Second-Life-Batterien: Vom E-Fahrzeug zum Energiespeicher
Mit der zunehmenden Anzahl an Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb gewinnt die Frage, was mit den Antriebsbatterien am Ende ihres ersten Lebenszyklus geschieht, stetig an Bedeutung. Diese Batterien mögen zwar nicht mehr für den Betrieb von E-Fahrzeugen geeignet sein, dennoch behalten sie oft einen erheblichen Teil ihrer Ladekapazitäten.
In diesem Beitrag gehen wir näher darauf ein, wie den Antriebsbatterien von E-Autos mithilfe innovativer Technologien ein zweites Leben eingehaucht wird und welche ökonomischen und ökologischen Vorteile dies bietet.
Gebrauchte E-Fahrzeugbatterien reaktivieren
Erreichen Antriebsbatterien das Ende ihres ersten Lebenszyklus', so lassen sie sich für verschiedene Folgeanwendungen zum Einsatz bringen. Diese erstrecken sich von der Energiespeicherung bis zur Netzstabilisierung. Dies verlängert nicht nur die Nutzungsdauer der Batterien wesentlich, sondern trägt auch zur Nachhaltigkeit bei, indem elektronischer Abfall reduziert wird.
Ausgemusterte Batterien von E-Fahrzeugen können z.B. eine zweite Bestimmung in stationären Speichersystemen erhalten. In diesen Systemen kann überschüssige erneuerbare Energie zur späteren Nutzung zwischengespeichert werden. Dadurch steht dem Stromnetz die Energie aus Solar-, Wasser- & Windanlagen auch abseits ihrer jeweiligen Kernerzeugungszeiten zur Verfügung. Durch die Wiederbelebung alter E-Fahrzeugbatterien wird die Notwendigkeit der Produktion neuer Batterien verringert und die Umweltbelastung gesenkt.
Wie funktioniert das Prinzip der Second-Life-Batterien?
Die technische Machbarkeit von Second-Life-Batterien hängt von verschiedenen Faktoren ab, dazu zählen die ursprüngliche Batteriechemie, die Nutzungsmuster während des ersten Lebenszyklus' und die Qualität der Um- & Neuverpackung der Batterien. Der Ablauf ist hierbei folgender:
- Bewertung der Batterien: Der Prozess beginnt in der Regel mit der Bewertung der gebrauchten Antriebsbatterien von E-Fahrzeugen, in dessen Rahmen ihre verbliebene Kapazität und ihr allgemeiner Zustand ermittelt werden. Anhand dieser Bewertung lässt sich feststellen, welche Batterien für ein zweites Leben geeignet sind.
- Sortierung der Batterien: Batterien, die bestimmte Kriterien erfüllen, wie z.B. die Beibehaltung eines Mindestmaßes an Kapazität und das Bestehen von Sicherheitsprüfungen, werden für die Wiederverwendung ausgewählt.
- Neu- / Umverpackung der Batterien: Damit die ausgewählten Batterien in Energiespeichersystemen (ESS) oder andere Anwendungen zum Einsatz kommen können, müssen sie neu- bzw. umverpackt werden. ESS können von kleinen Einheiten für den privaten Gebrauch bis hin zu großen Systemen für kommerzielle, industrielle und/oder netzgebundene Anwendungen reichen.
- Einbindung in neues Batteriemanagementsystem (BMS): Um den sicheren und effizienten Betrieb von Batterien zu gewährleisten, müssen der Gesundheitszustand und die thermischen Eigenschaften der einzelnen Batteriemodule überwacht sowie die Ladungen mit einem Batteriemanagementsystem gesteuert werden. Das BMS stellt eine entscheidende Komponente bei Second-Life-Batterien dar.
Anwendungsfälle von Second-Life-Batterien aus E-Fahrzeugen
Wurden gebrauchte E-Fahrzeugbatterien bewertet, sortiert, um- bzw. neu-verpackt und in ein neues BMS integriert, stehen sie für verschiedene Anwendungen zur Verfügung. Vom stationären Energiespeicher für das Einfamilienhaus bis zum industriellen Netzstabilisierungssystem - je nach Anwendungsfall können mehrere Batterien in Reihe oder parallel geschaltet werden, um erforderliche Spannungen und Kapazitäten zu erreichen:
- Einsatz in Energiespeicherungssystemen: Second-Life-Batterien speichern hierbei überschüssige Energie, die aus erneuerbaren Energien, wie Wind-, Wasser- oder Solarkraft erzeugt wird. Die Batterien speichern die Energie in Schwachlastzeiten, wenn Strom billiger ist, und können sie in Spitzenlastzeiten oder in Zeiten geringerer erneuerbarer Erzeugung wieder abgeben.
- Einsatz in Netzunterstützungssystemen: Ihren Beitrag zur Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Stromnetzes können Second-Life-Batterien leisten, indem sie die Netzspannung und Netzfrequenz stabilisieren. Sie helfen bei der Bewältigung von Lastspitzen und können im Falle von Stromausfällen das Netz mit Reservestrom versorgen.
Erreichen Second-Life-Batterien das Ende ihrer zweiten Lebensdauer, werden Antriebsbatterien recycelt. Damit wird sichergestellt, dass möglichst viele der in ihnen verarbeiteten und begrenzten Ressourcen, beispielsweise Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer, zurückgewonnen werden. Diese Ressourcen können für die Herstellung neuer Batterien oder anderer industrieller Anwendungen wiederverwendet werden.
Second-Life-Batterien als Herausforderung & Chance
Second-Life-Batterien stellen eine Synergie aus technologischer Innovation sowie ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit dar: Ausgedienten Antriebsbatterien von E-Fahrzeugen wird neues Leben eingehaucht, elektronischer Abfall wird reduziert und ihr Einsatz in komplexen Energiespeichersystemen trägt zu einem stabileren Stromnetz bei. Die Integration von gebrauchten E-Fahrzeugbatterien in unterschiedliche Energiesystemen fordert Unternehmen jedoch einiges ab: Neben dem Einsatz robuster Technologien sind für die komplexen Schritte Fachkräfte mit spezifischen Elektrotechnik-Kenntnissen erforderlich.
Trotz dieser Herausforderungen überwiegen die Chancen und Vorteile von Second-Life-Batterien: Die Nutzungsdauer von E-Fahrzeugbatterien wird deutlich verlängert und elektronischer Abfall wesentlich reduziert. Wenn sie richtig eingesetzt werden, leistet die Wiederverwendbarkeit von Antriebsbatterien einen wichtigen Beitrag zu einem nachhaltigeren Energie-Ökosystem.
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