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Second Life Batteries | Zusammengeschaltet wird aus vielen Einzelelementen ein leistungsstarker Batteriespeicher, Foto: Vattenfall
Experte
21. August 2015
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Das zweite Leben der E-Mobility-Batterien

Wohin mit Batterien aus E-Fahrzeugen, wenn sie den hohen Anforderungen des Fahrbetriebs nicht mehr genügen, aber noch immer reichlich Leistung haben? Für die Entsorgung sind sie viel zu schade. BMW, Bosch und Vattenfall erproben daher im Projekt „Second Life Batteries“, wie sich die Batterien als flexible Energiespeicher sowie zur Sicherung der Netzstabilität zweitverwerten lassen.

„Wenn ich Batterie sage, spreche ich von einem richtigen Bauwerk: 26 Meter lang, 6 Meter breit“, erklärt Daniel Hustadt, Projektleiter bei Vattenfall. Dabei zeigt er auf ein Areal im Hamburger Kaiser-Wilhelm-Hafen; ab Herbst beginnen dort die Bauarbeiten für eine 2-Megawatt (MW)-Batterie, bestehend aus Hundert gebrauchten Antriebsbatterien aus E-Fahrzeugen. Zusammengeschaltet sollen sie nach Fertigstellung und Präqualifikation durch den Übertragungsnetzbetreiber Primärregelleistung erbringen.

Funktionsprinzip Second Life Batteries, Grafik: Bosch

Funktionsprinzip Second Life Batteries, Grafik: Bosch

Die drei Projektpartner arbeiten dabei Hand in Hand: BMW liefert, steuert und integriert die Batterien, die aus seinen E-Automodellen Active E und BMW i3 stammen. Bosch ist für die Systementwicklung, unter anderem für die Integration der Batterien ins Gesamtsystem zuständig. Vattenfall errichtet die Fundamente für das Bauwerk und übernimmt die spätere Vermarktung der Batterie am Energiemarkt sowie den Betrieb.

Verschiedene Anwendungsfelder im Probebetrieb

Die 2-MW-Batterie ist das letzte von drei Teilprojekten, das im Rahmen von Second Life Batteries realisiert wird. Nummer eins und zwei sind bereits seit 2014 in der HafenCity im Probebetrieb. So sorgt an der Schnellladesäule für E-Autos eine Batterie für Netzentlastung. „Beim schnellen Laden wird das Netz kurzfristig stark belastet. Um diese Spitzen für das Netz zu reduzieren, stellt die Batterie diese Spitzenlast zur Verfügung und hält so das Netz stabil“, erläutert Sebastian Gerhard, der bei Vattenfall für dieses Teilprojekt verantwortlich ist.

Der BMW i3 vor Hamburgs meistfrequentierter Schnellladesäule in der HafenCity, Foto: Vattenfall

Der BMW i3 vor Hamburgs meistfrequentierter Schnellladesäule in der HafenCity, Foto: Vattenfall

Sein Kollege Hauke Beeck betreut das Teilprojekt zur Eigenverbrauchsoptimierung bei Photovoltaik (PV): „Hier geht es darum, PV-Anlagen durch den Einsatz von Batteriespeichern so zu optimieren, dass möglichst viel vom produzierten Strom auch selbst verbraucht werden kann.“ Denn zu den Spitzenzeiten der PV-Erzeugung – in der Regel die Mittagsstunden – können die Anlagenbesitzer den Strom oft gar nicht nutzen. „Wir erproben dabei auch, wie eine batterieschonende und zugleich netzverträgliche Betriebsstrategie aussehen könnte, etwa durch zeitlich versetzte Ladevorgänge.“

Neue Geschäftsfelder im Zuge der Energiewende

Hinter alldem steckt als übergeordnete Projektidee, verschiedene Einsatzbereiche für ausgediente Batterien aus der E-Mobility in der Praxis zu testen – und so neue Geschäftsfelder im Einklang mit der Energiewende zu erkunden.

„Die Batterien bleiben auch nach ihrem ersten Leben im Auto eine wertvolle Ressource“, betont Daniel Hustadt. „Ihr zweites Leben kann durchaus ein weiteres Jahrzehnt dauern.“ Um einen möglichst breiten Überblick zu bekommen, stellten die Partner das Projekt auf drei Standbeine. „In allen Teilprojekten interessiert uns neben der jeweiligen Hauptanwendung, inwieweit die Batterien in der Lage sind, Systemdienstleistungen für den Netzbetrieb zu erbringen.“

Projekt beleuchtet viele Aspekte

Auch BMW und Bosch bringen jeweils ihren Fokus und eigene Fragestellungen mit ein. „Wir verfolgen für alle Fahrzeuge eine nachhaltig ökologisch optimierte Strategie“, sagt Sören Mohr, Projektleiter Second Life Batteries bei BMW. „Erst die nachhaltige Gestaltung der gesamten Prozesskette führt zu den niedrigen CO2-Footprints unserer Fahrzeuge, vor allem des BMW i3. Durch die Weiterverwendung der Batterien wird diese Strategie, angefangen mit regenerativer Energieversorgung in der Produktion, zum Nutzungsende optimal komplettiert.“

Zusammengeschaltet wird aus vielen Einzelelementen ein leistungsstarker Batteriespeicher, Foto: Vattenfall

Zusammengeschaltet wird aus vielen Einzelelementen ein leistungsstarker Batteriespeicher, Foto: Vattenfall

Bosch sieht in Second Life eine interessante Verknüpfung des Energie- und Kraftfahrzeugsektors. „In beiden Bereichen bewegen wir uns technologisch an der Weltspitze“, sagt Cordelia Thielitz, General Manager Bosch Energy Storage Solutions. Relevant sei hier insbesondere die Entwicklung des Steuerungsalgorithmus, der unter anderem für maximale Leistung und Lebensdauer der Batterien sorgt. „In diesem Projekt kommen Batterien zusammen, die sich vom Alterungsgrad und somit auch von der Leistung her unterscheiden. Ihre effiziente Steuerung sowie die ressourcenschonende und langlebige Nutzung sind eine Herausforderung.“

Die Batterie ist das Herzstück

Erste Erfahrungswerte gibt es bereits, berichtet Sören Mohr: „Die realen Anwendungsfälle helfen uns zu verstehen, auf welche Anforderungen wir die Batteriesysteme auslegen müssen. Von den Anfängen im stationären Bereich bis zum aktuellen Stand der Entwicklung sind wir zu der Erkenntnis gelangt, dass – wie beim Fahrzeug selbst – auch stationäre Batteriespeicher um ihr Herzstück, also um die Batterie herum, konstruiert werden müssen.“

Nach dem Einsatz im E-Fahrzeug hat die Lithium-Ionen-Batterie noch genug Power für den stationären Gebrauch, Foto: Vattenfall

Nach dem Einsatz im E-Fahrzeug hat die Lithium-Ionen-Batterie noch genug Power für den stationären Gebrauch, Foto: Vattenfall

Auf fünf Jahre ist das Projekt Second Life Batteries insgesamt ausgelegt – „das größte seiner Art weltweit, bei dem unterschiedliche Batterien in einem modularen Konzept verbaut werden“, wie Cordelia Thielitz betont.

Daniel Hustadt ergänzt: „Wir sind gespannt, welche Erkenntnisse im Hinblick auf Elektromobilität und Stromversorgung sich aus diesem vielschichtigen Projekt noch ergeben.“

 

Mehr über Batteriespeicher lesen Sie im Beitrag „Batterien – die Schnellstarter unter den Speichertechnologien“ oder „Leuchtturmprojekt für mobile Batteriespeicher“.

Daniel Hustadt
Experte
21. August 2015

Als Diplom-Wirtschaftsingenieur für Energie- und Umweltmanagement fing ich Anfang 2006 bei Vattenfall Trading Services in Hamburg an. Seit 2008 bin ich als Projektleiter im Business Development zuständig für die Entwicklung und Etablierung innovativer Projekte. Dazu gehört zum Beispiel die Wasserstoffstation in der Hamburger HafenCity und seit Ende 2014 auch das Thema Batterieanwendungen.

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