E-Autos, Batterien

Lithium – Fluch und Segen

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Grundprinzip der Batterie ist die unterschiedliche Tendenz verschiedener Elemente, Elektronen aufzunehmen bzw. abzugeben. In der Gesamtheit der existierenden Elemente gibt es nur eine begrenzte Anzahl von Kombinationen, die die Verbindung dieser Elemente für die Konstruktion einer elektrochemischen Batterie mit einer ausreichenden Spannung ihrer Bestandteile ermöglichen. Man kann diese Anzahl nicht mehr vergrößern. Und diese Konstruktionsmöglichkeiten wurden von der Physikalischen Chemie in ihrer Forschung seit vielen Jahrzehnten untersucht. Grundlegend neue Erkenntnisse sind daher im Rahmen der Elektrofahrzeuge auch bei heute wieder hochlaufender Batterieforschung nicht zu erwarten.

Als ein „ideales“ Material für negative Elektroden elektrochemischer Zellen [1] hat sich Lithium erwiesen. Vorteile von Lithium-Batterien gegenüber anderen Primärzellen mit wässrigen Elektrolyten (beispielsweise Alkali-Mangan-Batterie oder Zink-Kohle-Batterie) sind eine höhere Energiedichte und spezifische Energie, die hohe Zellspannung, die sehr lange Lagerfähigkeit durch geringe Selbstentladung sowie der weite Temperaturbereich für Lagerung und Betrieb [1].

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Praxisnahe mobile Lademöglichkeit für die kostengünstige und batterieschonende Betriebsweise von E-Autos

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Prof. Dr.-Ing. Helmut Alt sieht für die E-Mobilität eine Chance in den allgemeinen Akzeptanzbereich vorzurücken, wenn zum Beispiel in Supermärkten ein mobiles Ladegerät mit primärseitigem Schuko-Stecker und sekundärseitigem Typ 2 Stecker für das E-Auto, mit einer Zwischenbox zur Strombegrenzung auf 10 A (kurzzeitig 16 A) bei 1,5 mm2 Installationsleitung (230 V, 10 A Dauerlast) für 2,3 kW Ladeleistung angeboten würde. Oder bei Drehstromanschluss primärseitig 400 V CEE Steckdose bei 2,5 mm2 Zuleitung mit Strombegrenzung auf 18,5 A für 12,8 kW Ladeleistung im Dauerladebetrieb.

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Ende des Verbrennungsmotors? Nein.

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Ab 2035 sollen in der EU keine Autos mehr mit Verbrennermotor verkauft werde. Die Verabschiedung des Gesetzes sei nur noch eine Formsache. Es ist der erste Fixpunkt im großen Klimaschutzpaket der EU. Wirtschaft und Gesellschaft werden einem Klima-Dirigismus unterworfen, für den es keine wissenschaftlich gesicherten Belege gibt. Der Verkehr in der EU ist mit 16 Prozent an allen CO2-Emissionen in der EU beteiligt.

In der EU sollten dann nur noch Automodelle ohne klimaschädlich Abgase zu kaufen sein. In der Regel also Elektrofahrzeuge. Im Gegenzug müsse die EU dann dafür sorgen, dass es einen Überfluss an erneuerbarer Energie, ein lückenloses Ladesäulen-Netz und sicheren Zugang zu Rohstoffen für die Batterieproduktion. Drei Bedingungen drei Fehlanzeigen, schreibt der General-Anzeiger am 29./30.10.2022.

Man hätte erwarten können, dass die Festlegung auf E-Autos in der EU-Klimabilanz auch zuvor verlässlich durchgerechnet wurde. Wie notwendig eine CO2-Bilanz-Analyse für den gesamten Lebenszyklus von Verbrennermotoren und E-Autos ist, wird aus der grundlegenden Untersuchung von Professor Gautam Kalghatgi [1] deutlich, dem Energieingenieur in den Bereichen Verbrennung, Motoren, Kraftstoffe und Energieforschung, Gastprofessor an der Oxford University, dem Imperial College London, der Technical University Eindhoven, der KTH Stockholm und der Sheffield University:

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Britische Batterie-„Gigafactory“ in Finanznöten

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Net Zero Watch warnte in einer Pressemitteilung [1] davor, dass die Strategie der Regierung des grünen Interventionismus ein Rezept für eine Katastrophe wird, angesichts der Nachricht, dass das gelobte Batterie-Start-up “Britishvolt” kurz vor der Fertigstellung in Finanznöten stecke. Offenbar übten Medienberichte Druck auf die Regierung aus, das Unternehmen zu retten, trotz klarer Anzeichen, dass es keine Zukunft hat.

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Hohe Strompreise eine Gefahr für Solar-PV- und Batteriefertigungen

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Investitionen in die Produktion von Solar-PV und Batteriezellen könnten eingemottet werden, wenn die Stromkosten nicht sinken, sagt Rystad Energy, ein unabhängiges Energieforschungs- und Business-Intelligence-Unternehmen mit Hauptsitz in Oslo, Norwegen.

Wie Renews [1] schreibt, zeigen Untersuchungen von Rystad Energy, dass 35 GW Solarproduktion und mehr als 2000 Gigawattstunden Produktionskapazität für Batteriezellen in der EU eingemottet werden könnten, wenn sich die Strompreise nicht wieder normalisieren.

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Batterieproduktion: Berlin-Grünheide oder Texas?

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Tesla hat Berichten [1] zufolge Probleme beim Aufbau seiner Batteriezellenproduktion in der Gigafactory Berlin und verlegt Batterieproduktionsanlagen nach Texas.

Seit über zwei Jahren arbeitet Tesla daran, eigene Batteriezellen mit einem neuen 4680-Format zu bauen. Der Plan ist entscheidend für das langfristige Wachstum des Unternehmens, da es seine nächste Generation von Elektrofahrzeugen mit einer neuen strukturellen Batteriepack-Architektur antreibt.

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Wenn eine Tesla Batterie reden könnte…

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Liebe Leser, stellen Sie sich vor, die Batterie eines E-Autos könnte reden, was könnte sie über sich selbst sagen? Diese Idee fand ich in Science Matters [1]. In etwas gekürzter Form und ins Deutsche übersetzt, gab die Batterie folgendes von sich, das uns zu denken geben sollte:

Für diejenigen, die sich für Elektroautos und eine grüne Revolution begeistern, möchte ich, dass Sie sich Batterien, Windmühlen und Sonnenkollektoren genauer ansehen. Diese drei Technologien teilen sich das, was wir als umweltzerstörerische eingebettete Kosten bezeichnen.

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Was man bei batteriebetriebenen E-Autos beachten sollte

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Ein Faktencheck

Ladesäulen

  • Preise an den Ladesäulen in 2022 zwischen 69 – 79 Cent/kWh. „Ionity“ derzeit preisführend. Bei einer wenig in Anspruch genommenen, öffentlich betriebenen Ladesäule können die Kosten auch noch deutlich darüber liegen. Heimische Wallbox 40 Cent/kWh. Alternativ zur Wallbox Verwendung eines Adapters (200 €) für die häusliche Steckdose mit 2,3 kW Ladeleistung, zwar batterieschonend aber lange Ladezeit.
  • Schnellladungen setzen die Lebensdauer der Batterie herab. Gegebenenfalls kann auch die Garantie entfallen.
  • Bei heimischer Aufladung: Nach VDE sind für die Aufladung eines E-Autos nur 10 A Belastungsstrom zulässig, so dass die Ladeleistung maximal 6,9 kW betragen darf.
  • Anzahl der Ladesäulen in Deutschland: 7320 in 2021. Zubau verläuft schleppend.
  • 32% der E-Auto-Fahrer gaben an, dass Ladeversuche häufiger scheitern. Als Hauptgrund nannten sie defekte, nicht betriebsbereite oder nicht auffindbare Ladesäulen. (Tichys Einblick 4/22)
  • 62% der Befragten gaben an, dass sie nicht erkennen können, welche Preise tatsächlich abgerechnet werden. Teilweise seien die Preise für das Ad-hoc-Laden doppelt so teuer wie für Vertragskunden.

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Elektromobilität – mit viel ‚Wenn und Aber‘

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Ich war schon immer skeptisch gegen den subventionierten Einsatz von E-Autos, zumal ich bezweifele, dass man damit das Klima retten (schützen) kann.

Gleichwohl boomte der Verkauf dank Subventionen und das geht immer weiter. Doch wo liegt der Haken und wer bezahlt das alles?

Vorab aber die grundsätzliche Bemerkung, dass ich im Prinzip nichts gegen E-Autos habe, sie fahren geräuschlos, aus dem Auspuff, den es ja nicht gibt, kommen keine Abgase und letztendlich ist ein E-Auto wohl auch wartungsfreier als ein Verbrenner. Und der Komfort, geräuschlos zu fahren, ist unschlagbar.

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Diskrepanz zwischen klimatischen Ambitionen und der Verfügbarkeit kritischer Mineralien

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In ihrem Bericht „The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions“ [1] beschreibt die Internationalen Energieagentur (IEA) eine Diskrepanz zwischen den klimatischen Ambitionen der Welt und der Verfügbarkeit kritischer Mineralien für den Aufbau einer Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien.

Der Bedarf an Bodenschätzen variiert je nach Technologie, heißt es in dem Bericht. Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan und Graphit sind entscheidend für die Batterietechnologie. Seltene Erden sind für Permanentmagnete in Windkraftanlagen und Elektrofahrzeugmotoren unerlässlich, während Kupfer ein “Eckstein” für alle strombezogenen Technologien ist.

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