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Batterie/Akku

Die Entwicklung der Akku-Technologie schreitet voran. Nicht nur für die Mobilität, sondern auch als Energiespeicher sind sie unabdingbar. Das heute viel mehr Innovation vorhanden ist, als viele glauben ist das eine, aber die Arten und die Nutzbarkeit der Akkus entwickelt sich rasant.


Elektroauto: Schnellladen und die Hitzegefahr für den Akku
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Elektroauto: Schnellladen und die Hitzegefahr für den Akku
Langstreckentauglichkeit: Mehr als nur Batteriegröße

Bei der Langstreckentauglichkeit von Elektroautos zählt nicht nur die Größe der Batterie, sondern auch die Ladegeschwindigkeit. Diese ist jedoch stark temperaturabhängig. Elektroauto-Batterien reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen und benötigen daher ein effizientes Thermomanagement, um auch bei sommerlicher Hitze im optimalen Temperaturbereich zu bleiben.

Bedeutung der Thermomanagements

Ein leistungsfähiges Thermomanagement ist unerlässlich, um die Batterien im Sommer vor Überhitzung zu schützen.

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Hersteller und Zulieferer arbeiten kontinuierlich daran, die Potenziale dieser Systeme voll auszuschöpfen. Ziel ist es, die Ladezeiten zukünftig weiter zu verkürzen und die Effizienz der Fahrzeuge zu steigern.

Optimale Temperaturbereiche für Batterien

Lithiumbatterien funktionieren am besten in einem Temperaturbereich von 10 bis 35 Grad Celsius. Temperaturen über 45 Grad Celsius können zum Ausfall der Batteriezellen führen. Um die volle Leistungsfähigkeit zu gewährleisten, müssen diese Temperaturbereiche strikt eingehalten werden. Dies garantiert eine schnelle Stromaufnahme und verhindert eine vorzeitige Alterung der Batterie.

Probleme durch Hitze und hohe Ladeleistungen

Neben hohen Außentemperaturen stellen auch steigende Ladeleistungen eine Herausforderung dar. Wird Energie mit hoher Geschwindigkeit in die Batterie eingespeist, entsteht Wärme.

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Das Thermomanagement-System sorgt dafür, dass die Batterie nicht überhitzt. Abhängig von Fahrbetrieb und Außentemperatur kühlt oder erwärmt es die Batteriezellen. Diese Systeme sind so ausgelegt, dass sie bei bevorstehenden Ladestopps das Klima innerhalb der Batterie optimal regulieren können.

Vorkonditionierung der Batterie

Einige moderne Elektrofahrzeuge nutzen die Vorkonditionierung, um die Batterie auf die bevorstehende Schnellladung vorzubereiten. Dabei wird das interne Klima so geregelt, dass die Batterie an der Ladesäule die maximale Ladeleistung aufnehmen kann.

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Frühe Elektroautos, die noch keine aktive Kühlung zur Klimatisierung des Batteriepakets hatten, konnten sich insbesondere auf langen Strecken nicht ausreichend abkühlen. Dies führte zu drastisch reduzierten Ladegeschwindigkeiten, um die Batterie vor Schäden zu schützen.

Das Phänomen “Rapidgate”

Dieses Problem ist unter dem Begriff „Rapidgate“ bekannt geworden, insbesondere bei frühen Modellen des Nissan Leaf. In heißen und stauanfälligen Regionen der USA litt das Image dieser Fahrzeuge erheblich, da die überhitzten Batterien nur sehr langsam aufgeladen werden konnten. Die Standzeit an der Ladesäule verdoppelte sich in vielen Fällen, was die Alltagstauglichkeit stark beeinträchtigte.

Verbesserte Schnellladevorgänge durch immersive Kühlung

Erste Tests von Valeo zeigen, dass das immersive Kühlsystem die Schnellladevorgänge um bis zu 30 Prozent verkürzen kann. Ein Standard-Akku kann demnach innerhalb von 12 Minuten von 10 auf 80 Prozent geladen werden, während dieser Vorgang mit herkömmlichen Thermomanagementsystemen etwa 18 Minuten dauert.

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Bei gleicher hydraulischer Pumpleistung kühlt das System um 36 Prozent effektiver als Systeme mit herkömmlichen Kühlplatten.

Vorteile der immersiven Kühlung

Die immersive Kühlung bietet mehrere Vorteile. Neben dem schnelleren Ladezeit trägt sie auch zur längeren Lebensdauer der Batterie bei, da die gleichmäßige Kühlung die Zellen vor Überhitzung schützt. Durch die kontinuierliche Abfuhr der entstehenden Wärme kann die Batterie ihre optimale Leistungsfähigkeit behalten, was wiederum die Effizienz des Fahrzeugs steigert.

Kleinere Eingriffe zur Effizienzsteigerung

Auch weniger grundlegende Änderungen können die Effizienz von Thermomanagementsystemen verbessern. Der Stuttgarter Zulieferer Mahle arbeitet an kompakten Konstruktionen, die die Kosten und die Komplexität des Kühlsystems senken und gleichzeitig die Effizienz erhöhen.

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Komponenten wie Wärmetauscher, Kühlmittelpumpen, Kondensatoren, Chiller, Sensorik und Ventile werden in einer einzigen Einheit zusammengefasst. Dies spart Kosten und erhöht die Effizienz um bis zu 20 Prozent gegenüber einer reinen E-Heizer-Architektur.

Intelligente Thermomanagemente und ihre Vorteile

Moderne Thermomanagementsysteme werden immer intelligenter und umfassender. Eine innovative Anwendung besteht darin, die aus der Batterie abgeführte Wärme an anderer Stelle im Fahrzeug zu nutzen. Im Winter kann diese Wärme beispielsweise zur Beheizung des Innenraums verwendet werden, häufig in Kombination mit einer Wärmepumpe. Dies reduziert den Stromverbrauch erheblich, da die Wärmepumpe nur wenig zusätzliche Energie benötigt, um den Innenraum auf eine angenehme Temperatur zu bringen.

Integrierte Klimatisierungssysteme

Während die Klimatisierung von Antrieb und Innenraum bei Verbrennungsfahrzeugen noch klar getrennt war, werden diese Systeme bei Elektrofahrzeugen zunehmend integriert. Diese Integration ermöglicht effizientere und kostengünstigere Lösungen.

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Durch die Nutzung aller verfügbaren Wärmequellen im und außerhalb des Fahrzeugs kann das Thermomanagementsystem die Batterieleistung optimieren und gleichzeitig den Fahrkomfort erhöhen.

Optimierungspotenziale bei Flüssigkühlungssystemen

Trotz der Fortschritte bei der Flüssigkühlung gibt es noch erhebliche Optimierungspotenziale. Zulieferer arbeiten kontinuierlich daran, die Leistung dieser Systeme zu verbessern. Durch die Weiterentwicklung von Technologien wie der immersiven Kühlung können Ladezeiten weiter verkürzt und die Lebensdauer der Batterien verlängert werden. Solche Innovationen sind entscheidend, um die Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen weiter zu steigern und die Akzeptanz bei den Verbrauchern zu erhöhen.

August 6, 2024

Verkehrswende: Der Wandel und seine enormen Entwicklungen
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Verkehrswende: Der Wandel und seine enormen Entwicklungen
Innovationen treiben die Veränderungen der Mobilität

Der Verkehr der Zukunft steht vor einer radikalen Transformation. Jedes Jahr veröffentlicht der renommierte Mediendienstleister Bloomberg einen umfassenden Bericht über die aktuellen Trends im Mobilitätssektor. Der diesjährige Bericht bringt überraschende Erkenntnisse und beleuchtet wesentliche Entwicklungen. Klar ist: Der Verkehr verändert sich – getrieben durch Innovationen, die die  Mobilität von morgen prägen werden.

Elektromobilität im Fokus: Der Electric Vehicle Outlook 2024

Jährlich präsentiert BloombergNEF seinen „Electric Vehicle Outlook“ (EVO), eine der angesehensten Marktanalysen im Bereich der Verkehrswende, speziell hinsichtlich der Elektromobilität. Der EVO-Bericht von 2024 hebt zahlreiche bedeutende Trends und Kehrtwenden hervor, die bereits jetzt die Zukunft des Verkehrs formen.

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Revolution der Batterietechnologie

Die Batterietechnologie, das Herzstück der Elektromobilität, entwickelt sich in rasantem Tempo. Aktuell sind zwei Haupttrends zu beobachten: Ein dramatischer Preisverfall und immense technologische Fortschritte. Besonders bemerkenswert ist der Einfluss Chinas auf den Markt. Laut BloombergNEF sind die Preise für Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) in China allein im letzten Jahr um 44 Prozent gesunken. Dies hat zur Folge, dass LFP-Batterien herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zunehmend verdrängen.

Die beiden größten Hersteller, CATL und BYD aus China, haben in den letzten zwei Jahren erhebliche Fortschritte bei Reichweite, Energiedichte und Sicherheit von LFP-Batterien erzielt. Dieser technologische Durchbruch führt dazu, dass LFP-Batterien weniger seltene Materialien wie Nickel und Mangan benötigen, was ihre Herstellungskosten weiter senkt und die Verbreitung von Elektroautos fördert.

Globale Auswirkungen des Batteriepreisverfalls

BloombergNEF prognostiziert, dass LFP-Batterien in den kommenden Jahren einen Marktanteil von 50 Prozent bei Elektroautos erreichen werden. Dies wird die Preise für Elektroautos weiter senken und deren Verbreitung beschleunigen. Allein in China könnten durch die technologische Entwicklung bis 2035 zusätzliche 23,9 Millionen Elektroautos auf die Straßen kommen.

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Allerdings stellt dies eine Herausforderung für nicht-chinesische Hersteller dar, die Schwierigkeiten haben werden, eine eigene Batterie-Lieferkette aufzubauen. Zudem führt die Überkapazität in China möglicherweise zu einer Pleitewelle, da die Produktion die weltweite Nachfrage bei weitem übersteigt.

Elektroautos sind kein Luxus mehr

Ein weiterer bedeutender Trend, den der BloombergNEF-Bericht hervorhebt, ist die zunehmende Erschwinglichkeit von Elektroautos, nicht nur in wohlhabenden Ländern, sondern weltweit. Der Bericht betont, dass Elektroautos nicht mehr nur ein Phänomen für reiche Länder sind. Insbesondere in Schwellenländern wie Thailand, Indien und Brasilien verzeichnen Elektroautos rekordverdächtige Verkaufszahlen.

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Beispielsweise stiegen die Verkäufe von Elektroautos in Indien im letzten Jahr um beeindruckende 40 Prozent. Diese Entwicklung wird durch die Einführung neuer Modelle in erschwinglicheren Preissegmenten unterstützt, die eine breitere Zielgruppe ansprechen.

Wachstum des E-Automarktes in Schwellenländern

Der Erfolg von Elektroautos in Schwellenländern wie Indien, Brasilien und Thailand kann teilweise die stagnierenden Verkaufszahlen in traditionell starken Märkten wie den USA, Italien und Deutschland ausgleichen. In diesen Ländern zeigt sich eine gewisse Sättigung des Marktes, während in den aufstrebenden Märkten weiterhin hohe Wachstumsraten zu beobachten sind. Dies liegt nicht zuletzt an der Vielzahl neuer, günstigerer Modelle, die auf den Markt kommen und somit den Zugang zu Elektromobilität erleichtern.

Veränderungen im E-Auto-Marktanteil

Obwohl der E-Auto-Markt weiterhin wächst, hat sich die Wachstumsrate verlangsamt. Der Bericht prognostiziert, dass der Marktanteil von neu verkauften Elektroautos in den kommenden Jahren durchschnittlich um 21 Prozent pro Jahr steigen wird. Dies ist im Vergleich zu den Jahren 2020 bis 2023, in denen die Wachstumsrate bei 61 Prozent lag, eine deutliche Verlangsamung. Diese Entwicklung wird hauptsächlich darauf zurückgeführt, dass viele westliche Autohersteller noch immer keine erschwinglichen elektrischen Modelle anbieten können.

Herausforderungen und Perspektiven für westliche Hersteller

Die langsamere Wachstumsrate bei Elektroautos stellt insbesondere für westliche Autohersteller eine Herausforderung dar. Trotz der zunehmenden Nachfrage schaffen es viele nicht, Modelle in den unteren Preissegmenten zu produzieren. Dadurch bleibt der Verbrennungsmotor in vielen Märkten weiterhin dominant.

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Um den Verkehr bis 2050 klimaneutral zu gestalten, müssten ab 2038 keine Verbrennerautos mehr verkauft werden. Länder wie Deutschland sollten sogar schon früher aussteigen. Jedoch sind bislang nur die skandinavischen Länder auf einem guten Weg, dies bis 2038 zu erreichen.

Notwendigkeit staatlicher Eingriffe

Um die Klimaziele zu erreichen und die Verkehrswende voranzutreiben, sind stärkere politische Eingriffe erforderlich. Der BloombergNEF-Bericht betont, dass die Politik den Markt intensiver regulieren und fördern muss. In vielen Industrieländern gibt es bereits Subventionen für den Kauf von Elektroautos und CO2-Steuern auf Benzin. In der Europäischen Union ist ein Aus für neue Verbrennerautos ab 2035 beschlossen worden, es sei denn, sie können ausschließlich mit E-Fuels betrieben werden. Nach den jüngsten politischen Entwicklungen, wie dem Aufstieg rechter Parteien in Europa, steht diese Regelung jedoch auf wackeligen Beinen.

Widersprüchliche politische Maßnahmen

Trotz dieser Fortschritte geht die Politik teilweise in die entgegengesetzte Richtung. Beispielsweise haben die USA bereits Strafzölle auf Elektroauto-Importe aus China verhängt, und die EU-Kommission droht mit ähnlichen Maßnahmen.

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Aleksandra O’Donovan, Leiterin der Abteilung für Elektroautos bei BloombergNEF, warnt davor, dass solche protektionistischen Maßnahmen die heimische Produktion zwar stärken, aber die dringend benötigte schnellere Dekarbonisierung bremsen könnten. Ihrer Meinung nach müssen die Regierungen ihre Prioritäten überdenken, um das Ziel eines emissionsfreien Verkehrs bis 2050 zu erreichen.

Technologische Fortschritte bei schweren Nutzfahrzeugen

Ein überraschender Trend ist die schnelle Entwicklung von Batterien für schwere Nutzfahrzeuge. Laut BloombergNEF werden elektrische Lastwagen für die meisten Anwendungen bereits im Jahr 2030 kommerziell wettbewerbsfähig sein. Bis 2040 wird fast die Hälfte aller neuverkauften Lastwagen elektrisch betrieben sein. Diese Fortschritte sind vor allem auf technologische Entwicklungen im Batteriebereich zurückzuführen, die eine längere Reichweite und höhere Effizienz ermöglichen.

Regulatorischer Druck und technologische Innovationen

Strenge Emissionsvorgaben in Europa und den USA treiben die technologische Transformation in der Lkw-Branche voran. Nikolas Soulopoulus, Leiter der Abteilung für Güterverkehr bei BloombergNEF, betont, dass diese Transformation beispiellos sein wird und dass zur Einhaltung der Pariser Klimaziele die Produktion emissionsfreier Fahrzeuge noch schneller erfolgen muss.

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Der Fortschritt in der Elektrifizierung des öffentlichen Nahverkehrs ist noch schneller: Elektrische Stadtbusse werden bis 2030 voraussichtlich 60 Prozent aller Busverkäufe ausmachen und bis 2040 auf 83 Prozent steigen.

Globale Verbreitung der Elektromobilität im öffentlichen Nahverkehr

Interessanterweise ist die Elektrifizierung des öffentlichen Nahverkehrs nicht nur in Industrieländern zu beobachten. Beispielsweise plant der nigerianische Bundesstaat Lagos, innerhalb der nächsten sieben Jahre 12.000 Elektrobusse auf die Straßen zu bringen – mit Unterstützung aus China. In aufstrebenden Entwicklungsländern verlaufen die Transformationen zur Elektromobilität oft schneller, insbesondere bei Fahrzeugen wie Rikschas. Bereits im letzten Jahr hatten 80 Prozent der verkauften Dreiräder einen Elektromotor, was diese Fahrzeuge zum einzigen Segment macht, das bis 2050 klimaneutral werden könnte.

Hybridfahrzeuge erleben ein Comeback

Während Hybridfahrzeuge lange Zeit als Übergangstechnologie galten, erleben sie jetzt eine Wiedergeburt, besonders in China. Die steigende Nachfrage nach Hybridfahrzeugen wird durch eine Produktoffensive günstiger Modelle angetrieben. Interessanterweise hat China Europa als Leitmarkt für Hybridautos abgelöst. Chinesische Hersteller statten ihre Hybride mit leistungsfähigeren Batterien aus, die eine größere Reichweite und Effizienz bieten als ihre europäischen und amerikanischen Gegenstücke.

Langfristige Perspektiven des Hybridantriebs

Obwohl die Renaissance des Hybridantriebs in China deutlich zu beobachten ist, bleibt unklar, ob dieser Trend von Dauer sein wird. Ein wesentlicher Punkt ist, ob Verbraucher Hybridfahrzeuge als Alternative zu Verbrennern oder zu reinen Elektroautos betrachten.

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Diese Unterscheidung ist entscheidend, denn je nachdem könnten Hybride die Verkehrswende beschleunigen oder verlangsamen. Der Bericht warnt vor übermäßigem Vertrauen in Hybridmodelle, da dies die notwendige vollständige Umstellung auf emissionsfreie Antriebe verzögern könnte.

Verwendung und Reichweite von Elektroautos

Eine der größten Sorgen potenzieller Käufer von Elektroautos ist die sogenannte „range anxiety“ – die Angst, dass die Reichweite eines Elektrofahrzeugs nicht ausreicht, um längere Strecken zurückzulegen. Der BloombergNEF-Bericht liefert jedoch ermutigende Daten, die zeigen, dass Elektroautos insbesondere von Vielfahrern immer stärker genutzt werden. In den Niederlanden beispielsweise legt das durchschnittliche Elektroauto im Jahr 56 Prozent mehr Kilometer zurück als ein Verbrenner. In China beträgt dieser Unterschied sogar 66 Prozent.

Attraktivität für Pendler

Die höhere Nutzungsrate von Elektroautos ist vor allem auf Pendler zurückzuführen, die regelmäßig längere Strecken fahren. Dies zeigt, dass Elektroautos immer attraktiver für diese Nutzergruppe werden, was ein starkes Signal für die wachsende Nachfrage nach diesen Fahrzeugen ist.

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Eine auffällige Ausnahme stellen die USA dar, wo Elektroautos im Durchschnitt 38 Prozent weniger Kilometer zurücklegen als Verbrenner. Dies liegt teilweise an der Geografie und der Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur. Trotz dieser Ausnahme zeigt der Bericht, dass „range anxiety“ in vielen Teilen der Welt unbegründet ist.

Elektrifizierung im öffentlichen und privaten Verkehr

Die Elektrifizierung des öffentlichen Nahverkehrs schreitet weltweit voran, wobei elektrische Stadtbusse eine Schlüsselrolle spielen. BloombergNEF prognostiziert, dass elektrische Stadtbusse bis 2030 bereits 60 Prozent aller neuen Busverkäufe ausmachen werden und dieser Anteil bis 2040 auf 83 Prozent steigen wird. Diese Entwicklung wird durch strenge Emissionsvorgaben und technologische Fortschritte im Batteriebereich angetrieben.

Innovationen in Entwicklungsländern

Die Einführung von Elektrofahrzeugen beschränkt sich nicht auf wohlhabende Industrieländer. Entwicklungsländer wie Nigeria treiben die Elektrifizierung ihres öffentlichen Nahverkehrs ebenfalls voran. Der nigerianische Bundesstaat Lagos plant, in den nächsten sieben Jahren 12.000 Elektrobusse auf die Straßen zu bringen, was ein Zeichen für den globalen Wandel hin zu nachhaltiger Mobilität ist. Auch Dreiräder, insbesondere Rikschas, verzeichnen in diesen Regionen eine rasante Elektrifizierung. Bereits im vergangenen Jahr waren 80 Prozent der verkauften Dreiräder elektrisch, was dieses Segment besonders umweltfreundlich macht.

Herausforderungen der Elektromobilität und zukünftige Entwicklungen

Ein wesentliches Problem, das im BloombergNEF-Bericht angesprochen wird, ist die Überkapazität bei der Batterieproduktion, insbesondere in China. Bis 2026 wird China voraussichtlich siebenmal so viele Batterien produzieren, wie auf dem weltweiten Markt benötigt werden. Diese Überkapazität könnte zu einer massiven Pleitewelle führen, da viele Hersteller nicht in der Lage sein werden, ihre überschüssige Produktion zu verkaufen. Diese wirtschaftlichen Risiken müssen sorgfältig abgewogen werden, um die Stabilität des Marktes zu gewährleisten.

Notwendigkeit einer stabilen Lieferkette

Die Herausforderung, eine stabile und nachhaltige Batterie-Lieferkette aufzubauen, bleibt bestehen. Besonders nicht-chinesische Hersteller stehen vor der schwierigen Aufgabe, unabhängig von chinesischen Batterien zu werden. Dies ist entscheidend, um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben und den Marktanteil zu sichern.

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Eine diversifizierte Lieferkette kann helfen, das Risiko von Abhängigkeiten zu minimieren und die Versorgungssicherheit zu erhöhen.

Veränderungen im Nutzerverhalten und Marktstruktur

Der Bericht von BloombergNEF zeigt, dass Elektroautofahrer im Durchschnitt mehr Kilometer zurücklegen als Besitzer von Verbrennungsfahrzeugen. Dies widerspricht der weit verbreiteten Annahme, dass die begrenzte Reichweite von Elektroautos deren Nutzung einschränkt. Besonders Pendler in Ländern wie den Niederlanden und China nutzen ihre Elektroautos intensiv, was auf eine hohe Akzeptanz und Vertrauen in die Elektromobilität hinweist.

Geografische Unterschiede und Ladeinfrastruktur

Die Unterschiede in der Nutzung von Elektroautos zwischen verschiedenen Regionen sind signifikant. Während in den USA Elektroautos weniger gefahren werden, zeigen europäische und asiatische Länder eine höhere Nutzungsrate. Dies hängt eng mit der Verfügbarkeit und Qualität der Ladeinfrastruktur zusammen. Eine gut ausgebaute Ladeinfrastruktur ist essenziell, um die Akzeptanz und Nutzung von Elektroautos zu fördern und die „range anxiety“ zu reduzieren.

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Deutschland gehört mit Platz 3 aktuell zu den Ländern mit den meisten (öffentlichen) Ladepunkten. Die Herausforderung in der (nahen) Zukunft ist der Aufbau von Megawatt Ladestationen für den transformierten LKW Verkehr mit Elektro – Antrieb.

Subventionen und steuerliche Anreize

Um die Verbreitung von Elektroautos zu beschleunigen, sind staatliche Subventionen und steuerliche Anreize von großer Bedeutung. Viele Länder haben bereits Programme zur Förderung der Elektromobilität eingeführt, die den Kauf von Elektroautos finanziell unterstützen. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Anschaffungskosten zu senken und Elektroautos für eine breitere Bevölkerungsschicht erschwinglich zu machen.

Regulatorische Maßnahmen und Emissionsvorgaben

Strenge Emissionsvorgaben und regulative Maßnahmen sind entscheidend, um die Klimaziele zu erreichen. In der Europäischen Union beispielsweise ist ein Verkaufsverbot für neue Verbrennerautos ab 2035 beschlossen worden, mit Ausnahmen für Fahrzeuge, die mit E-Fuels betrieben werden können.

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Diese Maßnahmen sollen sicherstellen, dass der Verkehr bis 2050 klimaneutral wird. Allerdings muss die Politik auch bereit sein, flexibel auf neue Entwicklungen zu reagieren und die Maßnahmen entsprechend anzupassen.

Innovative Technologien und zukünftige Perspektiven

Die kontinuierliche Entwicklung neuer Batterietechnologien ist entscheidend für den Fortschritt der Elektromobilität. Neben den bereits erwähnten LFP-Batterien gibt es vielversprechende Forschungen zu Feststoffbatterien und anderen innovativen Speichermethoden. Diese neuen Technologien versprechen höhere Energiedichten, schnellere Ladezeiten und längere Lebensdauern, was die Attraktivität von Elektroautos weiter erhöhen wird.

Integration erneuerbarer Energien

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Integration erneuerbarer Energien in das Verkehrssystem. Elektroautos können als mobile Energiespeicher fungieren und überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen speichern.

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Dies fördert nicht nur die Nutzung sauberer Energie, sondern unterstützt auch die Stabilität des Stromnetzes. Die Kombination von Elektromobilität und erneuerbaren Energien ist ein zentraler Baustein für eine nachhaltige Zukunft.

Zusammenfassung und Ausblick

Die Transformation des Verkehrssektors ist in vollem Gange, und die Entwicklungen der letzten Jahre zeigen deutlich, dass Elektromobilität eine zentrale Rolle spielen wird. Die sechs im BloombergNEF-Bericht hervorgehobenen Trends verdeutlichen die vielfältigen Herausforderungen und Chancen, die auf diesem Weg liegen. Durch technologische Innovationen, politische Unterstützung und eine wachsende Akzeptanz in der Bevölkerung wird der Übergang zu einer nachhaltigen Mobilität möglich sein.

 

 

Juni 13, 2024

Elektroautos: Eine zukunftsweisende Lösung für die Energiewende
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Elektroautos: Eine zukunftsweisende Lösung für die Energiewende
Die Zukunft der Energie: Bidirektionales Laden mit Elektrofahrzeugen

Die Integration von Elektroautos in das Energiemanagement stellt eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen erneuerbarer Energien dar, insbesondere im Hinblick auf deren Volatilität. Zukünftige Elektrofahrzeugmodelle könnten dabei eine Schlüsselrolle spielen, da sie die Fähigkeit besitzen, Energie aktiv in das Stromnetz zurückzuspeisen. Diese Technologie bietet sowohl für die Fahrzeugnutzer als auch für die Gesellschaft bedeutende Vorteile. Ein bemerkenswertes Beispiel hierfür ist der Renault 5, ein kompakter Elektrowagen, der als erstes Fahrzeug dieser Art in Europa am Strommarkt teilnehmen wird.

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Mit seiner Markteinführung im September wird der R5 die Möglichkeit bieten, Strom zu laden, wenn die Preise niedrig sind und ihn zu verkaufen, wenn sie steigen – ein Prozess, der durch die aktuellen Marktkonditionen am Epex Spot in Paris optimiert wird. Viele Hersteller können, nach eigenen Aussagen, künftig ähnlich technisch funktional sein, allerdings ist das eher als Wette auf die Zukunft zu sehen.

Nutzen und ökonomische Vorteile für E-Autobesitzer

Die Fähigkeit von Elektrofahrzeugen, Energie zurück ins Netz zu speisen, eröffnet Autofahrern nicht nur neue Möglichkeiten zur aktiven Teilnahme am Energiemarkt, sondern bietet auch erhebliche finanzielle Einsparungen. Erstmal kostet diese Investition Geld. So muss das Fahrzeug technisch in der Lage sein, das Zusammenspiel zu gestalten, aber auch die digitalen Features, wie die Verbindung von Photovoltaik und oder variablen Stromverträgen können aber die Energiekosten für das Laden um bis zu 40 Prozent reduzieren.

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Dies wird durch intelligentes Laden ermöglicht, das auf die Preisfluktuationen am Strommarkt reagiert. Diese Technologie trägt zudem aktiv zur Umsetzung der Energiewende bei, indem sie eine flexiblere Energieverteilung ermöglicht und die Netzstabilität unterstützt. Darüber hinaus ist die Beteiligung eines Anbieters erforderlich, der das technisch gut umsetzen kann. Entscheidend wird die Transparenz sein. Aber Vorsicht: ES gibt Unterschiede in den Kosten und in den Aussagen.

Die Anbieter verwalten den Energieverkauf an der Strombörse, wobei die Einnahmen anteilig auch an die Fahrzeugbesitzer fließen. So eine Partnerschaft demonstriert, wie kollaborative Bemühungen den Weg für innovative Lösungen im Energiemanagement ebnen können. Im Vordergrund sollte stets der Eigenverbrauch liegen, dass lässt die Kosten für externen Stromkauf deutlich reduzieren.

Herausforderungen für die Energiewende und die Rolle der Politik

Trotz der vielversprechenden Technologie und der wirtschaftlichen Anreize gibt es noch signifikante politische und regulatorische Hürden, die überwunden werden müssen, damit Elektroautos auf großem Maßstab zur Energiestabilität beitragen können. Die politische Landschaft muss sich weiterentwickeln, um den rechtlichen Rahmen für das bidirektionale Laden zu schaffen. Eine entscheidende Maßnahme wäre die rechtliche Gleichstellung von Elektroautos mit anderen Formen der Energiespeicherung, wie beispielsweise stationären Batterien.

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Aktuell wird diese Gleichstellung von verschiedenen Interessengruppen gefordert. Das Bundeswirtschaftsministerium steht hierbei besonders im Fokus, eine zeitnahe Entscheidung zu treffen, die es ermöglichen würde, Elektroautos von den Netzentgelten zu befreien. Solche Änderungen könnten einen signifikanten Einfluss auf die Akzeptanz und Verbreitung des bidirektionalen Ladens haben.

Technologische Innovationen und zukünftige Entwicklungen

Die Implementierung von bidirektionalem Laden ist eng mit technologischen Fortschritten verbunden, insbesondere im Bereich der Ladeinfrastruktur. Die Entwicklung von Gleichstrom-Wallboxen spielt eine entscheidende Rolle dabei, diese Technologie effizienter und weitreichender nutzbar zu machen. Derzeit sind solche Ladestationen noch rar und vergleichsweise teuer, jedoch wird erwartet, dass sie ab 2025, bedingt durch Massenproduktion, deutlich zugänglicher und kosteneffizienter werden.

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Diese technologischen Weiterentwicklungen brauchen eine breitere Akzeptanz und Implementierung des bidirektionalen Ladens. Darüber hinaus wird die aktive Beteiligung der Verbraucher entscheidend sein – die technische Möglichkeit allein reicht nicht aus, wenn die Nutzer nicht regelmäßig ihre Fahrzeuge anschließen. Geschäftsmodelle werden kommen und wieder gehen und natürlich wird es regional unterschiedliche „Guddis“ geben. Denn klar ist: Auch Elektroautofahrer wollen „entlohnt“ werden, wenn Sie Ihr Fahrzeug(Akku) für Netzstabilisierungen zur Verfügung stehen. Noch halten sich Energieversorger, Netzbetreiber zurück, bislang gibt es kaum Aussagen über Pläne.

Transparenz gibt es bislang kaum

Da sich aber Geschäftsmodelle entwickeln werden ist Vorsicht angesagt. Denn die Details werden in den AGB der Anbieter versteckt sein. Aktuell kritisch, so meine Einschätzung sind erste Modelle, die da sind. So wird zum Beispiel eine Kombination von einem Fahrzeug mit einem Anbieter über den Hersteller / Automobilhandel vertrieben. Nur dort bleiben Fragen offen, weil die Transparenz nicht da ist. Eine Frage dabei: Ich binde mich mit einem Anbieter X und seiner technischen Ausstattung. Und was ist nach der Vertragslaufzeit von 2 Jahren? Weder auf Nachfrage noch in den AGB gibt es dazu Aussagen. Das kann gefährlich sein, denn technische Maßnahmen können unterschiedlich sein und sind nicht automatisch zukunftsweisend, ggf. einschränkend.

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Wichtig wird eine offene und freie Schnittstelle und Technologie. Die ersten Marktmodelle geben das kaum oder gar nicht her. Das Entscheidende sind dabei die Kombilösungen aus Software, Information und möglicher Kopplung. Das klingt erstmal toll, aber kann das die Lösung sein? Für einen Anbieter sicherlich, weil man hier, wie sooft, auf die Bequemlichkeit einzelner setzt.

Nicht jedes Angebot wird eine Lösung sein

Bequemlichkeit war schon immer ein Hindernis und meist teurer als andere Angebote. Also Vorsicht vor Versprechen, die gut klingen, die man selbst aber kaum oder nur wenig einschätzen kann. Nach und nach wird man auch hier vergleichen können. Fest steht, dass für Versorger und Hersteller ein Mega Geschäft kommen wird – ein Vorteil für alle? Gut gemacht für die Energiewende – ja. Auch, weil es ohne Integration von Speichern, auch von Elektrofahrzeugen nicht gehen wird. Aber es wird auch hier Sieger und Verlierer geben – genau deshalb kläre ich – auch hier – auf.

Die richtige Kombination aus passender Ladeinfrastruktur, dem Elektrofahrzeug, der technischen Einrichtung zu Hause und, wenn vorhanden, der Homespeicher, wenn man selbst auch Photovoltaik nutzt – die Software. Eine Kombination, die sich erst entwickeln wird. Übrigens: Die Kombination kann auch für Unternehmen sinnvoll werden. Denn Ladevorgänge können durchaus automatisiert werden, dabei kann die richtige Lösung entscheidend sein. Lade ich, weil ich muss, oder weil ich es sinnvoll gestalte – nämlich dann wenn der Preis günstig(er) ist. Irgendwie so ähnlich wie beim Tanken von fossilen Kraftstoffen.

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Die Sektorübergreifende Ladelösung ist dabei ein wichtiger Baustein, die schon heute viel Geld sparen kann, aber auch die Bidirektionalität in Unternehmen kann eine gute Lösung werden. Eine Ladepolice wird insbesondere bei Dienstfahrzeugen und Mitarbeitermobilität notwendig werden. Darf der Mitarbeiter X den im Unternehmen geladenen Strom mit nach Hause nehmen und dort in sein Stromnetz integrieren? Wichtige Fragen, die Lösungen brauchen.

Fragen müssen geklärt werden

Aktuell ranken sich auch hier noch einige Mythen, die man ernst nehmen muss, denn Antworten gibt es noch zu wenig: Wird das Fahrzeugakku bei Anwendung dieser Technologie Schaden nehmen oder schneller altern? Wie wird ein Fahrzeughalter „entlohnt“, wenn dieser sein Elektrofahrzeug einsetzt, um z.B. das Netz zu stabilisieren? Gibt es Einschränkungen seitens der Fahrzeughersteller, weil der Anteil von Lade – und Entladezüglen zunehmen könnte. Diese und weitere Fragen müssen geklärt werden. Vorsicht vor undurchsichtigen Kopplungen bei Verträgen für diese technischen Möglichkeiten.

Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Elektrofahrzeugen

Neben der reinen Energieeinspeisung ins Stromnetz, bekannt als Vehicle-to-Grid (V2G), erkunden Hersteller auch andere innovative Anwendungen wie Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Load (V2L). Dabei sind V2H und V2L heute schon machbar, auch ohne grossen technischen Aufwand, sofern das passende Elektrofahrzeug solche technischen Maßnahmen ermöglichen lässt..

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Diese Konzepte erweitern die Funktionalität von Elektroautos weit über das Fahren hinaus. Unternehmen wie BMW planen beispielsweise, dass ihre Fahrzeuge ab 2025 nicht nur Energie zurück ins Netz, sondern auch direkt ins Hausnetz speisen können, wodurch sich in Kombination mit einer Photovoltaikanlage erhebliche Kosten sparen lassen. Darüber hinaus ermöglicht V2L, dass Elektrofahrzeuge elektrische Geräte direkt versorgen können, was besonders auf Campingplätzen oder in Remote-Areas von großem Vorteil sein kann. Marken wie Hyundai, Kia und MG haben solche Funktionen bereits implementiert, und es wird erwartet, dass viele weitere Hersteller folgen werden. Denn mit Mehrwerten lässt sich auch potentiellen Kundschaft überzeugen.

 

Mai 20, 2024

Batterieproduktion: EU auf dem Weg zur Unabhängigkeit von China
Batterie/Akku  ·  Elektromobilität  ·  Emissionen
Batterieproduktion: EU auf dem Weg zur Unabhängigkeit von China
Die Notwendigkeit einer eigenen Batterieproduktion in der EU

Die Batterieproduktion ist von entscheidender Bedeutung für die Elektromobilität und somit ein wichtiger Industriezweig. China dominiert diesen Markt, was die EU dazu veranlasst, sich von chinesischen Importen unabhängig zu machen und verstärkt auf eine eigene Produktion zu setzen. Laut einer Studie wäre dies nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch sinnvoll.

Die ökologischen Vorteile einer eigenen Produktion

Die EU könnte laut einer Untersuchung der Organisation Transport and Environment (T&E) erhebliche CO2-Emissionen einsparen, indem sie ihre eigene Batterieproduktion vorantreibt. Eine vollständige Produktion in Europa würde zu einer Reduktion von etwa 37 Prozent der CO2-Emissionen im Vergleich zu den bisherigen Importen führen.

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Dies ist auf den vergleichsweise hohen Anteil erneuerbarer Energien in Europa zurückzuführen, der für die Herstellung von Batteriezellen genutzt werden könnte.

Potenzielle CO2-Einsparungen durch erneuerbare Energien

Ein wesentlicher Faktor für die potenziellen CO2-Einsparungen ist der hohe Anteil erneuerbarer Energien in Europa. Durch einen vollständigen Ausstieg aus fossilen Brennstoffen könnten europäische Batteriehersteller nach der Studie mehr als 60 Prozent weniger CO2 ausstoßen als bei Importen aus China. Dies unterstreicht die Bedeutung einer verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien für die Produktion von Batteriezellen.

Technische Möglichkeiten und Finanzierungsherausforderungen

Europäische Unternehmen verfügen laut der Studie über die technischen Möglichkeiten, Batterien in der EU herzustellen. Allerdings besteht die Gefahr, dass rund die Hälfte der geplanten Produktion aufgrund mangelnder Finanzierung in die USA oder China abwandert.

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Um dies zu verhindern, müssen die Europäische Investitionsbank (EIB) und der EU-Batteriefonds besser ausgestattet werden, um Investitionen in europäische Gigafabriken zu unterstützen.

Metallgewinnung und -verarbeitung in der EU

Die Studie betont auch die Bedeutung der Gewinnung der benötigten Metalle in der EU für die Reduzierung der CO2-Emissionen. Im Vergleich zu bisher importiertem Nickel und Lithium aus Indonesien bzw. China würden kürzere Transportwege die Umweltbelastung verringern. T&E fordert daher eine verstärkte Förderung und Recycling der Metalle in Europa.

Ziele der EU für die Rohstoffversorgung

Die EU strebt bis 2030 an, mindestens zehn Prozent ihres Bedarfs an strategisch wichtigen Rohstoffen wie Nickel und Lithium aus eigener Gewinnung zu decken. Gleichzeitig sollen mindestens 40 Prozent der Verarbeitungskapazitäten in der EU liegen. Dazu plant die EU eine engere Zusammenarbeit mit Norwegen, das über bedeutende Rohstoffvorkommen in der Nordsee verfügt.

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Beispiel für eine zukünftige Batteriefabrik in Deutschland

Ein vielversprechendes Beispiel für die Förderung der Batterieproduktion in der EU ist das Projekt des schwedischen Herstellers Northvolt in Schleswig-Holstein. Die geplante Batteriefabrik, unterstützt mit erheblichen finanziellen Mitteln von Bund und Land, soll 2026 den Betrieb aufnehmen. Northvolt plant, in Heide im Landkreis Dithmarschen “weltweit umweltfreundlichste Batterien” herzustellen, die mit Windkraft aus der Region betrieben werden sollen.

Quelle: AFP

Mai 13, 2024

Seltene Erden und Elektromobilität: Umwelt, Markt, Alternativen
Batterie/Akku  ·  Elektromobilität  ·  Mobilität
Seltene Erden und Elektromobilität: Umwelt, Markt, Alternativen
Der Einfluss von Seltenen Erden auf die Elektromobilität

Der Begriff “Seltene Erden” löst oft Debatten aus, insbesondere im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen. Es wird behauptet, dass die Gewinnung dieser Elemente erhebliche Umweltschäden verursacht, sie ein wesentlicher Bestandteil der Batterien von Elektroautos sind und bald verknappen könnten. Doch wie viel Wahrheit steckt hinter diesen Aussagen? Um diese Frage zu klären, haben wir die Fakten rund um die Seltenen Erden und deren Nutzung im Kontext der Elektromobilität genauer untersucht.

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Obwohl sie als “selten” bezeichnet werden, sind diese Elemente tatsächlich ziemlich häufig. Die Gruppe der Seltenerdmetalle umfasst 17 Elemente, die früher vorwiegend in seltenen Mineralien entdeckt wurden, heute jedoch in ähnlicher Abundanz wie Kupfer vorkommen. Im Jahr 2020 wurden weltweit etwa 240.000 Tonnen dieser Metalle gefördert, mit bekannten Reserven, die auf 120 Millionen Tonnen geschätzt werden. Länder wie China besitzen die größten bekannten Lagerstätten, aber auch Nationen wie Australien, Brasilien, Indien, Russland, die USA und Vietnam verfügen über bedeutende Vorkommen. Informationen über die geologische Verfügbarkeit von Seltenerdmetallen sind beispielsweise auf der Website des US Geological Survey detailliert verfügbar

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten der Seltenerdmetalle

Seltene Erden sind nicht nur ein zentraler Bestandteil in der Produktion von Elektrofahrzeugen, sondern auch in einer Vielzahl anderer technologischer Anwendungen. Diese Metalle finden sich in Plasmafernsehern, Röntgengeräten, Festplatten, Kopfhörern, Leuchtstoffröhren und LED-Lampen. Entgegen der landläufigen Meinung sind sie jedoch nicht in den Batterien von Elektroautos enthalten, sondern spielen eine entscheidende Rolle im Elektromotor.

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Insbesondere Neodym, eine der wichtigsten Seltenerdmetalle aus Sicht der Automobilhersteller, wird für die Herstellung von leistungsstarken Dauermagneten verwendet, die in den Elektromotoren von Elektroautos zum Einsatz kommen. Darüber hinaus ist Neodym in Festplatten, Lautsprechern, Windkraftanlagen und sogar in Smartphones enthalten – ein Smartphone enthält etwa 0,4 Gramm Neodym, während ein Elektroautomotor bis zu drei Kilogramm davon nutzen kann. In Zeiten hoher Nachfrage und schwankender Preise entscheiden sich einige Hersteller jedoch gegen die Verwendung von Neodym, was aktuell einen Trend darstellt, da der Preis für Neodym kürzlich bei etwa 90 Schweizer Franken pro Kilogramm lag. Ein Überblick über die Preisentwicklung und Marktdynamik von Neodym bietet beispielsweise die Wirtschaftsseite Bloomberg.

Marktstrategien und ihre Auswirkungen auf die Preise von Seltenen Erden

Die Preise für Seltene Erden, insbesondere für Neodym, sind starken Schwankungen unterworfen, die größtenteils durch Marktstrategien beeinflusst werden. China, das Land mit den weltweit größten Reserven dieser Metalle, hat lange Zeit durch Dumpingpreise Konkurrenten aus dem Markt gedrängt und sich ein Quasi-Monopol gesichert. In Zeiten von Handelskonflikten nutzte China seine Vormachtstellung, um die Preise zu manipulieren – so stiegen die Preise für Neodym auf bis zu 230 Schweizer Franken.

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Diese Praktiken führten jedoch paradoxerweise dazu, dass der Abbau von Neodym außerhalb Chinas wieder rentabel wurde, was letztlich zu einem Preisrückgang führte. Experten zufolge dürften sich die Preise nun auf einem hohen Niveau stabilisieren. Der Anteil Chinas an der globalen Neodym-Produktion liegt heute bei über 80 Prozent. Für tiefere Einblicke in die globalen Handelsstrategien und ihre Auswirkungen auf die Preise von Seltenerdmetallen kann der Bericht der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) konsultiert werden.

Alternativen zum Einsatz von Seltenen Erden in der Elektromobilität

Trotz der dominierenden Rolle, die Seltene Erden in vielen Technologien spielen, zeigen einige Autohersteller, dass Alternativen möglich sind. Zum Beispiel verwendet BMWs Modell iX3 weder Neodym noch andere Seltene Erden. Ähnliches gilt für den BMW i4, den Renault Zoe, den Nissan Ariya sowie für die Frontmotoren in den 4×4-Versionen von VWs ID-Reihe. Diese Modelle nutzen fremderregte Elektromotoren, die zwar keine Seltenerdmetalle benötigen, aber dennoch effizient “segeln” können. Der Verzicht auf Seltene Erden wird nicht nur durch Kosten- und Versorgungssicherheit getrieben, sondern auch durch das Bestreben, ein umweltfreundlicheres Image zu wahren. Informationen zu den technologischen Alternativen und deren Effizienz sind auf der Innovationsseite von IEEE Spectrum nachzulesen.

Umweltauswirkungen des Abbaus von Seltenen Erden in China

Der Abbau und die Verarbeitung von Seltenen Erden in China haben erhebliche ökologische und soziale Folgen. Aufgrund der laxen Umweltauflagen in China sind große Mengen von Abfällen, einschließlich radioaktiver Giftschlämme, unkontrolliert in die Umwelt gelangt. Obwohl China Besserungen in der Umweltpolitik versprochen hat, bleibt ungewiss, wie effektiv diese neuen Regulierungen umgesetzt werden.

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Die Arbeitsbedingungen in den chinesischen Bergbau- und Verarbeitungsanlagen sind ebenfalls problematisch und werfen Fragen hinsichtlich der Einhaltung internationaler Standards auf. Umfassende Berichte über die Umweltauswirkungen und Arbeitsbedingungen können auf der Webseite von Human Rights Watch gefunden werden.

Zukünftige Trends: Nachhaltigkeit und Recycling von Seltenen Erden

Angesichts der ökologischen und sozialen Herausforderungen setzen immer mehr Technologie- und Automobilhersteller auf nachhaltigere Lieferketten und forschen intensiv am Recycling von Seltenen Erden. Durch solche Initiativen soll die Abhängigkeit von unsicheren und umweltschädlichen Quellen reduziert werden. Fortschritte in der Recyclingtechnologie und alternative Materialien könnten zukünftig eine Schlüsselrolle spielen, um die Nachhaltigkeit in der Produktion von Hochtechnologieprodukten zu erhöhen. Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte und Entwicklungen im Bereich des Recyclings von Seltenen Erden bietet die Plattform ScienceDirect.

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Diese umfassende Betrachtung zeigt, dass, während Seltene Erden eine zentrale Rolle in der modernen Technologie spielen, die damit verbundenen Herausforderungen bedeutende Anstrengungen in Bezug auf Nachhaltigkeit und Innovation erfordern.

Mai 6, 2024

Zukunft Energie: Der Mehrwert smarter E-Autos und PV-Speicher
Batterie/Akku  ·  Erneuerbare Energien  ·  Photovoltaik
Zukunft Energie: Der Mehrwert smarter E-Autos und PV-Speicher
Die Revolution der Energieversorgung

In den letzten Jahren erleben wir einen beispiellosen Anstieg in der Nutzung von Wärmepumpen, Elektrofahrzeugen und Photovoltaik-Heimspeichersystemen. Diese Technologien sind nicht nur Zeugen eines Paradigmenwechsels in unserer Art, Energie zu erzeugen und zu verbrauchen, sondern stellen auch das herkömmliche Stromversorgungsnetz vor neue Herausforderungen. Eine Studie des renommierten Berliner Forschungsinstituts Neon Neue Energieökonomik, durchgeführt für den Verband der Elektro- und Digitalindustrie, wirft ein Licht auf die Auswirkungen dieser Entwicklung und unterstreicht den individuellen sowie volkswirtschaftlichen Nutzen, der sich aus einer intelligenten Integration dieser Technologien ergibt.

Dezentrale Energiequellen: Ein ungenutztes Potential

Die Kernthese der Studie ist, dass Wärmepumpen, Elektroautos und Photovoltaik-Heimspeicher ein enormes Flexibilitätspotenzial in sich bergen. Durch das gezielte Laden und Entladen der Heimspeicher bei Schwankungen in der Energieerzeugung, die Nutzung der Batteriekapazitäten geparkter Elektroautos und die Verschiebung des Energiebedarfs von Wärmepumpen mittels Pufferspeichern, könnten diese Technologien einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes leisten.

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Diese Flexibilität nicht nur zu erkennen, sondern auch systematisch zu nutzen, ist der Schlüssel zur Maximierung des Nutzens erneuerbarer Energiequellen und zur Minimierung der Notwendigkeit eines Ausbaus traditioneller Energieinfrastruktur.

Quelle: Studie "Mehrwert dezentraler Flexibilität" von Neue Energieökonomik

Quelle: Studie “Mehrwert dezentraler Flexibilität” von Neue Energieökonomik

Systemdienlicher Betrieb: Kosten senken, Effizienz steigern

Die Studie liefert überzeugende Zahlen: Durch einen systemdienlichen Betrieb von Wärmepumpen lassen sich die Kosten im Stromsystem um bis zu 24 Prozent reduzieren, während intelligentes Laden von Elektroautos sogar eine Kostensenkung von über 70 Prozent ermöglichen könnte. Diese beeindruckenden Zahlen beziehen zusätzliche wirtschaftliche Potenziale wie die Intraday-Optimierung oder das bidirektionale Laden noch nicht einmal mit ein.

Wirtschaftliche Anreize: Der Schlüssel zum Erfolg

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Studie ist die Erkenntnis, dass die aktuell dominierende Strategie der Eigenverbrauchsoptimierung durch Heimspeicher zwar die Stromrechnung der Haushalte senkt, dem Stromsystem aber kaum Vorteile bietet. Eine Umverteilung der Kosten zu Lasten anderer Verbraucher ist die Folge.

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Demgegenüber steht das Potential intelligenter, auf dynamischen Stromtarifen basierender Photovoltaik-Heimspeicher, die den Nutzen für das Energiesystem fast siebenfach steigern könnten.

Die Zukunft: Dynamische Stromtarife und Smart Meter

Die Autoren der Studie sprechen sich deutlich für die Einführung dynamischer Stromtarife und zeitvariabler Netzentgelte aus. Solche Tarifmodelle, die eine stündliche Anpassung der Strompreise an die Netzbelastung vorsehen, sind zwar technisch bereits realisierbar, finden aber aufgrund eines zögerlichen Ausbaus der notwendigen Infrastruktur für intelligente Messsysteme (Smart Meter) bislang wenig Anwendung.

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Die Studie widerlegt jedoch die Befürchtung, dass dynamische Tarife zu einer zusätzlichen Belastung der Verteilnetze führen könnten, und zeigt auf, dass ein marktgetriebener Einsatz dezentraler Flexibilitäten das Netz tendenziell entlastet und so zu einer Kostensenkung für alle Netzteilnehmer beiträgt.

Quelle: Studie "Mehrwert dezentraler Flexibilität" von Neue Energieökonomik

Quelle: Studie “Mehrwert dezentraler Flexibilität” von Neue Energieökonomik

Effiziente Nutzung von erneuerbaren Energien durch Photovoltaik-Heimspeicher

Die Nutzung von Solarstrom spielt eine entscheidende Rolle in der Energiewende. Photovoltaik-Heimspeicher ermöglichen eine effizientere Nutzung von Solarenergie, indem sie den tagsüber erzeugten Strom speichern und somit eine Nutzung auch zu Zeiten ermöglichen, in denen keine Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Diese kontinuierliche Verfügbarkeit von Solarenergie, auch während der Spitzenverbrauchszeiten am Abend, kann das Stromnetz erheblich entlasten und den Bedarf an Energie aus fossilen Brennstoffen reduzieren.

Mobilitätswende durch Elektroautos und deren Rolle im Energienetz

Elektroautos sind ein wesentlicher Baustein der Mobilitätswende und tragen gleichzeitig zur Stabilisierung des Stromnetzes bei. Durch das Konzept des Vehicle-to-Grid können Elektrofahrzeuge nicht nur geladen werden, wenn ein Überschuss an erneuerbarer Energie vorhanden ist, sondern auch Energie zurück ins Netz speisen, wenn die Nachfrage das Angebot übersteigt. Diese bidirektionale Energieflussmöglichkeit macht Elektrofahrzeuge zu einem wichtigen Puffer für das Energiesystem.

Wärmepumpen als effiziente Lösung für Heizung und Kühlung

Wärmepumpen nutzen die vorhandene Luft-, Erd- oder Wasserwärme, um Gebäude effizient zu heizen oder zu kühlen. Durch ihre Fähigkeit, bei Bedarf als flexible Verbraucher zu fungieren, können sie dazu beitragen, die Last im Stromnetz zu glätten. Insbesondere in Kombination mit einem Pufferspeicher können Wärmepumpen so gesteuert werden, dass sie vorrangig dann Strom verbrauchen, wenn das Angebot aus erneuerbaren Quellen hoch ist. Dies erhöht nicht nur die Effizienz des gesamten Energiesystems, sondern trägt auch zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei.

Die Herausforderung und Notwendigkeit der Netzinfrastruktur-Modernisierung

Die zunehmende Verbreitung von Wärmepumpen, Elektroautos und Photovoltaik-Heimspeichern stellt neue Anforderungen an das Stromnetz. Eine Modernisierung und intelligente Steuerung der Netzinfrastruktur sind unerlässlich, um die Potenziale dieser Technologien voll ausschöpfen zu können. Smart Grids, also intelligente Stromnetze, die eine bidirektionale Kommunikation zwischen Verbrauchern und Erzeugern ermöglichen, sind hierbei der Schlüssel zur Integration dezentraler Energiequellen und zur Gewährleistung einer zuverlässigen Stromversorgung.

Der Mehrwert intelligenter Tarifsysteme

Die Einführung dynamischer Stromtarife, die sich an der tatsächlichen Netzbelastung und den Preisen auf dem Energiemarkt orientieren, kann einen wesentlichen Beitrag zur effizienten Nutzung des Energiesystems leisten. Indem Verbraucher für ihren Stromverbrauch in Zeiten niedriger Nachfrage weniger bezahlen, werden sie incentiviert, ihren Energieverbrauch entsprechend anzupassen. Dieses Prinzip unterstützt nicht nur eine bessere Auslastung der erneuerbaren Energien, sondern fördert auch die Energieeffizienz und trägt zur Kostensenkung bei.

Veränderungen verstehen heisst sich zu qualifizieren

In der dynamischen Welt der Energieversorgung, in der Wärmepumpen, Elektroautos und Photovoltaik-Heimspeicher eine zentrale Rolle spielen, ist es entscheidend, dass Fachkräfte nicht nur über das erforderliche technische Wissen verfügen, sondern auch die Fähigkeit besitzen, innovative Wohnkonzepte zu entwickeln und umzusetzen. Hier bietet unser DEKRA Zertifikatskurs „DEKRA zertifizierte/r Projektmanager für energetische Wohnkonzepte“ eine außergewöhnliche Gelegenheit zur Weiterbildung.

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Als DEKRA Bildungspartner bringt energiefahrer seine Expertise in dieses hochqualifizierte Weiterbildungsprogramm ein, das speziell darauf ausgerichtet ist, Teilnehmende mit den neuesten Erkenntnissen und Praktiken im Bereich der energetischen Wohnkonzepte zu schulen. Der Kurs kombiniert fundiertes technisches Wissen mit praktischen Fähigkeiten im Projektmanagement, um die Teilnehmenden darauf vorzubereiten, die Herausforderungen und Chancen der modernen Energieversorgung effektiv zu meistern.

Die Besonderheit und der Wert dieses Zertifikatskurses liegen in seiner umfassenden Herangehensweise, die nicht nur technische Aspekte abdeckt, sondern auch strategische und operative Kompetenzen vermittelt, die für die erfolgreiche Planung und Durchführung energetischer Projekte erforderlich sind. Absolventen dieses Kurses sind bestens gerüstet, um innovative Lösungen zu entwickeln, die nicht nur ökologisch nachhaltig, sondern auch ökonomisch vorteilhaft sind.

Für alle, die in der dynamischen und sich schnell entwickelnden Welt der erneuerbaren Energien und des Energiemanagements eine führende Rolle einnehmen möchten, stellt dieser Kurs eine wertvolle Investition in die eigene Zukunft dar. Alle Informationen zum DEKRA Zertifikatskurs und wie Sie Teil dieser zukunftsweisenden Weiterbildung werden können, finden Sie hier.

Fazit: Ein Umdenken für eine nachhaltige Zukunft

Die Nutzung von Wärmepumpen, Elektroautos und Photovoltaik-Heimspeichern ist mehr als nur eine Antwort auf die Frage der Energiewende. Es handelt sich um eine umfassende Transformation unseres Energiesystems, die ein Umdenken in vielen Bereichen erfordert. Die intelligente Integration dieser Technologien in das Stromnetz bietet enorme Chancen für eine nachhaltigere, effizientere und resilientere Energieversorgung.

März 25, 2024

Elektrofahrzeug: Totalschaden durch defektes Akku
Batterie/Akku  ·  Elektromobilität
Elektrofahrzeug: Totalschaden durch defektes Akku?
Überblick über die Wirtschaftlichkeit von Elektroauto-Batterien

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch, und im Zentrum dieser Revolution steht die Batterietechnologie. Als teuerster Bestandteil eines Elektroautos, wirft die Batterie zahlreiche Fragen bezüglich der Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit auf. Ein defekter Akku könnte theoretisch den wirtschaftlichen Wert eines Elektrofahrzeugs erheblich mindern. Um diesen Bedenken auf den Grund zu gehen, haben wir eine gründliche Analyse durchgeführt, die sowohl Gespräche mit Autoherstellern als auch eine detaillierte Betrachtung der Reparatur- und Austauschkosten von Batterien nach Ablauf der Garantie beinhaltet.

Die Reparaturfähigkeit von Elektroauto-Batterien

Unsere Recherche beginnt mit einer erfreulichen Entdeckung: Die Akkus in den aktuellen Elektrofahrzeugen sind reparierbar. Dies ist größtenteils dem modularen Aufbau der Hochvolt-Batterien zu verdanken. “Modularer Aufbau” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Batterie aus mehreren, in einem Zwischengehäuse zusammengefügten Modulen besteht. Die Gesamtkapazität des Akkus wird durch die Anzahl dieser Module bestimmt.

Kostenspektrum für den Modultausch

Ein interessanter Aspekt in der Debatte um Elektroautos ist zweifellos der Preis für den Austausch einzelner Batteriemodule. Die Kosten variieren stark zwischen den verschiedenen Fahrzeugmodellen und Herstellern. Nehmen wir als Beispiel den Volkswagen ID.4: Dieses Fahrzeug verwendet Module, die jeweils knapp 6,5 kWh Energie speichern können. Je nach Kapazität des Gesamtbatteriesystems werden unterschiedlich viele dieser Module verbaut – zwölf in der 77-kWh-Version und neun in der Variante mit 58 kWh. Volkswagen beziffert die Kosten für ein einzelnes Modul auf 1.450 Euro. BMW hingegen veranschlagt für ein Modul im i3, welcher über einen 22-kWh-Akku verfügt, 1.794 Euro. Renault gibt die Preisspanne für ein Modul im Zoe mit 1.500 bis 5.000 Euro an, abhängig von spezifischen Faktoren und zuzüglich der Einbaukosten.

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Diese Preisangaben liegen deutlich unter den Kosten für einen kompletten Akkutausch und verdeutlichen, dass selbst bei einem Defekt nicht automatisch von einem wirtschaftlichen Totalschaden des Fahrzeugs ausgegangen werden muss. Interessanterweise haben einige Hersteller wie Opel, Tesla und Mercedes keine konkreten Preise genannt, was die Kostentransparenz in diesem Bereich etwas einschränkt.

Tesla und der Sonderfall der nicht-modularen Akkus

Ein Hinweis verdient besondere Aufmerksamkeit: Bei Tesla, speziell im Model Y, sind zumindest einige Batterien so konstruiert, dass sie nicht in einzelne, austauschbare Module unterteilt sind. Diese Information könnte für potenzielle Käufer von großer Bedeutung sein, da sie die Reparatur- und Wartungsoptionen des Fahrzeugs beeinflusst. Von Tesla selbst liegen uns jedoch keine detaillierten Informationen zur Reparierbarkeit dieser Akkukonstruktionen vor.

Umfangreiche Akkugarantien als Sicherheitsnetz

Ein entscheidender Faktor, der die Sorgen um hohe Reparaturkosten nach der Garantiezeit mindern kann, sind die umfangreichen Garantieleistungen der Elektroauto-Hersteller für die Batterien. Diese Garantien bieten oft weit mehr Sicherheit als die für den Rest des Fahrzeugs üblichen Leistungen. Fast jeder Hersteller gewährt eine Garantie auf die Batterie, die eine Mindestlebensdauer von sieben Jahren oder 160.000 Kilometern abdeckt. Mercedes setzt sogar noch einen oben drauf: Für die Modelle EQE und EQS wird eine Garantie von zehn Jahren oder 250.000 Kilometern angeboten. Lexus übertrifft dies noch mit einer Garantie für den UX 300e, die zehn Jahre oder eine Million Kilometer Laufleistung umfasst.

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Innerhalb dieser Garantiezeit muss die Batterie einen Gesundheitszustand (State of Health, SoH) von mindestens 70 Prozent ihres ursprünglichen Werts aufweisen. Ein SoH von 70 Prozent impliziert, dass die maximale Reichweite auf 70 Prozent des Ausgangswertes reduziert ist. Sollte der SoH innerhalb der Garantiezeit unter diesen Wert fallen, übernimmt der Hersteller die Kosten für eine notwendige Reparatur. Glücklicherweise lässt sich der SoH einer Batterie messen, wodurch Eigentümer die Möglichkeit haben, den Zustand ihrer Batterie genau zu beurteilen. Diverse Prüforganisationen bieten entsprechende Tests an, und für diejenigen, die es vorziehen, die Messung selbst durchzuführen, gibt es Geräte, die man sich nach Hause bestellen kann. Diese werden einfach an die Diagnoseschnittstelle des Fahrzeugs angeschlossen, um den SoH-Wert eigenständig zu ermitteln. Die Kosten für solch ein Gerät beginnen bei etwa 100 Euro.

Nach Ablauf der Garantie: Reparaturkosten tragen

Erst wenn die Garantiezeit abgelaufen ist, stehen Eigentümer von Elektroautos vor der Möglichkeit, auf den Reparaturkosten sitzen zu bleiben. Doch häufig ist es nicht der gesamte Akku, der Verschleißerscheinungen aufweist. Oft sind es nur einzelne, defekte Module, die den Akku beeinträchtigen. Die Ersetzung einer solchen defekten Einheit kann bereits ausreichen, um die Gesamtleistung des Akkus signifikant zu verbessern. In diesem Sinne kann der Austausch eines Moduls als eine Art “Verjüngungskur” für den Akku betrachtet werden.

Arbeitskosten: Eine nicht zu unterschätzende Variable

Während die Preise für Ersatzteile relativ transparent sein können, bleibt die Frage der Arbeitskosten oft eine unbekannte Größe. Einige Hersteller, wie BMW und Renault, konnten konkrete Angaben zum benötigten Arbeitsaufwand für den Austausch eines Moduls machen.

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So benötigt beispielsweise der Austausch eines Moduls im BMW i3 mit einer 22-kWh-Batterie etwa 2,5 Stunden, was abhängig vom Stundensatz der Werkstatt rund 500 Euro kosten könnte – eine überraschend kostengünstige Option. Renault hingegen veranschlagt für den gleichen Vorgang zwischen sechs und zwölf Stunden, was die Kosten auf etwa 1.000 bis 2.000 Euro hochschrauben könnte.

Lösungsansätze der Hersteller für Batteriereparaturen

Ein bemerkenswertes Detail in der Strategie zur Bewältigung potenzieller Akkuprobleme ist die unterschiedliche Herangehensweise der Autohersteller. Einige setzen auf den direkten Austausch von beschädigten Akkumodulen, während andere eher dazu neigen, einen kompletten Akku im Austausch anzubieten.

Zentrales Batterie-Aufbereitungscenter und Vor-Ort-Reparaturen

Opel, beispielsweise, hat in Rüsselsheim ein zentrales Batterie-Aufbereitungscenter errichtet. Ziel dieser Einrichtung ist es, beschädigte Stromspeicher zu reparieren und wieder einsatzfähig zu machen. Dies zeigt einen starken Fokus auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung. Mercedes, Renault, und Tesla verfolgen einen ähnlichen Ansatz, indem sie den Werkstätten reparierte Komplettakkus zur Verfügung stellen, die gegen die defekten Batterien aus den Kundenfahrzeugen ausgetauscht werden.

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BMW und Volkswagen hingegen bieten eine Alternative, die den Austausch direkt beim Händler ermöglicht. Beide Hersteller haben ein Netzwerk von Händlern aufgebaut, die speziell geschult sind, um Batteriereparaturen mit Austauschmodulen durchführen zu können. Diese Strategie reduziert potenziell die Ausfallzeiten für die Kunden und erhöht die Flexibilität bei der Reparatur.

Die Herausforderung: Arbeitsaufwand und Kosten

Die Hersteller weisen jedoch darauf hin, dass der Zeitaufwand und damit die Kosten für den Austausch von Modulen stark variieren können, abhängig von deren Einbauort im Fahrzeug. Kunden müssen sich daher auf mögliche Überraschungen einstellen. Bei einigen Fahrzeugen kann es äußerst aufwendig sein, die im Fahrzeugboden verbauten Akkupacks zu entfernen, zu öffnen und die Module zu tauschen. Die Gehäuse sind zum Teil verklebt, was das Öffnen erschwert und nach dem Austausch eine sorgfältige Abdichtung erfordert, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Diese Vorgehensweise ähnelt dem Austausch einer Windschutzscheibe und kann daher mit zusätzlichen Kosten verbunden sein.

Fazit: Ein positiver Ausblick auf die Elektromobilität

Die Untersuchung zeigt, dass die Batterie zwar das teuerste Element eines Elektroautos darstellt, die Fortschritte in der Akkutechnologie und die Strategien der Hersteller jedoch Anlass zu Optimismus geben.

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Die Möglichkeit, einzelne Module auszutauschen, bietet eine kosteneffiziente Alternative zum kompletten Akkutausch und kann die Lebensdauer eines Elektrofahrzeugs erheblich verlängern. Die umfangreichen Garantien der Hersteller stellen zudem ein bedeutendes Sicherheitsnetz dar, das die Bedenken hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Elektroautos mindert. Mit zunehmender Verbesserung der Technologie und der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge erscheint die Zukunft der Elektromobilität vielversprechend.

 

März 25, 2024

Kältetoleranz bei Elektroauto-Akkus: Forschung weckt Hoffnung
Batterie/Akku  ·  Elektroauto
Kältetoleranz bei Elektroauto-Akkus: Forschung weckt Hoffnung
Ein frostiger Start: Elektroautos unter dem Winter-Einfluss

Die kalten Monate des Jahres bringen für Elektroautobesitzer traditionell eine unangenehme Überraschung: Die Reichweite ihrer Fahrzeuge schrumpft erheblich. Ein vom ADAC durchgeführter Test mit 15 verschiedenen Elektroautos bei Temperaturen um die -7°C zeigte auf, wie drastisch sich Kälte auswirkt. Während ein VW ID.5 einen schockierenden Mehrverbrauch von 107 Prozent zu verzeichnen hatte, stellte sich der chinesische BYD Atto 3 mit 38 Prozent Mehrverbrauch als winterfestester Teilnehmer heraus. Diese Zahlen offenbaren eine klare Botschaft: Kälte ist der Feind der Elektromobilität.

Der kühle Vergleich: ADAC und NAF legen den Finger in die Wunde

Nicht nur der ADAC hat die Winterfestigkeit von Elektroautos unter die Lupe genommen. Auch der norwegische Automobilverband NAF führte Tests durch, die bei etwas mildereren Minustemperaturen und stürmischen Bedingungen stattfanden. Das Ergebnis war ein maximaler Mehrverbrauch von 34 Prozent im Vergleich zu den WLTP-Normverbräuchen.

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Auffällig dabei: Selbst das für seine Effizienz bekannte Tesla Model 3 verlor rund 30 Prozent seiner Reichweite, schlug sich aber mit einer realen Reichweite von 441 Kilometern immer noch wacker. Diese Tests zeigen, dass kein Elektroauto im Winter vor Mehrverbrauch sicher ist – eine Tatsache, die tief in der Physik begründet liegt.

Ein Blick auf die Physik: Warum die Kälte so zusetzt

Die winterliche Mehrverbrauchsproblematik ist nicht nur auf Elektrofahrzeuge beschränkt; auch Verbrennungsmotoren sind betroffen. Die Kaltlaufphase, in der Öl und Fette dickflüssiger sind, verlangt nach mehr Energie. Beim Verbrenner führt dies zu einem leicht erhöhten Kraftstoffverbrauch, bei Elektroautos zu einem spürbaren Verlust an Reichweite. Zusätzliche Energieverbraucher wie Heizung und Winterreifen verschärfen das Problem.

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Doch im direkten Vergleich schneiden Elektroautos trotzdem besser ab: Ein Tesla Model 3 verbraucht im Winter rund 20 kWh auf 100 Kilometer, was energetisch etwa zwei Litern Diesel entspricht – ein Wert, von dem Verbrennerfahrer nur träumen können.

Die Forschungsfront: Kampf der Kälteträgheit

Wissenschaftler und Ingenieure weltweit arbeiten intensiv an Lösungen für das Kälteproblem. Fortschritte in der Akkuchemie, wie sie CATL mit einem neuen Elektrolyt erzielt hat, der die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien bei -20°C um 50 Prozent verbessert, sind bahnbrechend. Diese und andere Entwicklungen ermöglichen schnellere Ladezeiten und geringere Reichweitenverluste im Winter, ein Meilenstein auf dem Weg zu wahrhaft ganzjährig tauglichen Elektroautos.

Optimierung des Energieverbrauchs bei Elektroautos im Winter

Im Winter ist es entscheidend, die Energieeffizienz Ihres Elektrofahrzeugs zu maximieren. Ein cleverer Ansatz besteht darin, die Innentemperatur Ihres Fahrzeugs vorzubereiten, bevor Sie losfahren.

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Wenn Ihr Elektroauto an einer Wallbox oder Ladestation angeschlossen ist, empfiehlt es sich, etwa 15 Minuten vor der Abfahrt über eine mobile App die Innentemperatur zu aktivieren. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die benötigte Energie direkt aus dem Stromnetz und nicht aus der Batterie des Fahrzeugs bezogen wird.

Effizienzsteigerung durch Nutzung der Wärmepumpe

Die Aktivierung der Heizung im Voraus ermöglicht es der Wärmepumpe – sofern Ihr Fahrzeug damit ausgestattet ist –, die Kabine aufzuwärmen, ohne die wertvolle Energie des Akkus zu verbrauchen. Sobald Sie Ihre Fahrt beginnen, benötigt das System lediglich die Energie zur Regulierung und Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur, was den Energieverbrauch erheblich reduziert.

Batteriewärmung für zusätzliche Effizienz

Einige Fahrzeugmodelle bieten zudem die Möglichkeit, den Fahrzeugakku vorzuwärmen. Diese Funktion trägt dazu bei, den Akku in einem optimalen Temperaturbereich zu halten und verbessert somit nicht nur die Leistung, sondern auch die Effizienz des Fahrzeugs.

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Indem der Akku vorgewärmt wird, lässt sich zusätzlicher Strom einsparen, was gerade bei winterlichen Temperaturen einen signifikanten Unterschied in der Reichweite des Elektroautos ausmachen kann.

Blick in die Zukunft: Was uns erwarten könnte

Die Elektromobilität steht an der Schwelle zu revolutionären Verbesserungen. Mit der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien und Festkörperakkus wird die Vision von Elektroautos, die auch bei Frost ohne Einbußen fahren, greifbar. Insbesondere die Aussicht auf Festkörperakkus, die mehr Energie speichern können und weniger temperaturempfindlich sind, verspricht einen gewaltigen Sprung nach vorn. Hersteller wie Stellantis kündigen an, bis 2026 erste Fahrzeuge mit dieser Technologie auszustatten.

Zusammenfassung: Eine warme Zukunft für kalte Tage

Die Fortschritte in der Akkutechnologie malen ein optimistisches Bild für die Elektromobilität. Während die aktuellen Herausforderungen durch Kälte nicht zu unterschätzen sind, zeichnet sich am Horizont bereits die Lösung ab. Die Forschung arbeitet mit Hochdruck an Akkus, die auch bei Minustemperaturen nicht in die Knie gehen. Für Elektroautofahrer könnte das bedeuten, dass die winterlichen Reichweitensorgen schon bald der Vergangenheit angehören.

März 13, 2024

Solarstrom maximieren: Vorteile einer zweiten Photovoltaikanlage
Batterie/Akku  ·  Elektromobilität  ·  Photovoltaik
Solarstrom maximieren: Vorteile einer zweiten Photovoltaikanlage
Potenziale für Photovoltaik-Erweiterungen bei Einfamilienhäusern

In der Welt der erneuerbaren Energien stellt sich oft die Frage, ob der vorhandene Platz für eine zusätzliche Photovoltaikanlage genutzt werden sollte. Die Entscheidung, eine weitere Anlage bei einem Einfamilienhaus zu installieren, wird von mehreren Schlüsselfaktoren beeinflusst. Insbesondere die Umstellung auf eine elektrisch unterstützte Mobilität, die das Aufladen von Fahrzeugen mittels Solarstrom beinhaltet, oder anstehende Modernisierungen im Bereich der Heiztechnik, können signifikante Gründe für eine Erweiterung der bestehenden Photovoltaik-Anlage darstellen. Doch welche Aspekte sollten in solch einer Überlegung Priorität haben und welche Details dürfen dabei nicht außer Acht gelassen werden?

Bedarf an zusätzlichem Strom

Für Haushalte, die bereits über eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 10 Kilowattpeak (kWp) verfügen, zeigt sich oft, dass sie mehr Strom produzieren, als im Eigenheim verbraucht wird. Dies ändert sich jedoch, sobald der Haushalt plant, ein Elektrofahrzeug anzuschaffen oder die Heizung auf eine elektrische Wärmepumpe umzurüsten, da beides den Strombedarf erhöht. Eine solche Steigerung des Energiebedarfs kann die Anschaffung einer zusätzlichen Photovoltaikanlage rechtfertigen.

Wirtschaftlichkeit und Eigenverbrauch

Die Effizienz einer Photovoltaikanlage wird oft anhand des Verhältnisses zwischen dem ins Netz eingespeisten Strom und dem selbst verbrauchten Strom bemessen. Laut Expertenaussagen, wie beispielsweise von Carina Vogel von der Energieberatung der Verbraucherzentrale Schleswig-Holstein, verschlechtert sich die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage, wenn ein größerer Anteil der erzeugten Energie ins Netz eingespeist statt selbst genutzt wird.

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Während für eingespeisten Strom Vergütungen bis zu 8,11 Cent pro Kilowattstunde (kWh) erzielt werden können, ermöglicht der selbst erzeugte und verbrauchte Strom, abhängig vom individuellen Strompreis, eine Ersparnis von etwa 30 Cent pro kWh.

Optimierung des Eigenverbrauchs

Eine Möglichkeit, den Anteil des selbst verbrauchten Stroms zu erhöhen, ist die Installation eines Batteriespeichers. Dieser speichert den tagsüber produzierten Solarstrom, der dann genutzt werden kann, wenn die PV-Anlage nicht genügend Energie liefert, beispielsweise nachts oder während der Dämmerung. Der Einsatz eines Batteriespeichers kann besonders in Kombination mit Verbrauchern, die zu sonnenarmen Zeiten oder nachts betrieben werden, wie Elektrofahrzeuge oder Wärmepumpen, von Vorteil sein. Interessanterweise liegt der Eigenverbrauch in Haushalten ohne Speicher in der Regel unter 30 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs, mit Speicher kann dieser jedoch auf bis zu 50 Prozent gesteigert werden.

Erweiterung für Unternehmen und Lastspitzenmanagement

Nicht nur private Haushalte, sondern auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können von einer Optimierung ihrer Photovoltaik-Anlagen profitieren. Eine regelmäßige Kosten-Nutzen-Analyse kann aufzeigen, dass Investitionen in eine solaroptimierte Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge oder Maßnahmen zur Reduzierung von Lastspitzen langfristig Kosten einsparen können.

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Durch intelligentes Energiemanagement und die Nutzung von Solarstrom zur Deckung von Lastspitzen lassen sich zusätzliche finanzielle Vorteile realisieren.

Standortoptimierung und Ertragsmaximierung

Für die maximale Leistung einer zusätzlichen Photovoltaikanlage ist die Auswahl des richtigen Standorts entscheidend. Idealerweise sollten Anlagen nach Süden ausgerichtet sein, um den höchstmöglichen Ertrag zu erzielen. Doch auch Ost- und Westdächer können laut Verbraucherschützern effektiv sein, da sie eine gleichmäßigere Verteilung der Stromproduktion über den Tag ermöglichen und so den Eigenverbrauch optimieren können.

Überlegungen zur zweiten Anlage

Selbst wenn der Eigenverbrauch durch die zweite Anlage nicht signifikant erhöht wird, kann sich die Investition lohnen. Dies ist besonders der Fall, wenn die zusätzliche Anlage vollständig ins Netz einspeist und somit eine höhere Einspeisevergütung erzielt werden kann. Für Anlagen mit einer Leistung von bis zu zehn kWp liegt die Vergütung aktuell bei 12,87 Cent pro kWh. Eine solche Konstellation ist insbesondere dann interessant, wenn die Anlagen über getrennte Stromzähler verfügen.

Zukunft der Energieversorgung durch Elektromobilität

Die Elektromobilität öffnet Türen zu revolutionären Energiekonzepten, insbesondere durch die Technologie des bidirektionalen Ladens. Diese innovative Methode erlaubt es, die in Elektrofahrzeugen gespeicherte Energie nicht ausschließlich für die Fortbewegung zu nutzen, sondern auch zur Stromversorgung des Eigenheims beizutragen.

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Die erforderliche Ausrüstung, eine spezialisierte bidirektionale Wallbox, sowie Fahrzeuge, die mit dieser Zwei-Wege-Kommunikationstechnologie ausgestattet sind, machen es möglich, Energie flexibel zwischen Fahrzeug und Hausnetz zu transferieren. Obwohl dies auf den ersten Blick als eine komplexe Technologie erscheint, wird sie in der Praxis durch Automatisierung und intuitive Bedienkonzepte leicht handhabbar.

Solaroptimiert Nutzung von Photovoltaik: Nicht nur das Haus oder Unternehmen kann kostengünstig mit selbsterzeugtem Strom versorgt werden, sondern die Einbindung aller Verbraucher z.B. Elektrofahrzeuge macht sehr viel Sinn.

Anpassungen im Heimenergiesystem

Neben der Integration des Elektrofahrzeugs in das häusliche Energiekonzept ist es oftmals erforderlich, die vorhandene Haustechnik zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen. Dies beinhaltet unter Umständen den Austausch oder die Erweiterung von Wechselrichtern, um mit der erhöhten Stromproduktion durch die Photovoltaikanlage umgehen zu können. Wenn bereits ein Batteriespeicher im Einsatz ist, könnte eine Erweiterung dessen Kapazität sinnvoll sein, um den Anteil des selbst genutzten Solarstroms weiter zu erhöhen und so den Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz zu minimieren. Diese Maßnahmen zielen darauf ab, die Effizienz der Energieversorgung zu steigern und den Eigenverbrauch der erzeugten Solarenergie zu maximieren.

Kosten-Nutzen-Analyse der Photovoltaik-Nutzung

Sowohl für Privathaushalte als auch für kleine und mittlere Unternehmen empfiehlt es sich, in regelmäßigen Abständen eine Kosten-Nutzen-Analyse der Photovoltaikanlage durchzuführen. Dabei sollten nicht nur die aktuellen Energiebedürfnisse berücksichtigt, sondern auch zukünftige Entwicklungen, wie die Integration von Elektrofahrzeugen und die Installation solaroptimierter Ladeinfrastrukturen, einbezogen werden.

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Die Analyse kann aufdecken, dass durch die gezielte Steuerung von Lastspitzen und die Optimierung des Energieverbrauchs signifikante Kosteneinsparungen möglich sind. Diese strategischen Anpassungen können dazu beitragen, die Gesamteffizienz des Energieverbrauchs zu verbessern und langfristig finanzielle Vorteile zu erzielen.

Schlussfolgerung

Die Erweiterung einer Photovoltaikanlage und die Integration fortschrittlicher Technologien wie dem bidirektionalen Laden bieten zahlreiche Vorteile, sowohl in Bezug auf die Nachhaltigkeit als auch die Wirtschaftlichkeit der Energieversorgung. Durch die sorgfältige Planung und Anpassung der hausinternen Technik sowie die Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen können Haushalte und Unternehmen ihren Eigenverbrauch optimieren und einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Gern können Sie weitere Informationen in meinen Workshops oder Fachseminaren bekommen: Über 10 Jahre Erfahrung kommt vom machen! energiefahrer.de

März 2, 2024

E-Mobilität und Energiewende: Fahrzeuge als Flottenkraftwerke
Batterie/Akku  ·  Elektromobilität
E-Mobilität und Energiewende: Fahrzeuge als Flottenkraftwerke
Elektromobilität als Schlüsselkomponente der Energiewende

Die Rolle von Elektroautos in der Energiewende wird zunehmend bedeutender, insbesondere durch ihre Fähigkeit, als mobile Energiespeicher zu fungieren. Diese Fahrzeuge bieten nicht nur die Möglichkeit, Energie effizient zu speichern, sondern auch, diese bei Bedarf ins Stromnetz zurückzuspeisen. Ein innovatives Forschungsprojekt, an dem sich mehrere Institutionen beteiligen, untersucht die praktische Umsetzung dieser Technologie an verschiedenen Unternehmensstandorten.

Elektroautos zeichnen sich durch leistungsstarke Batterien aus, die über erhebliche Speicherkapazitäten verfügen und oft längere Zeit ungenutzt bleiben. Diese Eigenschaften prädestinieren sie dazu, eine zentrale Rolle in der Stabilisierung des Energienetzes zu spielen. Indem sie überschüssige Energie speichern und zu Spitzenzeiten ins Netz einspeisen, können sie zur Reduzierung von Lastspitzen beitragen. Besonders im Fokus stehen dabei Firmenflotten, die lokal erzeugten Solarstrom speichern und so aktiv zur Netzstabilität beitragen können. Die Technologie des bidirektionalen Ladens eröffnet neue Möglichkeiten, die Flexibilität der Stromnetze zu erhöhen und somit einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.

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Forschungsinitiative für die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energiesystem

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE leitet ein zukunftsweisendes Projekt mit dem Namen „BiFlex-Industrie“, das sich mit der bidirektionalen Flexibilität durch sogenannte Flottenkraftwerke beschäftigt. Ziel ist es, die technische und wirtschaftliche Machbarkeit des bidirektionalen Ladens innerhalb von Unternehmensflotten zu erforschen und umzusetzen.

Das Hauptaugenmerk des Projekts liegt auf der ganzheitlichen Nutzung der Potenziale von Elektrofahrzeugflotten. Es sollen konkrete Vorteile für Unternehmen identifiziert und energiewirtschaftliche Geschäftsmodelle entwickelt werden, die eine breite Integration dieser Technologie in bestehende Systeme ermöglichen. An verschiedenen Unternehmensstandorten sind Pilotprojekte mit insgesamt 50 Elektrofahrzeugen geplant, um unterschiedliche Anwendungsfälle des bidirektionalen Ladens zu demonstrieren.

Offen, flexibel als Standard

Die Projektpartner konzentrieren sich zunächst auf die Entwicklung und Implementierung von Ladestationen, die für die Rückspeisung optimiert sind. Dabei spielen offene Kommunikationsschnittstellen und die Integration in übergeordnete Leitsysteme eine wesentliche Rolle. Darüber hinaus wird an Konzepten gearbeitet, die es ermöglichen, das Flexibilitätspotenzial der Elektrofahrzeuge zu ermitteln und vorherzusagen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Standardisierung der Technologie und der Entwicklung von Erfolgsfaktoren, die eine Übertragbarkeit der Ergebnisse gewährleisten.

Die Vision einer nachhaltigen Mobilitätsinfrastruktur

Unter der Leitung des Fraunhofer ISE wird erforscht, wie die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge standardisiert und effizient in das Energiesystem integriert werden kann. Dr. Robert Kohrs, Abteilungsleiter am Fraunhofer ISE, betont die Bedeutung der Forschungsarbeit für die Transformation der Mobilitätsinfrastruktur in eine tragende Säule der Energiewende. Durch innovative Ansätze soll die Infrastruktur nicht nur effizienter und flexibler gestaltet, sondern auch die Stabilität des Energiesystems gefördert werden.

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Das Projekt „BiFlex-Industrie“ vereint Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft, um die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energiesystem voranzutreiben. Zu den Konsortialpartnern gehören namhafte Institutionen und Unternehmen, die gemeinsam an der Entwicklung und Erprobung der Technologie arbeiten. Die Zusammenarbeit umfasst die Entwicklung von Hardware, die Optimierung von Betriebsführungsalgorithmen und die Untersuchung von marktbasierten Anreizen, um die Flexibilitätspotenziale von Elektrofahrzeugen voll auszuschöpfen.

Standardisierung und Systemintegration als Grundpfeiler der E-Mobilität

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE nimmt eine führende Rolle im Projekt „BiFlex-Industrie“ ein, mit dem Ziel, die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energienetz zu optimieren. Die Forschungsarbeit konzentriert sich auf die standardisierte Systemintegration der Ladeinfrastruktur, um eine nahtlose Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen, Ladestationen und dem übergeordneten Stromnetz zu gewährleisten.

Dr. Robert Kohrs, der am Fraunhofer ISE das Team für intelligente Netze leitet, unterstreicht die Bedeutung der Mobilitätsinfrastruktur als eine tragende Säule für die Energiewende. Durch innovative Forschungsansätze soll die Mobilitätsinfrastruktur nicht nur entlastet, sondern aktiv in das Energiemanagement eingebunden werden. Die Ergebnisse des Projekts versprechen, Effizienz, Flexibilität und Stabilität ins Energiesystem zu bringen, indem sie die Praxistauglichkeit der entwickelten Lösungen in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern und Anwendern demonstrieren.

Die Digitalisierung als Schlüssel

Das Digital Grid Lab des Fraunhofer ISE spielt eine zentrale Rolle in der Forschung zur Digitalisierung der Netzbetriebsführung. In diesem innovativen Labor werden Hardware-in-the-Loop-Simulationen durchgeführt, um die Interaktion zwischen der digitalen Steuerung des Stromnetzes und den physischen Komponenten der Ladeinfrastruktur zu testen. Diese Forschungsarbeit ist entscheidend für die Entwicklung intelligenter Betriebsführungsalgorithmen, die eine zuverlässige Energieversorgung auch bei Netzausfall sicherstellen können.

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Ein breites Konsortium treibt die Innovation voran

Das Projekt „BiFlex-Industrie“ zeichnet sich durch eine breite Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern aus. Zu den Konsortialpartnern gehören neben dem Fraunhofer ISE auch Unternehmen und Institutionen wie Ambibox GmbH, Chargebyte GmbH, die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, ENIT Energy IT Systems GmbH und viele weitere. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht es, umfassende Lösungen für die Herausforderungen der E-Mobilität und der Energiewende zu entwickeln.

Die Partner bringen eine Vielzahl von Expertisen in das Projekt ein, von der Entwicklung spezialisierter Hardware für rückspeisefähige Ladestationen bis hin zur Erarbeitung von Geschäftsmodellen, die die wirtschaftliche Tragfähigkeit der Technologie unter Beweis stellen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Schaffung offener Kommunikationsschnittstellen und der Standardisierung von Prozessen, um die Kompatibilität und Effizienz der Systeme zu maximieren.

Fazit und Ausblick

Das Projekt „BiFlex-Industrie“ steht exemplarisch für die zukunftsweisende Forschung im Bereich der Elektromobilität und der intelligenten Energieversorgung. Durch die enge Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft werden nicht nur technologische Innovationen vorangetrieben, sondern auch praktikable Lösungen für die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energiesystem entwickelt. Die Ergebnisse dieses Projekts haben das Potenzial, die Mobilitäts- und Energieinfrastruktur nachhaltig zu transformieren und einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Ziele der Energiewende zu leisten. Klar ist ohne Zweifel: Bidirektionalität gehört zur Energiewende und Elektromobilität.

Quelle: IWR

Februar 22, 2024

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