Entwicklung der Batterieleistung für Großgeräte

Batterien begegnen uns täglich in einer Vielzahl von Geräten, sei es privat in Mobiltelefonen, Notebooks und Kameras, in der Industrie in Elektrowerkzeugen und Sicherheitsstromversorgungen oder als Pufferspeicher in Fotovoltaikanlagen. Somit steigt der Speicherbedarf immer weiter an, im Besonderen der für die Elektromobilität in Form von PKW, Nutzfahrzeugen oder Elektrofahrrädern.

Die Batterieforschung ist für die Elektromobilität eine wichtige Kerntechnologie. Dabei geht es um die Reichweite der Elektroautos, die durch die Speicherkapazitäten und Gewichtsgrößen der Batterien beeinflusst werden.

Daher wächst der politische Druck auf die großen Automobilkonzerne immer weiter an, um den Umweltvorgaben, wie z. B. der Forderung, ab 2030 keine neuen Verbrennungsmotorenmehr zuzulassen, gerecht zu werden.[1]

Batterien sind Energiespeicher, die in einer chemischen Reaktion die gespeicherte Ladung in Form von elektrischer Energie abgeben können. Man unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärbatterien. Primärbatterien sind nicht wiederaufladbare Speicherzellen und Sekundärbatterien sind wiederaufladbare Akkumulatoren. Dementsprechend sind die Sekundärbatterien die Art von Batterie, welche sich für den Einsatz in Großgeräten, aber auch in Mobilgeräten, eignen.

Lithium-Batterien sind ohne Zweifel die meistbenutzten und leistungsstärksten Akkumulatoren zum derzeitigen Stand der Technik. Sie besitzen keinen Kapazitätsverlust bei häufiger Teilentladung (Memoryeffekt), haben einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 95 %, weisen eine hohe Temperaturresistenz auf und besitzen eine geringe Selbstentladung.[2]

Allerdings gibt es einige Aspekte, die eine Auseinandersetzung mit diesem Forschungsbereich dringend erfordern. So liegt laut einer Studie des schwedischen Umweltministeriums, die Umweltbelastung bei der Herstellung einer Batterie für einen Tesla S erst nach acht Jahren unter dem Verbrauch eines normalen Verbrennungsmotors.[3]

Ein weiterer Schwachpunkt ist die geringe Reichweite einer Akkuladung und die verhältnismäßig lange Ladezeit. Der aktuelle E-Golf, eines beliebtesten Elektroautos in Europa, benötigt beispielsweise über elf Stunden für das Laden an einer Haushaltssteckdose, vier Stunden mit einem Typ-2-Stecker und ungefähr eine Stunde an einer Schnellladesäule.[4]

Es stellt sich die Frage, wie eine Weiterentwicklung in diesem Forschungsbereich aussehen könnte, welche weiteren Einsatzmöglichkeiten in Betracht kommen und wie mögliche Alternativen zu den Lithium-Batterien aussehen könnten.

So haben beispielsweise amerikanische Forscher vom U.S. Naval Research Laboratory in Washington D.C. einen neuartigen Nickel-Zink-Akku entwickelt, der aufgrund seines geringen Gewichtes und der höheren Ressourcenverfügbarkeit eine Alternative sein könnte. [5]

Welche weiteren Alternativen es gibt und welche Vor- und Nachteile sie jeweils mit sich bringen, gilt es herauszuarbeiten, um im Anschluss daran konkrete Entwicklungsprognosen formulieren zu können.

[1] Vgl. Sirleschtov 2016

[2] Vgl. Korthauer 2013

[3] Vgl. o. V. 2017b

[4] Vgl. Greis und Pluta 2017

[5] Vgl. o. V. 2017a

 

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Verfasst von Eyk Demes im Rahmen der Bachelorveranstaltung „Mobile Anwendungen und Systeme“ im Fachbereich Informatik, Studiengang Wirtschaftsinformatik, bei Frau Prof. Dr. U. Gröner an der Fachhochschule Dortmund, Veröffentlicht am 05.01.2018

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Literaturverzeichnis

Greis, F.; Pluta, W. (2017): E-Golf im Praxistest. Und lädt und lädt und lädt. In: Golem.de, 17.11.2017. Online verfügbar unter https://www.golem.de/news/e-golf-im-praxistest-und-laedt-und-laedt-und-laedt-1711-131196-2.html.

Korthauer, R. (2013): Handbuch Lithium-Ionen-Batterien: Springer Berlin Heidelberg. Online verfügbar unter https://books.google.de/books?id=LPQfBAAAQBAJ.

o.V. (2017a): Nickel-Zink-Akku soll Standardmodelle ersetzen. In: Spiegel, 28.04.2017. Online verfügbar unter http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/nickel-zink-akku-koennte-lithium-ionen-akku-ersetzen-a-1145282.html, zuletzt geprüft am 06.11.17.

o.V. (2017b): Schwedische Studie rechnet vor: CO2-Bilanz eines Elektroautos ist ein Desaster. In: Focus, 14.06.2017. Online verfügbar unter http://www.focus.de/auto/elektroauto/e-auto-batterie-viel-mehr-co2-als-gedacht_id_7246501.html zuletzt geprüft am 06.11.17.

Sirleschtov, A. (2016): Kritik an Forderungen nach abgasfreien Pkws. Die Forderung, ab 2030 einen Zulassungsstopp für Verbrennungsmotoren durchzusetzen, zieht viel Kritik nach sich. In: Der Tagesspiegel, 09.10.2016. Online verfügbar unter http://www.tagesspiegel.de/politik/keine-diesel-und-benzinmotoren-ab-2030-kritik-an-forderungen-nach-abgasfreien-pkws/14662640.html zuletzt geprüft am 06.11.17.

Kategorien:Batterieleistung für Großgeräte

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