Der EES Award, der jedes Jahr zur Fachmesse EES Europe in München vergeben wird, verdeutlicht sehr gut die Trends bei Batterien und Energiespeichern. Auch 2020, als die Messe im Juni leider wegen Corona ausfallen musste, bewährte sich der Award als Innovationspilot. Zwar fand die Verleihung virtuell statt. Doch die vorgestellten Ideen und Lösungen waren beeindruckend.
So verzahnen sich der mobile und der stationäre Sektor immer stärker: Batteriemodule und Systeme aus mobilen Anwendungen werden in modifizierter Form – auch für Second Use – zunehmend in stationären Speichern verbaut. Immer größere Stromspeicher wandern in die Fahrzeuge. Und: Lithium ist längst nicht das Ende der Fahnenstange. Hier sind die Preisträger:
Industriespeicher von Fenecon
Das Speichersystem Fenecon Industrial ist in einen Zehn-Fuß-Container integriert und kann flexibel dimensioniert werden. Als Speicher werden bis zu 16 fabrikneue Fahrzeugbatterien von BMW (je 41 Kilowattstunden) im Container verbaut. Sie verfügen über eigene Kühl- und Heizsysteme und erlauben den Betrieb in einem Temperaturbereich von minus 25 bis plus 50 Grad Celsius.
Die modulare Bauweise wird aufseiten der Leistungselektronik durch Refu-Umrichter mit 88 Kilowatt gewährleistet. Wie in einem Baukasten kann die Leistung des Containersystems stufenweise bis auf 704 Kilowatt erhöht werden. Der brandsichere Container wird zum Anschlusspunkt transportiert, ohne als Gefahrgut zu gelten.
Eine integrierte Niederspannungsschaltanlage ermöglicht den schnellen Netzanschluss. „Wir nutzen die vielen technischen Vorteile und günstigen Konditionen dieser Batterien“, erläutert Fanz-Josef Feilmeier von Fenecon. „Zusammen mit effizienten Wechselrichtern erlauben sie bis zu 700 Kilowatt Leistung im Zehn-Fuß-Container. Daneben gibt es auch 20-Fuß- und 40-Fuß-Varianten.“
Batteriemodule von Webasto
Das konfigurierbare Batteriesystem mit Zellen der Firma Samsung SDI (NMC-Zellen) ist vor allem für Nutzfahrzeuge gedacht. Die Stückzahlen von Sonderfahrzeugen und Lkw reichen bei Weitem nicht an die Pkw heran. Deshalb lohnt es sich nicht, dass die Hersteller eigene Antriebsbatterien entwickeln.
Webasto bietet nun ein Batteriemodul an, das zu sehr großen Fahrzeugbatterien für schwere Nutzfahrzeuge kombiniert werden kann. Es besitzt eine integrierte Flüssigkeitskühlung mit geringem Druckverlust und wird für Systeme mit 400 Volt oder 800 Volt konfiguriert. Die höheren Spannungen sind für Nutzfahrzeuge interessant, weil damit höhere Leistungen übertragen werden können. Pkw laufen eher mit
400 Volt.
Damit steht den Herstellern der Nutzfahrzeuge ein einfach und schnell skalierbares Batteriesystem zur Verfügung – auch bei geringen Stückzahlen. Die Batteriemodule von Webasto erfüllen sämtliche Anforderungen, die für Fahrzeuge gelten.
Das neue Batteriemodul wurde 2019 erstmals auf der Hannovermesse gezeigt und auf Veranstaltungen der Autobranche vorgestellt. Webasto setzt damit einen Quasistandard für die Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen.
ZnR Batteries: nur Luft und Zink
Die wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie (Zinium Zinc-Air Rechargeable Battery) für stationäre Anwendungen ist umweltfreundlich und sicher. Die Batterie kann zu 95 Prozent wiederverwendet werden und ist von 20 bis 200 Kilowattstunden verfügbar. Der Preis für das Produkt soll in zwei Jahren bei zirka 200 Euro pro Kilowattstunde und damit unter dem von Lithium-Ionen-Batterien liegen. Prototypen der Batterie werden seit 2019 in der realen Anwendung erprobt.
Die Zinium-Batterie beweist, dass mit der Lithiumtechnik noch nicht das Ende der Batterietechnik erreicht ist. Alternative Konzepte werden entwickelt und haben durchaus Chancen in den Märkten, die vor enormem Wachstum stehen. Bei Zink-Luft-Batterien besteht die Anode aus Zink, die Kathode stellt Sauerstoff (Luft) für die chemische Reaktion bereit. Beim Entladen wird der Sauerstoff vom Zink chemisch gebunden, es entsteht Zinkoxid. Beim Laden wird er wieder entlastet, löst sich das Oxid in Zink und Sauerstoff auf.
Derzeit schafft der Prototyp rund 100 Wattstunden pro Kilogramm. In naher Zukunft wollen die Ingenieure eine Energiedichte von 250 Wattstunden schaffen, mittelfristig bis 400 Wattstunden. Zum Vergleich: Lithiumbatterien haben eine Energiedichte von rund 200 Wattstunden pro Kilogramm.
Die Preisziele der Technik wurden von ZnR Batteries mit 40 Euro pro Kilowattstunde angegeben. Bis 2022 wollen die Forscher Systemkosten von 180 Euro je Kilowattstunde erreichen. Noch befindet sich die Technologie am Anfang, im Stadium von Prototypen.
ZnR Batteries ist ein französisches Start-up mit Sitz in Palaiseau, südlich von Paris. Es wird unterstützt von Energie de France (EDF), dem staatlichen Energieversorger in Frankreich.
www1.fenecon.de
