-Endspannung von 4,1 Volt, ein Gewicht von 650 Gramm und entsprechen dem PHEV-1-Standard für Plug-in-Hybride. Eine Optimierung soll demnächst vorgenommen werden. „Das Ende der Fahnenstange ist noch nicht erreicht“, so Tillmetz weiter. „Durch verbesserte Prozesse können wir die Kapazität, Qualität und Ausbeute in den nächsten Monaten deutlich erhöhen.“
Ob in dezentralen Stromspeichern, Elektrofahrrädern, eMotorrädern oder elektrisch angetriebenen Autos – immer häufiger kommen dafür energiereiche Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Das europaweit bekannte Test- und Entwicklungszentrum für Batterien am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW in Ulm wurde deshalb um einen Shaker und einen Schockprüfstand erweitert. So sollen Unfälle, mechanische Stöße oder Rütteln auf Kopfsteinpflaster unter realitätsnahen Bedingungen simuliert werden. Auf dem Shaker können Batteriemodule bis 70 Kilogramm Gewicht mit einer Beschleunigungskraft von 25 Kilonewton getestet werden. Eine dreidimensionale Beschleunigungs-Messung erlaubt zudem eine individuelle Schwachstellensuche im Objekt. Der Schockprüfstand simuliert extreme Beschleunigungskräfte, die bis zum 300-fachen des eigenen Gewichts gehen. Diese g-Kräfte treten bei Zusammenstößen auf.
Besonders wertvoll sind die Tests in Kombination mit weiteren Belastungen. Die ZSW-Forscher können gleichzeitig zu den dynamischen mechanischen Erschütterungen Temperaturwechsel von -60 bis +150 Grad Celsius erzeugen, die Batterien elektrisch laden und entladen sowie die Luftfeuchtigkeit variieren. Des Weiteren sind auch statische Belastungsprüfungen wie Crush- und Nageltests bis 100 Tonnen Belastung vertikal und 50 Tonnen horizontal möglich. So lassen sich die Belastungsgrenzen und Schwachstellen schnell herausfinden. Ein zusätzlicher Vorteil für Testkunden am ZSW ist die über die Prüfungen hinausgehende Kompetenz der Experten in Ulm. Die Expertise aus Materialforschung, Systemtechnik und Produktionstechnologie ist entscheidend für die Fehlerbewertung und -behebung von Batterieschäden.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) errichtet in Ulm ein neues Laborgebäude für die Entwicklung von Hochleistungsbatterien. Das ZSW Labor für Batterietechnologie, kurz „eLaB“, wird auf 6.600 Quadratmetern Platz für Technikumsanlagen zur Herstellung von Lithium-Ionen Zellen und für Batteriesicherheitstests bieten. Damit entsteht ein einmaliges Dienstleistungszentrum für die im Aufbau befindliche Industrie für Fahrzeugbatterien. Derzeit sind fahrzeugtaugliche und kostengünstige Hochleistungsbatterien aber noch eine große Herausforderung. „Deutschland soll Leitmarkt für die Elektromobilität werden. Die Batterieforschung ist der Schlüssel dazu. Das ZSW in Ulm bringt allerbeste Voraussetzungen mit, unsere Ziele in die Tat umzusetzen“, sagte Bundesforschungsministerin Annette Schavan. „Mit dem ZSW e-LaB entsteht eine außergewöhnliche Technologieplattform“, erklärt ZSW-Vorstand Professor Werner Tillmetz. „Die neue Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur schließt eine Lücke im Bereich der Sicherheitstests und der Produktionstechnologien für Batterien der nächsten Generation.“
Das Ulmer Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) hat herausgefunden, dass 20 Quadratmeter ausreichen, um mit Sonnenenergie den Jahresbedarf Strom fürs Elektroauto zu produzieren. Die Forscher gingen bei ihren Berechnungen von einer Fahrleistung von 12.000 Kilometern pro Jahr aus. Im Vergleich zur Erzeugung anderer alternativer Kraftstoffe ist der klare Gewinner die Photovoltaik-Anlage auf dem Garagendach. Der Platzbedarf sei bei der Produktion von Biodiesel 250 mal so groß.
