Wenn man die Wünsche eines E-Auto-Fahrers in einem Satz zusammenfassen könnte, zumindest bezogen auf die Elektroautobatterie, könnte sich dieser wie folgt lesen: „Ein Akku, der in Sekundenschnelle aufgeladen ist, über eine große Kapazität verfügt und zugleich zehn bis zwölf Jahre hält.“ Einen solchen Akku haben unter anderem Fraunhofer-Forscher im Projekt FastStorageBW II nun entwickelt.
Im vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg geförderten Projekt FastStorageBW II entwickeln Mitarbeiter des Batterieherstellers VARTA AG, Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und anderen Partnern einen leistungsstarken Hybrid-Speicher, der die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren vereint.
Hierdurch soll quasi das Beste aus zwei Welten miteinander verbunden werden. Lithium-Ionen-Batterien, welche Energie lange speichern können sowie Kondensatoren, welche sich in Sekundenschnelle aufladen. Aus dem Projekt FastStorageBW II sind die sogenannten PowerCaps entstanden, welche eine ähnlich hohe spezifische Kapazität wie Bleibatterien aufweisen, mit zehn bis zwölf Jahren Lebensdauer aufwarten und sich fast so schnell aufladen lassen wie ein Superkondensator. Weiterhin kann man diese einer Temperatur von 85 Grad Celsius aussetzen, ohne das diese an Leistung einbüßen. Auch hundert Mal mehr Ladezyklen als konventionellen Batteriesysteme stellen die PowerCaps vor kein Problem, die Batterieladung wird dennoch über mehrere Wochen – ohne nennenswerte Verluste durch Selbstentladung – gehalten. Eierlegende Wollmilchsau, oder?
Die Forscher vom IPA widmen sich dabei vor allem der Produktionstechnik. Denn eins ist klar, soll die neue Batterieproduktion umgesetzt werden, gilt es, das entsprechende Prozesswissen optimal umzusetzen. Billig wird die ganze Geschichte nicht, um die komplette Fertigung aufzubauen, muss der Unternehmer viele Millionen Euro in die Hand nehmen. Für die neuartige Kleinserienproduktion kombinieren die Forscher gewisse Produktionsabfolgen sinnvoll. Allerdings sind dabei nicht alle Anlagen miteinander verbunden – zumindest was die Hardware betrifft.
So kommt in der Kleinserie noch viel Handarbeit zum Einsatz, beispielsweise trägt ein Mitarbeiter die Chargen von einer Maschine zur nächsten. Was zumindest hinsichtlich der Lernprozesse kein Nachteil bedeutet, denn es geht nicht darum, möglichst viele Produkte in möglichst geringer Zeit herzustellen, sondern ein möglichst umfassendes Verständnis für den Prozess zu entwickeln.
Hinsichtlich der Software sind die Anlagen durchaus untereinander vernetzt. Weiterhin sind diese, ebenso wie Prozesscluster, mit zahlreichen Sensoren bestückt. Diese kommunizieren miteinander und speichern die Ergebnisse in einer Cloud. Für Forscher und Unternehmer bringt dies den Vorteil mit sich, dass man schnell analysieren kann, welche Faktoren die Produktqualität beeinflussen. Weitere Informationen gibt es unter der nachfolgend verlinkten Quelle.
Quelle: Fraunhofer Institut – Hybrid-Speicher mit Marktpotenzial: Batterie-Produktion goes Industrie 4.0
Natürlich kostet die Entwicklung von neuen Systemen viel Geld. Glaubt denn irgendwer, TESLA hätte seine Akkus vom Himmel geschenkt bekommen? Millionen haben da wohl nicht gereicht.