STRUKTURSTUDIE - page 72

Kapitel 4
Jahren (ab Januar 2015) verpflichtet, aktiv an dem Projekt teilzu-
nehmen. Lithium-Ionen-Batterien sind sowohl für moderne Hybrid-
autos, reine Batteriefahrzeuge, Anwendungen aus dem Nutzfahr-
zeugbereich als auch für die dezentrale Speicherung von Strom
aus Fotovoltaikanlagen wichtig. Sollte es gelingen, hierfür tech-
nologisch überlegene Batterien zu entwickeln und gleichzeitig
eine wirtschaftliche Großserienproduktion zu etablieren, könnte
Baden-Württemberg zum Leitanbieter im Bereich Batterietechnik
und somit auch zum Leitanbieter im kompletten Bereich der Elekt-
romobilität werden [ZSW (2014a)].
BATTERIEZELLE/AKTIVMATERIALIEN:
PROJEKT LuLi – STROM AUS LUFT UND LITHIUM
Heutige Zellchemien werden den Anforderungen der Automobilin-
dustrie hinsichtlich Gewicht, Reichweite und Wiederaufladezeiten
noch nicht vollumfänglich gerecht. Lithium-Luft-Batterien könnten
eine erfolgversprechende Alternative sein. Insbesondere die Tat-
sache, dass als Oxidationsmittel keine Schwermetallverbindung
mehr eingesetzt wird, sondern der aus der Luft entnehmbare und
viel leichtere Sauerstoff, eröffnet die theoretische Möglichkeit der
Erreichung von Reichweiten von weit über 500 km.
In dem Projekt „LuLi – Strom aus Luft und Lithium” sollen Lithium-
Luft-Akkus als Energiespeicher für elektrisch betriebene Fahrzeu-
ge erforscht werden. Dabei werden zwei unterschiedliche An-
sätze verfolgt: Beim ersten Konzept wird die Sauerstoffreduktion
direkt in nicht-wässrigen Elektrolyten durchgeführt, beim zweiten
Ansatz wird versucht, die Sauerstoffreduktion in wässrigen Elek-
trolyten durchzuführen. Der zweite Ansatz hat den Vorteil, dass er
technisch einfacher und besser erforscht ist. Grundsätzlich muss
jedoch gesagt werden, dass die Grundlagen der entsprechenden
Technologie, speziell der Sauerstoffreduktion (und der Sauerstoff-
entwicklung beim Ladevorgang), unter den für Lithium-Akkus nöti-
gen Bedingungen und Einsatzmöglichkeiten bisher kaum bekannt
und erforscht sind. Zur Erforschung dieser Thematik haben sich
fünf Forschungseinrichtungen zusammengeschlossen: Universität
Bonn, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stutt-
gart, Universität Stuttgart, Universität Ulm, Zentrum für Sonnen-
energie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).
Finanziert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung
und Forschung und vom Forschungszentrum Jülich [DLR (2013);
Universität Bonn (2014)]. Sollte es mittels dieses Projekts gelingen,
die Grundlagen und Technologien der Luft-Lithium-Akkus zu ver-
stehen und anzuwenden, so könnte ein Durchbruch hinsichtlich
der Abbildung größerer Reichweiten in Elektrofahrzeugen erzielt
werden. Baden-Württemberg könnte dadurch eine führende Rolle
im Bereich von Post-Lithium-Ionen-Technologien einnehmen.
ALTERNATIVE SPEICHERTECHNIKEN: PROJEKT PowerCaps
Im Rahmen des Projekts „PowerCaps” sollen Batterien entwickelt
werden, die das sekunden- bzw. minutenschnelle Aufladen er-
möglichen und sich darüber hinaus durch eine geringe Selbstent-
ladung auszeichnen. Die hybriden Speichertechniken kombinie-
ren die Vorteile von Superkondensatoren und Batterien. Ziel des
Projekts, das 2015 in die zweite Phase geht, ist die Überführung
von Powercaps in die Serienreife. Hierzu müssen geeignete Ma-
terialien, Komponenten und Fertigungsverfahren entwickelt wer-
den. Das Projekt gehört zum übergeordneten Forschungsprojekt
„FastStorageBW”, das von Fraunhofer IPA, Varta Microbattery,
Universität Stuttgart, Fraunhofer ICT, Zentrum für Sonnenener-
gie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) so-
wie Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam durch-
geführt wird. Das Gesamtvolumen beträgt in den nächsten drei
Jahren insgesamt 60 Millionen Euro. Das Ministerium für Finanzen
und Wirtschaft Baden-Württemberg fördert das Projekt mit rund
25 Millionen Euro. Die Powercaps ermöglichen durch die schnel-
le Aufladung (im Sekundenbereich) und die hohe Lebensdauer
(> 100.000 Zyklen) neue Konzepte der Energierückgewinnung und
-speicherung. Des Weiteren werden eine hohe Zuverlässigkeit
und eine im Vergleich zu heutigen Lithium-Ionen-Systemen deut-
lich verbesserte Sicherheit betont. Die Energiedichte der Power-
caps soll vergleichbar sein mit der von herkömmlichen Batterien
bei einer Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren (Lebensdauer her-
kömmlicher Batterien: 3 bis 8 Jahre). Zusätzlich sollen die Power-
caps eine höhere Temperaturbeständigkeit als heutige Batterien
haben und sich durch die Möglichkeit auszeichnen, ihre Ladung
über mehrere Wochen ohne nennenswerte Verluste durch Selbst-
entladung halten zu können. Das Marktpotenzial für die Technolo-
gie liegt laut Experten in den nächsten vier bis sechs Jahren bei
zwei bis drei Milliarden Euro [Fraunhofer IPA (2014)].
ANTRIEB/E-MASCHINEN-HERSTELLUNG:
PROJEKT e-generation
Die breite Durchsetzung der Elektromobilität wird aktuell noch
durch die Kritikpunkte der zu geringen Reichweite, der hohen Kos-
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