Ausführliche Beschreibung des Einzelprojektes

Herausforderungen und Ziele

Vor dem Hintergrund der Energiewende gewinnen Konzepte für elektrisch betriebene Fahrzeuge zunehmend an Bedeutung. Denn diese ermöglichen es, die erneuerbar erzeugte elektrische Energie für den Verkehr zu nutzen. Neben der Anwendung als mobiler Speicher gewinnt die Lithium-Ionen-Batterie aber auch immer größere Marktanteile als stationärer Energiespeicher, beispielsweise für die Erhöhung des Eigenverbrauchs von PV-Strom sowie zur Bereitstellung von Netzdienstleistungen.

In der Elektromobilität werden wieder aufladbare Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte eingesetzt. Für die mobile Anwendung wird daher der Anteil dieser Technologie auf dem globalen Markt weiter ansteigen.

Naturgemäß sinken mit der Zeit aufgrund physikalischer und elektrochemischer Degradationsprozesse innerhalb der Zelle die Kapazität und die Leistungsfähigkeit und somit die Restlebensdauer. In Folge werden die Batterien für den mobilen Einsatz unbrauchbar. Diese gealterten Batterien aus der Traktionsanwendung besitzen jedoch immer noch ein hohes Potenzial für den Einsatz als stationäre Energiespeicher.

Hierin liegt die Zielsetzung des StaTrak-Projekts. Die gealterten Batteriemodule aus E-Fahrzeugen sollen in weitere Anwendungen überführt und diese systematisch untersucht werden. Möglich sind Anwendungen, bei denen geringere Entladeströme gefordert werden, wie der Einsatz in Arbeitsmaschinen und die Nutzung als stationärer Speicher.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Die Ziele des vom BMUB-geförderten Projekts StaTrak für die Second-Life-Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien sind:
• Erstellung eines mathematischen Alterungsmodells zur Lebensdauervorherhersage,
• Untersuchung von Geschäftsmodellen zur Marktpreisanalyse für die Zweitanwendung.

Das Projekt nutzt für die Untersuchungen Lithium-Ionen-Batteriezellen mit einer typischen Zellchemie aus dem Bereich der Elektromobilität. Aus den Analysen der Degradationsmechanismen der Zellen wird ein Modell abgeleitet, das die Bestimmung der Zellalterung ermöglicht. Dieses Modell wird alle dominierenden Alterungsprozesse beinhalten.
Die Möglichkeit einer Lebensdauervorhersage und einer Batterierestwertermittlung stellen die Grundlage für die Geschäftsmodelle Handel und Vermietung dar, die in diesem Projekt untersucht werden. Im StaTrak-Projekt stehen dabei stationäre Einsatzwecke als Energiespeicher zur Erhöhung des Eigenverbrauchs von PV-Strom in der Weiterverwendung im Fokus. Zusätzlich wird die Akzeptanz der Nutzer für ein Tauschmodell erfragt.

Die Umsetzung des StaTrak-Projekts ist wie folgt gegliedert:
• Untersuchung von Batterien aus der Elektromobilität für Traktionsanwendungen,
• Analyse der Degradation und Alterungsmechanismen,
• Bildung eines Modellansatzes zur Bestimmung der Lebensdauer,
• Modell zur Bestimmung des Batterierestwerts.

Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Die Wieder- und Zweitverwertung von Batteriemodulen motiviert zum Bau von Standardmodulen. Dies hat positive Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit und Umwelt. Durch größere Produktionsmengen von standardisierten Modulen wird eine Preisreduktion erwartet. Zudem wird die elektrische Mobilität gefördert und durch die Wiederverwendung der Batteriemodule die vorzeitige Entsorgung und somit anfallender Abfall reduziert.

Die Vorteile des Second-Life-Ansatzes im Überblick:
• Unterstützung bei der Standardisierung von Batteriemodulen,
• Senkung der Produktionskosten,
• ressourcenschonender Umgang mit teuren Rohstoffen,
• Reduzierung des Energieeinsatzes und der klimaschädlichen Emissionen für die Speicherbereitstellung

Quelle: http://www.erneuerbar-mobil.de/de/projekte/vorhaben-im-bereich-der-elektromobilitaet-von-2013/forschung-und-entwicklung-zum-thema-batterierecycling/dateien-pressematerial-etc/flyer-statrak.pdf (jüngster Zugriff: 26.05.2016)

Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung

Projektleiter

Herr Adrian Heuer
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
Heidenhofstr.  2
79110 Freiburg
zum Internetauftritt

Telefon: +49 761 4588-5220
E-Mail: adrian.heuer@ise.fraunhofer.de

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