In der Entwicklung von elektrifizierten Lösungen für die Verkehrswende haben die Niederlande gerade Schlagzeilen gemacht. Die niederländische Werft Damen Shipyards Group hat drei elektrisch angetriebene Patrouillenboote einer Serie an die Stadt Amsterdam übergeben. Die „Waterpieper“ und die „Waterhoen“ werden unter dem Namen der Stadt Amsterdam fahren und sind mit einem Batteriesystem von EST-Floattech mit einer Leistung von 273 Kilowattstunden ausgestattet. Beide sind vollelektrische Patrouillenboote. Das hybride Boot „P55“ wird von der Amsterdamer Polizei betrieben und verfügt über ein Batteriesystem mit 136,5 Kilowattstunden Speicherkapazität.
Neuheit Nr.1 in der Batterie Technologie: Ganze 273 Kilowattstunden-Batteriesystem an Bord
Das Schiffsdesign „PV 1304 Electric“ ist 13,5 Meter lang und kann mit seinen elektrischen Motoren und 130 Kilowattstunden Speicherkapazität eine Geschwindigkeit über Grund von 8,6 Knoten erreichen. Das Fahren mit Durchschnittsgeschwindigkeit ermöglicht den ganztägigen Betrieb mit nur einer Batterieladung. Das „P55“ verfügt zusätzlich über einen Dieselmotor, um bei Bedarf die Einsatzdauer zu erhöhen.
„Es war ein schwieriges Unterfangen, das 273 Kilowattstunden-Batteriesystem an Bord des 13,5 Meter langen Patrouillenbootes unterzubringen, aber das flexible, modulare System von EST-Floattech ermöglicht dies auf eine sehr platzsparende Weise“, sagt Accountmanager Marine Koen Boerdijk von EST-Floattech. Die Schiffsrümpfe wurden auf der Damen-Werft in Kozle in Polen gebaut und dann für die Ausrüstung und Auslieferung zur Werft von Damen in Hardinxveld in den Niederlanden verschifft. 2023 will Damen zwei weitere Patrouillenboote der vollelektrischen Serie „1304“ ausliefern und diese ebenfalls mit dem Batteriesystem „Green Orca 1050“ von EST-Floattech mit einer Leistung von jeweils 273 Kilowattstunden ausstatten.
Neuheit Nr. 2. in der Batterietechnologie: Batterie- und Brennstoffzelle für Lkw im Fernverkehr
Um das von den Vereinten Nationen gesetzte Ziel einer emissionsfreien Gesellschaft bis 2050 zu erreichen, muss neben dem Personenverkehr auch der Gütertransport unabhängig von fossilen Brennstoffen werden. Und das scheint möglich zu sein: Eine Forschungsgruppe der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster hat jetzt im Fachmagazin „Journal of Energy Storage“ dargelegt, dass Batterie- und Brennstoffzellen-Lkw im Fernverkehr derzeit im Vergleich mit Dieseltrucks nicht wettbewerbsfähig sind, dass es jedoch "technologische Stellhebel" und Möglichkeiten der Preisreduktion gibt, um dies zu erreichen. „Die dynamische Entwicklung der Energiedichte von Batterien und Effizienzsteigerungen bei Brennstoff-Zellen werden die Kosten von Zero-Emission-Trucks im Fernverkehr nahe an den Diesel bringen – für den Durchbruch sind aber Preisreduktionen für Schnellladen und Wasserstoff an der Autobahn erforderlich“, erklärt Lukas Mauler, federführender Autor vom Institut für betriebswirtschaftliches Management am Fachbereich Chemie und Pharmazie der WWU.
Zum Hintergrund: Besonders im Lkw-Fernverkehr sind die Anforderungen an Reichweite, Zuladungskapazität und Auslastung der Fahrzeuge hoch. Die Nutzung von Batterien und Brennstoff-Zellen erlauben zwar einen emissionsfreien Betrieb, unterscheiden sich aber in wichtigen technologischen Merkmalen wie Effizienz, Gewicht und Lade- oder Betankungsdauer. Die Transparenz über den Einfluss dieser Merkmale auf die Kosten ist wichtig für Spediteure, die Emissionen ihres Fuhrparks reduzieren wollen, und für Lkw-Hersteller, um attraktive Produkte anzubieten.
Neuheit Nr. 3 in der Batterie Technologie: Kompetenzcluster für Festkörperbatterien
Das Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) geht mit 23 Millionen Euro in die zweite Förderphase und ist Teil des Dachkonzeptes „Forschungsfabrik Batterie“ des BMBF. Seit November 2021 geht das Verbundprojekt TheoDat im Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in die zweite Förderphase. Festkörperbatterien sind ein vielversprechendes Konzept zur Weiterentwicklung von aktuell verfügbaren Batterien. Sie sind konventionellen Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten sehr ähnlich und unterscheiden sich von der Lithium-Ionen-Batterietechnologie hauptsächlich dadurch, dass statt des flüssigen Elektrolyten ein fester Elektrolyt oder kurz „Festelektrolyt“, meistens ein Keramikmaterial, zum Einsatz kommt.
Dieser Unterschied beinhaltet mehrere Vorteile: Festkörperbatterien haben langfristig höhere Speicherkapazitäten, kürzere Ladezeiten, sind leichter und deutlich kleiner und bieten mehr Sicherheit, da interne Kurzschlüsse und dadurch induzierte Feuer sehr viel einfacher vermieden werden können als bei konventionellen Lithium-Ionen-Batterien.
Neuuheit Nr. 4 in der Batterietechnologie: Forschungsfertigung für Batteriezellen
Der digitale Aufbau der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB schreitet voran. Nachdem sie vor kurzem eine Misch- und Beschichtungsanlage für Elektroden in Betrieb nahm, hat ein Team der Fraunhofer FFB und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT gemeinsam mit Partnern des Projekts »FoFeBat« ein Konzept für die zukünftigen »Digitalen Zwillinge« der Fraunhofer FFB entwickelt. Die Forschenden identifizierten erstmalig drei konkrete Anwendungsgebiete für die Batteriezellfertigung: den Gebäudezwilling, den Anlagenzwilling und den Produkt- beziehungsweise Batteriezellzwilling. Der Begriff »Digitaler Zwilling« wird unterschiedlich definiert. Das Team der Fraunhofer FFB hat sich daher mit Expertinnen und Experten aus relevanten Bereichen der Batteriezellfertigung ausgetauscht, um ein individuelles Digitalisierungskonzept für die Fraunhofer FFB zu entwickeln und die »Digitalen Zwillinge« zu konzipieren. Daraus ergibt sich erstmals eine gemeinsame und einheitliche Definition des »Digitalen Zwillings« im Kontext der Batteriezellfertigung in drei verschiedenen Ausprägungen sowie das Zusammenspiel dieser mit dem gemeinsamen Ziel der Datendurchgängigkeit.
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Als Voraussetzung und Grundlage für den »Digitalen Zwilling« erarbeiteten die Forschenden ein Traceability-Konzept auf Zellebene. Mit diesem Konzept können sie zukünftig einzelne Bestandteile einer Batteriezelle während der gesamten Produktion verfolgen und die dazugehörigen Daten im »Digitalen Zwilling« aggregieren. Diese Daten dienen dazu, die Batteriezellproduktion im digitalen Raum abzubilden und weiterzuentwickeln, um die erarbeiteten Konzepte im nächsten Schritt in die physische Produktion zu übertragen.
Neuheit Nr. 5 in der Batterietechnologie: Gedruckte Sensoren liefern Daten für optimale Lebensdauer
InnovationLab, der Experte für gedruckte, organische Elektronik von der Entwicklung bis zur Produktion, kündigt mit BaMoS eine innovative Batterieüberwachungslösung für Automobilanwendungen an. Gedruckte, hauchdünne Druck- und Temperatursensoren können ortsaufgelöste Daten von einzelnen Batteriezellen erfassen, mit denen die Lebensdauer der Batterie um bis zu 40 % verlängert werden kann.
Die Batterie ist wichtigster Bestandteil eines Elektrofahrzeugs (EV). Trotz umfangreicher Forschung ist noch nicht viel darüber bekannt, wie ein Batteriesystem auf Stresstests in Bezug auf Temperatur und Druck reagiert und was genau während des Ladezyklus passiert. Das liegt daran, dass die Daten aus dem Inneren eines Batteriesystems nicht ohne Weiteres zugänglich sind.
Mit BaMoS bietet InnovationLab nun ein System zur Erfassung detaillierter Druck- und Temperaturdaten auf Zellebene an. Diese Informationen stammen von hauchdünnen gedruckten Sensorfolien, die zwischen den einzelnen Batteriezellen platziert werden können. Da sich die Batteriezellen während des Lade-/Entladezyklus ausdehnen und zusammenziehen, kann eine druckempfindliche Folie diese "Atmung" überwachen, um den Ladezustand zu messen, unregelmäßiges Verhalten zu erkennen und eine Überladung zu verhindern.
Diese Informationen auf Zellebene liefern wertvolle Erkenntnisse über den Gesundheitszustand und die Leistung der Batterie. Sie helfen Forschungs- und Entwicklungsteams bei der Verbesserung ihrer Batteriedesigns (Cell-to-Pack-Design) und Batterieüberwachungslösungen - einschließlich der Verlängerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen. (nw)
